科普：“帆”的秘密

      帆是利用风力使船前进的布篷。利用风帆，靠风力推进的船就称为帆船。

      历史上，风帆航海曾是人类文明发展的重要标志，人类的航海史有3000多年是风帆史。15世纪初期，中国明代郑和率领庞大船队7次出海，到达亚洲和非洲三十多个国家，所使用都为风力驱动的帆船。

郑和下西洋

      1805年爆发的特拉法加海战被称为帆船时代最后一战，此战不但成就了英国海军长达200年的霸业。

特拉法加海战

     1896年被列为首届奥运会比赛项目，因天气不好未举行。1900年再次被列为奥运会比赛项目。直到蒸气动力的出现，才使叱咤海洋的风帆战舰逐步淡出历史舞台，但帆船至今并没有彻底隐退。

青岛国际帆船比赛

       对于大部分人来讲，帆船并不陌生，但能讲清楚帆船为什么能够驰骋大海的人并不多，特别是有很多人并不知道帆船在逆风中也是可以前行的。

       为什么帆船会斜向逆风行驶? 将直角三角板的一边紧贴着水平桌面。左手的两个手指放在它的两侧，使它不会倒下。伸出右手的一个手指(或用一支铅笔)在斜边上，对三角板施加一个向右下方的压力。看一看，三角板将向哪边运动? 三角板并没有向右边滑动，而是向左运动!这是怎么回事呢?向右下方的压力怎么成了三角板向左滑动的动力了呢? 当斜边十分光滑的时候，压力F的作用效果和垂直于斜边向下的压力几乎相同。根据压力F的作用效果，我们又可以将压力F分解为水平向左的力F1和竖直向下的力F2。其中F1就是使三角板向左滑动的动力。当三角板受到磨擦阻力比较小的时候，就会向左运动了。

   

      帆船遇到逆风的时候，它的受力情况同这个小实验中的三角板非常相似。在逆风中行船，有一股强劲的顶头风从正前方吹来，我们就要顺势将船头和帆面拨到两个不同的方向上，避免和逆风正向接触，让它斜向吹到风帆的一侧。跟小实验中的情形相似，这时作用在帆上的风力F可以分解成垂直于帆面的分力F'和沿帆面向后的分力F"。 显然F"对帆船的前进几乎没有影响，而垂直于帆面的分力F'却为帆船的前进提供了动力。可以再把F'分解成沿着船的龙骨线、指向前进方向的分力F1和垂直于龙骨线的分力F2。分力F1当然就成了前进的动力，与船的前进方向垂直、横向推船的分力F2被这个方向上水对船的阻力平衡掉了。就这样，人们从逆风中获得了使船前进的动力!因此，“顶”风破浪的帆船，实际上并不是真的和风向在一条直线上面对面地蛮“顶”，而是偏过船头跟风的方向成一个锐角，巧妙地 “顶”，从而从逆风那里得到前进的动力。

      为什么逆风行驶时斜向上前进? 逆风行驶的帆船并不是始终朝一个方向行驶的。逆风中的帆船一般总是沿着S形的航线迂回前进的。当船偏左航行一段路程后，再将船头和帆偏向右前方。这时风仍然斜吹在船帆上，照样为帆船提供向前所需的动力。这样，帆船沿着S形的路线，逆风波浪，顺利地到达了目的地。水手们常把这种逆风驶帆的方法形象地称作“抢风行船”。

     

       2016年5月，我海军首艘风帆训练舰舷号为“86”在广船国际建造，舰名为“破浪”，取“乘风破浪”之意，意寓乘八面风、破万重浪，培养学员一往无前的航海精神。

　

“破浪”号模型

       风帆训练舰，是指利用风帆获取动力，供海军院校学员和水手进行海上实习训练的勤务舰只。虽然风帆在现代海军中已经不被使用，但是风帆训练舰仍然能提供很多和普通训练不一样的锻炼。风帆训练舰有助于海军学员更快、更好地认识和熟悉海洋，“海洋感知”是风帆训练舰的重要课目，学员们通过驾驶帆船航行与大海零距离接触，在大风大浪中，通过体验气象、水文、潮汐、洋流等对海上军事行动的影响，可以形成集人船海于一体的全面认知。

       风帆训练舰还有助于帮助海军学员掌握基本航海技能。学员从最原始的水手工作学起，可以得到观天象、识水文、打绳结、攀高桅等最基本的航行技能训练，利用六分仪测量天体高度为舰船定位，是传统的海洋定位手段。

　　风帆训练舰也是培养海军团队精神的“利器”。海军学员在风帆训练舰上都是集体活动，升帆、收帆等需要很多人配合才能够完成，这种“同舟共济”的意识和习惯自然会催发团队意识。

　　除此之外，各国海军保留风帆训练舰的最重要原因是传承海军文化。