第9章 雙體帆船
於是乎，曹賓和其他工匠們迅速拿起工具，按照霍成圖上的要求開始了工作，周圍很快響起了鋸木頭和錘子敲打的聲音。
霍成當然也沒閒著，他繼續在一旁，聚精會神畫著後續的設計圖。
哎，等過些日子，一定要想辦法弄一套製圖工具，特別是要專門做一根適合畫工程圖的硬筆，哪怕是炭塊也好！
霍成邊畫邊想，因為毛筆畫圖確實有些費勁。
不過，他還是在天黑之前完成了新船所有核心構件的設計圖。
望著海上的夕陽，霍成甩了甩酸痛的手腕，長長吐了一口氣。
然後他又趁著落日的餘暉，檢查了一遍自己的圖紙。
嗯，沒有問題。
霍成圖紙上設計的船，是一艘帆船。
本來最開始上島的時候，霍成曾考慮過一步到位，直接製造蒸汽機或者斯特林發動機，讓黑鯊島跑步進入蒸汽時代。
然而根據他上島後的觀察，這個想法恐怕短時間內很難實現，因為島上的條件實在太有限了。
黑鯊島上只有一個造船小作坊，以及一個鐵匠鋪，想生產出合格的蒸汽機零件，確實有點強人所難了。
所以蒸汽船或者斯特林發動機船的事情，恐怕得往後推一推，目前最好的選擇還是從帆船開始。
上輩子，霍成的團隊曾經受邀參與過一個國家級海洋考古工程，專門負責研究古代船舶建造技術，所以他對古代木帆船的建造非常了解，設計一艘木帆船對於他來說沒有任何難度。
不過，僅僅達到普通木帆船的技術標準，那可是遠遠不夠的。
畢竟霍成之前已經立下了軍令狀，要造出一艘速度快且各方面性能都遙遙領先的新船，否則就要跳海餵魚。
於是，霍成根據黑鯊島上現有的技術水平，結合現代造船技術和他自己的經驗，以及船舶結構力學以及流體力學的原理，設計出了一艘全新的帆船。
這艘帆船，形態可謂相當怪異，不要說明末這個時候，就算是幾百年後的21世紀，這個設計也屬於比較前衛的了。
首先，這不是一艘單體船，而是一艘雙體船。
所謂雙體船，就是有兩船體的船。外觀上看，很像是把兩艘普通的單體船並排綁在了一起。
不過，這可不是簡單的綁在一起，雙體船的船體形狀都是經過專門優化的，很多性能都有顯著提升。
比如擁有更強的耐波性，更好的穩性，有效減小興波阻力，甲板面積更大，船的整體強度更好……
不過，這並不是霍成選擇雙體船的最主要原因。
他選用雙體船，最主要的原因是為了配合他的船帆。
這艘船的船帆，是此船最大的亮點。
古代帆船的船帆，可大致分為軟帆和硬帆。
軟帆當然就是軟質的帆，西方的遠洋船用得比較多。
硬帆一般由植物藤條或者其他比較硬的材料編織而成，質地較硬，操控所需的繩索較少，內河與近海更有優勢，我國古代運用較多。
這兩種帆型，可謂各有千秋。
不過現在，霍成給他的新船設計的船帆，以上這兩種全都不屬於。這艘船的船帆是一種「超硬帆」，換句話說，這就是一塊硬質的木板。
是的，霍成所謂的船帆，就是一塊板子。
不過，這可不是一般的板子，根據設計圖，這塊板子中間厚，兩邊薄，一面弧，一面稍微平整，很像飛機的機翼。
這是一種現代帆船的新技術，學名叫「剛性翼帆」，說白一點，就是把飛機的機翼豎過來，插在了帆船上。
這樣，風在推動帆船的時候，帆船獲得的就不只是風的推力了。
根據流體力學中的伯努利原理，翼帆兩面空氣流速不同，會形成壓力差，這個壓力差就成為了另一種可以利用的動力。
這種動力，在飛機上叫做「升力」，這個力是很大的，用在帆船上，可以大大提升帆船的速度。
特別是在逆風條件下，這種帆型的優勢尤其明顯。
雖然和傳統帆船一樣，這種翼帆船逆風狀態下也必須以「之」字形航行，但理論上它的逆風航行速度是可以超過風速的。
這可不是開玩笑，上輩子霍成的團隊曾經接過一個項目，來自一家專門生產比賽用帆船的船廠，幫助他們優化船帆。
項目的主要工作，就是在水池實驗室和風洞實驗室測試各種船型和帆型的性能。
當年的這個項目不大，霍成的主要精力當然也不在這，所以就安排了手下的一個博士生去做，不過試驗進程霍成全程把控。
最後，經過流場分析、理論計算以及幾個月的試驗，測試了上百種帆型，最終他們為帆船廠優化出了幾種最優帆型。
理論上這些最優帆型配合優化後的船體，逆風時的航速都可以超過風速，順風時的性能也大大提升。
霍成雖然穿越了，但當年的試驗結果可還在腦子裡，就算不能完整記清楚每一項數據，最優帆型和船型的大體形狀他也是清楚的，所以他非常有信心。
只是，這種剛性翼帆有一個很大的問題。
逆風狀態下，伯努利效應雖然會讓船帆獲得更大的前進推力，但同時也會產生一個指向船側面的分力，這個分力會讓船偏航。
一般來說，為了避免這種情況，這種帆船的底部還要增加一個結構，那就是一片水翼。
所謂水翼，其實跟船帆一樣，也是機翼結構，只不過是豎著插在船底的，而且比較小。
帆船在航行的時候，跟帆一樣，水流也會在這片水翼上產生力，正好可以中和掉船帆的側向分力，非常巧妙。
只是以上這些巧妙的設計還不夠。
因為船帆和水翼不在一個平面上，它們兩個產生的力量雖然方向相反，但會讓船嚴重傾斜，甚至在海上「打滾」，直接翻船。
面對這種情況，小型帆船有一種簡單粗暴的解決方案，那就是找幾個比較重的船員坐在船舷上，用體重把船給壓正。
但霍成手裡的這艘船，將來可是要幹大事的，顯然不適用於這種辦法。那怎麼辦呢？
霍成想到了把單個船帆改成兩個船帆，並將兩面船帆並排橫向放置。
這樣，逆風航行時就可以讓兩面帆呈現一定角度，互相把橫向的分力抵消，並且獲得強大的前進動力，也不再需要水翼。
如此，不僅可以讓船穩定航行，理論上甚至可以讓船正對著逆風方向迎面航行，不需要像傳統的帆船那樣，面對逆風必須「之」字形航行。
當然，這只是理論上，要實現這一切，不僅設計時需要精密的計算，航行時可能也需要人工智慧精確操控，在這個時代顯然是做不到的。
不過霍成依然很有信心，即使做不到面對逆風時直航，至少也可以大幅縮小「之」字形航行的角度，極大地提升效率。
那麼，要實現兩面風帆並排放置，就需要加寬船體，於是霍成最終決定用雙體船，因為甲板寬闊就是雙體船的優點之一。
現在，船的設計圖霍成已經基本畫好了，包括兩個船體，兩根桅杆，兩面剛性翼帆，還有舵機結構以及船的各種構件。
接下來，就需要曹賓等人把設計圖上的東西用木頭做出來。
當然，現代帆船從船帆到桅杆再到船體等等，用的都是現代材料，遠不是古代的木料所能比的。
霍成在設計的時候也充分考慮了這一點，桅杆以及船體一些該加固的地方，都做了特殊加固。
木質的船帆也要配合一些金屬零件加強，黑鯊島上的鐵匠鋪雖然簡陋，但完成這個工作應該還是可以的。
同時，霍成還充分考慮了黑鯊島現有的木料加工條件，在很多地方都做了優化。
最後，經過霍成的粗略計算，這艘船完工下水後，在4-6級風的情況下，理論上的最高航速可以達到15-22節，幾乎相當於蒸汽動力船了。
這個速度，不僅遠遠超過了黑鯊島上這些老掉牙的破船，哪怕是大明最精銳的水師戰艦，亦或是西洋殖民者的帆船，也遠遠達不到。
當然，這只是理論上的數據，船建造時的誤差、操船人的水平、天氣海況的影響以及其他各種複雜因素，都會導致船的實際性能「縮水」。
不過沒關係，就算性能有縮水，也遠不是目前黑鯊島這些老式帆船能相提並論的。
此時，太陽已經下山。
「好了，大家先收工，明天再繼續！」霍成朝大家揮了揮手。
霍成當然也沒閒著，他繼續在一旁，聚精會神畫著後續的設計圖。
哎，等過些日子，一定要想辦法弄一套製圖工具，特別是要專門做一根適合畫工程圖的硬筆，哪怕是炭塊也好！
霍成邊畫邊想，因為毛筆畫圖確實有些費勁。
不過，他還是在天黑之前完成了新船所有核心構件的設計圖。
望著海上的夕陽，霍成甩了甩酸痛的手腕，長長吐了一口氣。
然後他又趁著落日的餘暉，檢查了一遍自己的圖紙。
嗯，沒有問題。
霍成圖紙上設計的船，是一艘帆船。
本來最開始上島的時候，霍成曾考慮過一步到位，直接製造蒸汽機或者斯特林發動機，讓黑鯊島跑步進入蒸汽時代。
然而根據他上島後的觀察，這個想法恐怕短時間內很難實現，因為島上的條件實在太有限了。
黑鯊島上只有一個造船小作坊，以及一個鐵匠鋪，想生產出合格的蒸汽機零件，確實有點強人所難了。
所以蒸汽船或者斯特林發動機船的事情，恐怕得往後推一推，目前最好的選擇還是從帆船開始。
上輩子，霍成的團隊曾經受邀參與過一個國家級海洋考古工程，專門負責研究古代船舶建造技術，所以他對古代木帆船的建造非常了解，設計一艘木帆船對於他來說沒有任何難度。
不過，僅僅達到普通木帆船的技術標準，那可是遠遠不夠的。
畢竟霍成之前已經立下了軍令狀，要造出一艘速度快且各方面性能都遙遙領先的新船，否則就要跳海餵魚。
於是，霍成根據黑鯊島上現有的技術水平，結合現代造船技術和他自己的經驗，以及船舶結構力學以及流體力學的原理，設計出了一艘全新的帆船。
這艘帆船，形態可謂相當怪異，不要說明末這個時候，就算是幾百年後的21世紀，這個設計也屬於比較前衛的了。
首先，這不是一艘單體船，而是一艘雙體船。
所謂雙體船，就是有兩船體的船。外觀上看，很像是把兩艘普通的單體船並排綁在了一起。
不過，這可不是簡單的綁在一起，雙體船的船體形狀都是經過專門優化的，很多性能都有顯著提升。
比如擁有更強的耐波性，更好的穩性，有效減小興波阻力，甲板面積更大，船的整體強度更好……
不過，這並不是霍成選擇雙體船的最主要原因。
他選用雙體船，最主要的原因是為了配合他的船帆。
這艘船的船帆，是此船最大的亮點。
古代帆船的船帆，可大致分為軟帆和硬帆。
軟帆當然就是軟質的帆，西方的遠洋船用得比較多。
硬帆一般由植物藤條或者其他比較硬的材料編織而成，質地較硬，操控所需的繩索較少，內河與近海更有優勢，我國古代運用較多。
這兩種帆型，可謂各有千秋。
不過現在，霍成給他的新船設計的船帆，以上這兩種全都不屬於。這艘船的船帆是一種「超硬帆」，換句話說，這就是一塊硬質的木板。
是的，霍成所謂的船帆，就是一塊板子。
不過，這可不是一般的板子，根據設計圖，這塊板子中間厚，兩邊薄，一面弧，一面稍微平整，很像飛機的機翼。
這是一種現代帆船的新技術，學名叫「剛性翼帆」，說白一點，就是把飛機的機翼豎過來，插在了帆船上。
這樣，風在推動帆船的時候，帆船獲得的就不只是風的推力了。
根據流體力學中的伯努利原理，翼帆兩面空氣流速不同，會形成壓力差，這個壓力差就成為了另一種可以利用的動力。
這種動力，在飛機上叫做「升力」，這個力是很大的，用在帆船上，可以大大提升帆船的速度。
特別是在逆風條件下，這種帆型的優勢尤其明顯。
雖然和傳統帆船一樣，這種翼帆船逆風狀態下也必須以「之」字形航行，但理論上它的逆風航行速度是可以超過風速的。
這可不是開玩笑，上輩子霍成的團隊曾經接過一個項目，來自一家專門生產比賽用帆船的船廠，幫助他們優化船帆。
項目的主要工作，就是在水池實驗室和風洞實驗室測試各種船型和帆型的性能。
當年的這個項目不大，霍成的主要精力當然也不在這，所以就安排了手下的一個博士生去做，不過試驗進程霍成全程把控。
最後，經過流場分析、理論計算以及幾個月的試驗，測試了上百種帆型，最終他們為帆船廠優化出了幾種最優帆型。
理論上這些最優帆型配合優化後的船體，逆風時的航速都可以超過風速，順風時的性能也大大提升。
霍成雖然穿越了，但當年的試驗結果可還在腦子裡，就算不能完整記清楚每一項數據，最優帆型和船型的大體形狀他也是清楚的，所以他非常有信心。
只是，這種剛性翼帆有一個很大的問題。
逆風狀態下，伯努利效應雖然會讓船帆獲得更大的前進推力，但同時也會產生一個指向船側面的分力，這個分力會讓船偏航。
一般來說，為了避免這種情況，這種帆船的底部還要增加一個結構，那就是一片水翼。
所謂水翼，其實跟船帆一樣，也是機翼結構，只不過是豎著插在船底的，而且比較小。
帆船在航行的時候，跟帆一樣，水流也會在這片水翼上產生力，正好可以中和掉船帆的側向分力，非常巧妙。
只是以上這些巧妙的設計還不夠。
因為船帆和水翼不在一個平面上，它們兩個產生的力量雖然方向相反，但會讓船嚴重傾斜，甚至在海上「打滾」，直接翻船。
面對這種情況，小型帆船有一種簡單粗暴的解決方案，那就是找幾個比較重的船員坐在船舷上，用體重把船給壓正。
但霍成手裡的這艘船，將來可是要幹大事的，顯然不適用於這種辦法。那怎麼辦呢？
霍成想到了把單個船帆改成兩個船帆，並將兩面船帆並排橫向放置。
這樣，逆風航行時就可以讓兩面帆呈現一定角度，互相把橫向的分力抵消，並且獲得強大的前進動力，也不再需要水翼。
如此，不僅可以讓船穩定航行，理論上甚至可以讓船正對著逆風方向迎面航行，不需要像傳統的帆船那樣，面對逆風必須「之」字形航行。
當然，這只是理論上，要實現這一切，不僅設計時需要精密的計算，航行時可能也需要人工智慧精確操控，在這個時代顯然是做不到的。
不過霍成依然很有信心，即使做不到面對逆風時直航，至少也可以大幅縮小「之」字形航行的角度，極大地提升效率。
那麼，要實現兩面風帆並排放置，就需要加寬船體，於是霍成最終決定用雙體船，因為甲板寬闊就是雙體船的優點之一。
現在，船的設計圖霍成已經基本畫好了，包括兩個船體，兩根桅杆，兩面剛性翼帆，還有舵機結構以及船的各種構件。
接下來，就需要曹賓等人把設計圖上的東西用木頭做出來。
當然，現代帆船從船帆到桅杆再到船體等等，用的都是現代材料，遠不是古代的木料所能比的。
霍成在設計的時候也充分考慮了這一點，桅杆以及船體一些該加固的地方，都做了特殊加固。
木質的船帆也要配合一些金屬零件加強，黑鯊島上的鐵匠鋪雖然簡陋，但完成這個工作應該還是可以的。
同時，霍成還充分考慮了黑鯊島現有的木料加工條件，在很多地方都做了優化。
最後，經過霍成的粗略計算，這艘船完工下水後，在4-6級風的情況下，理論上的最高航速可以達到15-22節，幾乎相當於蒸汽動力船了。
這個速度，不僅遠遠超過了黑鯊島上這些老掉牙的破船，哪怕是大明最精銳的水師戰艦，亦或是西洋殖民者的帆船，也遠遠達不到。
當然，這只是理論上的數據，船建造時的誤差、操船人的水平、天氣海況的影響以及其他各種複雜因素，都會導致船的實際性能「縮水」。
不過沒關係，就算性能有縮水，也遠不是目前黑鯊島這些老式帆船能相提並論的。
此時，太陽已經下山。
「好了，大家先收工，明天再繼續！」霍成朝大家揮了揮手。