在海上，我們一般看到的航母是這個樣子的（如下圖），看起來非常的霸氣，但是我們有時會在想水下看不到的部分，又會是什麼樣子呢？
航母
為了看清航母水下的樣子，我特意找了一張航母還沒下水前在船塢裡的照片，通過觀察我們會發現，航母的水下部分還挺大的，不過奇怪的是在船舶的艏部水線以下位置長了一個很奇怪的像“鼻子”一樣的突出結構。
船塢裡的航母
通過觀察不難發現，不光航母有，其它的軍艦也有，比如前段時間我國下水的055萬噸大驅，也有一個”大鼻子“。
055萬噸大驅
而且不光軍艦有，民用船舶同樣也有，唯一的區別只是他們形狀上有點差異而已。既然很多船舶都有這個奇怪的“大鼻子”那麼必然有其獨到之處，不過在這裡要解開它的作用，還要從船舶的阻力講起。
民用船舶的“大鼻子”
一般來說，船舶在航行時會受到空氣阻力和水的阻力，相對來說空氣阻力佔的比重較少，所以我們在這裡只講水的阻力。而水的阻力又可以分為：摩擦阻力、粘壓阻力、興波阻力、突出體阻力等四種阻力。而這四種阻力在不同航速船舶中佔的比例也有所不同，在低速船舶中，興波阻力的佔比很小，摩擦阻力的佔比能達到70%~80%，粘壓阻力為10%。對於高速船舶，興波阻力的佔比急劇增加，能達到40%~50%，摩擦阻力為50%，粘壓阻力為5%左右了。軍艦的航速一般都在20多節以上，屬於高速船舶，所以影響最大的主要是：摩擦阻力和興波阻力。既然我前面提到了，想了解它的作用，還要從船舶阻力講起，那麼必然這個奇怪的“大鼻子”結構就和摩擦阻力或者興波阻力有關了。
高速航行的軍艦
摩擦阻力相信大家再熟悉不過了吧？所以原理咱們就不多講了，就講一下如何減少摩擦阻力的方法，看它和之前提到的奇怪的“大鼻子”到底有沒有關係。一般來說，減少摩擦阻力最好的方法就是減少粗糙度，所以現在的船舶在設計建造中儘量優化線型，保持外板平整，通過油漆等手段減少船舶外板的粗糙度。
摩擦力實驗
不過近年來隨著科技的發展，人們不限於通過以上方法來減少摩擦阻力，所以又發展出很多黑科技，比如聚合物物溶液降阻劑，就是通過不停在船體表面噴射”聚合物溶劑“來減少摩擦阻力，船模實驗確定該方法能減少30%的摩擦阻力，這個數據是很驚人的。不過這種方法有很大缺陷，實船運行時每小時花費數噸”聚合物溶劑“成本巨大，還會汙染海洋。後來人們又發明了"船底充氣減阻”就是通過將空氣送到船殼表面使船體表面形成一層空氣薄膜來減少阻力，這個在實船上已經有了應用。海洋量子號郵輪就是採用了這種減阻方式，航速能快0.5節，每趟航程能省60噸燃料油。不過通過對上面幾種減阻的方法分析我們看出，這個“大鼻子”和摩擦阻力是沒有多大關係的，那麼必然就和興波阻力有關了。
海洋量子號郵輪
咱們要搞清“大鼻子”和興波阻力有什麼關係，還是先要從興波阻力的原理講起：船舶航行時，船首對水施加壓力，把水劈開而前進，於是就激起了一組隨船前進的波浪，這就是首波。船尾在前進時，水中留出了一個低壓區，成為波谷，形成了一組由船尾引起的波浪，稱為尾波。由於船舶航行時，船首興起了波峰和船尾興起的波谷會形成壓力差，這種由興波引起的壓力差分佈就叫興波阻力。如果從能量的角度看的話，船體掀起波浪就要消耗能量，船體不停的掀起波浪，就要不斷的消耗能量，從而形成興波阻力。
船舶航行激起巨大的波浪
既然興波阻力要消耗能量，那麼咱們就需要通過各種方法來減少興波阻力，而之前講的奇怪的”大鼻子“就是用來減少興波阻力的用的結構，學名叫做”球鼻艏“。據說“球鼻艏”的靈感來自天鵝的身體結構。當然消除興波阻力不止球鼻艏一種，對於超高航速的船舶來說，消波水翼，壓浪板，也是不錯的方法。
天鵝
那麼球鼻艏是如何減少興波阻力的呢？通過下圖我們就能瞭解球鼻艏是如何減少興波阻力的了。圖中綠線是船頭原來形成的波浪，藍線是球鼻艏形成的波浪，藍線壓制了綠線。兩者最後形成了我們看見的波浪。紅線的波浪。結果就是波浪被壓制了，減小了興波阻力。有的資料統計，艦船滿載時球鼻艏可降低船的主機功率10%～20%這個收益還是很大的。
當然隨著船舶技術的發展，人們發現球艏還有利於安裝首部側向推力器及聲吶等優勢。下圖是美國海軍“水下神盾”——AN/SQQ-89反潛作戰系統示意圖，該軍艦的球鼻艏裡面就安裝了AN/SQS-53球鼻艏聲吶。
AN/SQQ-89反潛作戰系統示意圖
當然球鼻艏對於像軍艦這樣的高速船舶，是有很大的提升的，不過我之前提到了對於低速船舶來說，興波阻力佔的比例並不大，而球鼻艏本身的設計有一定的難度，結構也複雜，造價也不低，並且容易損壞（船錨容易砸到球鼻艏，或者碰撞破損），所以近年來一些航行較慢的船舶，比如散貨船就採用結構更加簡單的垂直艏。
製作中的球鼻艏
下圖時一艘沒有球鼻艏的散貨船，在低速船舶中這是一種趨勢哦。
沒有球鼻艏的船舶
當然有網友調侃說：有”大鼻子“的船舶是公的，而沒”大鼻子“的船舶是。。。。。。。。
作者：小船人的夢想 2018年8月23號
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