帆船运动-微风运河帆船基地课件.ppt

台北縣體育會帆船委員會帆船基礎教材微風基地Yen編整風浪板運動的出現 帆板運動出現於帆板運動出現於2020世紀世紀6060年代末期當時，世界各地的衝浪愛好者年代末期當時，世界各地的衝浪愛好者紛紛在衝浪板上進行加帆的嘗試紛紛在衝浪板上進行加帆的嘗試19671967年，一種加長的衝浪板上面裝年，一種加長的衝浪板上面裝有能夠自由轉動的桅帆在美國出現，標誌了帆板的初步形成據報導，有能夠自由轉動的桅帆在美國出現，標誌了帆板的初步形成據報導，美國加利福尼亞的電算機技師修萬斯想出了一個絕妙的辦法，他把帆美國加利福尼亞的電算機技師修萬斯想出了一個絕妙的辦法，他把帆船的桅機部分進行了改裝，並在桅杆根部裝上一個萬向調節裝置然後船的桅機部分進行了改裝，並在桅杆根部裝上一個萬向調節裝置然後移植到小小的衝浪板上，於是移植到小小的衝浪板上，於是“風力衝浪板風力衝浪板”誕生了經過多次反復誕生了經過多次反復的試驗終於獲得成功的試驗終於獲得成功19701970年年6 6月修萬斯正式申請了專利，命名這種月修萬斯正式申請了專利，命名這種器材為器材為“溫特溫特 塞費爾塞費爾”（帆板的一種）衝浪板是衝浪運動的器材，（帆板的一種）。

衝浪板是衝浪運動的器材，樣子很象墨魚蓋，一人多長，幾十釐米寬人可站在上面，憑藉湧浪樣子很象墨魚蓋，一人多長，幾十釐米寬人可站在上面，憑藉湧浪的推力在水上滑行這項運動的開展在歐美國家已有較長的歷史，但的推力在水上滑行這項運動的開展在歐美國家已有較長的歷史，但由於衝浪板前進的動力來自湧浪，因此它只能在有較大湧浪的水面上由於衝浪板前進的動力來自湧浪，因此它只能在有較大湧浪的水面上才能開展運動並且由於受場地條件所限，影響了這項運動的普及才能開展運動並且由於受場地條件所限，影響了這項運動的普及帆板誕生後，很快彌補了衝浪運動的不足運動員站在板上，用雙手帆板誕生後，很快彌補了衝浪運動的不足運動員站在板上，用雙手抓住帆杆操縱，便能在無際的大洋中航行上百海裏，並能達到每小時抓住帆杆操縱，便能在無際的大洋中航行上百海裏，並能達到每小時5050多公里的驚人速度，因此頗受人們青睞多公里的驚人速度，因此頗受人們青睞帆板運動.進入奧運會帆板運動的迅速發展引起了國際快艇賽技聯（1YRV）組織的高度重視1980年春，該組織在倫敦舉行會議，正式提出了帆板運動加入奧運會事宜的申請嗣後，奧會在同年7月間就批准並宣佈帆板運動正式列為奧運會專案，並將帆板確定為帆船運動的一個新的級別。

1984年在洛杉磯舉行的第23屆奧運會成功地進行了第1次奧運會帆板比賽和帆板表演賽帆船前進原理1帆船前行的原理帆船前行的原理帆船前行的原理帆船前行的原理人們通常認為帆船只能沿風吹動的方向移動人們通常認為帆船只能沿風吹動的方向移動-既順風移動既順風移動.但三角帆使帆船還能夠迎著風移動但三角帆使帆船還能夠迎著風移動(逆風移動逆風移動).).在理解如何在理解如何逆風移動之前逆風移動之前,我們首先需要瞭解一些與船帆有關的知識我們首先需要瞭解一些與船帆有關的知識.船帆最先著風之帆緣稱作前緣船帆最先著風之帆緣稱作前緣,位於船隻的前部位於船隻的前部.後步的船後步的船翼後緣稱作帆的後緣翼後緣稱作帆的後緣.從前元到繁的後緣的假想水平線稱作從前元到繁的後緣的假想水平線稱作弦弦.船帆的區曲度稱作吃水船帆的區曲度稱作吃水.並且從弦到最大吃水點的垂直並且從弦到最大吃水點的垂直距離稱作弦深距離稱作弦深.充滿空氣已成凹面彎曲的船帆的一面稱作迎充滿空氣已成凹面彎曲的船帆的一面稱作迎風面風面.向外吹以形成凸起形狀的一面稱作背風面向外吹以形成凸起形狀的一面稱作背風面.瞭解了這瞭解了這些術語後些術語後,我們將繼續介紹帆船運轉我們將繼續介紹帆船運轉.船隻借助帆的每一面所產生的力量沿著迎風方式移動船隻借助帆的每一面所產生的力量沿著迎風方式移動.迎風面的正向方力量迎風面的正向方力量(推力推力)和背風和背風面的負向力量面的負向力量(拉力拉力)合在一起形成了合力合在一起形成了合力,這兩種力量都作用於同一方向這兩種力量都作用於同一方向.盡管你可能不盡管你可能不認同認同,但拉利確實是這兩種力量中較強的力量但拉利確實是這兩種力量中較強的力量.在在17381738年年,科學家丹尼爾科學家丹尼爾-柏努力發現柏努力發現,氣流速度與周圍自由氣流成比例增加氣流速度與周圍自由氣流成比例增加,縱而導致壓縱而導致壓力的降低力的降低,而這可令氣流速度更快而這可令氣流速度更快.這種情況再帆的背風面發生這種情況再帆的背風面發生-空氣流動速度加快並在帆空氣流動速度加快並在帆的後面形成低壓區域的後面形成低壓區域.為什麼空氣加速為什麼空氣加速?空氣與水一樣空氣與水一樣,都是流動的都是流動的.當風匯聚並且被帆分開時當風匯聚並且被帆分開時,一些風附著在凸一些風附著在凸起面起面(背風面背風面)並將帆扯起並將帆扯起.為了其上為了其上(未附著未附著)的空氣穿過帆的空氣穿過帆,帆必須向不受帆影響的氣流外帆必須向不受帆影響的氣流外彎曲彎曲.但此類的自由氣流往往保持其直線流動並妨礙航行但此類的自由氣流往往保持其直線流動並妨礙航行.自由氣流和彎曲的船帆在起自由氣流和彎曲的船帆在起形成一個窄道形成一個窄道,起初的氣流必須從中經過起初的氣流必須從中經過.因為他不能自行壓縮因為他不能自行壓縮.所以空氣必須加速以從該所以空氣必須加速以從該窄道擠過窄道擠過.這就是氣流速度在帆的凸起面增加的原因這就是氣流速度在帆的凸起面增加的原因.但發生這一種狀況但發生這一種狀況,伯努力的理論就得以生效伯努力的理論就得以生效.窄道中增加的氣流要快於周圍的空氣窄道中增加的氣流要快於周圍的空氣.並並且在氣流速度加快的區域壓力將下降且在氣流速度加快的區域壓力將下降.這就產生鏈式反應這就產生鏈式反應.隨著新的氣流接近最先著風之隨著新的氣流接近最先著風之帆緣並分開帆緣並分開,他更多的流向背風面他更多的流向背風面-氣流被吸引到低壓區域並被高壓區域所排斥氣流被吸引到低壓區域並被高壓區域所排斥.現在即使現在即使更大塊的空氣也必須更快地擠進凸起帆面和自由氣流行成的窄道更大塊的空氣也必須更快地擠進凸起帆面和自由氣流行成的窄道,這令空氣壓力更低這令空氣壓力更低.這這一情況不斷發展直至達到現有風力條件地最大速度一情況不斷發展直至達到現有風力條件地最大速度.並且在背風面形成最大低壓區域並且在背風面形成最大低壓區域.請請注意注意,只有在氣流達到曲面只有在氣流達到曲面(弦深弦深)的最深點後氣流才會增加的最深點後氣流才會增加.在這一點之前在這一點之前,空氣不斷匯聚空氣不斷匯聚和加速超岀這一點後和加速超岀這一點後,空氣氛開並減速空氣氛開並減速,直到再次與周圍空氣速度相當直到再次與周圍空氣速度相當.在期間在期間,在帆的迎風發生相反的情況在帆的迎風發生相反的情況.隨著更多的空氣流過背風面隨著更多的空氣流過背風面,迎風面上流過帆的凸起迎風面上流過帆的凸起面和自由氣流之間的擴展空間的空氣將減少面和自由氣流之間的擴展空間的空氣將減少.因為這些氣流四散流動因為這些氣流四散流動,所其流速下降到比所其流速下降到比周圍空氣還低的速度周圍空氣還低的速度,這導致壓力增加這導致壓力增加.在了解了這些潛在的力量之後在了解了這些潛在的力量之後,我們如何在實際中借助這些力量來使船移動呢我們如何在實際中借助這些力量來使船移動呢?我們需要我們需要在風帆和風之間建立理想的關係在風帆和風之間建立理想的關係,使風不但加速流動使風不但加速流動,而且可以沿著帆的凸起面流動而且可以沿著帆的凸起面流動.船帆船帆和風之間的這一關係的一部分稱作迎角和風之間的這一關係的一部分稱作迎角.描繪與風平直的船帆描繪與風平直的船帆.空氣均勻分開到每一面上空氣均勻分開到每一面上-船帆下垂而不是充滿成彎曲形狀船帆下垂而不是充滿成彎曲形狀,空氣沒有加速以背風面形成低壓區域空氣沒有加速以背風面形成低壓區域,並且船沒有移動並且船沒有移動.但如果船帆嶼風向剛好成正確角度但如果船帆嶼風向剛好成正確角度,則船帆會依下子充滿風並產生空氣動力則船帆會依下子充滿風並產生空氣動力.迎角地角度必須十分精確迎角地角度必須十分精確.如果該角度保持與風太近如果該角度保持與風太近,則船帆地前不將則船帆地前不將(搶風搶風)或擅動或擅動.如果如果其角度太寬其角度太寬,則沿著帆的曲面流動的氣流將分開並且周圍的空氣重新聚合則沿著帆的曲面流動的氣流將分開並且周圍的空氣重新聚合.這一分離產生這一分離產生了旋轉空氣的了旋轉空氣的(停轉區域停轉區域),),導致風速下降導致風速下降,壓力增加壓力增加.因為船帆的曲率將始終導致帆的尾端因為船帆的曲率將始終導致帆的尾端與風向所成角度大于與最先著風之帆緣所成角度與風向所成角度大于與最先著風之帆緣所成角度,所以凡蒂後緣的空氣不能沿著曲面流所以凡蒂後緣的空氣不能沿著曲面流動並緩回周圍自由空氣的方向動並緩回周圍自由空氣的方向.理想上講理想上講,在氣流到達帆的後緣前不應開始分離在氣流到達帆的後緣前不應開始分離.但隨船帆但隨船帆的迎角加寬的迎角加寬,分離點逐漸前移並將其後的一切保留在停轉區域分離點逐漸前移並將其後的一切保留在停轉區域.你可能看到你可能看到,除了迎角保持正確角度以使空氣能夠順利通過外除了迎角保持正確角度以使空氣能夠順利通過外,關於風與帆關係的另一重關於風與帆關係的另一重要因素就是船帆必須有正確的曲率要因素就是船帆必須有正確的曲率,以保證空氣始終附著在船尾以保證空氣始終附著在船尾.如果曲線太小如果曲線太小,則氣流將則氣流將不彎曲不彎曲,並且將誤會產生導致速度增加的壓擠效果並且將誤會產生導致速度增加的壓擠效果.如果區率太大如果區率太大,則氣流不能被附著則氣流不能被附著.因因此此,只有在曲率不太大並且迎角不太寬的情況下才能發生分離只有在曲率不太大並且迎角不太寬的情況下才能發生分離.這樣這樣,我們現在就知道風帆壓力是如何在理論上和實際中形成的我們現在就知道風帆壓力是如何在理論上和實際中形成的.但這些壓力是如何令船但這些壓力是如何令船隻前的呢隻前的呢?讓我們更深入地了解其中第奧妙讓我們更深入地了解其中第奧妙.在海平面上在海平面上,每平方米的氣壓是每平方米的氣壓是1010頓頓.當船帆的背風面上的氣流增強時當船帆的背風面上的氣流增強時,你從上文可以知道你從上文可以知道氣壓將下降氣壓將下降.假定每平方米將下降假定每平方米將下降2020千克千克.同樣同樣,迎風面上的氣壓將增加迎風面上的氣壓將增加-假訂每平方米增加假訂每平方米增加1010千克千克(請記住請記住,下拉壓力強於推送壓力下拉壓力強於推送壓力).).並且即使背風壓力是負向並並且即使背風壓力是負向並且迎風壓力是正向的且迎風壓力是正向的,她們都作用於同一方向她們都作用於同一方向.因此現在我們每平方米約有共因此現在我們每平方米約有共3030千克的壓千克的壓力力.將其乘以將其乘以1010平方米風帆大小平方米風帆大小,我們在該風帆上已產生了共我們在該風帆上已產生了共300300千克的合力千克的合力.船帆上的每一點都作用了不同的壓力船帆上的每一點都作用了不同的壓力.壓力最強處位於弦深處壓力最強處位於弦深處,即船帆趨面最深處即船帆趨面最深處.這也是這也是氣流最快和壓力下降最大的地方氣流最快和壓力下降最大的地方.隨著氣流向後移動並分離隨著氣流向後移動並分離,力量也隨之減弱力量也隨之減弱.這些力量的這些力量的方向也會更改方向也會更改.在船帆的每一點上在船帆的每一點上,該力量與帆面保持垂直該力量與帆面保持垂直.船帆前部的力量最強處也在最船帆前部的力量最強處也在最前方向上前方向上.在船帆的中部在船帆的中部,力量更改為側方向力量更改為側方向,或傾斜方向或傾斜方向.在船帆的後部在船帆的後部,隨著風速的下降隨著風速的下降力量也逐漸減弱力量也逐漸減弱,並導致向後方向或往後拉的方向並導致向後方向或往後拉的方向.船帆各處上的壓力都可以計算出來船帆各處上的壓力都可以計算出來,以便確定其每一面上前部以便確定其每一面上前部,後部和牽引部位第相對力後部和牽引部位第。