黑科技 | 全球最快单体帆船,海上超跑!贴海飞行!

汽车   2024-09-10 14:04   上海  

第37届美洲杯帆船赛(America's Cup)于2024年8月22日西班牙举行。让我们了解一下这个全球历史最悠久,最烧钱,最高端的帆船赛事持续至10月,从预赛挑战者选拔赛直至最后的决赛,船队两两对抗,强强对决,6支顶级赛队将争夺那唯一的冠军。

拥有174年悠久历史的美洲杯帆船赛,比现代奥林匹克运动会还早了45年。是当今全球顶尖前沿的极速帆船赛事,这是一场金钱科技人才的综合较量,按照内部人士的说法:很大程度上,工程师比船员更重要。


在水面“飞行”的帆船


大家可能已经注意到,从2013年开始,美洲杯帆船船体能够在水面上“飞行”。这是基于什么原理呢?



第一天第一场比赛




第一天更多比赛

赛船解密:全球最快单体帆船
下文出自AmericanSailingAssociation
第37届美洲杯赛事使用的船型依旧是AC75,有“海上F1”之称的第二代AC75经过全面改进的船身更宽,帆船的速度更快。AC75水翼单体帆船是世界上速度最快的单体帆船。




-- 水翼技术 --


AC75的速度,首先来自它的水翼。帆船在低速时,是以排水状态行驶(与普通帆船并无区别),但是,当达到一定速度时,水翼产生的升力会将整个船体托举出水面,开始在水面上“飞行”。只有下风舷的水翼是沉没在水里,提供升力;上风舷的水翼则是远远地探在空中,提供扶正力矩,抵抗风的侧倾力。

美洲杯帆船赛逐渐演变成各队之间的大数据、尖端材料和顶级人才的较量。各队通过不断优化升级,力求最大化地提升速度和稳定性。


1. 重型水翼

2. 活动襟翼

3. 水翼臂

4. 滑流舱位

5. 独特几何形状的船底

6. 船尾板

7. 自动换舷前帆

8. 双面主帆


重型水翼:AC75帆船没有龙骨,而是配备了双配重水翼。沉入水中的水翼提供升力,而“闲置”的水翼则向上风舷倾斜,提供扶正力矩。



活动襟翼:两个配重水翼都配备了可调节的尾襟翼,就像飞机的襟翼一样,通过液压系统来控制飞行,唯一的舵水翼则是静态的。


水翼的后边缘是可以调节的襟翼(Flap)


襟翼可以改变与水流的角度改变升力的大小

进而控制AC75的飞行高度


舵水翼没有可以调节的襟翼

只提供支撑船尾重量的升力和控制方向


水翼臂:它们是连接帆船配重水翼与甲板下方的水翼倾斜系统的连接装置。在操作过程中,这些臂会抬升和降低水翼。

滑流舱位:第二代AC75帆船配有坑式驾驶舱,以提高空气动力学性能。虽然这使得瞭望船员的工作变得困难,但这种设计降低了风阻,提高了船速。

几何形状船底:每个团队都致力于优化设计船体形状,完成从排水航行到水翼飞行的过渡,并在飞行时减少空气阻力。




船尾板(船体末端的封板):空气动力学是关键,AC75的帆与甲板紧密相连以减少阻力。同样的,它们的船底突出部分在飞行时也起到了类似的作用。

自动换舷前帆:第二代AC75比第一代减少了三名船员,因此第二代帆船配备了自动换舷前帆,以简化帆船的操作。

双层主帆:AC75采用旋转的D形桅杆,并配两道帆轨。升起主帆后,帆骨和没有横杆的双层帆面形成了强有力的主帆形状,使得帆船能够飞行。


-- 看不见的科技 --


美洲杯参赛团队的保密性很强,还有一些看不见的科技在工作,但它们对帆船至关重要:

控制按钮:所有的调帆和水翼调节都是通过液压、电池和可编程逻辑控制器来完成的,这些系统共同提供了快速、响应迅速且简易轻松的控制界面。

激光雷达(LiDAR)在比赛前期准备期间,可以使用激光雷达传感器来分析帆形。

-- 船上职责划分 --


新型AC75帆船上共有8名船员,每个团队可以根据需要划分岗位,但有基本的职责分配:




驾驶舱布局

舵手(Helmsmen):负责掌舵;上风舷的舵手负责驾驶,而下风舷的舵手通常负责战术指挥。


主帆缭手(Trimmers):上风舷的主缭手负责操控巨大的主帆,而下风舷的主缭手负责调节水翼襟翼,以确保帆船保持在适当的飞行高度。


绞盘手(Grinders/Cyclors):船员在固定不动的“自行车”上摇动绞盘,聚精会神地疯狂转动手柄,以产生帆船所需的液压动力。


提供液压动力的绞盘手

尽管他们摇得已经不再是转动操纵绳索的绞盘


背后的金主

无论是船还是人,都需要钱!

每支赛队背后都有一个或多个大金主,比如阿灵基红牛队(Alinghi Red Bull Racing)主席就是瑞士的巨富埃内斯托•贝尔塔雷利(Ernesto Bertarelli)其长时间被称为瑞士首富

时间:

  • 2024年8月29日至9月8日

      循环赛 1&2 (Round Robin 1 & 2)

  • 9月14日至9月19日

      半决赛 (Semi Final)

  • 9月26日至10月5日

      决赛 (Final)

参加美洲杯帆船赛的高科技帆船,哪里生产的?

参加美洲杯帆船赛的高科技帆船主要由参赛队伍所在的国家设计和制造,通常结合多国的技术和创新。这些帆船被称为**AC75级别**,是一种高性能、具有水翼的单体帆船,采用最先进的碳纤维材料和复合材料制造。以下是一些主要生产高科技帆船的国家和企业:

1. **新西兰**:

   - **Emirates Team New Zealand** 是美洲杯的卫冕冠军,曾多次主导创新设计。其帆船通常在新西兰本土设计和制造,结合了新西兰在航海科技领域的领先地位。

2. **英国**:

   - **INEOS Britannia** 队伍是由英国的Ineos公司赞助,该公司在化工和材料技术方面有很强的实力。帆船设计和部分制造可能在英国本土完成,结合了英国的工程和创新能力。

3. **意大利**:

   - **Luna Rossa Prada Pirelli** 队伍依靠意大利的技术和设计团队,尤其是帕达集团的支持。他们的帆船设计在意大利完成,制造则在世界各地进行,利用最前沿的材料和工程技术。

4. **美国**:

   - **NYYC American Magic** 队伍背后的造船厂和技术团队在美国境内,结合了美国在先进材料和技术上的经验。

这些帆船不仅仅依赖单一国家的制造,而是全球技术合作的结晶,设计和制造涉及多个国家和公司,从材料科学到工程和软件开发,各个领域都为帆船的高性能提供支持【10†source】【12†source】。

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