水翼板：新西兰队在美洲杯的制胜关键

新西兰帆船游艇行业的华人领军人物，奥克兰ACWS 水上运动学校和湾景游艇管理公司的创办人。Global Watersports 环球水上运动咨询公司执行经理。新西兰华人游艇 及商会主席。2004年始翻译多本游艇教材，并于2005年任教于新西兰皇家海岸警卫队游艇教育处（Royal NZ Coastguard Boating Education）至今，是CBE的华人资深首席教官, 也是唯一可以教帆船和游艇的华人首席教官&考官。

昨天，美洲杯新西兰酋长队的所有队员如期回到奥克兰，五六百名铁杆粉丝的专门到奥克兰机场热情欢迎英雄们归来！船队CEO Grant Dalton、舵手Peter Burling和队长Glenn Ashby 共同捧着奖杯走出奥克兰机场，接受粉丝们的膜拜！

当地时间今天中午12:30

大批群众沿着皇后街开始大游行

举国欢庆！

美洲杯奖杯再次回到新西兰这片土地，很多人倍感亲切和自豪！2003年被新西兰自己人帮瑞士人夺走的这座奖杯，辗转14年，再次回归，也证明新西兰人的帆船技艺以及造船技术仍然傲视世界。从新西兰1987年第一次参加美洲杯帆船赛开始，在过去的30年（1987-2017）， 基本也都是新西兰人在玩转这个奖杯，哪怕人口只有440万，哪怕资金都是外国赞助商赞助。

虽然全民热议，但是很多人对当今美洲杯帆船为何速度能如此之快，以风为动力，却能跑出风力的2-3倍的速度，甚至还能飞表示很有压力。那今天我们就来说说美洲杯帆船的水翼板（Hydrofoil），或叫稳向水翼板（Daggerboard）！

Daggerboard（稳向板）是以前的常用叫法，基本就是一块直板或略带弯曲的板。稳向板顾名思义就是起稳定方向的作用，而现在有些稳向板除了稳向，还可以把船体推离开水面，又因其弯曲度类似于L形，这种有推升力的稳向板被称为Hydrofoil（水翼板）。

美国队输在哪里？

在我们开始去探究水翼板的发展史之前，我们先来说说这次美国队输掉美洲杯，到底输在哪里？看我之前写的一些赛事评论，你们应该经常看到我会提及天气和风力。今年百慕大的美洲杯决赛时，我常说“6-12节的风力对新西兰队来说是他们的优势”，因为新西兰队的水翼在这个风力范围的表现要远好于其他船队。

美洲杯规则允许每支船队拥有两副水翼，具体的设计形状那就各显神通了，可以两副一共4根水翼形状各异，也可以两两成对。当然通常水翼的设计基于两种情况：一种是大风天气，12-24节左右；一种是小风天气，6-12节。在小于6节或者大于24节的风力情况下，比赛都会被延后或推迟。美国队曾经在一场比赛中，两边用两根不同的水翼板。

大风天气使用的水翼板设计和小风天气的水翼设计是非常不一样的，大小、形状都不一样。大风天气的水翼板宽度要窄些瘦一些，因为当风力大、船速快时，水翼截面小也足够起到把船只推离水面的作用的。而当风力小，水翼板要宽些、肥胖些来提高升力。我们可以从各种图片看到，新西兰队的两对不同水翼差别还是蛮大的。适合小风天气的水翼的设计理念是来自二战时一种战斗机的机翼设计。今年新西兰队能在美洲杯夺冠，很大一部分功劳要归功于这副水翼的设计。

很多人问我，为什么美国技术那么强，甲骨文又是高科技公司，怎么还拼不过新西兰？其实美国队何止有甲骨文做后盾，后盾还有宝马、空客给他们做技术顾问和技术支持。宝马给他们的船体做过风洞吹风测试；空客更是有30个技术人员常驻他们的基地对帆翼进行不断的测试、改进和优化。而且美国队是最早入驻百慕大的，他们对百慕大的天文水流状况的收集应该是最全的。

我在我写的书《美洲杯帆船赛指南》也提到一点：以前的美洲杯帆船赛的赛船，除了收集造船材料、船体的气动布局、帆翼的气动外形和气动性等资料，还要对比赛地的水流波长进行收集，让船体更加适合当地的水流波长等，除了吹风测试，还要进行水桶测试。

美国队提前入驻好几年，他们应该最了解百慕大5、6月的天气状况，但都没设计出最佳的水翼来适应当地的气候条件，说明水翼的设计难度非常大。据说法国队设计出了两百种不同的水翼进行测试，但是法国队还总是最后一名，由此可见一斑！

以前新西兰美洲杯船队的朋友跟我说过，每一艘美洲杯赛船上面都有上千个不为人知的秘密，所以你现在相信了吧，在成功的背后，都有很强的技术支持。新西兰队的技术有多强大你自己想吧！当然人也是要素！好的战斗机，没有人的过硬技术也是白搭！

详解水翼板原理

水翼的工作原理和帆翼的工作原理是一样，当然和飞机的机翼工作原理也是一样的，都是通过两边的压力差来产生推力。我想学过帆船或上过帆船课程的朋友，你们的教练应该都很详细的解析过帆船的工作原理（如果还有不了解的，我到时再专门讲这块）。

通常水翼的宽度和翼尖长度大约是上图这个尺寸，当然上图这个是2013年的水翼设计，当时的赛船是AC72，所以尺寸大小肯定和这届AC50都不一样，因为目前所有船队对水翼的具体尺寸都没有解密所以我们没有更具体的数据。我们可以通过一些图片来观察水翼的受力情况，请看下图：

水翼的受力范围来看，我们可以看出水翼拐弯部分的受力大约是5-8吨（红色部分），这是帆船在直行的时候受力情况。而当帆船在转弯时，其受力范围在水翼拐弯处将提升至12-14吨，如下图：

这就对水翼的建造技术的工艺提出很高的要求。考虑到水翼的结构强度和重量，目前所有的AC50水翼也都是纯碳纤维制造。

接下来我们再谈谈水翼板是如何保持船体的平衡的。

船体的平衡，是通过液压杆来控制水翼板往前或者往后倾斜来调节船体的。如上两图，当水翼板往前倾斜时，船头则被抬高。如下两图，当水翼往后倾斜时，船头则压低。

所以这就需要舵手通过安装在舵盘上的按键来控制船体的平衡。在不同的风力范围，水翼的倾斜角度也不同，这也同时造成迎风攻角不同，并将对帆翼的最佳受风面也产生影响，所以这是一连带的关系。如何平横这一系列的关系，除了舵手的经验和感觉，还要主帆翼控制手（主帆手）的配合。

以前的传统帆可以通过downhaul(下拉索)，通过backstay(后支索)， 通过mainsheet（主帆索），通过outhaul（帆角外拉索）等来调节帆形。现在的帆翼则是通过不同的elements（组成部分），分前后两部分形成一个帆翼，类似飞机的机翼，前半部分是fixed（固定的），后半部分可以通过bottom control arm（底盘控制臂）来调节帆翼的Camber（兜度）和TrimFlap（调节襟翼）一起或者单独来控制帆翼的powering（增压）或者depower（减压）。

这部分有机会我们再单独讲讲帆翼！这就是类似迎风航行时，哪几根绳索我要拉紧来获取更好的帆形，顺风航行时哪几根绳索要放松来获取更大的兜风一样。（另：很多帆船术语的翻译，纯是我个人的翻译，通过10多年对帆船的了解，认识和琢磨出来的，希望是更加通俗易懂。仅此一家别无分号！）

浅谈水翼板发展史

那么水翼（Hydrofoil）的发展史是怎么演化的，我们简单说下。其实早的话可以追溯到1898年，Oh My god!!! 原来这个“现代”的高科技，其实并不是那么现代。那是由意大利发明家EnricoForlanini 设计出“梯形”水翼系统并在英国和美国对他的想法和设计申请了专利。真正把水翼运用到游艇上的是英国游艇设计师JohnThornycroft，并在1909年建造一艘6.7米的船叫MirandaIII， 用60匹的马力跑出了35节（65公里／小时）的速度，这应该算是当时最快的船速了吧。

后来随着科技和引擎的进步，水翼船开始被用于军用船只，特别是美军。1919年9月，现在大名鼎鼎的贝尔实验室得到美国海军的同意，获取两台350匹马力的引擎用在 HD-4上，并创造出当年的世界海上速度纪录：62节（114公里／小时），这个纪录保持了差不多20年之久。到二战时，也曾经被德国和加拿大等国改装水翼船用于军用船只。而美国海军则从50年代中期，到90年代初都一直有装备水翼船。意大利海军在70年代也装备过水翼船。

水翼被真正引入到帆船运动，应该是2009年9月法国试验三体帆船Hydroptère， 她曾经在500米的短距冲刺中创造世界记录52.86节（97.9公里时速），并在2009年的11月再次破50节的速度障碍，连续一海里都保持在50节以上的速度。这让今天的水翼帆船才开始有了质的飞跃。

不代表中国杯立场