东海商社没那么多水手可以折腾,所以不想用横帆,再说现在他们的船也没大到硬帆用不了的时候。但他们对目前的硬帆形式不满意,于是就参考后世现代帆的理念,设计了一种新形式的帆。
那么现代帆是由这三种帆装中的哪一种发展来的呢?很遗憾,都不是。
现代根据流体力学设计出来的帆,与其说是从古典帆演化而来的,不如说是从飞机机翼变过来的。
古典帆主要靠风吹扇面的作用力推动,而现代帆则主要靠fēng_liú过帆面时由于两侧空气流速不同而产生的压力差来推动,和飞机机翼同样利用的是伯努利效应。
硬要说的话,现代帆大多采用不能形变的骨架结构,又能绕桅杆自由转动,和中式帆倒是有些像,但帆布采用的是轻薄而强度高的现代纤维材料,比最软的帆还要软,所以算是集大成者了。
海洋部就是参照这个理念,用轻薄的帆布替代竹篾作为帆面材料,同时用弯曲帆骨将帆布撑起形成能够高效利用升力的弧面,软硬帆结合,设计出了一种历史上罕见的奇异帆,也就是今天放在金牛号上试验的这种了。
金牛号上,韩松见大局已定,便放心地将舵交给旁边的郑林掌着,自己去前面细细观察起主桅上的新式帆来。
“嗯,这个帆骨,倒有些像肋骨……”
可不是嘛,主桅上的三面小帆是通过四根横向帆骨连接并支撑起来,这四根帆骨又自下而上通过一套帆索系统固定在了一根竖向的“脊骨”之上。收帆时,放下帆索,整个帆就像遮阳棚一样折叠起来了;升帆时,拉紧帆绳,整面帆就完全展开,中部向前凸起,形成桶状的巨大弧面。
而这根脊骨则通过三个短支柱与桅杆连在了一起,连接处是轴承可以相对滑动,以此实现了帆面的转向。如此一来,便可调整角度以适应风向。不过与旧式帆不同,新式帆不是以背面迎风,而是以侧后面迎风。此时风一面从前方的弧面快速流过,气压降低,一面堆积在后方的凹面中,气压升高。帆在两个气压差之下产生巨大的推力,推动船向前行驶。
因此,同样的船体同样的风,金牛号能跑得比白羊号快,也就不奇怪了。
为了制造这款新型帆,海洋部和工业部又整合了不少新技术,比如说用钢骨代替了竹木骨架。东海商社能自产优质廉价的钢材,钢虽然密度比木材大,但是刚度要高得多,算下来比刚度(模量比密度)更高,在风中不易变形,所以可以用很细的钢骨替代木骨。但那根固定承力的“脊骨”仍然是木质的,因为木材的比强度要比钢高,也更容易加工成大型构件。
此外,帆和桅杆之间的连接使用了东海商社的王牌产品石墨轴承,保证了转动顺畅。又有一套新设计的滑轮和索具系统,以完成升降帆、转动、固定等操作。
这时郑林把舵交给了水手,自己也跑了过来凑热闹。他先是攀上了桅杆,试了试猎猎作响的帆布的手感,又跳了下来,说道:“方迎波给的这批帆布不错,我看比南方的都不差了。”
韩松点点头:“岂止不差,他们折腾这么久,也就出了这么一个好东西。我看城阳也干脆别产什么破商品布了,专产帆布得了。”
嗯,这帆面用的是新型棉麻混纺帆布。之前城阳工业区曾经做过一批纯棉帆布给海洋部试用,重量相比麻布减轻了不少,但是棉的强度不如麻,城阳工坊的纺织技术也不怎么样,结果大风时产生了撕裂现象。为此,他们又改进了配方,使用棉麻混纺,经线交替使用一根麻线一根棉线,纬线用两根棉线一根麻线。这看起来复杂,其实在手工织布时代和普通布织起来没多大区别。
但这也是基本操作,没什么特别的,这种帆布的真正秘诀在于提前数百年使用了上蜡工艺,也就是事先把线浸过防水油料再织布,可以增加布料的气密性和防水性。帆布如果不经过防水处理,风就会从纤维间稀疏的空洞中穿出去,降低推进效率。为此,传统的做法是织造完成之后再涂蜡或桐油,但这样用量不好控制,达到同样的气密性重量要大上不少,而且成本高昂。因此历史上有的船为了省钱,就用普通布料做帆布,行船时泼上水浸湿防漏风。东方硬帆之所以用竹篾编制而不用布,也是有出于漏风率低的考虑。相比之下,城阳出产的这种帆布真的是上好的防风布了。
说到这里,郑林又心痒了,回头对艉楼喊了一声:“计一下航速!”然后在十几根帆索里找出自己想要的那根,从固定处解开,用手拉着慢慢放下去,又提起来。
最顶层的帆骨随着他的动作先是下降,又升起来,牵拉起来并不费力——由于一系列新技术,最终造出的帆面不但用风能力更强,重量也比同面积的硬帆少了三分之二,整面帆都可以由一个水手收放,更别说这顶层的三分之一了。
他把帆索绑了个绳结固定回去,拍着手说道:“这么轻省,你说当时造的时候为啥不干脆把桅杆造高点,好挂面更大的帆?”
韩松道:“造的时候都定型了,哪那么好改,完全体还是得看新船。而且,”他在甲板上用脚点了点,“听,这还没多大风呢,就吱嘎吱嘎了,帆力再大,说不定哪里的结构就得出问题。毕竟是练手的船,不能要求太高啊。”
郑林点头道:“也是。而且这帆只是有个雏形,还没优化完全