面相龙骨凸起是什么面相龙头骨面相

2023-02-12 05:35:56 | 725人围观 | 古建中国

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帆船是怎样利用风航行的

虽然大家都知道帆船是靠风来做动力的，但事情并不是如此的简单的，因为受到风向的影响，分为顺风、侧风和逆风三种情况。
1、顺风行驶在一般人的想法中应该是最正常的行驶方式了，风从后方来，推动船只向前行，有如人说"一帆风顺"一般。但在平常微风的时候，顺风航行的前进速度是最慢的，因为除了风的推力外，没有伯努利效应的助力；而在强风的时候，又容易因风的推力集中在左舷或右舷，而一直向另一舷转向。
2、侧风行驶时，风从侧向来，被帆化作两股力量，一个是让船侧滑的力量，一个是让船前行的力量，而侧滑的力量则被"中央板"(请参照下面的船体结构图)化作侧倒的力量，再由水手的重心调整相抵,只剩极少的侧移力量，称作 Leeway，而大部分的力量是向前行，是侧风行驶。

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帆船部件和术语
船只借助帆的每一面所产生的力量沿着迎风方向移动。迎风面的正向力量（推力）和背风面的负向力量（拉力）合在一起形成了合力，这两种力量都作用于同一方向，尽管您可能不认同，但拉力确实是这两种力量中较强的力量。
在1738年，科学家丹尼尔·伯努利发现，气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的降低，而这可令气流速度更快。这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。

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帆周围的片状气流（帆与风之间保持最佳角度）
在其间，在帆的迎风面发生相反的情况下，随着更多的空气流过背风面，迎风面上流过帆的凸起面和自由气流之间的扩展空间的空气将减少，由于这些气流四散流动，所以其流速下降到比周围空气还低的速度，这导致压力增加。

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迎角的影响
您可能看到，除了迎角保持正确角度以使空气能够顺利通过外，关于风与帆关系的另一重要因素就是船帆必须具有正确的曲率，以保证空气始终附着在船尾。如果曲线太小，则气流将不弯曲，并且将不会产生导致速度增加的压挤效果。如果曲线太大，则气流不能被附着。因此，只有在曲率不太大并且迎角不太宽的情况下才能发生分离。　　
这样，我们现在就知道风帆压力是如何在理论上和实际中形成的。但这些压力是如何令船只前行的呢？让我们更深入地了解其中的奥妙。　　
在海平面上，每平方米的气压是10吨。当船帆的背风面上的气流增强时，您从上文可以知道气压将下降。假定每平方米将下降20千克，同样，迎风面上的气压将增加；假定每平方米增加10千克（请记住，下拉压力强于推送压力），并且即使背风压力是负向并且迎风压力是正向的，它们都作用于同一方向，因此现在我们每平方米约有共30千克的压力，将其乘以10平方米风帆大小，我们在该风帆上已产生了共300千克的合力。　　
船帆上的每一点都作用了不同的压力。压力最强处位于弦深处，即船帆曲面最深处，这也是气流最快和压力下降最大的地方。随着气流向后移动并分离，力量也随之减弱，这些力量的方向也会更改，在船帆的每一点上，该力量与帆面保持垂直，船帆前部的力量最强处也在最前方向上。在船帆的中部，力量更改为侧方向，或倾斜方向；在船帆的后部，随着风速的下降力量也逐渐减弱，并导致向后方向或往后拉的方向。
船帆各处上的压力都可以计算出来，以便确定其每一面上前部、后部和牵引部位的相对力量。因为向前的力量还是最强的，所以施加在船帆上的合力还稍偏向前的，但主要是侧方向，增加船帆作用以获得更多向前的驱动力还导致侧向力的更大的增加。因此，当风施加在侧面的力量达到最大时，船只是如何前行的呢？这涉及船帆与风的迎角，还涉及船只与水的阻力问题。

在船只逆风航行时作用的力量
合力的方向与帆弦近乎垂直。当帆弦与船只的中线平行时，主要力量几乎完全施加在侧面，但是，如果船帆成一点儿角度，以便船帆产生的力量稍微向前，则船只本身会立即前行。这是为什么呢？船的中线（即龙骨）作用于水的方式类似于船帆作用于风的方式，龙骨产生的力量是与船帆倾斜力相反的力量，它使船完全保持船帆形成的力量的方向，并且尽管风帆合力始终作用于迎风的那面，但正确的迎角将使船只前行。
船帆的角度距离船体中线越远，着力点施加于正面相对于施加于侧面的数量越多，将正向力量的稍微调整与水相对于空气的反向力量结合起来，我们将令船只迎风前行，因为现在水流的阻力最小。

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