早期的帆船所利用的是風在前進過程中直接吹在風帆上產生的動風壓,而現代帆船所利用的卻是氣流流過拱形帆面時所產生的壓力,這種靜風壓在船帆上產生的推動力要遠遠大于動風壓。這種原理聽起來難以理解而且抽象到很難直觀地想象出來,因此在這個時代還完全沒有被運用到帆船風帆的設計當中。
直到百年后的1726年,來自瑞士伯努利家族的丹尼爾伯努利才提出了“邊界層表面效應”,即流體的流速越大,壓強越小,流體的流速越小,壓強越大。而后這一偉大發現被科學界命名為“伯努利效應”,這也是流體力學最為重要的定理之一,在之后的幾個世紀中被廣泛應用于船舶、航空器的制造領域。就連足球比賽中的香蕉球現象,也可以用“伯努利效應”來完美地解釋足球由于旋轉而導致兩側的空氣流速不一致,因而會向流速更大的一方發生偏轉。
西洋帆船所采用的橫帆結構只能利用動風壓,也就是說占據船帆絕大部分面積的煮飯只能在順風或者側順風的條件下才能使用,否則風所的就不是動力而會變成了阻力。而斜桁帆雖然能夠利用一部分的靜風壓,但其扭曲的形狀和有限的面積讓它的實際作用也非常有限。
而中式帆船雖然靠著相對較為靈活的操帆方式可以利用到靜風壓的效應,但因為中式船帆的設計出發點是為了操作簡便高效而并非針對伯努利效應,加之受限于桅桿高度無法使用更大的船帆,這種相對的技術優勢在實際應用中所起到的作用也就變得極為有限。
海運部在船帆的設計上動了非常多的腦筋,驗證了不下十個方案,最后才敲定了更接近于現代帆船的風帆設計方案。這種設計是采用縱帆結構,但使用的卻并非中式硬帆,而是軟帆,但與西式橫帆所不同的是,帆面兩側都會加上彎拱形的竹木輻條,輻條中間有繩索穿過帆面進行位置固定,風帆在受風時的拱起就會限制于輻條的彎度之內。而這樣的結構又有異于中式硬帆的單邊輻條固定。
這樣的拱形帆可以充分利用靜風壓,并且轉動靈活,可以有效利用側風甚至是頂風來前進的動力,對風力的利用效率上要遠超傳統的中西式帆船。而且有了這種船帆之后,船上也不必再加裝支索帆之類的輔助風帆,操帆要比西式帆船簡化了許多。以同等風帆面積和外界風力條件來計算,海運部認為根據流體力學設計出的新式船帆要比原有的中西式船帆都至少高出三分之一的效率,并且在使用了新的索具滑輪之后,所需的操帆人手并不會比過去增加多少。這也意味著在同等的條件下,使用新式船帆的帆船航速也將得到大幅度的提高,而這正好滿足了執委會所提出的操帆便利、提高航速的要求。
當然了,這并不意味著新式船帆就十全十美,可以馬上應用到先用的帆船上去。首先,帆布的制作對目前的穿越集團來說就是一個極大的難題。目前穿越集團并沒有紡織產業,布料九成靠從外界進口,剩下的一成來自本地土著供應的吉貝布和穿越集團的自身儲備。而現有的外界進貨渠道并沒有找到真正適合用來制作船帆的布料至少以造船廠的標準來看還沒有任何的合格品出現。一號試驗船的船帆,將會利用從后世帶來的庫存帆布來制作。但庫存畢竟有限,日后若想規模化地制作這種船帆,那遲早還是得面對原材料的問題。
其次這種設計目前只在排水量極小的試驗船上使用過,真正放到大船使用上是否會獲得預想的效果,在使用過程中又會出現哪些需要解決的技術難題,都還需要時間來進行驗證才行。
如果單以生產制造部門的技術儲備水平而言,造船廠就算不是目前最強,至少也能排到前三了。既有越之云、孫長彌這樣正兒八經海事大學科班出身的船舶建造專業人士、王湯姆等擁有豐富實踐經驗的航海專家,也有穿越之后通過各種途徑網絡到的一批本土造船匠人,加上資料庫里的大量近現代船舶資料,以及穿越集團內部為數眾多的鍵盤專家,可以說純粹的技術實力已經非常強,要遠遠高于同時代的其他競爭者。
執委會對于新式帆船的研制也給予了很高的期望和支持,凡是造船廠需要的原材料,一律優先供應,沒有的就買,外面買不到的就自己造,自己都造不出來的那還是考慮修改方案吧。總之只要是執委會能弄到的東西,造船廠需要什么就能有什么。