没有人确切知道帆船航海是何时开始的,但可以肯定的是,这种活动已经持续了几千年。例如,早在公元前1200年,希腊人就出动了一千艘战船前往特洛伊,之后奥德修斯在试图返乡的途中经历了历史上最糟糕的地中海航行之一。
如同大多数事物一样,帆的发明很可能也是一个意外——某个地方的某个人把一块布举向风中,发现它能让他们的独木舟、木筏或一块浮木漂得更快。从这些平凡的开端开始,利用帆在水上航行的想法就彻底改变了世界。
在五千多年前的美索不达米亚,人们认为最早的帆船就在这里诞生。虽然以今天的标准来看,那时的“帆船”非常原始,但当时的方形帆就像是现代的球帆一样,只能够兜住风,借助风的推力顺风航行。可以想象,这种方法的对帆船的控制十分有限。方形帆最适合顺风行驶,但前提是你必须顺着风的方向走,这样的航行速度非常慢。船风(即帆船相对于水向前运动产生的空气流动)完全与顺风航行的航向完全相反,呈180度角。因此,顺风时船跑得越快,船上感受到的风就越微弱。那么,古代埃及人或罗马人如果想要逆风航行,又该怎么办呢?答案是使用奴隶划桨!(或者是锚泊然后等待方向合适的风。)而且古罗马从来不缺划桨的奴隶:去奴隶市场购买200个奴隶,在三层战舰上分坐成两层两排,用铁链把它们锁在船上,两人共摇一只桨,然后再配一名挥舞皮鞭的指挥官,罗马战船就可以逆风航行了。
来自古埃及的纸莎草帆船,从船体到帆,都是由纸莎草制作,可以在尼罗河上航行。
古代罗马的三层摇桨帆船战舰
然而,来自北欧的维京人则不愿意接受这样的命运安排,他们意志顽强且没有奴隶,他们拒绝让风决定他们的去向。这些维京水手也使用方形帆,但他们的帆可以调节帆布的饱满程度,也就是帆的弯曲拱度——顺风时帆面更加饱满弯曲,以捕捉更多的风,而逆风时帆被展平,让帆船与风向形成一个角度行驶。此外,小型龙骨也是维京帆船上的一个巧妙发明。在维京帆船的船底,有一个沿着纵轴方向延伸的平面,它能阻止维京帆船在逆风航行时横向侧滑。如今的大多数帆船上都设计有龙骨,工作原理与当年相同。
维京长船及其龙骨
维京人完善了帆船的船体。与此同时,阿拉伯的航海家们以不同的方式改进了帆船。从波斯湾到亚洲,他们借助一种称为“Lateen”(源自Latin,拉丁)的三角帆捕捉年复一年的季风。欧洲人许多年后在地中海地区见到了这种帆,因此取了这个名字。对于阿拉伯人来说,这种新型帆促进了贸易,因为它的工作原理类似于现代飞机的机翼。三角帆通过“分流”风力并使两侧的空气都作用在帆上来实现加速。流过帆的气流不再仅仅是“推”着帆船前进,更重要的是,气流在帆前缘形成了低压区,可以“拉”着帆前进。当然,阿拉伯人发明的这项精妙的帆技术如今已经成为了现代各类帆船的标配。阿拉伯人不再只是背对着风,依赖风的推力前进,而是能够以接近70度角度近迎风航行。通常,对于拉丁帆,航行的最佳角度是大约90度(即与风向垂直时)。
阿拉伯人发明的拉丁帆,经由地中海(意大利)传入西欧,故而被称为拉丁帆。
今天的帆船可以以大约45度角迎风航行。那么,究竟是什么使得现代帆船比几千年前的阿拉伯帆船更加先进呢?答案不在帆上,而在船体上。回想一下,当阿拉伯人改进帆时,欧洲的维京人正在使用带有龙骨的帆船劫掠欧洲和探索新世界,这种龙骨能够防止帆船在水中横向侧滑。在帆船的发展史上,维京人的龙骨船体与拉丁帆(Lateen)一样重要。但数百年来,这两拨人在世界的两端各自忙于纵横海洋,直到后来,龙骨与帆结合,才形成了我们今天所熟知的现代帆船。
现代帆船的龙骨
19世纪,高效的船体和帆结合在一起,使得帆船能够逆风航行——也就是迎风行驶。第一种做到这一点的帆船被称为“Lug”帆船。两千多年前,中国人已经拥有了“沙船”,它们也是一种Lug帆船。中国毫无疑问是历史上航海技术和导航能力无与伦比的文明。Lug型帆船直到18世纪后期才被引入西方世界。如今,最流行的帆船设计是“马可尼帆(Marconi)”或“百慕大帆(Bermudian)”(大约200年前发展起来)。这种高效的设计使用三角形的帆,通常由一个前帆和一个主帆组成。
“Lug”帆船
中国传统帆(junk sail),本质上也是一种lug帆。
当然,这是一个通过渐进式改变和创新而得来的漫长过程。帆的工作原理与飞机机翼的工作原理是相同的,因此,数百年来帆船上的各种实验同样为人类飞行奠定了基础。现在,飞机正在反哺帆船:美洲杯的粉丝们目睹了AC45双体船以超过30节的速度划过水面。这种AC45的主帆,更像是一面机翼而不是船帆,它由硬质塑料制成,被称为“翼帆”。这些帆是否会在普通水手中获得主流地船位还有待观察,但这证明了帆船设计仍然有很大的创新空间。
充气式翼帆与骨骼式翼帆,它们的工作原理与飞机的机翼基本完全一样。
帆船征服了地球的水上边疆,接下来可能是太空。随着太阳帆技术的发展,谁知道航海下一步会把我们带往哪里?想了解更多关于帆和帆船其他部分的知识吗?快来报名参加您附近的ASA认证航海学校的基础帆船课程吧!