本文发布于“读书生活随想偶得”。
我最初看到船的这个外形,想到的是就是鹅头上的那个“肉瘤”。
先说答案:为了降低轮船航行时的兴波阻力,提高船速,降低燃油消耗。
不光民用船上有,在军舰上也会有这个。下图一艘在建的航母,船头也有这个。另外,在军舰上,这个地方通常用来放声纳设备。
我们的直觉,这种结构会增加轮船航行时的阻力,它是怎么起到“降低航行阻力”的呢?
1. 这个结构,专用行话叫“球鼻艏”。
2. 船在前进的时候,船头会劈开水面,同时在船头的区域,水面会抬上升。然后这个上升的水面会随即下降,形成“波”,它会沿着船边向船后走。这种过程叫“兴波”。这样,船的侧面与水的触面积就增大,导致水的阻力增加。这个叫“兴波阻力”。
3. 降低这个兴波阻力,有一个办法就是去产生一个与这个波反相的波来和它“抵消”。船前面的这个“球鼻艏”就是起产生反相波的作用。它在船的前面先抬起水面,形成“兴波”。这个波与后面船头产生的波相位相反,正好抵消。
有了这个球鼻艏,减少了浪的阻力,船就可以开得快了。
案例是:“国家地理频道”拍了部纪录片,讲的是“玛丽皇后二号”的故事。这艘造价8亿美元的邮轮在整体设计完成后,发现船的航速达不到设计要求30节。后来设计人员就给它加了一个“球鼻艏”来解决这个问题。
这个“球鼻艏”的形状、大小要与船体的形状和航速配合。现代船舶设计,产生了多类形状各异的“球形艏”。因为它们通常在水面下,大家都不会注意。
“铁达尼号”(1912年出事)设计的时候,它的前面就没有“球鼻艏”。从维基上找到船的外形图及船在建中的照片。
北洋水师二艘主力铁甲战列舰(“镇远”号,“定远”号),在它的船头,有这么一小块突起。
定远号/镇远号的设计效果图
“定远“号渲染图
甲午战争前停泊于旅顺船坞中的镇远舰,可以看到,舰首有一个“尖”状突起。
那个时候,还没有意识到这个“鼻艏”,看它的这个造型,很“尖”,我怀疑设计的目的不是为了提速,是为了和别的船近身打架撞船用的。
另外,球鼻艏因为突出在船前面,如果发生相撞,这玩意就会把对方船的下部撞个大洞。
美国海军在历史上有过二次损失较大的军舰相撞的事故。下图是其中一次,伯克级驱逐舰舰体水线部分被撞出了个大洞,这就是球艏的“功劳”,就作用上来看,和撞角设计异曲同工。这个就如二头牛打架的时候,用牛角挑对方一样的了。
看这个撞击效果,我觉得把球鼻艏说成是船的“大鸡鸡”更贴切更形象。
前一阵堵苏伊士运河的“长赐号”货轮,搁浅的部分,就是“球鼻艏”了。