手抄報一：帆船的基本介紹

起源

帆船(英文表述：NauticExpo，sailer，sailing boat)起源于居住在海河區域的古代人的水上交通運輸工具。15世紀初期，中國明代鄭和率領龐大船隊7次出海，到達亞洲和非洲三十多個國家，所使用都為風力驅動的帆船。現代帆船始于荷蘭。1660年荷蘭的阿姆斯特丹市長將一條名為"瑪麗"的帆船送給英國國王查理二世。1662年查理二世舉辦了英國與荷蘭之間的帆船比賽。1720年愛爾蘭成立皇家科克帆船俱樂部。1851年英國舉行環懷特島國際帆船賽。1870年美國和英國首次舉行橫渡大西洋的美洲杯帆船賽。帆船分穩向板帆艇和龍骨帆艇兩類。穩向板帆艇輕快靈活，可在淺水中行駛。奧運會項目中的飛行荷蘭人型、荷蘭人型、470型、星型、托納多型等均屬此類，是世界最普及的帆船。龍骨帆艇也稱穩向舵艇，體大不靈活，穩定性好，帆力強，只能在深水中行駛。奧運會項目中的暴風雨型、索林型等均屬此類。比賽在海面進行，場地由3個浮標構成等邊三角形，每段航道長度為2～2．5海里。比賽為繞標航行，共進行7場，取其中成績最好的6場之和評定總分，總分少者名次列前。每場計分方法為第一名0分，第二名3分，第三名5.7分，第四名8分，第五名10分，第六名11.7分，第七名13分，后續每個名次加1分。1896年被列為首屆奧運會比賽項目，因天氣不好未舉行。1900年再次被列為奧運會比賽項目。原為男女混合項目，從1988年奧運會起男女分設。第29屆奧運會帆船比賽于2008年8月9日～21日在青島國際帆船中心及周邊水域舉行。

近現代發展

1900年第2屆奧運會帆船開始列為比賽項目。帆船是一種古老的水上交通運輸工具，作為娛樂活動起源于16～17世紀的荷蘭。19世紀英、美等國紛紛成立帆船俱樂部，1870年舉行了橫渡大西洋的美洲杯帆船賽。比賽在開闊的海面進行，場地由3個浮標構成等邊三角形，每段航道長度不少于2～2.5海里。比賽為繞標航行，組織指揮采用國際旗語傳達命令，紅旗表示按順時針方向繞標，綠旗表示按逆時針方向繞標，P字旗表示5分鐘預備。航行中不按規定繞標，視為未完成比賽；碰撞標志，判罰繞該標志360°；碰撞他船，判罰原地旋轉720°；比賽共進行7場，取其中成績最好的6場得分之和評定總分，總分最少者為優勝。每場計分方法為：第1名得0分，第2名得3分，第3名得5.7分，第4名得8分，第5名得10分，第6名得11.7分，第7名得13分，此后每名次加1分。帆船大體分為龍骨帆艇和穩向板帆艇兩大類。龍骨帆艇船體中下部有一突出的鐵舵，艇長在6.50～22米之間，穩定性能好，只能在深水中航行。

穩向板帆艇船體中部有一可上下移動的穩向板，艇長在6米以下，輕捷靈活，可在淺水中航行。上述兩大類帆船，又可按不同的長度、寬度、重量、吃水深淺、船帆面積和數量，駕駛人數等分為多種型號。歷屆奧運會比帆船中的賽船型并不固定，第9屆奧運會以前根據重量或長度分型，如0.5噸以下型、0.5～1噸以下型、12米型、8米型等等。第10屆奧運會以后逐漸按多方面性能、數據劃分船型，不少型號還以設計者的國籍或名字命名。如索林型、芬蘭人型等等。

手抄報二：帆船的原理

動力來源

一般人對于帆船往往認為是被風推著跑的。其實風的動力以兩種形式作用于帆，帆船的最大動力來源是所謂的“伯努利效應”。

我們知道，當空氣流動得快的時候，在正面擋住它的物體就會受到空氣的沖擊，這種沖擊產生的壓力我們稱為動壓力。當帆船如右圖中圖1所示順風行駛時，就是空氣對帆的動壓力推動帆船前進的。由“流速增加，壓強降低”的伯努利原理知道，當空氣向一個方向流動時，它向側面作用的力就要相對減小。也就是說氣體流動速度越大的地方，動壓力壓強越大，而靜壓力壓強越小。流速愈小的地方，動壓力壓強愈小而靜壓力壓強愈大。這樣氣體流速小的地方對流速大的地方就會產生一個側向的壓力，這個力稱為靜壓力。當迎風駛帆時，如右圖中圖2所示，船正是在風的靜壓力推動下前進的。

帆所受靜壓力的產生，主要是帆具有像機翼一樣的弧形。我們把帆的橫截面和機翼的橫截面對照一下，就可以看到它們的共同點。如右圖中圖3所示，當氣流通過帆或機翼時，由于機翼上面和帆的前面的氣流要走更長的距離來和機翼下面和帆后面的氣流相會合，因而就加快了流速，使帆的前面和后面及機翼的上面和底面的氣流產生了不同的流速。流速慢處的壓強比流速快處的靜壓強大，這個壓強差使機翼產生了向上的升力，也使帆獲得了向前的動力，如右圖中圖4所示。在這里不妨也稱它為“升力”。

下面我們來看帆上的靜壓力是如何推動船前進的。如圖5所示，帆所受的靜壓力FT，并不能全部用來推動船前進，真正用來推動船前進的是FT沿船頭方向的分力FR，FR的值要小于使船橫向移動的分力FH。盡管橫向力較大，但在實際行駛時，很少看到船橫向移動。而船向前進的速度卻相當大，先進的帆船和帆板，最快的時速，可達30至40 km造成這樣的前進速度，除了帆產生推力以外，還有一個重要因素就是船底的流線型，船浸入水中部分的橫向截面積遠大于縱向截面積，推力FR雖然比橫向力FH小，但船在水里前進時所受的阻力要比船橫向移動所受的阻力小許多。所以，FR推船前進效果就相當顯著。

航向限制效益

帆船既可在動壓力的推動下順風行駛，也可在靜壓力推動下逆風行駛。但帆船的航向不是完全沒有限制，在正逆風左右各約45度角內，是無法產生有效的推進力的，如圖6所示的A區。但是太順風也不是很好的，因為這時伯努利效應消失。船靠風對帆的動壓力推動，而動壓力的大小決定于風對帆的相對速度，相對速度越大，動壓力就越大。然而船在動壓力的推動下，前進速度逐漸增加，風與船相對速度就會減小，因而風對帆的動壓力減小，船速會再度慢下來，同時會進入不穩定狀態，如圖中C區。所以動壓力對帆船來講，并不是持續高效的動力來源。只有如圖中B區才是最好的航行方向，這時船航行方向與風向成一定夾角，船在靜壓力推動下，能得到持續穩定的推動力，使船獲得比較高的航行速度。 若船要逆風行駛，船的航行方向應與風向成一夾角，所以必須采取Z字型的路線。

控制和轉向由于帆的受風力的中心點與船體側面受水阻力的中心之間有一定的距離，FH這個力使船橫移雖不顯著，但使船向下風傾斜的作用卻相當顯著。如圖8所示，這就要運動員隨時用自己的體重來調節船的重心，以保持船的平衡（常稱為“壓弦”）。

由于風力的大小隨時會變化，橫傾力的作用也隨之變化。所以壓弦是要隨時靈活變化的，這是運動員的一種重要的操作技能。

推力FR在推船前進的同時，同樣有一種使船前傾的作用，雖要比橫向力FH使船致傾的作用小得多，但它同樣會使船失速，所以運動員還要隨時注意可能出現的縱傾，設法通過壓弦來保持船的平衡。

改變航向，帆船主要靠舵。帆板則靠帆的位置和重力的中心的轉變。當船在行駛時，水流給舵一個垂直航面的力F，F的

一個分力F1能使船產生旋轉，另一個分力F2阻擋船前進。由于F2對船起阻力作用，所以轉向時舵角一般不要推得太大。當然，要完成轉向動作，除了舵以外，還要和帆的位置，船員的移動相配合。

帆板的轉向，當運動員把能活動的桅桿倒向下風后方，板首就向迎風轉，相反把桅桿倒向上風前方，板首就離風偏轉。通過桅桿的倒動，移動帆心，使帆板產生了旋轉的力矩，從而促使其轉向。

逆風行駛

帆船逆風前進是走之字路的，風向與船的行駛方向有大于零的夾角.將風吹向帆的垂直于帆的分力又分解為兩個分力——沿船行駛方向的分力F1和垂直于船行駛方向的分力F2,由于垂直于船的行駛方向水的阻力f2很大(船的形狀、斯托克斯原理),F2與f2平衡,使船不會打橫.行駛方向水的阻力則很小，F1略大于f1，至少等于f1，則船在這個方向就加速或者勻速前進。當然為了不偏離目標太遠，到了一定的時刻，要改變航向，使風從另一個側面吹來，原理同上。所以要走之字路才能利用逆風，又不偏離方向。現在的帆板運動員照樣要利用這個原理來比賽。