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- 1、船帆的作用
- 2、欧洲早期的航海技术，以及船帆的作用原理
1、船帆的作用
船帆的作用是利用风力给船提供动力。船帆的种类，根据位置的不同，分为船首帆、船尾、上帆、斜帆、四角帆和三角帆。这其中根据作用的不同大致又分横帆和纵帆。相比较下，横帆适于顺风航行，纵帆适于稍微斜一点的风航行。
船帆的由来：在1738年，科学家丹尼尔 伯努利发现，气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的降低，而这可令气流速度更快。这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。
为什么空气会加速？空气与水一样，都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时，一些风附着在凸起面（背风面）并将帆扯起。 为了其上未附着的空气穿过帆，帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行。自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道，起初的气流必须从中经过。 因为它不能自行压缩，所以空气必须加速以从该窄道挤过。这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因。
一旦发生这一情况，伯努力的理论就得以生效。窄道中增加的气流要快于周围的空气，并且在气流速度加快的区域压力将下降。这就产生了链式反应。随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开，它更多地流向背风面，气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。
现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道，这令空气压力更低。这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度，并且在背风面形成最大低压区域。请注意，只有在气流达到曲面（弦深）的最深点后气流才增加。在达到这一点之前，空气不断汇聚和加速。超出这一点后，空气分开并减速，直到再次与周围空气速度相当。
2、欧洲早期的航海技术，以及船帆的作用原理
船帆的作用原理同飞机翅膀一样。风从它的两侧经过，但由于弯曲而使得一侧的速度比另一侧稍微快一些，造成一侧的气压比另一侧小一些，从而导致将船帆偏向该侧。如果风直接从背面吹过来，船帆就会像降落伞一样，但同样，一侧的压力比另一侧小。这样的效率不高，当风直接吹向船帆时，船只并不在最佳航行状态。
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当帆与风成大约15°角时，它实现平衡。一部分推动船只向前，还有一部分向侧面，被称为偏航。这种偏航可以被船体的形状大部分抵消，毕竟船只在设计时是要向前而不是侧面；但每种帆船都会有一定程度的偏航。
船只都是抢风航行——如果风从右舷吹来，它就是右舷抢风。海拔越高风越强，因此所有船帆都是以不同角度设置的。舰上值班军官需要不断留意风的变化。如果风向发生变化，他要命令水手拉动转帆索以改变帆桁的角度。如果风变得更强，他会让水手们收帆，首先是卷起最高处的帆，如上桅帆和顶桅帆。随后再卷起低位置的船帆，如下桁大横帆。最终他可能会收起上桅帆，派人上去迎风行驶并根据需要收起上面部分的船帆。只有在极端天气条件下，他可能会下令收起所有船帆，不张帆地航行。
在“凤凰”号高处的水手
横帆船可以在迎着风向的±22.5°之内行驶，这就意味着罗盘上其他的135°的区域是基本无用的——虽然在帆船因遇到强风而偏航时可能会有些作用。水手还必须小心，不要被困在海湾里或是驶入背风岸。
船只可以迎风行驶，尽可能地驶近并间或将风引向另一面，具体来说有两种方法。船只可以让船尾向风，以225°或更大角度穿过，这被称为转向下风。在三桅船上，前桅的大帆被用来为船只提供动力，其他船帆颤动，也就是它们的边缘点迎风、不发挥任何作用。转向下风比在困难条件下改变航向要容易得多，但它需要更多的时间和距离。
扬帆航行的船
另外，船只可以抢风航行，让船首迎着风。主帆和后桅帆调整到相反角度，前桅的大帆保持不变以帮助船首绕过。当风吹向船只的另一侧时，前帆拉到指定位置，船只准备继续航线以完成新的抢风调向。如果风太小或者海浪太高的话这种办法可能行不通，船只可能转动不灵，无法转向下风进行另一次抢风航行。
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