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使用高科技面料制造的船帆

在真空下压合而成的现代薄膜帆

现代帆船利用高性能船帆来捕获风,船帆的几何形状、材料和纤维量都经过了精准的计算。在粘合各层高科技面料的过程中,真空必不可少。

古代的波利尼西亚人凭借简易的桨叉架船征服太平洋, 他们的船帆是用露兜树的树叶编织而成的。在世界上的其他地区,水手们使用亚麻、藤条、羊毛、棉花或丝绸等面料制成船帆。有时,这种利用流动空气作为动力的方式并不高效,毕竟,这些传统帆布除了防风,几乎没有多大作用。此外,它们完全浸泡在水中,无法避免受霉菌和寄生虫的影响。

合成纤维让一切变得可行

从前文中可知,在船帆的生产史中,合成纤维和薄膜的迅速兴起也就不足为奇了。除了怀旧外观,现代船帆所用的面料在各个方面都优于传统织物。它们不会出现以前难以避免的腐烂现象;而且更轻盈、更稳定,由于没有细孔且不透气,可以完美捕获风。

这也是现在的帆船比过去的帆船快得多的原因之一。过去,帆船在海上以不到 10 节的速度航行时上下颠簸;现在,美洲杯帆船赛上的帆船航速已经超过 50 节(约 100 公里/小时)!船帆面积可达数百平方米,能在强风中承受相当大的风力。对传统编织帆布,这种风力太强劲了,甚至对现代合成纤维帆布而言,也是如此。

多层和三维

为满足现代帆船航行的需求,帆船制造商打造出膜帆,又称层压帆或薄膜帆。其高度稳定的纤维由改性聚酯、芳纶、碳或聚乙烯等高科技材料制成。这些纤维被粘合在载体薄膜上,或直接覆于薄膜上。它们彼此定向排列,主要沿最高载荷的方向运行; 其他层可以在其他拉伸方向上运行。对于超大型游艇的船帆,帆布可能由多达 400 层的薄膜组成。

每一层按照所需方式排列,这通常需要精细的手工工艺来完成。在此过程中,船帆还要实现三维轮廓。然后,通过压合方式将各层连在一起。在这个决定性的生产工序中,近似成品的帆布要包裹在真空膜中,使用合成树脂浸渍。用真空泵对薄膜抽真空,使树脂能穿过孔隙,实现理想的扩散。然后,借助自然气压保证均匀的接触压力,使粘合材料均匀分布。
一艘游艇的帆船可以有多大?

这个问题可以用一个数字来回答:2,602 平方米(即 28,010 平方英尺)。这是世界七大洋上最大单帆的尺寸。它是单桅杆游艇 Perseus^ 3的大三角帆,由意大利 Perini Navi 造船厂于 2015 年建造。其所用面料专门为这艘船而研发,此前,尚没有足够稳定的面料可以达到此尺寸。它的面积超出许多宏伟的三桅杆帆船的总帆面积。Perseus^3 的优势还有很多,包括帆船面积达到了 10,000 平方米,打破了历史记录。悬挂这块巨大帆布的桅杆高75.8米,被视为世界第三高桅杆。这意味着这艘帆船无法通过巴拿马运河,而且由于高度太高,也无法穿行通过美洲大桥。