妙笔阁>军事历史>1255再铸鼎>第160章 新风(感谢江西胖哥的红包,第六次加更)

实际上,南宋的造船业虽然很发达,但船型设计仍然处于很初级的阶段。这时候也没什么流体力学之类的,设计船只主要靠的是仿生学。嗯,没错,中式海船的船型,大多是模仿水鸟的腹部做出来的,前部较尖,最宽处在船体后半;与此同时,他们的欧洲同行模仿的是鱼类的形体,船体基本是个前大后小的纺锤形。

后世常为这两种设计的优劣争辩,其实半斤八两,都不咋地。

前者忽视了水鸟是靠拨动蹼游动的,与帆船靠顶部的帆驱动的情况并不相同。帆会给船一个向前的翻转力矩,如果前体不够宽大,储备浮力不够,遇大浪就容易埋艏。因此在近海跑跑无所谓,一旦出了远海就难以通过考验了。这种形状倒是适合后世的螺旋桨船,现在这么用是过于超前了。

而后者忽视了鱼是完全浸入水中的,与只有一半在水下的船不同,波浪会对水上部分施加阻力,前圆后尖的形状并不利于降低这种兴波阻力,要是做成潜艇还差不多。

最后发展到终极的帆船,是这两种思路的结合产物,船体的最宽处在前半部,但是艏部比较尖以劈开波浪,典型作品就是著名的飞剪船。

早期海船严格按照仿生学,船体会比较瘦削,但慢慢船匠们就会发现,只要把船头和船尾大致做出尖尖的形状,腹部就算胖一点,对整体阻力的影响也不大。从宋到明清,福船的设计就越来越胖,同期的欧洲商船也展现出这个趋势,到了后期的东印度商船,船腹部的截面形状几乎完全成一个方形了。

造船业有个专门的术语描述船体的胖瘦,叫方形系数。假设一艘船的水下部分完全是长方体,那么它的排水量应当等于水线长乘水线宽乘吃水深度,实际上当然不可能这样,所谓方形系数,就是实际排水量与这个“方型排水量”的比值。

自然,方形系数越小,船体就越瘦削,反之就越胖。追求高速的战船,方形系数应当小一些,而追求运输量的货船,方形系数则应当大一些。在船只设计比较成熟的后世,一般的战舰方形系数在045-055左右,而货船则是尽可能往胖了做,大都在07以上,大型货轮甚至能达到095,几乎真的是方的了。

根据海洋部用模型推算出来的数据,现在的普通福船,包括号和星火级这样的船,方形系数只有大约04,算是很瘦了。而顺风级的设计则大幅放宽了船腹,只是由于船体大小不能跟后世上百米的货船比,总得让船头和船尾部分保持尖形,方形系数也没法太过分,最终达到了06。

这样一来,顺风级长度上没比号大太多,但排水量一下子就翻倍了。而且载货比例更高,一艘船的运载能力差不多等于三艘号或两艘星火级。

这样的大装载量之下,阻力却并没有比它们大很多,又配上了大面积的软帆,所以取得了一个不错的航速就理所当然了。当然,只是巡航速度不错,如果论起转向、加速、减速这些需要加速度的机动性指标,顺风级就要比星火级差得远了,不过作为一款合格的运输船,也不太需要这些。

这里面还有一个小小的秘诀。增加了首斜桅、主桅装上软帆之后,整艘船的动力中心就移动到了船的前半部分,此时应当微调一下船体,让它变成前宽后窄的形状,使得浮力中心也前移,与动力中心匹配,不然行船时就容易前倾,发生危险的埋首现象,风浪大时可是会要命的。

郑林给船匠们大致讲解了一下测速的原理之后,看着他们恍然大悟的样子,犹豫了一下,还是没有把最后这个秘密公布出来……


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