

世界上最快帆船——l'Hydroptère(一艘78英尺的三体船,去年以创纪录的50多节(近58英里/小时)的速度航行超过一海里)背后的团队,正在设计一款新车型以打破另一项重要的赛艇纪录。l'Hydroptère Maxi号,由10名船员组成,希望能在48天零8小时内环游世界,打破法国Groupama船队去年3月创下的最快纪录。
Maxi号的船长Alain Thébault,25年来一直致力于设计高速帆船,他组建了一个团队,其中包括来自瑞士联邦理工学院的顾问和航空工程师。与l'Hydroptère一样,其名称源自希腊语中的“水”和“翅膀”两个词,l'Hydroptère Maxi将是一艘兼具船和飞机的特性。在较低速度下,它将像传统的三体船一样滑行于水面,漂浮在一个由两个稳定船体组成的中心船体上。但在高速下,连接在侧船体底部的浸没式翼片状水翼将像飞机翅膀一样工作,迫使水流经过翼片弯曲的顶部表面,将船体抬升至水面以上33英尺。由于船体不受水的阻力影响,这艘船基本上可以飞越海洋。
打破纪录,更不用说保证船员的安全,取决于翼片和船体的完美设计。如果在恶劣天气下翅膀断裂,或者船体突然撞击水面,船可能会头朝下栽去。“在波浪中飞行可能是危险的,”首席设计师Jean-Mathieu Bourgeon说。另一个巨大的挑战是如何在不牺牲过多强度的前提下,使船体尽可能轻,以最大限度地提高在漂浮和飞行模式下的速度和安全性。
Thébault和他的团队将在未来一年内设计l'Hydroptère Maxi,包括在计算机模拟器中测试翼片的比例模型。如果一切按计划进行,船员最早可能在2013年启航,可能从欧洲出发,向南穿越大西洋,绕过南极洲。
亮点
中心板
当风速较低时(低于15节),船员会放下中心板(未显示)并将翼片抬离水面,将船从飞行模式切换到漂浮模式。
船员控制
利用应力传感器、GPS和惯性单元(测量翻滚、俯仰和速度等因素)的实时测量数据,船员可以相应地调整船只以实现最有效的航行。
横梁
由轻质碳和钛合金制成的横梁连接中心船体和两个侧船体。水翼三体船的蓝图可以追溯到20世纪50年代,但直到复合材料的出现,工程师们才能建造出足够坚固的横梁来支撑像Maxi这样大的船只。
翼片
与大多数减少阻力但不将船体完全抬离水面的多体竞赛船的翼片不同,Maxi的沉水翼片将其抬升至海洋表面以上33英尺。
舵
Maxi有两个后部尾部单元,在抬升到翼片上时可以更好地保持平衡。
视频成像
团队将使用摄像机拍摄帆的行为、横梁的变形以及在各种条件下翼片浸入水中的深度。然后,计算机模型将得到改进,以预测船只在更极端条件下的行为。

应力测试
研究人员将为l'Hydroptère Maxi的原型配备应变计、加速度计以及压力和旋转传感器。计算机模拟将利用这些数据来帮助设计师理解整艘船的行为,并将设计推向其物理极限。此示例显示了应力分布(红色表示压力下变形最大的区域)。