碳船体:从 2015 年跨大西洋帆船赛中学习

碳船体:从 2015 年跨大西洋帆船赛中学习

在 Ultime、IMOCA 和 Multi 50 等比赛小组回到意大利之后,现在是时候看一看我们从 2015 年度跨大西洋帆船赛中学到了什么了。
在国际赛事中取得成功的最佳机会,从名义上说可能属于 HUGO BOSS 号上的一对船员 Thompson 和 Altadill,他们的帆船是 VPLP/Verdier 的最新设计杰作。在今年开始的帆迪 (Vendee Globe) 不靠岸单人环球帆船赛中,Thompson 在 5400 英里长的跨大西洋帆船赛中检验了新一代创新型碳材质水翼船。然而显然,这个团队因缺乏熟悉新帆船的时间而吃了不少苦头。而且,尽管他们是出色的合作伙伴,有着成熟而丰富的赛事经验,但此次面临的挑战超出了他们的预料。在赛事开始四天后,Hugo Boss 号帆船在西班牙加利西亚地区倾覆,Thompson 和 Guillermo Altadill 不得不被营救上岸,而帆船也折断了桅杆沉入海中。
Transat 比赛也许证明了一件事:新的帆船技术过早被推向了海洋帆船赛事的实践中。而更令人惊讶的是,VPLP-Verdier 新设计的帆船中有五艘加入了 20 艘帆船的参赛行列,最终只有一艘坚持到终点。而这一艘名为 Armel Le Cléac’h’s Banque Populaire VIII 号的仅存帆船在比赛中甚至无法超过上一代 VPLP-Verdier 模型 PRB,后者最终赢得了 IMOCA 60 级赛艇的比赛。
VOLP-Verdier 帆船是史上建造的最复杂的单体帆船,而其中的创新元素被称赞可能是帆船设计的巨大飞跃。如果获得成功,这一理念不仅将打破 Vendée Globe 78 天的历史记录,而且还可以改变航行世界,让帆船获得更快的航速。
这些帆船拥有创新的 L 形船体稳向板,稳向板从船体两侧向外伸展,几乎可以将 60 英尺高的船体抬升离开水面。与水面的接触越少意味着速度更快。这些碳材质稳向板实际上并非新发明,它在设计图纸中已经出现很多年了。例如,2014 年 Frederick Courouble 设计的新概念款 52 英尺离岸帆船图纸中就出现过这种稳向板设计,但帆船尚未建造。
水翼船的概念最初由 Verdier 和新西兰 Emirates 团队在 2013 年美国杯帆船赛时提出。这一概念领域取得的突破性进展是将 72 英尺的双体船成功下水起航,而且曾达到时速近 50 英里的速度。我们都记得旧金山湾壮观的加速场面,但是,将这种技术转移到单体帆船中事实上非常困难和危险,尤其是对于超轻材质的帆船而言更是如此。
VPLP-Verdier 报告称,帆船遭到损坏的地方在侧板,这里使用了新的复合型设计,在纵向上采用了碳材质纵梁,是为了让越来越轻的船体更坚硬。“这些部件的建造和胶合必须十分精确,不然就会失败”,Verdier 说。在这一领域,通过纳米技术提升分量较轻的碳材质的硬度就显得意义重大。目前,全球有许多相关研究都在围绕这一主题展开。然而,似乎船体的损坏不能归咎于碳材质本身,而应该归咎于零部件的制造。我们预测认为,在我们的技术发展到能够利用 3D 打印技术,使用更具耐力的碳材料将零部件制作成一个组件之前,这种问题还会出现。

Verdier 说:“设计一艘帆船非常复杂,而且会有许多未知的问题。最具挑战性的就是预测船体的动态荷载,这不仅仅是指帆船以较高的速度冲入海浪和遭遇海洋碎片时的荷载,还有船体被水翼抬升到空中后降落时的荷载。”这些评论指出了帆船在遭遇水翼时所需要的耐力水平。

传统的计算结果经常无法满足要求,我们也遇到过几次这种情况。在旧金山湾以 50 英里/小时的速度被水翼托起和 11 月在北大西洋航行所经历的环境状况大不相同。
California Carbon Industry 总裁兼造船工程师 Frederick Courouble 说:“有些船体部位会遭遇压力峰值,在仅仅几毫秒的时间里压力值可能会非常高,而传统计算并未对此进行调整,现在,我们的责任就是全面重新思考如何才能改进我们的模型。”

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Frederick Courouble 是一位造船工程师,拥有航空航天工程学学位。http://www.couroubledesign.com/ Courouble 先生还是 California Carbon Industry, Inc. 的总裁。
California Carbon Industry, Inc. 专注于设计、开发和生产广泛应用于航空航天、汽车、海洋、艺术、家具和建筑行业的高级碳和复合材料及产品。
Libra6 Management, Corp. 在清洁技术和替代性技术领域投资,目前正在领导一项对 California Carbon Industry 的投资。
http://www.libra6management.com/california-carbon-industry-inc

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