帆船

背景

对于喜欢靠近水面的人来说，帆船提供了一种掠过水面的方式。即使在水结冰的情况下，冰船（船体上装有滑轮或叶片的帆船）也可以在冰面上滑行。帆船是一种交通工具，一种娱乐方式，从简单的工艺到最精致的赛艇，甚至是一种住房。配备定制配件和船员的巨大游艇是财富的象征。一艘带小帆的单人船代表自由。一艘雄伟的旧快船让人回想起历史性的战斗、香料和茶叶贸易以及“飞翔的荷兰人”等海上传说。一个海湾或湖泊上满是帆船和白浪，上面有云朵荡漾，是一幅非常适合绘画和永久记忆的画面。

航海曾经是富人的爱好，但“普通”人可以获得空闲时间和更多现金，这使得航海成为最受欢迎的娱乐方式之一。帆船可以是手工制作或工厂制造的各种尺寸，从日间帆船和其他长度小于 11 ft (3.4 m) 的船只到小艇、更大的单桅帆船、称为 yawls 的双桅帆船和大型游艇。游艇以历史悠久的帆船为图案，称为双桅帆船、快艇、快船和纵帆船。用于比赛的船只专为速度和机动性而设计，而所有尺寸的帆船都设有乘客和船员的船上宿舍，设计更坚固，细节更多，以提高舒适度。许多帆船还配备了舷内或舷外柴油发动机，以防万一它们被风平浪静（因无风而一动不动），或者他们的水手只是想更快地返回港口。

当然，帆船与其他船只的区别在于它的帆。帆只是一块织物，用于捕捉风以驱动船过水。大多数现代风帆由涤纶纤维涤纶制成。因为织物被加热使纤维融合在一起，所以风不能像机织布那样通过气孔逸出，表面的摩擦系数非常低。聚酯帆也很轻，几乎没有弹性。

帆分为两大类，然后分为许多子类。两大类是方帆和三角帆。方帆安装在船的主轴上，以利用风压为船提供动力。风只袭击方帆的背面或后侧。三角帆遵循与船相同的轴线，前帆位于船的前部或船头，后帆位于船尾或船尾。三角帆的两侧用于向前运动，并且可以调整它们以充分利用风力。

帆的子类以支撑它们的索具或相邻的齿轮命名。桅杆是重要的标识符。三桅帆船有前桅、主桅和后桅（朝向船首）。单桅船只有一根主桅。双桅船舶可能有前桅和主桅，也可能有主桅和后桅，后桅是两者中较短的一个。以船舶部件命名的帆包括斜帆、臂头帆、斜帆、晚帆和帆帆。帆也以特殊用途命名：夏季帆用于热带条件，风暴帆用于恶劣天气，只有赛车手需要赛帆，巡航帆是日常条件的标准设置。一个三桅方形索具可以配备多达 20 个具有独特名称和用途的帆。

历史

动物皮被用作最早的船和筏的帆。埃及人和其他古代人将芦苇编成席子来制作帆，但早在公元前 3300 年，埃及人也是第一个制作布帆的人。 地中海地区的伟大水手，如腓尼基人，都在布帆下航行。几个世纪以来，由大麻、亚麻、苎麻和黄麻等多种纤维编织而成的帆是制帆师的最爱。但在整个探索时代（大约 1450-1650 年），亚麻纤维是帆的主要材料。 棉花 随着棉花种植和加工的增加，逐渐取代了亚麻。这是赛艇美国的胜利 1851 年，这使棉帆成为至高无上的。这艘美国游艇在英格兰南海岸怀特岛周围的帆船比赛中击败了 14 艘英国船只，并且是世界上最伟大的游艇比赛美洲杯帆船赛的名称来源。

帆船本身最初是单木和简单的木筏。更复杂的船体形状可以穿透水面，既是出于军事用途，也是源于建立了横跨地中海的广泛贸易网络的商船水手。当日间帆船是为钓鱼和娱乐而建造时，它们本质上是海军舰艇的微型复制品，如纵帆船和快艇。作为皇室和富人的玩物的精致游艇也复制了海军帆船。到 1850 年左右，一门名为造船学的新工程学科开始根据物理定律、工程和建筑原理设计高效的船体和帆船的其他部分。直到 1920 年，风帆和索具及其对帆船速度的影响基本上都被忽略了。从那时起，空气动力学就被用于它们的设计中。今天，对参加美洲杯帆船赛的船只等复杂工艺的改造是基于风洞测试和许多其他应用于船只、水、风和帆的复杂分析。

在世界上一年中大部分时间水都结冰的部分地区，人们开发了冰船，通过将帆船安装在滑轮或叶片上来使帆船掠过冰面。考古学家在斯堪的纳维亚发现了可以追溯到公元前 2000 年的冰船的证据。 来自斯堪的纳维亚半岛、荷兰以及波罗的海沿岸国家（如拉脱维亚和俄罗斯）的目击者记述要晚得多，最早的可以追溯到 17 世纪。在美国，新世界第一艘已知的冰船于 1790 年在纽约的哈德逊河上航行。 与温水冰船一样，比赛的冰船被称为冰上游艇，而冰上游艇作为一项公认的运动可以追溯到十九世纪。

原材料

帆船制造商要么制造自己的零件，要么订购它们，这取决于预期的生产量。通常由专业供应商提供的物品包括桅杆、帆、发动机和金属配件。然而，造船厂制造他们自己的玻璃纤维船体，用于铸造增强玻璃纤维的材料包括 Gelcote 聚酯树脂、树脂的催化剂、编织玻璃纤维粗纱和玻璃纤维。用木材建造船体的制造商同样对自己的木材进行订购、老化和成型。

粗纱是类似于粗麻布的股状材料。它可以用双轴、三轴或针织股编织，设计师根据计划的设计和成品帆船的重量指定粗纱的类型；帆船的范围从轻型和非常快到结实和高度适航。

设计

制造商通常会生产几种特定的帆船系列。他们的设计是绘制和打印在蓝图上或通过计算机设计方法起草的。当设计是新的时，会根据蓝图制作一个木塞，以与空船体外部的配置完全匹配。木塞经过打磨、抛光，并覆盖一层光滑的涂层，类似于造船厂的特氟龙，其他材料可以从中去除。

在插头的外侧建立模具；模具的内部则是未来帆船外部的模型。这个模具是用玻璃纤维铸造的，它必须 一艘帆船。完美。制作插头和模具的过程非常昂贵，因此设计人员在开始制作插头之前必须确定纸上的计划。

模具完成并获得批准后，即可用于复制这种设计的帆船。蓝图计划、插件和模具用于计算数量和 不同类型的钻机示例。帆船和甲板上的配件类型、发动机、帆以及任何内饰的舾装。这些物品是在生产前从专业供应商处订购的。

制造过程

制造的帆船的范围通常从 11 英尺长（3.4 米长）的日间帆船到 28 英尺长（8.5 米长），有时是配备柴油发动机和生活区的更长的豪华船只。下面描述的过程适用于建造小型玻璃纤维工艺，但有些备注涉及更大的品种。

船体

1. 建造帆船的船体是从外向内开始的。沿着模具内侧的接触面是船体的外侧。模具内衬脱模剂 - 一种不粘涂层，有助于在船体完成后将帆船船体从模具中脱出。彩色颜料贴在模具内部；实际上，“油漆工作”是制造帆船的第一部分，尽管颜料融入了最外层的玻璃纤维和树脂中。由于可用的颜料种类繁多，帆船可以染成彩虹般的色彩。

   船的外皮由 4-5 盎司（124-156 克）的吹制玻璃纤维制成，类似于棉花糖。与随后的粗纱不同，表皮玻璃纤维是随机的玻璃纤维，被吹入然后用手铺开。外皮约 5 密耳（0.005 英寸；0.13 毫米）厚，但这足以防止粗纱图案渗出，以便在帆船的外饰面上可检测到。 Gelcote 用于硬化玻璃纤维。这种化学树脂与催化剂发生反应，引起化学反应，将柔韧的玻璃纤维转化为硬质材料。

2. 将 24 盎司（746 克）玻璃纤维无捻粗纱紧贴皮肤涂层放置。手工将粗纱层卷起并捆绑在一起以进行加固，并增加厚度和强度。它还被压制成型并压在外层和模具本身上。再次使用 Gelcote 开始玻璃纤维的硬化。用仔细计量的喷雾器喷涂树脂和催化剂，直到粗纱饱和。使用 Gelcote 后，玻璃纤维工人有 30-40 分钟的时间来完成对玻璃纤维的操作，而玻璃纤维处于有点像饼干面团的状态，并且在它开始变硬之前。构建玻璃纤维和喷涂树脂和催化剂的过程是在温度保持在 72°F (22.2°C) 的温控室内完成的。工人一次将一半的船体（即帆船的一侧）层压玻璃纤维。然后每半固化 24 小时，使催化剂完成其化学转化。
3. 将剩余一半帆船的第一层层压并固化，然后工人返回第一侧继续添加更多层以加厚船体。 18 至 24 英尺长（5.5 至 7.3 米长）尺寸范围的船只通常由三层粗纱制成。在“玻璃化”船的过程中，还向船体添加了加强筋。预切割和预成型船用胶合板的部分铺设在空船体的底部。随着粗纱厚度的增加，胶合板被玻璃化到位；树脂和催化剂将胶合板硬化到位，作为玻璃纤维的结构组件。根据帆船的设计和尺寸，胶合板部件可能由纵梁、肋骨和舱壁系统组成，这些系统增强了船只抵抗波浪的冲击力和弯曲力。
4. 在玻璃房的另一部分，正在建造帆船的甲板。制作相应的甲板模具。就像鞋盒的盖子一样，它安装在敞开的船体顶部，并通过机械方式固定到位。玻璃纤维甲板是由完全相同的过程制成的。将脱模剂涂在甲板模具的下侧（甲板的上侧），放置颜料，然后喷涂吹制玻璃纤维的表层，然后施加树脂和催化剂。甲板的各层由玻璃纤维粗纱构成，船用胶合板的加强部分用玻璃固定到位，并在硬件或紧固件穿过甲板的任何地方层压特殊的增强材料。加强件由船用胶合板或铝制成。
5. 在帆船船体及其配套甲板上完成玻璃纤维层压后，将彻底固化的部分从模具中取出。在模具和玻璃纤维部分之间驱动一个木楔，然后部分弹出。或者，将模具和部分浸入水中，两件之间的水压使玻璃纤维部分弹出。环链葫芦用于将部件从模具中提起，并将其放置在装配车上，以便工人可以轻松移动和接近。

6. 组装阶段从“绿色修整”开始，在此过程中会修整掉一些毛边（玻璃纤维和树脂多余的部分）。帆船的甲板和船体部分都经过打磨和清洁，检查所有边缘是否光滑，并检查所有接头是否精确配合。显然，与日间帆船相比，较大的船只需要更多的组装步骤。如果船长超过 22 英尺（6.7 m），它将配备驾驶舱内衬、内衬、客舱、起居室和区域、厕所（在船上称为头部）和睡眠区。通常，较大的工艺是定制的，并且这些系统由木头制成。

   美洲杯参赛者。

   约翰考克斯史蒂文斯是一位富有的新泽西州房地产经纪人和体育发起人，他于 1844 年带头组织了纽约游艇俱乐部。作为纽约游艇俱乐部的准将，他于 1850 年组织了一个由其他五名俱乐部成员组成的财团，委托威廉 H. 布朗建造一艘赛车游艇。遵循 George Steers 的设计，Brown 完成了 America 1851 年，史蒂文斯及时接受了英国皇家游艇中队的邀请，参加了围绕怀特岛的比赛。对抗 17 艘经验丰富的英国船只， 美国 开局不佳，但以领先优势结束并赢得了奖品，100 几内亚银杯。史蒂文斯接受了奖杯 并把它陈列在他的庄园里。在他于 1857 年去世后，该杯成为纽约市的信托。

   1870 年，113 英尺（34 米）的英国纵帆船 Cambria 首次挑战了杯赛 84 英尺（26 米）美国后卫， 魔术师， 赢得了 35 英里（56 公里）的比赛。在接下来的 132 年里，美国的 杯赛留在美国。它在 1983 年输给了澳大利亚。 澳大利亚 II挑战自由 丹尼斯康纳担任船长。在 1986 年的下一场比赛中，康纳乘坐 星条旗队为美国赢得了杯赛冠军。 1995 年，该杯再次输给了新西兰，新西兰在 2000 年成为美国以外唯一一个两次夺得杯赛冠军的国家。 美国的下一个挑战 杯赛定于 2003 年举办。

7. 接下来安装管道。使用挠性管。储存厕所和淋浴用水的淡水水箱需要软管（同样，在较大的船上），还需要返回软管将脏水返回到船上的污水箱。电线按照电气规范要求安装。接下来将发动机（如果有）和机械设备安装到帆船上。如果船上有发动机，则它安装在安装在船体结构部件纵梁上的电机支架上。传动轴和螺旋桨固定到位，发动机控制装置连接起来。
8. 绿色装饰和抛光的甲板倒置并安装在船体上。首先进行“干装”，以确保甲板仍然紧贴船体。由不锈钢制成的机械紧固件穿过甲板和船体的匹配加强部分。在甲板锁定到位之前，应用了专门为海洋建筑制造的防漏密封剂。然后用机械方式拧紧紧固件。甲板硬件已安装。硬件可能包括用于缠绕绳索和帆、栏杆、撑杆和其他特征的绞盘和转动块。硬件的安装是帆船质量的重要指标；硬件本身，以及背板和锁紧螺母和螺栓，必须能够承受大量使用和强烈的水流作用。硬件是帆船建造中非常昂贵的一部分；为美洲杯帆船赛制造的游艇的单个绞盘可能要花费 20,000 美元。
9. 桅杆是最后添加的主要硬件。在船体内部，安装了一个称为帐幕的木块或鞋子作为桅杆的座位。桅杆通常由铝制成，重量轻。当桅杆放在会幕上时，称为撑杆的电线用于将桅杆固定到位。撑杆由不锈钢丝制成，适合每艘帆船；制造商通常在内部制造自己的支柱，以确保正确的张力以稳定桅杆。
10. 连接并测试所有用于电气连接的电线（如果有）和用于管道的软管（如果有）。如果帆船的尺寸和设计在船舱内有窗户，则在船体上放置模板，并切出舷窗的轮廓。在开口边缘处添加密封胶，并在开口中设置由框架和玻璃组成的窗户。应用额外的密封剂以确保密封。检查外部油漆是否有任何火星或标记并详细说明。口音被涂在上面，并为条纹和其他装饰添加了功能胶带。还添加了贴花、编号和制造商信息。

帆

1. 帆是由在设计和材料特性方面非常熟练的制帆师制作的。帆船制造商可以向制帆师提供计划，或者制帆师可以测量船的索具并据此设计帆。数学进入帆设计以估计施加风压的帆的拉伸，并计算每个帆表面的曲率。这种曲率被称为风帆吃水，它提供风的向前运动，就像飞机的弯曲机翼提供升力一样。造船厂（称为帆阁楼）是一个重要的工具，因为每个帆的计划都用粉笔在地板上勾勒出来并按比例绘制。织物通常是涤纶，铺在平面上，轮廓被转移到织物上。每个帆的形状都有编号。
2. 船帆是根据绘制在其上的轮廓尺寸切割而成的。帆由几部分组成，这些是用帆线缝合在一起的，帆线是一种比普通线更结实的特殊纤维。当缝纫针用帆线穿线时，线会被扭曲以增加强度，并涂上蜡以使线能保持扭曲。
3. 将每个帆的所有部件缝合在一起后，将加固帆的承受最大压力的部分。每个角落都添加了补丁（加固物），并且沿着前边缘（称为 luff）和帆的底部缝制了桌布（加厚的下摆）。摆台完成后，还将绳索缝在帆的后缘和脚边，以加强帆的这些部分免受拉伸。
4. 最后，每个帆上都安装了硬件和配件。根据船的设计和帆的用途，这些可能包括金属滑梯、索环和礁点。帆被运送到帆船制造商处，而成套设备则被存放在它们所属的帆船上。

质量控制

质量控制是一个持续的过程。从外部供应商处收到的所有配件和材料在收到时都会进行检查。电线等项目在安装在船上之前进行台架测试，安装后立即检查，并在最终质量检查期间再次测试。

玻璃纤维船体玻璃化等特殊工艺对温度和放置有严格的要求。 Gelcote 贴在分度规上，因为它不能太厚或太薄。过度催化树脂会在材料中产生强烈的内部温度，并且无法工作。如果催化失败，则必须将树脂切碎——这是一个昂贵且耗时的过程。玻璃纤维厚度设计和硬件位置的错误以及结构中的此类错误会影响帆船的重量和平衡以及它如何坐在水面上；如果不平衡，则船的静态列表将是错误的。

细节也很重要，并且会安排质量控制检查，以便立即纠正。甲板固定到位后，船体中未纠正的错误可能不容易触及。最终的质量检查应该只发现一些小问题，比如外观上的微小缺陷，这些问题可以快速修复。

副产品/废物

帆船制造商通常不生产副产品，他们往往专注于几个密切相关的生产线。只有最大的公司才有更广泛的产品；他们较大的产量可以在购买硬件和其他供应品时实现规模经济，这似乎使他们比较小的建筑商更具优势。然而，小型建筑商知道，精心制作的产品是他们的骄傲，他们愿意购买少量（也减少浪费）以支持定制质量。

浪费是一个小问题。大多数材料都可以回收利用，而且企业要求严格的质量控制，以通过精心制作的工艺最大限度地减少浪费。相比之下，安全是一个主要问题。三十年前，帆船的制造不受管制，许多造船厂在他们的后院经营“家庭手工业”。法规使这几乎不可能。工人接受了安全问题方面的培训，尤其是与空气质量有关的问题，由于催化过程会产生烟雾，他们必须在玻璃纤维船体的整个建造过程中佩戴呼吸器。从建筑物排放的空气也必须按照美国环境保护署 (EPA) 的规定进行控制。工人穿着 Tyvex 防护服以防止飞溅危险，化学品按照法规要求小心存放和处置。

未来

帆船是美丽和自由的象征。 They are highly desirable forms of recreation and symbols of success, independence, and free time. Periods when the economy is strong lead to greater sailboat production and more sails visible on local bodies of water. A sailboat as a retirement home is the dream of many. The variety of sizes of sailboats suits them to a similar variety of lifestyles. All of these aspects seem to insure the future of the sailboat. They are a simple, elegant, and ancient form of transportation made modern; they also provide opportunities for people to enjoy that unique environment where the wind meets the water.