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1259年,1月17日,庆元府,北轮船场。
陈家船厂的靠海码头上停靠着一艘崭新的木帆船,岸上的众多力工正忙碌地朝船舱中搬运着一袋袋的粮食。
旁边的空地上,郑林正被一群人围着,对着这艘新船指指点点。其中一个穿一身淡绿儒衫、在大冷天仍然拿着一把折扇的青年,看着送往船上的粮食越来越多,有些惊讶地问道:“这都……两千石了,郑兄,还要继续装?”
这青年看着眼熟,其实他就是之前被张船长搭救过的孙天和商行的少东家孙洪言,和东海人也算是熟人了。他倒不是跟着东海人的商队过来的,而是之前就带船南下了,结果在望海镇闲逛的时候又遇到了郑林等人,也算有缘,于是一来二去又混熟了,今天跟着过来凑个热闹。
郑林很豪爽地一挥手:“装!装上三千石,我看还有余力!”
旁边围观的众人纷纷摇起头来。
一个微胖却皮肤黝黑的中年汉子皱着眉头说道:“郑东家,你们这船虽然肚子大了点,但装上这么多,可别跑不动啊!这得是八百料甚至上千料的大船才能装的货,但那可是用了四桅甚至五桅的大船!咱可说好了,这船样子都是按你们给的图做的,若是破损、漏水,那是我陈家船坊的过错,但若是船爬不动或是行不稳,那可不干我们事啊!”
郑林仍然很自信地说道:“放心吧,陈东家,只要没质量问题,不管跑起来如何,尾款都定会付给你!”
这艘帆船,就是1257年底韩松跟陈家船厂订购的“顺风级”货船,经过一年的建造顺利完工,今天终于到了外出海试的日子。
为了检验载货能力,郑林买了大量的粮食作为负重。这倒也不是浪费,海试完了还可以顺便运去海对面的舟山岛卖掉,不但没亏还能小小地赚一笔。反正现在舟山岛和北轮都属于昌国县治下,运输粮食不用被市舶司出口管制。
表面上看,顺风级比普通的四百料福船大不了多少,也就二十五米长,但是船腹部分却胖了许多,实际上用了差不多六百料的木材。而且它与星火级一样设置了一根首斜桅,插在未经调整的艏部上,看上去有些不伦不类。
除此之外,顺风级的设计与传统福船差距不大,艏艉高翘,有着三根桅杆,算上首斜桅就是四根。
其中首斜桅和第一根主桅上用的是本地制造的大面积的软帆。帆布是58年韩松北归前跟本地商人定制的棉布,涂上了桐油以增加防水性和吃风能力,质量还不错,只不过比城阳区制造的帆布重了不少,价格也不便宜。
后两根桅杆上用的仍然是传统的硬帆,不过用了广船的样式,也就是不对称的扇形,面积更大,顺风时可以向左右如蝴蝶翅膀般展开,获得更大的吃风面积。
主桅和首斜桅的软帆吃风能力很强,但是操纵起来不灵活,用于在顺风时提供充沛的动力,一般很少转动;而后两根桅杆的硬帆虽然小了些,却可以很方便地转动,不但可以提供动力,还可借风调整航行方向。综合来看,这套帆装是动力和操纵性比较平衡的方案,说起来,倒是和欧式帆船的巴肯廷式帆装有些像。
虽然郑林说得很满,但实际上这种帆装是阔马造船厂的设计师梁恩提出来的,只在小船上用小比例模型试验过,真正放在大船上实战检验这还是第一次。他们想的其实是只要能勉强开回东海地区就行了,一边开着一边发现问题,等到了东海再……换装海翼帆,这样发现的问题就不用解决了。与之类似的是,顺风级目前用的舵还是杠杆舵,只是预留了改装空间,等回东海了再改装成舵轮。
等了半天,力工们终于装完了三千石粮食,也就是216吨,差不多是起点号载货量的三倍或星火级的两倍。
郑林带着水手们上了船,开始升锚准备出海。而旁边的围观人群挤到了海边,准备看热闹或者看笑话。也有一些不怕死的,对这种新船有些好奇,想近距离观察一下,便跟着上了船,其中就有刚才那个儒衫青年和陈家船厂的老板,还有临近几家船厂的船匠。
一艘小划桨船吃力地将顺风级拉到了海上,郑林测了下风向,指挥水手升起帆来。在海峡中的西风吹动下,主桅的软帆鼓胀起来,水手们配合风向转动起后两桅的硬帆,使它们像蝴蝶一样,向左右分别展开,最大化利用风力。
顺风级缓缓动了起来,开始加速,向停在海中的冬至号驶去。
在大面积的风帆推动下,出乎大部分人的预料,肥胖的顺风级并没有笨拙不堪,而是达到了一个不错的速度。
顺风级上没有计程装置,没法知道准确的航速,不过有变通的方法。冬至号控制速度,与顺风级并驾齐驱后,测量了自己的航速,然后用信号板报出了数值。郑林看见之后,笑着大声说道:“五节半!”
东海水手们知道这个数值的意义,打着唿哨欢呼起来。儒衫青年走过来,好奇地问道:“郑兄,何谓五节半?”
周边几个船匠也凑了过来,想偷师一下东海人的秘术。
郑林也不遮掩,在心里换算了一下,说道:“嗯,大约就是,一个时辰四十里吧,接近上更了。”
船匠们经验丰富,早已看出了这航速不慢,但见东海人能报出这么精确的数字,都很是惊奇,纷纷向郑林套起诀窍来。
陈老板也意识到此船超出常规的设计并不简单,虚心向郑林请教起来。
实际上,南宋的造船业虽然很发达,但船型设计仍然处于很初级的阶段。这时候也没什么流体力学之类的,设计船只主要靠的是仿生学。嗯,没错,中式海船的船型,大多是模仿水鸟的腹部做出来的,前部较尖,最宽处在船体后半;与此同时,他们的欧洲同行模仿的是鱼类的形体,船体基本是个前大后小的纺锤形。
后世常为这两种设计的优劣争辩,其实半斤八两,都不咋地。
前者忽视了水鸟是靠拨动蹼游动的,与帆船靠顶部的帆驱动的情况并不相同。帆会给船一个向前的翻转力矩,如果前体不够宽大,储备浮力不够,遇大浪就容易埋艏。因此在近海跑跑无所谓,一旦出了远海就难以通过考验了。这种形状倒是适合后世的螺旋桨船,现在这么用是过于超前了。
而后者忽视了鱼是完全浸入水中的,与只有一半在水下的船不同,波浪会对水上部分施加阻力,前圆后尖的形状并不利于降低这种兴波阻力,要是做成潜艇还差不多。
最后发展到终极的帆船,是这两种思路的结合产物,船体的最宽处在前半部,但是艏部比较尖以劈开波浪,典型作品就是著名的飞剪船。
早期海船严格按照仿生学,船体会比较瘦削,但慢慢船匠们就会发现,只要把船头和船尾大致做出尖尖的形状,腹部就算胖一点,对整体阻力的影响也不大。从宋到明清,福船的设计就越来越胖,同期的欧洲商船也展现出这个趋势,到了后期的东印度商船,船腹部的截面形状几乎完全成一个方形了。
造船业有个专门的术语描述船体的胖瘦,叫方形系数。假设一艘船的水下部分完全是长方体,那么它的排水量应当等于水线长乘水线宽乘吃水深度,实际上当然不可能这样,所谓方形系数,就是实际排水量与这个“方型排水量”的比值。
自然,方形系数越小,船体就越瘦削,反之就越胖。追求高速的战船,方形系数应当小一些,而追求运输量的货船,方形系数则应当大一些。在船只设计比较成熟的后世,一般的战舰方形系数在0.45-0.55左右,而货船则是尽可能往胖了做,大都在0.7以上,大型货轮甚至能达到0.95,几乎真的是方的了。
根据海洋部用模型推算出来的数据,现在的普通福船,包括起点号和星火级这样的船,方形系数只有大约0.4,算是很瘦了。而顺风级的设计则大幅放宽了船腹,只是由于船体大小不能跟后世上百米的货船比,总得让船头和船尾部分保持尖形,方形系数也没法太过分,最终达到了0.6。
这样一来,顺风级长度上没比起点号大太多,但排水量一下子就翻倍了。而且载货比例更高,一艘船的运载能力差不多等于三艘起点号或两艘星火级。
这样的大装载量之下,阻力却并没有比它们大很多,又配上了大面积的软帆,所以取得了一个不错的航速就理所当然了。当然,只是巡航速度不错,如果论起转向、加速、减速这些需要加速度的机动性指标,顺风级就要比星火级差得远了,不过作为一款合格的运输船,也不太需要这些。
这里面还有一个小小的秘诀。增加了首斜桅、主桅装上软帆之后,整艘船的动力中心就移动到了船的前半部分,此时应当微调一下船体,让它变成前宽后窄的形状,使得浮力中心也前移,与动力中心匹配,不然行船时就容易前倾,发生危险的埋首现象,风浪大时可是会要命的。
郑林给船匠们大致讲解了一下测速的原理之后,看着他们恍然大悟的样子,犹豫了一下,还是没有把最后这个秘密公布出来……
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