大明宝船和现代风帆新能源船的关系!
首先说明一下题图的是现代中式帆船,继承了大部分明朝时期的帆船特点,不过呢,这船不是国内的,但形制却完全是中式的......

本文中的宝船就是指的是明代郑和下西洋史料记载的郑和宝船,虽然具体资料当时被刘大夏一把火都给烧了,现在只是存留很少资料,其中争议最大的就是尺寸问题,根据不完整资料是44丈长、18丈宽(即146米长、59米宽)的宝船,这个在当时材料和技术是不可能的,那么本文目的是证实而非证伪,来说明这种宝船船体情况,并且对现代风帆新能源船舶的启发。
船体和帆装
说到帆船实际上就是两个核心船体和帆装,我们就先从船体长度和宽度开始说起,对于宝船争议最大的就是船体长度因为已经达到了146米,基本上认为是不可能的,但现实是在1909年美国就建造了怀俄明号(Wyoming)147米长度飞剪式木质帆船,
该船全长147米,船体长130米,从龙骨到桅杆顶最高达68米,两柱间长122米,船宽16.4米,型深10米,吃水8.3米,满载排水量接近1万吨,6桅纵帆仅需14名船员便可操纵。

当时造价17.5万美元(应该相当于今天的约1500万美元),风帆总面积达到6800平方米。耗费了4万立方的松木和橡木,完工后重约3800吨,货物载重约为6000吨。


怀俄明号主要负责沿美国东海岸及其他地区运输煤炭和其他货物的任务。船东不仅收回了投资还挣了不少。第一次世界大战期间,据说“怀俄明”号成功躲过了一艘德国U型潜艇的追击,并持续服役至1924年。然而,同年3月11日,该舰风暴中该舰沉没全部遇难
怀俄明号只是使用了部分的铁和钢带及支架来加固其木质结构,证明了在钢铁龙骨近代造船技术之前,是可以造出万吨的木质船舶,那么大明宝船出现也不是什么不可能的事情。

不过呢这种飞剪结构帆船,为了追求航速,长宽比较高达到8,结构导致容易发生扭曲变形,在后来运营中遇到在风暴中沉没了,后来再也没有人建造这么巨大的木质船舶。
那么我们回到宝船的尺寸上,通过怀俄明号说明长度木质船船体长度是可以达到130米的,但为了追求船速度,采用窄船体,横向强度不足,那么增加船体宽度,就能解决强度问题,但宝船宽度已经达到59米,长宽比在2.5,虽然近代我国沿海有不少小型木头船也是这么多;
但船体加长到100多米就不合适了,这么宽的船体航向稳定性非常差,很容易在海上打转,但也有观点是不是双体船,虽然双体长宽比2.5是比较合理,但是在当时技术材料条件下,无法解决双体桥接强度问题,也就是说可以造出来在风平浪静地方使用,一旦出海遇到风浪就非常危险。

那么这个尺寸是怎么回事呢,答案是外飘结构,现代船舶基本上都是直接立舱壁,但这点对于帆船来说是不合适的,因为在海上有时八面来风,有顺风就有逆风,那么更多就是侧面风,而风帆受到侧面来风后,就会产生船体倾斜;



风力越大,那么倾斜度就越大,为了保证船体稳定性就出现在水线以上外飘结构,也就是甲板宽度大于水线宽度。但增加了外飘也是无法达到59米的宽度,那么这个宽度是怎么来的呢,就是操作船帆的外部舷台。
而西式大船采用的是水面上船体宽度收缩的设计,减轻水面上船体,降低船体重心,上小下大。这么操作主要和使用了高桅杆帆装有关系,但中式帆不是这样结构。
独特的中式帆
帆船的帆可以说原理非常简单,在船上支上一根杆子拉上一块布就是船帆,但如果变成大型化实用化那就异常复杂,对于中式帆主要是三种结构,第一种是:硬帆,就是用竹篾一类编制出来的,但是结构非常重不能做得很大,大明宝船用不了,第二种软帆:就是全布帆,但这种帆效率不高,中式帆:就是在软帆基础上增加了多根横向的帆骨(也常被称为横杆或帆竹)支撑,配合顶部的斜桁和底部的帆杆构成完整的帆架结构。
这种帆装属于纵帆系统,风帆一侧固定于船桅之上,可绕着桅杆自由旋转,能有效利用除顶头风外来自各个方向的侧向风。由于中间弹射横杆的支撑,在帆面受风时,中部向前凸起,形成桶状的巨大弧面,能产生更大的推力,是现代翼形帆的原型,效率比软帆高,比硬帆轻便很多,而且操纵非常简单。

而且更加关键的是对于帆船来说,有个重要的问题,就是要求能够快速收帆,因为海上往往会出现风力突然增大情况,现代帆船航海者也是同样害怕这个事情,如果不能及时收起来往往会有倾覆危险,而中式帆放下帆索就能自动落下非常简单,而欧洲高桅杆帆船需要人爬上桅杆一点点收起来,效率低下,还非常危险;
升帆时,拉紧帆绳,整面帆即可完全展开。
但中式帆也不是没有缺点,就是因为帆面要绕轴转动不能采用支索,所谓支索就是电线杆斜拉的钢丝绳就是,起到固定支持作用,所以在没有支索条件下桅杆就不能太高,那么又要增加帆面积,就要采用多桅杆方式,对于这种宝船这种结构,不能桅杆也不会在中线,而是要在船头,船艉和船舷两侧都要布置,那么为了进行船帆操作会设置舷台,会让整体宽度达到59米,而宝船的实际水线宽度应该在30米左右。

对于现代风帆船影响:
近年来随着环保影响,很多国家开始了现代帆船的设计与建造,其中法国就建成多艘运营,那么这是不是意味着帆船会复兴呢?答案问题很多。
对于未来新能源帆船的发展观点
作者因为工作关系就一直在关注这方面进展,在现有多种类型的新类型帆船中,但总体来说效果并不是太好,更多就是把帆和桅杆装到现代船体上;
这里强调一点就是现代型帆船需要结合现代新能源技术,采用纯电或者混动为主动力模式,在气象条件下,使用风帆推进。


而现在的新式帆船采用的仍然是通常的直壁船体,在侧风航行性能不好,造成很多条件下无法有效地使用风力推进。那么对于新式帆船来说,需要在船体上做一部分调整,能够更好地适应帆船风力航行特点;
而对于帆装现在也开发出了多种新型帆装,实际上结构复杂,造价高维护麻烦,远远没有图片上看到的吗好看,反而是古老的中式帆却是非常简单而且容易操作,可以非常容易实现自动化,低人力操作。

当然现在技术也不能像几百年以前,用木头帆布绳子滑轮来制作,需要现代化的改进技术。



军事撰稿人



