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技术历史、技术、我们身边的事物
卡拉维尔。 发明和生产的历史
轻快帆船是欧洲常见的一种帆船，尤其是在 XNUMX 世纪下半叶至 XNUMX 世纪初的葡萄牙和西班牙。 地理大发现时代开始的最早也是最著名的船舶类型之一。 地理大发现时代是人类历史的转折点之一。 短短几十年，人类已知世界的边界空前扩大。 欧洲人与遥远的、以前不为人知的民族接触，发现了许多新的土地，并且迄今为止未知的大陆和海洋出现在他们的地图上。 很明显，伟大的地理发现是由各种各样的政治、社会和经济原因造成的。 然而，中世纪在航海业务中的杰出技术成就并没有在这里发挥最后的作用。
为了让水手能够冒险进行远征，他们必须拥有快速、耐用和宽敞的船只。 众所周知，caravel 就是这样一艘船，它的名字就成了地理大发现时代的代名词。 这一时期所有杰出的远征：哥伦布横渡大西洋（从 1492 年开始）、瓦斯科达伽马环非洲和横渡印度洋（1497-1498 年）、卡布拉尔航行（1500 年）和 Amerigo Vespucci（1498-1502 年），以及麦哲伦史无前例的环球旅行（1519-1522 年）都是在 caravel 上进行的。 可以说，这些船吸收了造船和航海艺术在过去几个世纪中积累的所有精华。 比较中世纪初期和末期的典型船只，我们可以立即发现它们的主要区别：如果在古代末期，一艘海上船只主要是桨，而帆只起辅助作用，那么在新的时间，这艘船开始完全航行，完全失去了桨。 最重要的是，中世纪大师的创造性思想致力于船舶航行武器的发展和改进。 （然而，这并不意味着大型划艇 - 厨房 - 完全消失了。不，早在 XNUMX 世纪上半叶，厨房就被广泛使用（主要作为军舰），但在结构上它们与那些几乎没有区别古代制作的样品。 地中海船舶航行设备的第一个变化与帆本身的形状有关：三角形或斜帆取代了过去普遍使用的矩形帆。 这种名为“拉丁”的帆是欧洲人从阿拉伯人那里借来的。 然而，阿拉伯人本身并不是它的发明者，因为自古以来印度洋的航海家就使用斜帆。 起初，当船配备三角帆时，船坞前端被拉到船尾（船首）； 院子在桅杆的下三分之一处连接在桅杆上，不是直角，而是倾斜的。 根据风的强度和方向，可以改变院子的倾斜角度。 后来，他们也放弃了长斜的院子，开始用一根短桅杆（一个特殊的院子，斜固定在桅杆的后部（在它后面），把桅杆抬起来）把哈菲尔举起来。 斜帆的上半角固定在绳索上。 斜帆的使用，立刻让这艘船更容易驾驭，哪怕是最微风的气息，他都能感受到。 第二个变化涉及帆的数量。 早在古代晚期，除了带有主帆的桅杆外，还出现了第二根带有弓帆的桅杆，即阿尔特蒙。 阿尔特蒙的发明是航海领域的一大进步，因为有了他，人们不仅可以用公平的方式行走，还可以用侧风行走，这在以前是完全不可能的。 然而，这两项改进并不会严重影响船舶的设计。 自古就广为人知，在整个中世纪早期，厨房仍然是主要的船只类型。 造船的下一个重要变化发生在十字军东征时期。 这时，地中海和波罗的海贸易开始迅速开花。 维持拥有大量赛艇运动员的船只变得无利可图。 商人越来越喜欢帆船。 XNUMX-XNUMX世纪的主要运输船类型是中殿和齿轮，而齿轮在北部被波罗的海国家的人民使用，而在南部的中殿 - 被地中海人民使用。 中殿和齿轮都是非常宽敞的容器。 它们的出现是从桨帆船向纯帆船过渡的开始。
中殿的航海装备得到了迅速改善。 首先，带有artemon的前桅杆被一根向船头强烈倾斜的横梁所取代，该梁突出于船首 - 一个船首斜桅，并且在两者上 - 船头和主桅杆 - 都放置了三角形帆。 由于可以主要通过增加帆的总面积来增加船速，因此在 XNUMX 世纪，为了容纳额外的帆，他们开始安装前两个，然后是三个甚至四个桅杆. 在一艘双桅船上，前桅杆放置在船的中部，高度大约等于龙骨的长度，后桅杆位于龙骨的后端。 每个桅杆都配备了一个三角形的耙帆。 前桅的院子长度等于龙骨的长度，后桅杆的长度较短。 船尾桅杆的安装导致方向舵上的水压降低，这发生在船舶在船首帆的作用下背离时。 多亏了这一点，这艘船变得更加机动。 与此同时，矩形帆继续在北欧使用。 如此大的表面很难维持帆。 渐渐地，主帆开始从下方拉长。 与此同时，珊瑚礁出现了 - 绳索穿过帆，借助它可以改变帆的面积（珊瑚礁）。 直帆和斜帆之间的竞争最终以开始使用双帆而告终，因为直帆在强顺风中是必不可少的，而第二帆则很好地应对了弱侧风和逆风。 直帆和斜帆的结合，同时实现了船的高速和良好的机动性。 三桅中殿的类型结合了各种帆船索具的概念。 它的前桅杆——前桅杆——承载着直帆，面积仅为主帆表面的三分之一——第二主桅杆上的直帆。 第三个是后桅杆，在倾斜的码臂上承载着帆，就像桅杆一样，被称为后桅杆。 （在一艘四桅帆船上，后桅杆被称为 benaventur 桅杆，还承载着一张拉丁风帆。）这种设备使得使用大帆——主帆——来启动船舶成为可能。 由于风的力量在较小的帆的帮助下，可以进行机动。 这种三桅船在十二世纪已经很普遍了。 在 XNUMX 世纪下半叶，帆被压碎了。 在石窟上方，他们放了一个较小的帆 - 上帆。 用几个帆代替一个帆减少了风暴期间对船舶的危险，并使管理它们变得更容易。 较小的帆可以由较小的船员驾驶。 航行设备的进一步创新是在船首斜桅上的盲帆。 随着航行武器的增加，桅杆上开始承受很大的负荷，因此它们开始用特殊的装备加强到侧面 - 护罩和福特。 XNUMX世纪下半叶，裹尸布配备了看台，开始起到绳梯的作用，在裹尸布之间加固。 逆风和侧风航行的艺术在中世纪早期就已掌握。 借助附在风帆下边缘的片材 - 电缆，风帆的一端或另一端被拉动、转动，风将船推向正确的方向。 当风向船尾吹来时，它垂直撞击帆并全力作用于它们。 在这种情况下，帆被设置在船上。 如果风与船的航向不完全一致，它会从后面吹来，但有点倾斜，风帆会留在同一位置（穿过船）。 在这种情况下，风的力量实际上分成了两部分——一个垂直于帆，就像第一种情况一样，使船向前移动，另一个沿着帆滑动，因此没有作用在它上面。 风向对船的航向越陡峭，推动船前进的部件就越小。 在风直接吹向船侧的情况下，即垂直于船的航向，风帆的平面有点转向风，因此与风成锐角。 然后风的力量再次分解成两部分：一个推动船前进，另一个作用在船上。 但是现在横向组件不仅落在船体上，而且落在帆上。 如果船是圆形的，它总是向与船帆成直角的方向运动，但由于船体是长方形的，所以向前运动和横向运动远非相等。 由于水下部分的长度很大，所以侧向运动的阻力比向前运动的阻力大得多，向前运动的阻力很小。 因此，船向正确的方向移动的程度远大于向侧面漂移（漂移）的程度。 因此，将帆转向风，不仅可以在侧风的情况下朝着正确的方向前进，而且在一定程度上也可以在侧风的情况下朝着正确的方向前进。 如果风几乎或直接吹向船，则由于强大的横向分量，不再可能以上述方式分解风。 在这种情况下，船必须顺风顺水：船帆设置好，使船向前和向左移动，然后向前和向右移动，现在有风从右边，然后从左边，然后向前航行沿折线的锯齿形图案，其中部分与风向或多或少呈锐角。 然而，它仍然更多地沿着路线移动而不是偏离它。 综上所述，很明显，中世纪末期的航海成为一门伟大而复杂的艺术。 与风帆同时，方向舵也在改进。 起初，在中殿的后部，两侧都有用于短桨的孔，带有宽叶片，可以控制船。 在十三世纪，转向桨开始不在右舷，而是直接位于船尾后面。 这是必要的措施。 虽然他们只是顺风航行，但侧桨完全达到了它的目的。 但是当航海者掌握了侧风导航技术时，出现了严重的并发症。 在这些风的影响下，船体向施加风荷载的方向倾斜。 如果船向左倾，舵桨就从水里出来了，但如果向右滚动，船桨就相反地沉入水中，使舵手无法移动。 位于船尾后方的转向桨不再受到俯仰作用，并定期执行其功能。 类似于现代方向盘的方向盘最早出现在 XNUMX 世纪初。 它由连接到轴的刀片或羽毛组成，在轴上放置一个手柄 - 一个分蘖。 舵柄垂直于上层甲板高度处的杆子。 起初，方向盘直接在舵柄后面转动。 随后，发明了一种方向盘，其上缠绕着连接到舵柄的电缆。 由于使用了齿轮，大大方便了换舵的工作。 许多世纪以来，这艘船的船体板相互重叠。 到 1459 世纪末，在地中海，他们开始使用平面护板，此时护板的带子彼此相邻，侧面齐平。 这种组装方法可以减少船体在水中移动时的阻力。 此外，更容易确保接头的紧密性并将覆板固定到框架上。 通过葡萄牙和西班牙，这种方法在法国广为人知，并在 XNUMX 世纪中叶被荷兰人从布列塔尼的造船厂那里采用。 XNUMX 年，这种设计的第一艘船出现在波罗的海。 在英格兰，只有 XNUMX 世纪初才开始建造具有光滑木板的船只。 所有具有这种皮肤固定装置的船只都开始被称为意大利 cara bella （“美丽的形式”）的“caravel”。 可以得出结论，严格意义上的帆船作为一种特殊类型的船舶（如纵帆船、驳船或护卫舰）从未存在过。 这个概念一直有些模糊。 直到 XNUMX 世纪，小型无甲板船才被称为 caravels。 在哥伦布时代，它们已经大得多了。 顺便说一句，如果它有一个光滑的衬里，中殿可以被称为caravel。 显然，最着名的caravel就是这种情况 - 哥伦布“圣玛丽亚”的旗舰，海军上将自己称之为nao（中殿）。 根据 Pantero-Panther 的说法，caravel 是“一艘非常轻快的船。它相对较小，有四个桅杆……”同时，caravel 是一艘非常坚固和宽敞的船。 caravel 通常是高边，船中部的甲板深度偏转和出色的航行设备。 起初，它们只安装了拉丁风帆，但在哥伦布时代，直帆开始变得更加普遍，在顺风的情况下，可以实现更高的速度。 在为他的第一次远征选择船只时，哥伦布特意选择了caravel，尽管他本可以找到更大的船只。 “圣玛丽亚”排水量约为 130 吨。 主桅杆的高度为 28 米。 她携带四帆：前帆、主帆、后帆和盲帆。 哥伦布的另外两艘船 - “Pinta”和“Nina”是小吨位的caravel，来自提供沿海运输的船只。 后来，哥伦布的船只成为其他前往未知土地的探险家的典范。 根据他们的模型，他们开始建造许多类似的船只，主要用于远洋航行和发现新大陆。 作者：Ryzhov K.V.
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