一帆风顺,是指船挂着满帆顺风行驶,比喻事情没有任何阻碍,进展得很顺利。
在一般人的想法中,顺风行驶应该是最快的方式了,因为风从后方吹来,推动船只向前行,没有比这再合理的了。
其实对于帆船来讲,顺风并不是最快的行驶方式。在微风的时候,顺风航行的速度反而是最慢的,这是因为在顺风时,帆船只会受到风的推力,而少了另一种最重要的助力:白努力效应力。
这和飞机的机翼是同一个道理。
例如有一种机翼,其上方是凸起的,下方是平的;这种结构的机翼,当空气从机翼前方流到后方时,机翼上方的空气流速要比下方快。为什么呢?因为上面是凸起的,距离长,因此空气流速就快。
就如同两个人跑一百米,一个人跑直线,另一个人跑弧线,又要求同时到达终点;跑弧线的那个人必须要跑得更快些,才能保证两人同时抵达终点。
这种情况会产生一个现象,就是空气流速慢的那一面,会对机翼产生更大的垂直推力,从而使飞机升起来。
对于帆船来讲,其实也是一样的道理。
假如将船帆换成巨大的机翼,这机翼横着摆放,朝着船头的这一面是曲面,朝着船尾的这一面是平面。
现在这么设想,有一阵风从船身右方吹来,那么帆船会向前方驶去;有一阵风从左方吹来,帆船也会向前方驶去。
什么?从侧面吹来的风,会让帆船向前行?
没错。郭笨聪现在正演示着这个“白努力原理”,不过他并不是白努力,他的努力众人都看到了,而且有人在一百年前就发现了这个原理。
工部,掌管着各项工程、工匠、屯田、水利、交通等政令。万宁并不大,民宅数量有限,工部与户部位于同一所宅子。工部的大堂内,放了一只澡盆,也不知最后一次是谁用这澡盆洗了澡,但没人关心此问题。
如今这澡盆内,装满了清水。有一艘帆船行驶于澡盆之内,当然,这是个模型帆船。这模型做得极为简陋,船体是一块木板,船帆是纸糊的,做成机翼状。郭笨聪站在帆船一侧,用力吹气,那帆船径直向前驶去。
众人看得惊讶之极。旁边有人道:“少监如此演示法,果然惟妙惟肖。造船师们大都知道风帆如何设计,却无人对其深究。”
说话这人四十多岁,乃是工部侍郎于洪连,也是目前仅存的三位战船设计师之一。
郭笨聪道:“于侍郎过奖了。其实这风帆的原理,原是出自梦溪丈人的《风引论》,众位请看。”说着,从旁边桌上拿起一本书,翻到其中一页。
众人仔细看去,书中那一页有个小标题,写着“侧流引论”,还配了些插图,画有不同形状的风翼,又详细阐述了气流经过不同曲面时的表现;再看这书的封面,果然是《风引论》三字。这书中并未提到帆船,或许沈括在写此书时,只是抱着研究的态度,因此未想着与帆船原理结合起来吧。
于洪连叹道:“《风引论》我也曾看过,却未想着能用于帆船。”说着,连连摇头不止,又道:“船师在造船时,都会将风帆设计为曲面,而且这曲面也颇有讲究,倘若不够弯曲,即使风再大,帆船也驶不快;倘若太过平直,也是同样结果。如今想来,或许就是少监说的‘风引原理’了。”
郭笨聪点头道:“想是如此。不过这‘风引原理’也不是我发现的,而是一百多年前梦溪丈人的成果。”
话虽如此,但后人在修订《飞机设计》教材时,仍将“风引原理”归功于郭笨聪,却并非沈括了。当然,也有学者执不同态度,认为郭笨聪是引用了沈括的研究成果,因此沈括才是这一原理的发现者;但另有人认为,将风引论进行公式化推导的,是三十年后的大物理学家赵试飞,因此“风引原理”应归功于他。
郭笨聪自然不会想到这样一个随口说出“原理”,竟然在后来引起了许多争端。他眼下一心要做的,就是将三桅战船的模型正确地演示给众人。
三桅帆船的模型同样简单,仍是一块木板与三片纸糊的风帆;三个桅杆中,中间那根直立,前面那根向前倾斜,后面那根向后倾斜,也看不出是横帆还是纵帆。
这个模型,是听琴花了一顿饭的工夫做的,却是郭笨聪花了三顿饭的工夫从《大百科全书》中查的。前后桅杆的倾斜设计,可以保证船帆在侧风与顺风时,船帆的利用度都可达到极限,即使是在逆风的情况下,也几乎可以迎风十五度的方向前行,这是普通帆船根本无法做到的。在原历史上,三桅帆船开创了大航海时代,可见其优势。
以吹气的方式让模型运动,根本无法体现出三桅帆船的真正优势。郭笨聪本想再详细讲解一番,谁知根本无此必要。于洪连有着三十年的造船经验,又在船上待了近十年,还未郭笨聪说得几句,他已完全明白了其中的原理,顿时赞不绝口。
郭笨聪道:“于侍郎,是否先找一条小船试着改装?”于洪连摇头道:“大可不必。日前有三艘战船受损严重,其中一艘刚好断了桅杆,正好用于改装三桅战船。”他说此话时,颇为庆幸,似乎战船断了桅杆乃是一件好事。
从工部出来之后,郭笨聪一身轻松。关于火药,他已查到了几百年后的配方,又将其做成粒状,威力自是不可小觑;关于火炮,目前的设计已赶上了明末的水平,甚至接近清朝中期,暂时也足够了;关于侦察,他有了反射式望远镜,虽然体积过大,但也能看清几十里外的敌情,况且还有折射式小型望远镜也在试造;关于战船,他又提出了大航海时期的设计,似乎已到了帆船时代的最顶峰了。
到了现在,该做的似乎都做了,接下来会怎样,就看其他人的表现了。
这种轻松的感觉在郭笨聪心中只停留了片刻,便烟消云散,他现在又犯起愁来。木质齿轮虽然容易加工,但刀具却不易制作,尤其是刀锋曲线不易控制。
郭笨聪一边走着,一边苦苦思索,最终下了决心:不管工匠们如何制作,他只有假设宋朝的工艺了得,自己的任何设计都能造出来,如若顾虑太多,反而会束手束脚,一事无成。
郭笨聪回到少监府,刚刚进了屋,便看到桌上摆了大大小小几十个木制的圆柱体。牛西西站在桌边,正在修理最后一个木块。郭笨聪喜道:“做出来了?”听琴道:“是啊,西西做的。这种细致活,大力可做不出来。”
郭笨聪往桌上仔细看去,只见那几十个圆木柱尺寸各异,直径从几毫米至四、五厘米不等。听琴手中拿着绳线,正往那圆木上缠绕。
桌上放了一把木尺,是牛西西做的毫米尺,**度为一米,单位刻度为毫米。
尺子在划定刻度时,郭笨聪着实费了一翻工夫;他先是想着量一下自己的鞋码,又觉得极不精确;想量一下手机屏幕的对角线取得五英寸的长度,又觉得长度不够;最终他发现书中夹了几页标准的A4纸,于是他量出纸的长度,再从《大百科全书》中查到A4纸的尺寸,终于找到了基准。
郭笨聪以此为依据做了尺子,再想办法量了自己的身高,似乎误差不大;然后他做了一个立定跳远,距离也在自己平日的范围之内。最终,郭笨聪终于可以断定,如果用这把尺寸量出一米,误差不会超过半厘米,暂时已够用了。当然,计量单位以后还要继续改进,因为测定距离的方法很多,他这种方法只是临时应急而已。
郭笨聪四下望去,未见到郭三的影子,忙问:“郭三呢?”听琴道:“郭三去行宫了。”郭笨聪吃了一惊,又问:“去行宫?干甚么?”听琴道:“郭三喜欢喝鹿梨浆,因此公主领着她去行宫里找御厨去了。”郭笨聪奇道:“公主来过了?”听琴摇头道:“这倒不是。是张夫人想着郭三,因此今晨前来探望,郭三便跟她走了,后来又听说公主去探望张夫人,郭三又与公主去了行宫。”郭笨聪呆了片刻,道:“如此也好,乘着郭三不在,咱们赶快画图吧。”听琴点头道:“我也这么想。”又寻思:“郭三也不能终日待在少监府,须给她找个事做。”
几人忙了一阵,听琴取来数十张硬纸片。郭笨聪递过自动铅笔。牛西西看了那铅笔一眼,又试着在纸上画了几下,惊讶道:“这是什么笔?从未见过。”听琴道:“这是普通的画图笔。西西,咱们还是赶紧画吧。”牛西西点头应了,二人俯在桌前画了起来。