古代的帆船是什么樣的?（簡(jiǎn)單的方帆）

帆​船的鼎盛時(shí)期

人類(lèi)使用帆船航行已經(jīng)有5000多年了。帆收集風(fēng)，然后作用在桅桿上，驅(qū)動(dòng)船浮在水面上行駛。在過(guò)去，人們只能用槳來(lái)駕駛船只。帆的發(fā)明是人類(lèi)第一次主動(dòng)利用自然能源，對(duì)生產(chǎn)力的發(fā)展具有重要意義。人類(lèi)已經(jīng)不知道何時(shí)，何地，以及如何發(fā)明和制造帆船。但早在公元前3960-3908年，埃及人就開(kāi)始使用帆船了，這是我們所知道的最早的古代帆船。這種帆船只有一個(gè)簡(jiǎn)單的方帆。此時(shí)，風(fēng)能利用率仍然很低，帆無(wú)法旋轉(zhuǎn)和升降。

我國(guó)在商代有航海記錄。據(jù)說(shuō)“殷人東渡”是商朝的一些人乘船穿越太平洋來(lái)到美州的。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，帆船一直是世界上重要的交通工具。15世紀(jì)初，建造了一艘三桅的“三桅帆船”，可在65度以內(nèi)使用風(fēng)力。法國(guó)文學(xué)巨擘維克多·雨果（Victor Hugo）稱(chēng)贊它是“人類(lèi)的偉大杰作”。三桅帆船的船體結(jié)構(gòu)更為合理，可承載大量生活必需品。它可以在海上停留幾個(gè)月，甚至可以在逆風(fēng)條件下行駛。15-18世紀(jì)，帆船發(fā)展到了頂峰，新的導(dǎo)航技術(shù)（導(dǎo)航羅盤(pán)、導(dǎo)航路線圖等）不斷出現(xiàn)和改進(jìn)。大型帆船也展示了他們的航海技能。

公元1405年，鄭和奉命遠(yuǎn)航。他的“寶船”裝飾華麗，船長(zhǎng)長(zhǎng)44英尺，寬4英尺，寬18英尺（長(zhǎng)152米，寬62米）。排水量約為2000噸。“寶船”的背后是一支龐大的船隊(duì)，包括60多艘大型船舶和208艘中小型船舶。鄭和的航行是中國(guó)乃至世界航海史上的一項(xiàng)輝煌壯舉。

鄭和七下西洋，意大利哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸，葡萄牙麥哲倫成功環(huán)球航行，都是大型風(fēng)帆船的杰出貢獻(xiàn)！

19世紀(jì)以后，隨著蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的興起，使用這些動(dòng)力的船舶發(fā)展迅速。它們功率大，速度快，行駛靈活，負(fù)載大，受風(fēng)力影響小。他們?cè)诤Ｉ虾叫蟹矫嬗懈�明顯的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)帆船越來(lái)越少，幾乎消失了。

然而，在20世紀(jì)下半葉，人類(lèi)面臨著新的問(wèn)題，即能源危機(jī)和環(huán)境污染。巨型船舶需要消耗大量寶貴的石油能源，排放大量廢氣和廢物，嚴(yán)重污染大氣和海面。河流、湖泊和海洋中的持續(xù)風(fēng)力發(fā)電屬于可再生能源和清潔能源。因此，借助風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)代帆船恢復(fù)了活力，各種新型帆船正在涌現(xiàn)。由于各種新材料和電子技術(shù)的高度發(fā)展，現(xiàn)代新型帆船的結(jié)構(gòu)和性能早已不同！專(zhuān)家指出，到21世紀(jì)中葉，海上將出現(xiàn)巨型帆船和大型汽艇"齊飛"的壯觀景象。

新型​帆船的涌現(xiàn)

日本在現(xiàn)代風(fēng)帆運(yùn)動(dòng)的發(fā)展中一直處于領(lǐng)先地位。這項(xiàng)研究始于1975年，1979年進(jìn)行了船模試驗(yàn)，以選擇最佳的帆結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和剖面形狀。1980年8月，日本宣布完成世界上第一艘現(xiàn)代帆船——1600載重噸的“新愛(ài)德丸”號(hào)。

“新愛(ài)德丸”號(hào)配備了兩個(gè)帆，高12.15米，寬8米。帆由鋼骨架和聚酯纖維制成。帆的最佳角度、折疊和展開(kāi)由電子計(jì)算機(jī)控制，液壓系統(tǒng)操作。這艘船由兩個(gè)巨大的帆和一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到25海里/小時(shí)（約13米/秒）時(shí)，停止柴油動(dòng)力，單獨(dú)使用風(fēng)帆，使船舶能夠乘風(fēng)破浪。帆的形狀、角度和方向由計(jì)算機(jī)控制，可根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速和潮汐自動(dòng)調(diào)整。效率比傳統(tǒng)帆高4～5倍。此外，制造帆的材料也非�，F(xiàn)代。帆的開(kāi)啟和關(guān)閉都是自動(dòng)的。專(zhuān)門(mén)配備各種應(yīng)急設(shè)備和安全設(shè)備，以應(yīng)對(duì)海上可能遇到的突發(fā)事件。

“新愛(ài)德丸”號(hào)的試航結(jié)果表明，它可以節(jié)省50%以上的燃油，大大減少環(huán)境污染，減輕船員的工作量。此外，現(xiàn)代風(fēng)帆船舶的穩(wěn)定性得到了提高，其顛簸、擺動(dòng)和偏航都大大低于同噸位的普通船舶，這立即引起了許多造船廠的高度重視。

由于現(xiàn)代風(fēng)帆船具有顯著的節(jié)能、安全效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，日本制造了10艘沿�，F(xiàn)代風(fēng)帆船和1艘海洋現(xiàn)代風(fēng)帆船，并已投入使用，其中最大的2.6萬(wàn)載重噸。據(jù)報(bào)道，日本海洋機(jī)械發(fā)展協(xié)會(huì)正在設(shè)計(jì)更大的現(xiàn)代風(fēng)帆船，包括60000載重噸散貨船和80000載重噸油輪。日本有關(guān)部門(mén)也明確表示，到21世紀(jì)中葉，日本商船將全部裝帆。

現(xiàn)代科學(xué)技​術(shù)的結(jié)晶

日本領(lǐng)先，其他國(guó)家也不想落后。他們紛紛制造了各種類(lèi)型的帆船。最引人注目的是法國(guó)制造的“翠鳥(niǎo)”渦輪帆船。它的外觀與傳統(tǒng)帆船大不相同。該船裝有兩個(gè)10米高的橢圓形圓柱形渦輪帆。它能更好地利用風(fēng)前進(jìn)。當(dāng)船舶運(yùn)行時(shí)，帆頂部的風(fēng)扇快速運(yùn)行以吸入空氣，導(dǎo)致迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)之間的壓差，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)船舶前進(jìn)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧，效率高。全由精密計(jì)算機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)方便。它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶，已投入大規(guī)模生產(chǎn)。

英國(guó)一家帆船公司推出了一艘10000噸的“國(guó)際”號(hào)帆船，其特點(diǎn)是5個(gè)帆，輔以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，能節(jié)省高達(dá)80%的能源，極具競(jìng)爭(zhēng)力。蘇聯(lián)巨型運(yùn)輸船“卓亞”號(hào)是目前航行面積最大的帆船，總面積1400平方米。因此，它的航行速度能與強(qiáng)風(fēng)下的快艇媲美，真是令人驚訝！美國(guó)造船專(zhuān)家設(shè)計(jì)并制造了世界上最大的帆船。這艘巨型帆船重達(dá)45000噸，完全適合遠(yuǎn)洋運(yùn)輸。

曾經(jīng)，世界上20多個(gè)海洋國(guó)家相繼成立了"帆船研究所",并舉行了多次有關(guān)現(xiàn)代帆船發(fā)展的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。歷史上著名的“帆船強(qiáng)國(guó)”荷蘭在首都阿姆斯特丹隆重舉辦了“國(guó)際帆船節(jié)”。來(lái)自10多個(gè)國(guó)家的數(shù)百艘現(xiàn)代帆船參加了比賽。這些帆船，充滿了新的科學(xué)技術(shù)，聚集在阿姆斯特丹港附近的海域，非常壯觀。他們不再像古代的“孤帆船”。經(jīng)過(guò)評(píng)審團(tuán)的仔細(xì)評(píng)估，每艘帆船都有不同的特點(diǎn)，東道主荷蘭制造的超豪華“荷蘭”帆船名列榜首。它的船長(zhǎng)超過(guò)100米，外形美觀，設(shè)計(jì)科學(xué)。在每秒10米的風(fēng)速下，“荷蘭”號(hào)也能達(dá)到每小時(shí)15海里（即接近每秒8米），接近風(fēng)速，堪稱(chēng)最新現(xiàn)代科技的結(jié)晶。

奇特的“輕氣球風(fēng)箏​帆船”

你聽(tīng)說(shuō)過(guò)在海上放風(fēng)箏嗎？古老的風(fēng)箏已經(jīng)有幾千年的歷史了，海上的風(fēng)很大，沒(méi)有障礙物。在海上放風(fēng)箏引起了海洋科學(xué)家的興趣。受此啟發(fā)，制作了一艘“風(fēng)箏風(fēng)帆船”。幾只巨大的風(fēng)箏層層排列，高高地飛到空中，可以推動(dòng)船前進(jìn)。這些風(fēng)箏由電腦控制，可以自動(dòng)變形、調(diào)整方向和飛行高度。這種風(fēng)箏帆船比普通帆船有許多優(yōu)點(diǎn)：它產(chǎn)生的推力大，可以利用不同高度的風(fēng)前進(jìn)。

更有趣的是，英國(guó)制造了一種奇怪的“輕氣球風(fēng)箏帆船”，里面裝滿了氦氣。升空后，可利用不同高度的風(fēng)，借助浮力減輕船體重量。這種"風(fēng)箏帆船"很有吸引力，因?yàn)樗�是一種新的科學(xué)思維：第一，把"帆"升到高空!!風(fēng)箏“帆”的高度、形狀和方向由計(jì)算機(jī)控制，比僅利用海風(fēng)的普通帆船高得多；其次，巧妙借助“輕氣球”升力原理，產(chǎn)生向上升力，更有效地減輕船體重量。這種新型的“風(fēng)箏帆船”已經(jīng)多次橫渡英吉利海峽，吸引了許多游客。

根據(jù)最近的一份報(bào)告，德國(guó)開(kāi)發(fā)了一種“輕型氣球風(fēng)箏帆船”，它有一個(gè)特殊的帆系統(tǒng)。帆是一個(gè)巨大的充氣翼。機(jī)翼可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行微調(diào)，氮?dú)饪梢愿鶕?jù)外部條件進(jìn)行充氮和釋放。充氣機(jī)翼可以像風(fēng)箏一樣懸掛500米高。整個(gè)帆系由計(jì)算機(jī)控制，在任何高度都能充分利用風(fēng)能，風(fēng)向與船舶航向的夾角可達(dá)135度。這種特殊的帆系統(tǒng)可以將集裝箱船、油輪和客船等大型船舶的油耗減半。德國(guó)開(kāi)發(fā)的sail風(fēng)帆系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是，它對(duì)船舶結(jié)構(gòu)的變化很小，并且是完全自動(dòng)的，不會(huì)增加控制人員和工作量。

尖端科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為古代帆船插上了翅膀。目前，世界各地已建成數(shù)百艘大型現(xiàn)代化帆船，在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮了重要作用。令人欣慰的是，早在1990年5月，我國(guó)建就造了第一艘3000噸全自動(dòng)電子控制帆貨船，標(biāo)志著新型帆的研制取得了新的成就。乘風(fēng)破浪，揚(yáng)帆遠(yuǎn)航，現(xiàn)代航海的前景無(wú)限光明！