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遥控帆船模型是仿照帆船的形状制作的,航行原理与真实帆船基本相同。它的动力来源是风力,是应用“白努利效应”的空气动力学原理的典型例子。具体点说,就是在风力作用下,船帆会形成凹凸两面,向内凹进去的一面称为迎风面,向外凸出的一面称为背风面。人们都知道,所谓“风”就是空气的流动,当风要绕过帆的背风面时,气流速度会加快,气压也就随之减低,从而对帆的背面产生一种吸力,这与机翼产生升力的原理是一样的。同时,风吹在帆的迎风面上,又产生一种推力。 这样,风在船帆两面产生的吸力与推力,就会驱使帆船向侧前方航行;为了有效地阻止船体侧向横移,人们除了把船体设计成流水线船型外,还在船体下方安装了稳定板,就能有效地抵消侧向横移的作用力。这样一来,风对帆的作用力被分解为两个分力,一个分力推动船体向前,另一个分力则使船向下风方向倾斜。但如果过分倾斜,就有翻船的危险了,所以又在稳定板下方,安装一个滴水型的压铅来降低重心,保持船体垂直方向的平衡。于是,船体就能破浪前进了。 基于帆面要涨成有凹凸的形状,才能产生航行动力的原理。遥控帆船的航向是受风向制约的,在接近正迎风的状态下,帆面无法形成有效的弧形,也不存在风的有效推力,帆船模型就失去了前进的动力。所以遥控帆船航行时,艏艉轴线必须与来风方向形成大于30°的夹角,才能获得风对帆面的作用力。因此,遥控帆船模型经常采取“之”字形的航行路线,虽然航程延长了,却能利用侧风获得前进的动力。人们常用一句贺语:“一帆风顺”。但实际上完全顺风却不是最好的,因为在完全顺风的情况下,风对帆面的吸力消失,只剩下推力作用,航行速度反而比后舷受风慢,而且会处于不稳定的航行状态。下图,归纳了根据风向调整航向的基本方法:
在实践中人们发现,根据来风方向,帆面打开的角度是有一个基本规律的,即帆面的开角=来风方向与艏艉直线夹角的二分之一。理解开帆角度的调整方法后,只要合理地操纵收放帆,就能使帆船模型获得航行的动力。试用下图具体加以说明:
综上所述,遥控帆船的航行速度,不但取决于风力的大小,更取决于风的方向,再配合打舵的动作,就能使帆船模型按操纵者的意愿航行了。 |