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不仅是水翼，科技带给帆船什么？

发布日期： 2021-12-21 来源：原创老潘游艇业杂志访问量：

原创老潘游艇业杂志 2021-12-21

人类为什么是伟大的物种？是因为人类能通过不断创新而不断进步。

“创新”是一个对比级的词，简单来说就是要比老的、既存的更进步。以航海领域来说，从用木头做成船的形状浮在水面上划行，到加上帆来省力，再到通过观测星体来航行到更远海域，可以说帆船发展历史上每前进一步，都是人类不断求知不断创新的结果。

2021年10月10日SailGP第二赛季西班牙站第2个比赛日，由Ben Ainslie掌舵的英国队© Ricardo Pinto/SailGP▲

造船术创新与人类发展史同步

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800年唐朝帆船往返日本

1802年半帆半蒸汽帆船

1896年海事对讲机

1973年 GPS全球

2010年海图整合AIS与雷达系统

2012年水翼帆船赛事兴起

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中国唐代年间南京船

从中国唐代年间往返日本的南京帆船图片上能看出，当时的帆船上已经有“戗”的配置。这个能升能降的“戗”，能让船只在不侧滑的前提下，航行到更浅的水域，行驶于东西向的长江口与九州北之间，不会受南北季风影响而偏离航线。几千年前的造船人已经能想到这样聪明的设计，显示了中华民族的聪明才智。

汉学研究家欧阳泰在他的著作《决战热兰遮》里提及，郑成功从鹿耳门进入台江内海时，有一艘洋船趁隙逃离，三个月后这艘船竟然从印尼带救兵回到安平，引起一片震惊。因为当时是南风季，从印尼到台湾安平是逆风而行，在当时是无法想象的。从这个历史细节我们可以看出，帆船逆风行驶的技术经历了很长一段时间的缓慢发展，至少在明末清初的社会还不具备这一能力。

工业革命开始，机械逐渐取代传统工艺。蒸汽机进入帆船，大航海时代开启，海上运输进入空前盛世。

工业革命初期，蒸汽机的效能还不完善。海上船只在有风时仍然靠风力航行，只在没风时用蒸汽机取代划桨工人，当时还没有发明螺旋桨，蒸汽机发出动力给明轮，船只一桨一叶地划行。

这就是帆船开机航行时必须开启蒸汽灯（Steaming light）的由来—— 开灯提醒当时海上的其他船只，这艘船没风时还能横冲直撞，大家避开点避免碰撞。

随着煤油机、汽油机、柴油机的问世，大型海运船只全部被全蒸汽船取代，中小型帆船逐渐只用于普通人的旅行游憩。

海上通讯技术也一直是海运史上不断探索的课题。从发明有线电话，到无线电报，人类希望信息能实时被传达得更远，在海上也不例外。1912年沉没的铁达尼号，正是因为成功对外发出求救信号，才会有人被救生还。假设当时所有海上船只已经统一使用SOS求救信号，或许能有更近的船只前往救援，减少死难程度也未可知。发展海上通讯技术，与提高船只航行速度一样，都是出自人类追求安全的本能。

从造船材料方面来看，人类造船历史经历了木船、铁船、铝船、水泥船、玻纤船、碳纤船、充气船的不同阶段。而当下我们所在的这个时代兼容并蓄，上述所有船只材料并存于世。玻璃纤维被发明以来，休闲船只的建造材料基本以玻璃纤维为主流。近年来大热的碳纤维材料，能达到船只轻量化的效果，并提升船只的强度与硬度。

▲碳纤维船

船体制作工法也日趋科学化。以往都是一层一层地刷环氧树脂，树脂因为地心引力往下滑，导致船底很厚而船身很薄。现今发展一种真空孔吸引（infusion）的技术，能利用压力将树脂平均地吸附到每一寸玻璃纤维上，更精准地控管厚度与重量，另一个方法是灌注（injection），或两者合一，灌吸同时进行（Infujection）。

以前流传一句话，越重的船越坚固，越能够越洋。在造船材料和灌注工艺都发生变革的今天，这样的说法不再科学，近年来旺代、TOR（The Ocean Race）等环球帆船赛中领先的赛船中，有不少是碳纤维船。

未来是水翼的天下？

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水翼的开发让当今帆船科技创新达到登峰造极的程度。水翼把帆船的速度开发到极致，船速比风速还快。千万人瞩目的美洲杯帆船赛所使用的赛船，形状从曾经的单体到多体到双体，最终回归单体，但现在的单体与当年的单体早已大相径庭，原因就在于加上了水翼。如今的美洲杯单体水翼帆船跑出来的速度大大快于风速，几乎有悖于我们所熟悉的物理学常识，但这也正证明科技创新的神奇，科技一次次让我们打破常识，见证不可能变为可能。

第36届（2020-2021年）美洲杯帆船赛决赛使用的AC75单体水翼帆船© COR 36 | Studio Borlenghi▲

有幸亲身见识过单体水翼帆船速度之快，它让我感动了很久，也让我期待未来能涌现更多更好的发明。正是这样的人类智慧之光，值得让我们努力活着，长寿地看下去。

而双体水翼帆船已经灵活、快速到超级快艇船甚至直升机都没办法跟上的程度，这是一个什么概念？

说起双体水翼船的发展，不得不提及一个人——美国甲骨文公司（Oracle）老板赖瑞（Larry Ellison）。第三十四届（2013年）及之前的美洲杯帆船赛中，从美国队帆船上印着的Oracle标识就知道，赖瑞和美国甲骨文公司一直是美国队的坚定支持者。后来赖瑞因为不满于美洲杯帆船比赛规则中有太多人为因素控制着比赛结果，比如仲裁判决与船型选择，愤而退出美洲杯，自己搞了一个公开又透明的双体水翼帆船巡回赛（SailGP，请翻阅《游艇业》杂志12月刊，了解赛事第二赛季的报道）。

2021年9月10日 SailGP第二赛季法国站，新西兰队赛船上的Oracle标识© Thomas Lovelock/SailGP▲

2021年9月12日法国圣特罗佩，SailGP第二赛季© Thomas Lovelock/SailGP▲

SailGP犹如跑车界的F1，船速动辄二三十节。去年有一部大热电影《TENET（信条）》的导演看上了这个船，希望通过顶级帆船的出镜来展现世界顶级人物的顶级休闲活动。问题出现了：跟拍的超级快艇、直升机没办法跟上这种船的速度！摄制组耗费了大批人力物力仍然是一筹莫展，“解铃还须系铃人”，最终的解决办法是把摄影机架设在同一型号的船只上，在侧面侧拍，总算从船外拍到了这艘船在海面上快速奔驰的英姿（点这里复习：大热电影《信条》里这两艘帆船，世界上最快）。

大热电影《信条》中出镜的SailGP美国队（蓝色）、日本队（白色）赛船©Jon Buckle/SailGP▲

水翼帆船如今已被大量应用在环球帆船赛赛事上，但就目前的各大赛事结果来看，水翼船并不一定就等同于好成绩，水翼帆船与传统帆船的胜绩之间并没有显著的差异。因为水翼开发还处于初级阶段，环球赛事经常遇到恶劣天候，水翼更容易遭到损坏。相信水翼技术日新月异，水翼帆船将很快迎来坚固耐用的时代。

2021年1月27日，Charlie Dalin驾驶最新一代水翼船Apivia

获得第九届旺代环球帆船赛冲线冠军 ©Bernard Le Bars/Alea▲

按照使用场地的不同，目前的水翼帆船可以分成两大“流派”。跑场地赛（比如SailGP、美洲杯帆船赛等）的水翼帆船没有龙骨，在转向或者高速行驶时整艘船经常会抬出水面，缺点是会翻船，如果是小船翻船，可以通过船上的水手体重而自行扶正；如果是大船就没那么简单（双体船尤其如此），一旦翻覆通常要费很大的劲才能回正。而跑远洋的（法斯特耐特、旺代环球帆船赛等）水翼船都保留传统的大重锤龙骨，让船只保持平衡。越洋水翼的功能是尽可能地把船身抬离水面，这样一来船只又稳定又快速。近年来多项环球帆船赛的用时纪录一再被打破，这其中水翼帆船功不可没。

“朗姆之路”帆船赛水翼帆船▲

清洁能源是大势所趋

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工业革命给帆船带来的影响是一把双刃剑。200年前人们将发动机装上帆船以后，古代航海术得到现代延伸，帆船不再受风力、人力限制，人类开启了大航海时代；但工业革命带给地球的，还有几乎是毁灭性的能源消耗与无极限的碳排放。要发展进步还是要节能减排？在如何解决全球变暖问题上尽管有许多问题还远远没有达成共识，但至少大家都开始重视清洁能源的转化循环，而在航海领域，帆船是最好的载体。

许多国际组织、企业和个人在为航海领域的节能减排而努力。联合国发起制定了关于航运的节能减排方案，要求逐渐将排放降低至一定标准，并将更多能量由燃烧转换成绿能。国际海事组织IMO的一项报告指出，2018年是一个降低排放的转折点，到2030年全球能减少70%的污染排放。

下面是几个应用清洁能源、降低船只能耗的做法：

OCEANBIRD是一家航运设计公司，设计了一款带升降帆的轮船，有别于传统帆船固定桅杆高度的做法，这个船型解决了因桅杆过高而无法通过桥下或重心过高导致船只摇晃的问题。OCEANBIRD设计带帆轮船是为了利用风力来减少轮船的能源消耗。这有点像一个轮回——200年前帆船被机动船取代，200年后机动船上重新装上了风帆。在能源危机的今天，帆船摇身一变成为环保尖兵。适时地利用风来降低机器的运作率，相信这是一个趋势。

OCEANBIRD带升降帆的轮船▲

Airseas 设计了一款大型风筝，利用风能来拉动船只航行，据说目前能有效降低20%的能量耗损，预估未来还能节省更多能耗。这个装置在船头装一个类似飞行伞的架子，在合适的风向下拉开飞行伞让它直接飞向空中，再固定好尾翼，拉着船只向前走，大大地减少了机器使用率。

Airseas“风筝”船▲

Silverstream发展船底起泡系统，犹如乔丹跟耐克合作的AIR PAD运动鞋，把船的底层用空气隔开，降低船只与水之间的摩擦力。这个系统用一台空压机将空气推向船底的喷孔，向船身喷气，整体可以降低5-10%的能耗。这个设计在许多休闲船甚至是机动赛船上已经是标准配备，商用船只的装载也在运行中。

Silverstream发展船底起泡系统▲

Enercon设计了一款利用风能来发电的设备，它通过风力制造风洞产生涡轮，形成电力供给发动机来运转螺旋桨。涡轮的作用原理类似于利用视觉风制造速度，特点是能接受不同方向来的风，将风能转变成电能储存起来。中国有句老话“四两拨千斤”，这个设备真的是将轻飘飘的风变成驱动千斤巨轮的动力，是非常值得探索的移动发电城堡。

Enercon风能发电设备▲

离大众生活方式最近的清洁能源莫过于太阳能，通过太阳能板发电是许多乐于应用清洁能源的船厂的通用做法，今年来这种发电方式也取得了长足进步，比如休闲船只上的太阳能板，已经发展成可弯曲甚至是嵌在甲板上，表面还可以做防滑层，当成甲板的一部分直接踩踏。在帆上贴上发电层，是另一个创新的方向。我曾经效力的玛莎拉蒂号OPEN 70帆船，船上装满高效能太阳能板，据船长说，太阳能带来的电力非常够用，哪怕是阴天，电量也用不完，船上不管有没有人都不关电。