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芈横还是陈宇时,就深入了解了西方帆船的发展情况:
西方帆船船种与历史:帆船进化史系谱:柯克→卡拉维尔→近岸炮舰→快舰→巡防舰/卡拉克帆船→西班牙大帆船→战列舰→巡防舰Ⅱ加列→大型帆桨并用船
柯克船,约从十至十一世纪左右起,在北欧出现了一种不同于过去单层甲板的维京长船,有着上下两层船舱设计、体积也比长船要大的单桅方型帆船:柯克船。
由于柯克船配置了远比维京长船要高大的主桅杆,因此可以悬挂面积更大的风帆,变得不再需要靠人力划桨来辅助推进,于是实现了减少船员、延长续航力、减少人事费用、增加载货空间等等优点。
商人为了保护商船和货品,商人们在柯克船尾加盖了方形的尾楼,设置箭孔和弩机,用以击退海盗。虽然说尾楼造成的重量不平衡使得柯克船必须把船首加高来配平,但是前樯楼意外的成为了另一个安装武器的好位置。
通过观察当时远比欧洲先进的阿拉伯航海术,葡萄牙人很快意识到三角帆是一种极具潜力的造型,不但所需的操舵人力少,而且转向性更加灵巧易于操作,因此建造了一种两桅的小型快速帆船,这就是所谓的拉丁式帆船、或称卡拉维尔船。为了增强拉丁式帆船对抗恶劣海象与远洋航行的能力,葡萄牙人开始加高船首与船尾的部份来抗风浪,并延长了船身,将大型的卡拉维尔船从两桅增加到三桅,也有些人把三角帆改成了横帆。
卡拉克帆船是大约十五世纪时,由柯克船发展而来的一种多桅大型横帆船,她是为了弥补柯克船改造加上尾楼后变得钝重的弱点,将主桅变高好增加挂帆的横椼数,而在尾楼上也加了新的桅杆来架上一张辅助帆,并把前斜桅延长,好腾出更多的空间来增加帆面积。
大约在十六世纪之后,由巨大笨重的卡拉克巨舰缩小改良而来的西班牙大帆船、或音译作高伦帆船,就是在这个时间点所诞生的船舰。相较起过去数个世纪里西欧各国航海的卡拉维尔帆船,或是地中海的帆桨并用船,西班牙大帆船有着低矮的前甲板和巨大的尾楼、粗广的舰体、多层甲板、和三根以上的主桅杆,外形上十分壮大惊人。西班牙大帆船宽胖的舰体使她航行起来非常稳定,载货量也比其他国家同时代的船要多上好几倍。
十七世纪时,英国海军将为王室传达外交文书的佛盖特快舰加上了武装,使其成为了巡防舰。英国海军还将许多旧式过时的战列舰,拆除一层甲板和尾楼后改装翻修成巡防舰。赢取了跟巡防舰同样的高速性,因为尾楼降低而使的后桅风帆能自由转动,和保留原本战列舰级的坚固船身结构。这种由战列舰改装而来的巡防舰,被称为雷萨船,可说是帆船海军时代的巡洋战舰。
大约从十七世纪末起,欧洲人把商船和军舰分开,让军舰来得到更好更强大的性能。于是,由西班牙大帆船改良,变得更加巨大、重武装、高耸的战列舰。
战列舰不但拥有很厚的橡木船壳,还有的会在内层镶上铁皮或铜皮来加强,甚至在水线以上设置了三层甲板。露天甲板也因为三层甲板而把整体高度提高了,这代表三层构造的战列舰在与两层构造的一般帆船接舷时,敌军无法射击上层甲板,但战列舰的上层甲板却享有鸟瞰之利。
荷兰商船是基于早期的西班牙大帆船改良操纵性,将船壳轻量化并且减少武装和水手数,并将水线以下的货舱尽可能的扩大。透过这些设计,荷兰商船实现了高速化、轻量化、低成本、高载货量等目标。
纵帆船,或者说北美纵帆船,是帆船时代发展到后期的船种。特点是快速,灵活,需要的人力少。这种船种有两个关键,其一在于他用的斜桁帆,它不像一般横帆一样有大量帆索,需要大量水手才能升降操作。斜桁纵帆主要靠迅速旋转帆的方向以改变受风角度与面积,进而改变推力,由于使用上斜下平两个桁架固定,因此转帆操作所需的帆索极少,操作特别方便和简单,并且可以大大节省水手的数量与体力。另外,设计上较长的长宽比以及放低的船尾,使其有较大的尾吃水,既提高了船的纵稳性和航速,又使其水下船体的横向水动力中心大大后移,从而能更好地与风帆压力中心相平衡,利于抢风航行和减小横漂,因此这种船异常灵活且快速。
斜桁帆这样的纵帆在使用时,起的不是只有吃风的效果,当斜置抢风航行时,由于帆面形状,气流在帆面前后会生成压力差,进而生成推力。实际上,这和飞机机翼生成的升力是一样的。所不同的是飞机升力是往上,而纵帆的升力是往前而已。在很多情况下,纵帆从这样的升力获得的推力,要远大于其帆面吃风得到的推力。
由于纵帆船的这种特性,只要风向一改变,他就可以轻松迅速地转动帆向调整帆面的升力方向,将速度持续维持在较高的巡航速度的水平上,同时要转弯也快,因为他可以同时转舵并调整升力大小与方向,反应速度远比常规横帆船快得多。不过因为帆面积比横帆船小,因此在顺风航行时,纵帆的推力就比不上可以全力吃风的横帆了。这点需要从更改船型或其他方面来改善,例如增加长宽比就是最好的方法之一。
基于这个原因,一般来说,横帆船顺风逆风时速度差距可以达到三至回倍之多,但是纵帆船则比较稳定,顺风逆风速度差距一般不会超过一半。因此在稳定的航线,或者抢风航行上,纵帆船有巨大优势。简而言之,纵帆船对季风的倚赖性远比横帆船低的多。