一句话解释就是:不倒翁原理。现代帆船多为龙骨帆船,在帆船的最底下有一大块铅块,叫龙骨(下图帆船最底部白色导弹状物体),船的质量重心就在那。
但这个问题其实很有趣,整个现代帆船的发展,其实也是围绕着这个问题展开的。下面开始理工男的枯燥讲解。
帆船的受力分析如下图,F帆合力和F龙骨合力都会使帆船顺时针旋转,而重力则会让帆船逆时针旋转。平衡状态下,(F帆合力 x 力臂1)+ (F龙骨合力 x 力臂3)=重力 x 力臂2。
但人们总是希望船速越快越好,这就要增大帆的受力,即F帆合力增大,导致等式左边增大,而等式右边重力和力臂2都是固定值,当等式左边增大到一定程度超过等式右边最大值时,必然导致不平衡翻船。那怎么突破等式右边的极限值呢,一个叫摇摆龙骨的高大上技术出现了。摇摆龙骨技术通过将龙骨向外摆,达到增大力臂2的方式,来提高等式右边的极限值,这样就能跑得更快了。高级别赛事的赛船基本都采用了这种技术。
即使采用摇摆龙骨,也有一个摇摆的最大角度,所以等式右边仍然有一个极限值,还想再提高怎么办呢?工程师们解决问题的脑洞总能超乎我们的想象。又一项拉风的技术发明了:水翼(下图中水翼被拉起,就是船头这根L状的从船上穿到船下的物体)。它产生了一个向上的力,相当于在等式右边增加了一项。这样又将极限值往上提高了。
通过这些技术,现代帆船速度到达了一个什么样的水平呢?大家去看看视频,真的是快到飞起。
飞起来的帆船
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