海洋舟艇型浅析-更新第三章基本设计参数-转载

梦春梅

开篇，下面数据是美国outdoorfoundation.org的一个户外运动统计报告，摘录了划艇相关的项目如下，wave/surfski不知道归在那个类别里了。有此表可以看出海洋舟在美国基本算是比较主流的水上运动。
Average Year-to-Year Change in Participation, 2009 to 2012
平均水上运动参与人数年度变化
白水艇Whitewater kayaking: 13%
海洋舟Sea/Touring Kayaking: 12%
休闲艇Recreational Kayaking: 10%
开放式独木舟Canoeing: -1%
桨板SUP: 17%
钓鱼舟Kayak fishing: 14.5%

Number of Outdoor Participation by Activity in 2012
2012年水上户外运动参与人数统计
白水艇Whitewater kayaking: 1,878,000
海洋舟Sea/Touring Kayaking: 2,446,000
休闲艇Recreational Kayaking: 8,144,000
开放式独木舟Canoeing: 9,839,000 (had a high of 10,553,000 in 2010)
桨板SUP: 1,542,000
钓鱼舟Kayak fishing: 1,409,000
由于中文的海洋舟资料很少，本文的目的是根据网上的海洋舟资料做一些汇集。以供大家在选择艇的时候作参考，以便正确选择符合自己需求的艇。
其他类别的艇由于不是本人的菜，所以一概略过不提。：D

索     引


一，最常见的问题，海洋舟和平台舟的区别
二，海洋舟各类艇型及用途介绍
三，海洋舟艇型设计参数
a.       稳定性
b.      操控性
c.       影响速度的设计因素
d.      装载量，艇长和划艇者的匹配
e.      其他
四，格陵兰艇历史及分类
五，海洋舟厂家艇型资料
六，实际划艇主观感受（网友经验收集）
七，折叠艇


一 ，最常见的问题，海洋舟和平台舟的区别

以下这个图大致根据水温，行程距离，风力大小和海况几个方面对比了海洋舟和平台舟的区别。
大部分平台舟的特点与局限性：
1.艇身很宽，基本70CM以上，4米以下 （也有另类设计类似海洋舟设计的平台舟，宽度6xCM，艇长5米，非常小众）这决定了它的初始稳定性很高，不容易翻艇。但同时也限制了它的速度。
2.开放式座舱，所以划艇过程中很容易湿身即使在平静水域也是一样。在上表中水温较低的情况下是比较痛苦的历程。
3稳定度，由于艇身较宽，碰上风浪较大翻艇时，回复比较困难。

由于大家现在能买到的艇大多为这两种类别，所以这是个简单比较直观的对比。但不是绝对标准，因为也有牛人划着平台舟在以上一些不适合条件下旅行。





二，海洋舟各类艇型及用途介绍

座舱皮划艇大致分为以下几个种类

如图，A,溪流艇 1-3米，B,通用艇 2.7-4.5米 C.格陵兰艇 D探险艇 ，E双人艇 4.5-6.5米

姑且先将CDE超过4m的船归为海洋舟类型，是本文的关注点。

船型A  格陵兰艇 Greenland Style

这个类别的艇是现代皮划艇的先驱，现代的英式艇（British Style  ）大多是由此演化而来，最显著的特点是High rocker（船底弧度）和hard chine（船体棱角设计）。通常的设计会是前甲板高，而后甲板相对平坦，LV （Low Volume）设计初衷为更利于翻滚。
大多在200-300L左右的容量，艇长5-5.5米，英制17-18尺，艇宽48-52cm.
High Rocker

由上图可以看出，当皮划艇平置在平面的时候，上面船的船头船尾和平面有一定的角度，这个就是high rocker。 下面船基本上没有rocker。

简单的来说，high Rocker可以提升海洋舟得转向性能在复杂海况中，同时可以提高船的稳定性，但会损失一些速度，low rocker（多为竞速艇设计）可以提高艇的循迹性但同时也牺牲了转向性能和某些稳定性。
Rocker同时是船稳定性的一个主要因素，另外一个重要的因素是座位高度。这两者共同影响了船的重心。
所以在很多海洋舟的改装列表里，降低座位高度都是一个热门话题。

Practically everything for use on the sea has rocker - surfboards, sailboards, yacht tenders, rowing boats, racing dinghies, multihulls, keelboats, powerboats, ferries, even small cargo ships. Rocker helps them turn right and left, it helps the bow rise to a wave, and it helps streamline the boat so it parts the water efficiently. You could say it helps a boat fit the shape of the sea. A sea kayak should always have some rocker. If it has very low rocker it will want to go in a straight line, and only in a straight line, and it may feel unstable except on flat water.
High rocker makes a boat more manoeuverable and better in steep waves, but slower. High rocker can also make a boat feel a lot more stable. The height of the paddler's centre of gravity, and therefore the height of the kayak seat, is a crucial factor in stability. A couple of centimetres up or down can make a lot of difference. If a kayak has high rocker, the middle of it makes a deeper hole in the water. This could well reduce the height of seat by several centimetres.
Hard Chine
下图是hard chine的横截面示意图

现代艇底的
设计多是圆底设计源自欧式的静水竞速艇设计，相比hardchine增大了水下的艇身面积，同时增大摩擦力，但好处是hard chine会产生涡流而导致更大的摩擦力。
但很多定位为操控性高（Maneuverability）的艇仍旧采用hard chine的设计。引自下面的一段话，可以在复杂海况下提供高的第二稳定性。
However Greenlanders still prefer hard chine, and many kayakers and designers say that it is the best shape for a sea kayak, that it is "sea kindly". In other words, that it produces a hull which feels good in rough water. The hard chine shape can certainly give high secondary stability which enables a kayaker to stay in balance when leaning a very narrow kayak over to the side. Because sea kayaks are hard to turn when upright, kayakers often do lean them over while turning left or right.
格陵兰或传统英式艇的设计的另一个特点是，没有舵（Rudder）的配置，大多配置可收放尾鳍(skeg).  目前有些厂家也在一些英式艇设计上配置了舵。
由于风对艇的作用，会产生风标效应（weathercocking）， 会使船首自动转向为朝风的方向。大多数艇设计如此，也有少部分艇设计是反风标效应（leecocking）.
所以划艇者大多会感觉到逆风最好控制方向，侧风和顺风反而比较难保持船向，尾鳍skeg和舵rudder的目的就是消除船的风标效应，尤其是在侧风的情况下。

下图是尾鳍的示意图，

大多工作在3种模式，
收起（UP），此时船头会转向逆风（headwind）的方向。
半放（1/2down），船头会保持侧风方向
全放（down）此时船头会转向顺风（downwind）的方向。


尾鳍的面积决定了它的效率，某些情况下过小的尾鳍并不会效率很高，划过强侧风的同学应该很能体会这个得作用。


在欧洲有很多传统的划艇者是反对用舵和尾鳍的，理由是因为尾鳍和舵会增加阻力（drag）从而降低船速。这在很多论坛也是一个争论点，尤其是舵。
舵在长途旅行艇是流行的设计，因为可以帮助划艇者专注在桨的节奏上，从而节省体力利于保持航向。


艇型B Round-bilge dayboat圆底旅行舟

这个类别的船是最为常见的现代海洋舟设计，大多在4-5米，英制14-16尺,艇宽55-70cm，相比greenland设计，他的特点是
1.    1.较小的rocker以获取更长的水线（waterline），水线长度是影响船速的一个重要因素，在之后的章节会列出影响船速的其他因素。
2.    2.更稳定，大多采用圆底，可以获取更高的初始稳定性。
3.    3.更大的容积，后甲板（Rear deck）通常会更高以提高装载量。

蓝色的是比较普遍的复合船（玻璃钢，碳纤，碳纤凯夫拉混编等）设计曲线。容量大多在250-300L左右。

黄色的是比较普遍的滚塑船设计曲线，基本上没有rock，重量比同尺寸的复合船更大些。大多在300-360L容量。


目前流行的设计大多会配备舵（rudder）以提高转向性能，尤其是超过5米的海洋舟。

艇型C Expedition kayak  探险舟


这个类型的艇大多在5-6米，英制17-18尺，艇宽54-60cm。目的是多天的长途旅行，因而装载量设计多在300-400L，目前的很多探险舟设计偏向用全水线设计，以获得更高的巡航速度。
缺点也很明显，更长，更重，不利于单人运输。
各个厂家的标的自己最快的艇都在这个类别，18尺，全水线设计。

下图的是比较传统的探险舟设计


艇型D ocean  race kayak 竞速艇


竞速艇采用类似静水K1，K2的设计，大多采用全水线追求最大艇速，以及很窄的beam宽度，艇长5-6米，艇宽47-50CM。容量多为LV低容量设计，200L左右。前甲板多为较高。我的理解是主要用在顺风行程。全水线的优点是循迹性高，船速高，缺点也很明显，转向性能低，依赖舵尤其是低速情况下。

梦春梅

三，海洋舟艇型设计参数

大多数的厂家会提供的参数会大致如这些，艇长，艇宽，艇重量，艇容量，甲板高度，是否有舵或尾鳍，座舱口大小，以及一些性能的评分，但对艇友来说，缺乏直观的横向对比。所以我们需要了解更多的资料来供我们参考选择艇型。

例如下图：



sea kayaker magzine是一家专注于海洋舟的传统杂志，创刊于1983年，85年创建了一套海洋舟技术规格表，用来评测经他们收测试的海洋舟。

在网站的kayak review里面收录了很多型号独木舟的技术规格，本篇会在sea kayaker magzine标准的基础上列出相关参数以及含义，帮助大家更好的理解各个艇型不同的设计用途。

题外话：很可惜的是SEA KAYAKER magzine今年1Q起停刊了，因为财政原因。

下图是SKM(sea kayak magzine)的技术规格表

总艇长 （LOA Lengh over all)
从头到尾艇的长度，这也是各个厂家都会提供的基本数据之一。
对应SKM为length overall ,XLITE图示数据为4.7M

水线长度 (LWL)length Water Line
这个数据决定了艇身的最高速度，不同船体型的设计令这个数据与LOA相比有很大不同。竞速艇或长途巡航艇多采用全水线设计，也就是LOA基本和LWL相差不多。
对应SKM数据位waterline length，图示数据为4.29-4.41m

SKM通常采用4种组合来测试水线长度，水线宽度，吃水深度，cp，cb
1.68kg 划艇者
2.90kg 划艇者
3. 68kg 划艇者+45kg 行李
4.90kg 划艇者+ 45kg 行李
大部分艇的设计容量会在150kg左右。所以组合3的数据多用作满负荷设计参数。


艇宽 (BOA ）beam over all. 对应SKM数据为beam in meters
通常是座舱部位为最宽处，厂家数据都是BOA。xlite示例数据为53CM


水线宽度（BWL）Bean water line
艇身吃水最大宽度，这个数值直接影响了艇的初始稳定性，越大初始稳定性越高。
对应SKM数据是waterline beam，示例是50-53cm在不同的载重情况下。


Volume in kiloliters
艇身空间的总的容积
示例是310L
Cockpit width, cm
座舱口宽度，示例是41.28cm
Cockpit length, cm
座舱口长度，示例是68.58

-插一个---------关于座舱口（Cockpit）设计--------
目前大概有2种座舱设计
第一个是ocean cockpit，传统的海洋舟多采用这类设计，座舱口大小40x60左右，
优点是紧凑，配合甲板高度低的船型使用，反应更加直接和有更好的控制性。（这个有很大争议，有很多人认为keyhole的膝盖支撑系统更有效），这类设计是双腿是伸直，不需要弯曲，压艇EDGE是靠移动大腿重心。
缺点是太小，进出很不容易，只能从后甲板进去。如果前后甲板高度差距不大，那更是一个痛苦的历程。

第二类
目前流行的设计，和白水艇的设计一样，在膝盖部位有支撑，通常大小是在40x80cm
休闲艇和美式艇可能会更长达到90cm。大家可以留一下，美国厂家的艇口长度通常会比较大。呵呵
优点是，八字支撑，更容易坐进去，水中上艇可以先滑条腿进去。
缺点：长途一直保持8字腿容易疲劳（不过这个看个人了），舱口大所以需要更大的防水裙（貌似大中小号都一个价 ：P）


下图是一个比较直观的两种式样大小的重叠对比图，美式的话再长些的，你懂得

Center of buoyancy, % of length from bow
这项参数代表着艇的实际浮力与艇外观中心的关系，座舱最宽处靠后的是swedeform设计，座舱最宽处靠前的是fishform设计，与长度中心吻合的是symmeterical设计。在SKM数据大于50%是swedeform，小于50%是fishform。图例是52.54% ，属swedeform。某些艇会接近50%，这样会是各方面性能的折中。

下图是一个比较直观的比较。
大部分的海洋舟设计是swedeform，以获取更快的船速但相对来说转向会比fishform差一些，fishform的好处是艇首的浮力更大，可以避免在波浪里埋首(pearling)。同时fishform的循迹性更好，重心前移更容易转向。
飞机的机翼多是fishform设计，潜艇艇身设计也是如次。

Coaming height forward, cm
座舱口前面高度，图例是29.59cm

Coaming height aft, cm
座舱口后面高度，图例是17.78cm


Height of seat, cm
座舱高度，图例是3.18.
这个高度如果过高，会影响整体重心。

Weight in kg
艇的重量，图例是25.63kg，5米滚塑艇的正常重量

Draft
吃水深度，空艇一般设计深度在10cm左右
图例是12-16cm

Kgs to immerse 2.54 cm 吃水深度下沉一英寸所需的载重，这项数据用英制（Pounds to immerse one inch）更容易理解，因为1英寸=2.54cm

图例是34.05到38kg

Wetted surface in sq.meters ，吃水面积，这项数据影响了船的摩擦力，越小的面积船加速越快。
图例是1.68-2.13平方米
对比相同水线设计的船，吃水面积越小速度越快。

Prismatic coefficient 菱形系数 （CP）

(The displacement volume) divided by (the volume of a prism equal in length to the LWL whose cross sectional area equals the Midship section area)
主要是船的流线性，通常数值为0.5-0.7,图例是0.51至0.54 。
高数值代表在高速时的效率更高，低数值代表低速度的时候效率更高。


下图是某条比较流行的艇的数据，这条艇是属于竞速艇的设计，所以CP值很高。


Block coefficient 方形系数 (CB )

(the displaced volume) divided by (LWL * BWL * Draft)
这个参数是体现循迹性，船底究竟有多V底。  
图例是0.36-0.41,这条艇应该是V底

下图是比较常见的三种船底横截图，
U圆底是最为常见的设计，第一和第二稳定性高。静水速度高。
V底通常第一稳定性底，而第二稳定性高，在波浪情况下的循迹性更高，
格陵兰hardchines的优势在与艇身倾斜状态下艇身控制更好，但静水状态下对比圆底会拖慢巡航速度。

The issues of initial stability versus secondary stability, and tracking versus maneuverability, are what really set these hull designs apart

艇身截面的设计是在矛盾中， 第一稳定性VS第二稳定性， 循迹性VS操纵性.
所以没有完美设计各面兼顾的船，只有适合自己用途的船。

这一章最后是稳定性曲线图，

纵轴一般代表推动推动船横向摇摆移动需要的力量，也就是艇的回正力，横轴代表船横向摇摆的角度。
第一稳定度是指从0度出发到顶点的陡峭度，越陡，第一稳定度越高，图例中，150lbs的划船者的情况下，第一稳定度很低。150lb划船者加100lbs载重的时候，第一稳定度很高。

第二稳定度是指上图的暗蓝色区域，越大稳定性越高。

顶点之后的曲线，回正力会逐步减小直至翻船。

不同载重情况下的艇的稳定度会发生变化。

梦春梅

第四章，艇的选择和热点问题
前面罗列一堆枯燥的数据，回到一个基本的问题，如何选择合适自己的艇？

一，艇的分类
不同的厂家有分类的标准，有些按长度分，有些按艇的设计款式分，有些按用途分。
个人观点，比较认可下面这个厂家的分类标准，UK的tiderace
UK是现代kayak的发源地，会在下一章里回顾下历史，小小的UK有众多的海洋舟厂家，PH,VALLY,tiderrace,rockpool,SKUK（NDK）等等。

tideracer是根据用途分做3类。

1，通用艇
容量300-380L，深V，低rocker，稳定性偏高，日用艇，速度中等。

这类艇是通用性的设计，兼顾容量，性能各方面的需求，多面手。各家的产品设计有各自的侧重点。宽度54-63CM，较低的rocker，甲板高度30-35cm
300多升的容量可以应付大部分的周末或过夜行程。

2.娱乐艇
容量250-300L，浅V或平底，高rocker，稳定性偏低，速度偏慢，用于复杂海况水域冲浪等。
这类艇的目的偏向于操纵性能，所以牺牲了空间换取重心的降低，多为格陵兰西式和英式艇。
宽度52-54CM左右，大多为soft chine，高rocker
甲板高度多在30cm左右，后甲板高度低以利于翻滚。
高Rocker，艇首和艇尾曲线多比较拉窄相对于其他艇型，利于转向。

这其中一个分支是东式格陵兰艇，hard chine，宽度50左右
甲板高度24CM左右，腿只能平放，侧艇是依靠腿和臀部重心移动来做。
容量250L上下，基本上只能够一日行程。


3.竞速或长途探险艇
容量370-400L，圆底，基本上全水线设计，稳定性适中 ，设计速度高，用于长途旅行，配备舵。

这类艇的特点基本是全水线，高装载量，艇型的设计稳定性居多，多用于长途或竞速。
甲板高度多在30-35cm。前后甲板高度相差不大。


这三类基本上定义了海洋舟的用途,  从艇身参数来说，

水线长度会影响艇身的最大速度 （Hull speed）,大致的公式是艇身的最高速度（knot）=水线长度（英尺）的平方根乘以1.34。 另一个因素是船身水底面积，尤其是船首尾的丰满度，较小的水底面积直接影响船的加速性能。

宽度直接影响稳定性，尤其是初始稳定性，船底的截面同时也是一个因素。

tide标出了一些艇身设计参数乳下图，比较直观。


从稳定性来说，tide的稳定性曲线图也是分了4中情况。由此可以看出不同的艇在


二，选艇的相关问题

A，艇手体重与艇大小(HV,MV,LV)的配对

B，越长的艇越快，那多长的艇适合自己？

根据公式艇身的设计速度 （Hull speed）,大致的公式是艇身的最高速度（knot）=水线长度 LWL（英尺）的平方根乘以1.34。


注意LWL不是艇的总长度，而是水线的长度。这个hull speed是艇身的最快速度。由这个表可以看到，水线越长的艇越快。很多人选艇会选长的艇，和窄的艇。

这里有一个问题，hull speed是指艇身能够达到的最大速度，所以这里有个发动机马力匹配的问题,
因为艇身长了，同样的问题是水底面积大了，所需要克服的水阻也相应增大。

附上一个媒体的测试对某品牌的测试
注1:第1艘wave是开放式座舱surfski，后面3艘都是座舱式海洋舟或运动舟，基本都是全水线设计，最后一艘是其他品牌的比较常见的海洋舟，应该不是全水线。
注2:艇手，前三个都是休闲划艇者，Raigo是竞速划手，日常训练就是运动划法。
注3：速度栏代表最高速度，（括号内）是长距离的平均速度



由表上的数据可以看出，虽然水线越长hullspeed越高，可是3个休闲划的艇者的力量（马力）不足以达到艇身的最高设计速度，竞速划艇者即使划最慢的WK-540任然可以达到hullspeed。‘In order to take proper advantage of the potential of faster boats, the kayaker must also be in a good physical shape. An average hiking kayaker lacks the power to make the boats that are designed for athletes „work" properly. Thus the peak speeds of potentially the fastest (Wave 6.4 and Salt51) and the slowest (WK-540) boats remained more or less in the same class. With the power of a competitive kayaker, however, the faster boats worked considerably better and there was a significant difference in peak speeds.。。。。。。。。。。。Speaking of this test from the perspective of a kayaking race, however, the average speed that a kayaker is able to maintain with a certain boat and how much energy it consumes are usually significantly more important than the peak speed. The boats that participated in the test, all of which are from the faster end of the selection of kayaks, are a bit faster than an average sea kayak. In the case of an average kayaker, the difference in the average speed in the course of a long distance may be approximately 0.5-1 km/h.

D，舵的优劣 E，wing勺子桨/euro欧式桨/GP格陵兰桨在海洋舟的使用