为什么三角帆更有利于逆风航行？

三角横帆（拉丁帆）的航行原理和最后的拉丁帆帆船

三角帆本身就分好多种，包括中世纪的三角横帆，近代的三角纵帆（百慕大帆），现代的三角纵帆等。近现代三角帆的航行原理好多实际上手操作过帆的答主都答过，现在我来说说中世纪的三角横帆以及和其他帆种的对比。

开始之前先说一下我对各种帆型的名词选择，以便后续的说明

古代和中世纪的方横帆square sail

中世纪的三角横帆 lateen sail（也叫拉丁帆，阿拉伯帆这个称呼在英语中其实并未见过）

近代斜桁帆-gaff sail

全帆装（竖横帆）full brigs

现在来说一下推动风帆运行的力，而风帆获得力的方式大致有两个大类：正向吹和切向吹

A） ：风正向吹时，直接在船帆背面捕捉风的冲击力，然后将船向前推。

1） 顺风状态下的风帆推进

顺风航行时，帆面都处在“舒展”的形状，工作状况最好，帆面积越大得到的风推力最大，因此横帆（包括方横帆和三角横帆）非常适合顺风航行，

2） ：侧风下的风推力反射

参考牛顿关于作用和反作用的第三定律，侧方向来的风从帆的背面反射时会产生推力，就像一个简单的广告球反射时会对其缓冲垫产生推力一样。使用这种

B） ：风切向吹时，沿着弯曲的船帆表面而产生的切向力，将船向前拉拽。

3） ：风扫过帆面的科恩达Coanda效应力

根据科恩达定理，当气体或液体以与这个表面相切的方式进入时，它将沿着一个凸面流动。而沿曲面的层流将继续粘附在同一曲面上。这种偏离直线的气流会沿着弧面从帆面上产生力，其结果是垂直于帆的力。这种力主要是现代翼帆使用。

4） ：风吹过帆两面的伯努利效应力

根据伯努利效应，当风切向吹过帆的两面时，前一个面的气流通过一个弯曲表面，然后与后一个面的气流再次结合，作为一个弦流向后流动，那么凸面前侧的快速气流将降低其相对于另一个面的内部压力。因此，压差产生垂直于帆的“升力”——这与飞机机翼的工作方式相同。

下面来说说帆船的运动，风帆的作用是运用各种样的风力，获得正向推进的有用的力。当顺风和侧风航行的时候，只要调整风帆的方向，获得有用的正向推进里即可。当遇上角度不大的侧逆风时，也可以调整风帆航行的方向，将侧后向的风力转换成侧正向的力，沿之字迂回航行前进。

需要注意的是，Z字逆风航行并不是三角帆或者纵帆的专利，古代和中世纪的方横帆，近代的竖横帆都可以在侧逆风的下航行，只不过角度限制比较大。

相比之下纵帆由于只在单面悬挂，风向调整的余地更大，所以可以航行的角度更大。

这是A类正向风的航行方法，当侧逆风角度再加大，正向风已经无法满足时，就要考虑B类切向的风拉力来拉动。根据伯努利效应来看，竖横帆，纵帆（斜桁帆），三角帆可以获得更大的拉力，而方横帆是几乎没有伯努利效应力。不过切向拉力一来不大，与正向力没法比，二来对帆具的损伤极大，所以也就是保留能力，只有极端的情况下才会使用。国姓爷收复台湾时荷兰人的玛利亚号（斜桁帆船）顶着季风出航，代价是到达巴达维亚时帆具基本上报废了。

李约瑟曾经总结过各种帆的航行角度，45度以内的航行能力基本上是靠侧逆风的，而正逆风（当头风）理论上讲是无法用风帆航行的，

说回来问题，为什么三角横帆更加有利于逆风航行，主要有两点∶一是做为横帆，三角横帆两边不对称，受力的方向比方横帆多一倍，可以用纵帆的适用角度航行（斜桁帆其实就是剩了一半的三角横帆），航行范围就比方帆大，再加上可以利用切向风，自然是中世纪帆中最适合逆风航行的帆种。

从上到下，古典和中世纪大横帆的逆风航行角度，近代全帆装的逆风航行角度，三角横帆的逆风航行角度

中世纪末期和近代，阿拉伯人的三角帆船谢贝克xebec载着巴巴里海盗征战四方，成为了拉丁帆最后的辉煌，随着欧洲造船和火器技术的，在近代末期随着巴巴里海盗的覆灭而衰落。19世纪的就连印度洋上已经是都是斜桁帆为主。到了20世纪，阿拉伯的土豪们开始了大张旗鼓的复古运动，举办三角横帆船运动，保留了传承。

公元13世纪西班牙人和葡萄牙人开端缔造一种名叫“caravel”轻帆船，起先首要用作渔船（fishingvessels），由于功能杰出，不久就广泛使用于其他方面。迪亚斯（BartholomeuDias）1488年发现好望角（CapeofGoodHope），哥伦布（ChristopherColumbus）1492年发现新大陆，达·伽马（VascodaGama）1498年穿过印度洋到达亚洲，麦哲伦（FerdinandMagellan）1519－1522年间完结第一次举世飞行，用的都是这种船。不应该忘掉的是，欧洲人能够造出这样的船，与他们学了许多源于东方、尤其是我国的“长技”有关。 　　欧洲人从东方学去的第一件“长技”，是阿拉伯水手的“三角帆”（triangularsail）。欧洲人本来运用的一向都是“横帆”（squaresail），即横向安顿的方形帆。一千多年今后（公元6世纪），由于遭到印度洋、红海和波斯湾区域阿拉伯人“独桅三角帆船”（dhows）的影响，地中海区域的水手逐步改用这种比较简单操作的三角帆来替代横帆。到公元9世纪，这一区域现已简直见不到横帆的身影。附带说说，尽管这种帆的发明权理应归于阿拉伯人，但在欧洲它却被叫做“Latinsail”（拉丁帆）或许“lateensail”（大三角帆）。 　　欧洲人学去的第二件“长技”是“纵帆”（fore and aftsail），我国人早在战国年代（公元前3世纪）就现已运用这种帆了，但直到13世纪才被欧洲人学去。此前他们从阿拉伯水手那里学去的三角帆尽管比较简单操作，但仍然是横向安顿的，只能运用顺风，在刮定向季节风（monsoon）的印度洋北部好用，在风向不定的地中海和其他欧洲海域就不大适用。纵帆运用分力、合力原理，能够“船驶八面风”，只要“当头风”不行行进。不过到16世纪，由于想出了“调戗使斗风”的方法，逆风也能行船了。所谓“调戗”，指的是调整船头方向，把当头逆风转变成侧斜风，这样它就也能推动船只呈之字形行进。 　　运用纵帆有一个必要条件，就是要能灵敏调整船头方向。在我国，那是经过运用安顿在船尾的“舵”（rudder，全称sternrudder，尾舵）来完成的。现在成语词典收有“见风使舵”（或作“见风转舵”），那是一条来自“俗话”（vulgartongue）而非来自“典故”（literaryquotation）的成语，讲的正是依照风向操作舵来调整航向。它本无贬义，不幸的是现在往往被用指不讲准则，随风倒的油滑、油滑做法。古时舵字也作柂、柁、杕，东汉刘熙《释名》解说“船”字说：“其尾曰柂。”南北朝《玉篇》（公元543年）说：“舵，正船木也。”，又说：“杕,船尾小梢也。”这些文字记载都阐明我国人很早就发明晰舵，而考古发掘得到的用舵依据就更早了，广东、湖北等地的西汉墓都出土过木船模型，其船尾都安顿有舵。可是舵传到欧洲却相当晚，大约是公元12世纪的事。此前欧洲人一向用侧桨来操控方向，那远不如运用舵。舵能够说是欧洲人学去的第三件“长技”。 　　学会运用三角帆、纵帆和舵今后，水手就能愈加甩手地运用风力了，这就导致桅与帆数目的添加，尤其是帆船数目的添加，由于运用多个比较小的帆，比运用单个大帆操作起来简单。“caravel”正是一种轻型多桅帆船，它一般有三根桅杆，前桅（fore鄄mast）和主桅（main）挂横帆，后桅（mizzen）挂三角纵帆。有的还立了第四根桅杆，也挂三角帆。还有一些船从船头向前伸出一根斜桅（bowsprit），上面挂一张小帆，并在主帆和前帆之上各加一面顶帆（top鄄sails）。这样就既能充分运用风力，有速度，又比较灵敏，便于操作，能够在各种风向条件下行进。应该留意，吹在帆船上部的风，除发生水平方向的推力以外，还发生向上的升力。升力比较小的时候有利于船只飞行，但假如升力过大，就有可能使船只倾覆。运用三角帆和顶帆，能够减小升力，有助于船只安稳飞行。 　　欧洲人开端缔造比较大的船，是在哥伦布发现新大陆，并在那里掠夺大量财富之后。大约从16世纪中叶开端，西班牙组织了巨大的船队，每年两次往复于大西洋东西海岸之间，从美洲殖民地运回掠夺的财宝。依据官方计算，在1600年曾经的大约一个半世纪里，上了税运回西班牙的白银超越18,600吨，黄金200吨；私运的数额有多少，就不大好估量了。除此以外，还有不少船只在半途或因风暴、或因海盗突击而沉没，随之葬身海底的金银当也不在少数。直到今日，它们仍然是世界各国寻宝人与打捞公司搜索的重要方针。后来，跟着新大陆甘蔗、棉花、烟草种植园经济的树立与发展，货物运送量大增，大西洋上的船队运送就更繁忙了，这儿边当然还不应该忘掉与之相关的黑奴贩运。依据一些学者的研讨，从15世纪开端有这项罪恶交易到19世纪欧美各国正式宣布废弃，在西非海岸被装上贩奴船的黑人总数达1200万，途中死亡了大约六分之一，登上新大陆的约有1000万，由此不难看出其运送量是相当大的。 　　为了维护运送船队免受海盗及其他国家船只的袭扰，西班牙人缔造了一种名叫“galleon”的战船，它实际上是在“caravel”的基础上发展起来的大型多桅帆船。从1650年起，大西洋进入一个海战频频的年代，西班牙、葡萄牙、荷兰、法国、英国等欧洲殖民国家以及“占岛为王”的海盗（最著名的或许就是“加勒比海盗”），把大西洋变成了一个大战场。这就大大刺激了战船的发展，起先最大的战船吃水量约为1500吨，但到1750年，2000吨的船只已很一般，而到1800年更有超越2500吨的。船壳一般选用坚实的橡木板（oakplanks）制作，并且是双层，总厚度能够到达46厘米，这就使造船成为一件十分消耗木料的事。例如，缔造特拉法尔加海战中纳尔逊（HoratioNelson，1758 1805）所乘旗舰“（皇家水兵）胜利号”（HMSVictory），所消耗的木材就需采伐2,500株成年橡树才干得到。后来相同的技能也用于缔造民用船，例如英国移民最早去北美所乘的“五月花号”（Mayflower），就归于这种类型。在以蒸汽机为动力、螺旋桨为推动器的轮船呈现曾经，大型多桅帆船一向是欧洲商船和战船的首要船型。 　　值得留意的是，学会用帆（三角帆、纵帆）和舵都归于团体行为，很难确定是在什么时候、详细是谁从东方学到的，只要第四件“长技”（水密隔舱，watertightbulkheads）才干确定详细的引进者，那就是1795年受命为英国皇家水兵造船的萨缪尔·边沁（SamuelBentham，1757－1831）。运用水密隔舱不光大大添加了船体强度，更重要的是不至一处破损就水漫全船，难以封堵。有了水密隔舱，欧洲船只能够说现已到达帆船年代的最高水平。 　　欧洲人从咱们这儿学去第五件“长技”，时刻就更晚了，现已到鸦片战争之后。本来，在船型规划上尽管他们和咱们相同都运用了仿生学（bionics）原理，把船体规划成流线型，但仿照的目标不同；欧洲人仿照的是鱼，而我国人仿照的是水鸟。这样他们船体的最宽处就在中部靠前的当地，而我国船体的最宽处却在中部靠后。后来的流体力学研讨证明，我国人的做法更科学，由于一般船只都不是像鱼那样在水里游，而是像水鸟（例如鸭和鹅）那样在水与空气两种介质之间划行的。认识到这一点今后，西方的船只也像我国的船那样，把最宽处放在中部靠后的方位了。 　　在我国古代造船技能里，欧洲人没有学去的大约只要橹（scull）。我国早在西汉（约公元前1世纪）就开端用橹了，划桨需要把桨提出水面，既做虚功又浪费时刻，而橹是连续划水的，用的是鱼摇摆尾巴行进的原理，所以有“一橹三桨”之说。欧洲人很晚才开端考虑以我国的橹来替代他们的桨，但由于不久后发明晰推动效能更好的轮桨（paddlewheel），就没再考虑用橹的事。不过要指出，轮桨的真实发明者也是我国人，时刻比富尔顿早了一千多年。《旧唐书·李皋传》载：“挟二轮蹈之，翔风鼓浪，疾若挂帆席。”可见唐代（公元8世纪）现已知道用以足践踏的轮桨来替代用手划动的桨。轮船在我国古代叫“车船”，依据现有记载，宋代岳飞与杨幺的水战（12世纪），便是一次车船大战。 　　总归，除在我国古代“四大发明”之一的罗盘之外，咱们对造船与帆海技能还有许多重要贡献。欧洲人从东方学去的五项技能里，四项都源于我国，而这些技能对他们帆船年代的造船与帆海都起了十分重要的效果。现在现已是“后帆船年代”，除体育运动外，现已基本上见不到帆船的身影，但舵、水密隔舱、船体形状这三项技能仍在持续使用，并且毫无疑问还将一向使用下去。游戏中在圣乔治有阐明这个的啊，所谓的纵帆就是四角帆，横帆就是三角帆嘛，然后纵的特点是便利顺风飞行不利于逆风，横正好相反，顺风稍慢一点，逆风就比纵帆快不少，各有所长，看你喜爱哪一类了~别的能够追加帆的，追加的上帆就是小型的四角帆，斜帆就是小型的三角帆，追加了今后能够添加帆的功能~ 最终附一句，船速和操帆手才能也有联系的