237.第237章 胜利港造船厂（二）

没法大幅度加高桅杆，不加高桅杆怎么用新设计的帆具！”

    孙长弥劝道：“白总说得也没错，就算加工了一两根桅杆出来，也只是解决一时之需，以后定型量产的时候还是得面对同样的技术问题，现在能解决当然最好不过。”

    李奈听到这里忍不住插嘴问道：“为何要打造加高的桅杆？”

    “桅杆更高才能挂上更大幅的船帆，这样对风力的利用效率才会增加……你知道什么叫利用效率吗？”越之云解释了半截又忍不住反问道。

    李奈点点头道：“略懂，请继续讲。”

    “现在的海船都是使用风力作为主要动力，那么船帆对风力的利用率，就是影响船只前进动力的主要因素。对于这个问题，我们设计了全新的船帆、桅杆和索具结构，对风力的利用率会大大地优于现有的福船或者广船……当然也包括那些洋鬼子的盖伦船在内。”越之云很是自豪地向李奈解说道：“采用纵帆中式帆船的船帆便于操控，可以灵活地利用各种风向，但缺点是船帆少且偏小，实际受风的有效面积不大。而采用横帆的西式帆船因为船桅够高，因此使用的船帆面积可以更大，不过因为桅杆太高，收帆扬帆都不是那么容易操作，而且高桅杆还必须加上各种支索来保证其稳固性，这就大大妨碍了横帆的转动角。”

    李奈听得半懂不懂，有些疑惑地问道：“在下曾多次见过西洋番人的帆船，船帆多而密集，看起来似乎足以弥补船帆转动不灵的缺陷。”

    “那也仅仅只是看起来而已。”越之云继续解释道：“西式帆船在设计上有很大的局限性，因为它们一味地加大风范的面积，但其船帆对风力的利用率并没有看上去那么高。顺风时支索帆、斜桁帆、主帆互相遮挡，因为支索的存在挡住主帆的转动角，侧风和顶风时只能依靠支索帆来利用风力，使用效率和操作便利性上远远比了中式帆船的灵活。”

    “既然越先生认为中式帆船如此好用，那为何过去没人以加高桅杆的方式来加大船帆？”李奈这话一问出来，就充分地暴露了其外行的本质。

    “纵帆船没法加支索啊，不然仅有的灵活优势就没了，而且中式帆船都是尖底船，桅杆太高会导致重心不稳。”越之云当然也意识到了李奈的无知，这下就放心大胆地进行解释了：“而且中式帆船的船帆太重，增大面积就会增加重量，过高的桅杆在强度上未必撑得住，风力大了很容易会折断。”

    李奈这才恍然大悟道：“所以贵方才要造那空心的钢铁桅杆，便是要减轻桅杆重量，增加强度和高度，借以来增加船帆的面积。”

    李奈这下举一反三倒是很快，越之云也马上打住了向他详细解释的念头。新式帆船在桅杆、船帆和索具上所采用的技术革新远远不止钢制空心桅杆一项，但只有这一项是技术含量最高，外人最难以仿制的，因为在金属加工手段上很难达到穿越集团的水平。至于其他的细节改进，明眼人只要看过一次之后，多半便能得悉其中奥妙了。

    海运部对于甲板上层设施的技术改进要远远多于船体本身，最重要的便是根据现代力学原理重新设计的风帆系统。这个新的系统采用了东西方两种风帆的部分特点，但总体上与之差异极大，可以说是穿越集团又一个跨越时代的黑科技利器。

    早期的帆船所利用的是风在前进过程中直接吹在风帆上产生的动风压，而现代帆船所利用的却是气流流过拱形帆面时所产生的压力，这种静风压在船帆上产生的推动力要远远大于动风压。这种原理听起来难以理解而且抽象到很难直观地想象出来，因此在这个时代还完全没有被运用到帆船风帆的设计当中。

    直到百年后的1726年，来自瑞士伯努利家族的丹尼尔·伯努利才提出了“边界层表面效应”，即流体的流速越大，压强越小，流体的流速越小，压强越大。而后这一伟大发现被科学界命名为“伯努利效应”，这也是流体力学最为重要的定理之一，在之后的几个世纪中被广泛应用于船舶、航空器的制造领域。就连足球比赛中的香蕉球现象，也可以用“伯努利效应”来完美地解释——足球由于旋转而导致两侧的空气流速不一致，因而会向流速更大的一方发生偏转。

    西洋帆船所采用的横帆结构只能利用动风压，也就是说占据船帆绝大部分面积的煮饭只能在顺风或者侧顺风的条件下才能使用，否则风所提供的就不是动力而会变成了阻力。而斜桁帆虽然能够利用一部分的静风压，但其扭曲的形状和有限的面积让它的实际作用也非常有限。

    而中式帆船虽然靠着相对较为灵活的操帆方式可以利用到静风压的效应，但因为中式船帆的设计出发点是为了操作简便高效而并非针对伯努利效应，加之受限于桅杆高度无法使用更大的船帆，这种相对的技术优势在实际应用中所起到的作用也就变得极为有限。

    海运部在船帆的设计上动了非常多的脑筋，验证了不下十个方案，最后才敲定了更接近于现代帆船的风帆设计方案。这种设计是采用纵帆结构，但使用的却并非中式硬帆，而是软帆，但与西式横帆所不同的是，帆面两侧都会加上弯拱形的竹木辐条，辐条中间有绳索穿过帆面进行位置固定，风帆在受风时的拱起就会限制于辐条的弯度之内。而这样的结构又有异于中式硬帆的单边辐条固定。

    这样的拱形帆可以充分利用静风压，并且转动灵活，可以有效利用侧风甚至是顶风来提供前进的动力，对风力的利用效率上要远超传统的中西式帆船。而且有了这种船帆之后，船上也不必再加装支索帆之类的辅助风帆，操帆要比西式帆船简化了许多。以同等风帆面积和外界风力条件来计算，海运部认为根据流体力学设计出的新式船帆要比原有的中西式船帆都至少高出三分之一的效率，并且在使用了新的索具滑轮之后，所需的操帆人手并不会比过去增加多少。这也意味着在同等的条件下，使用新式船帆的帆船航速也将得到大幅度的提高，而这正好满足了执委会所提出的操帆便利、提高航速的要求。

    当然了，这并不意味着新式船帆就十全十美，可以马上应用到先用的帆船上去。首先，帆布的制作对目前的穿越集团来说就是一个极大的难题。目前穿越集团并没有纺织产业，布料九成靠从外界进口，剩下的一成来自本地土著供应的吉贝布和穿越集团的自身储备。而现有的外界进货渠道并没有找到真正适合用来制作船帆的布料——至少以造船厂的标准来看还没有任何的合格品出现。一号试验船的船帆，将会利用从后世带来的库存帆布来制作。但库存毕竟有限，日后若想规模化地制作这种船帆，那迟早还是得面对原材料的问题。

    其次这种设计目前只在排水量极小的试验船上使用过，真正放到大船使用上是否会获得预想的效果，在使用过程中又会出现哪些需要解决的技术难题，都还需要时间来进行验证才行。