為何軍艦艦首水線以下都有個“大鼻子”,它有什麼作用?

海上人cuisui


不僅僅是軍艦,民用大型船舶的艦首都往往有一個“大鼻子”,這個“大鼻子”的專業名稱是叫球鼻艏。一般來說,球鼻艏的作用就是減小興波阻力。

眾所周知,船舶在航行時,往往會使水面產生波浪,而此時這種波浪起伏的能量其實是由船體本身供給的,這毫無疑問會消耗掉一部分船舶推進功率,也就是說,一部分推進功率被阻力消耗了,這種阻力就是興波阻力。

而球鼻艏這種設計就是為了減小船舶航行時產生的興波阻力,提升船舶的航行效率。一般來說,球鼻艏的外形設計各不相同,有水滴形、衝角型、圓球形等多種形狀,有統計資料顯示,球鼻艏可降低船舶10%~20%的主機推進功率,提升船舶航行的速度和經濟性,作用重大。

不過,軍艦的球鼻艏設計作用更為巨大,和普通民用船舶的球鼻艏設計不同,軍艦的球鼻艏並不是主要為了減小興波阻力而存在的,它有一項更加重要的功能——容納下球鼻艏聲吶(艦首聲吶)。

畢竟軍艦的設計都是從作戰角度上考慮的,很多設計必須滿足軍艦各種武器裝備的作戰環境要求。所以,為了完美融合球鼻艏聲吶,軍艦的球鼻艏在設計上就往往不能採用更加適合降低興波阻力的外形,球鼻艏能夠降低興波阻力的能力在很多時候往往成為附加優勢罷了,有些軍艦的球鼻艏設計甚至還會增大興波阻力。當然了,假如能夠給聲吶提供更好的探測工作環境,增強軍艦的水下目標的搜索探測能力,這點代價還是值得的。

值得一提的是,軍艦的球鼻艏裡面是充滿海水的,因為球鼻艏聲吶是需要在海水裡工作的。假如大功率聲吶是在空氣中開機工作,那麼它自己將會把自己震得粉身碎骨,軍艦的球鼻艏裡面通常安裝的是聲吶的水聲換能器,有些主動聲吶的水聲換能器的體積頗為巨大,直徑達到3~5米,重量也達到數噸。

以美海軍的DDG-1000“朱姆沃爾特”級驅逐艦為例,它就擁有一個巨大的球鼻艏,在船塢內看起來和它尖尖的艦艏非常不匹配,它裡面就裝備了中頻的SQS-60聲吶和高頻SQS-61聲吶,是DDG-1000驅逐艦綜合水下作戰系統(IUSW)的最主要部分。


科羅廖夫


Bulbous Bow,翻譯成中文,就是長得像球一樣的船首部,中國人聰明將其稱作“球鼻艏”,形、神、意等基本上都具備了。

水面作戰艦艇包括民用船隻,通常在艦艏水線以下都有球鼻艏,那麼這個球鼻艏到底有什麼“球”用呢?

軍迷可能會知道,當艦船在航行時,不可避免的要產生波浪,流體力學上叫開爾文波,會產生興波阻力,橫波大致垂直於航向,散波同航向斜交,會消耗一部分推進艦船的功率。

為了減小興波阻力,艦船在設計時,可採用球鼻艏設計,即把艦船艏部水線以下做成球鼻狀的流線型,利用球狀部分所形成的低壓,抑制首波的高度,從而減小興波阻力。

此外,球鼻艏一般都是艏尖壓載艙的一部分,為減小船舶的縱搖頻率起到了很重要的作用。

有的軍艦球鼻艏貌似很大,但這個空間絕對不會浪費,因為裡面安裝了反潛探測系統,也即平常所說的聲吶,原因就是球鼻艏還能提供一定的保護作用,是一個理想的聲吶安裝位置,全稱叫聲吶導流罩。

內部安裝了一些電子設備,包括定位、探測和測距聲吶,通常呈圓球狀,因此又被稱作球形鼻艏。

綜上,艦船球鼻艏的目的是調整船舶航行時產生的波浪,減小了興波阻力,加快艦船行駛速度;同時也是安裝反潛探測系統的理想場所,較大的球鼻艏,能夠容納大功率的聲吶,從而提高艦船的反潛作戰能力。


國平軍史


現代軍用水面艦艇、民用遠洋船舶在船體建造過程中,一般艦艏下方並不是傳統意義上的折角形式,而是會配置一個額外的突出部,這種突出部就如同題目中所說的“大鼻子”,其實更為專業的稱呼就是——球鼻艏。這種球鼻艏的存在主要從下面兩個方面帶給艦船不一樣的性能提升:

第一、有效降低水流的興波阻力。

對於過去的船舶設計而言,航行過程中水流和船體水線以下部分表面的摩擦阻力是佔據主導地位的,因此之前所有船舶設計中都會盡量減少船體與水接觸的面積(也就是溼面積),接觸面積越小,則航行阻力越小,就可以降低發動機功率消耗,減少燃料損耗,延長航程能力。

但是隨著認識的升入,發現艦艏部航行過程中破浪而行時,水流表面產生的波浪會很大程度上增加阻力,這就是所謂的興波阻力。而採用球鼻艏就可以有效的遏制這種波浪的產生,從而有效控制興波阻力,降低幅度大致相當於非球鼻艏船身總阻力的10-20%,效果還是很明顯的。

因此這種球鼻艏已經普遍應用在軍用艦艇和民用遠洋船舶上。

第二、有利於安放球首聲吶。

對於軍用艦艇而言,海上反潛作戰就非常依賴於聲吶探測系統,而軍艦本身,尤其是中後部動力艙周圍就是一個很大的噪聲源,因此為了對聲吶系統提供一個更安靜的工作環境,艦艏部位就是最合適的。但是傳統的非球鼻艏艦體前部空間很有限,無法安裝大直徑的聲吶系統,只能在艦艏外形成一個額外的突出部,這樣雖然解決了聲吶安放問題,卻提高了航行阻力。這種情況最典型的案例就是美國佩裡級護衛艦。

相比之下,球鼻艏就是一個完美解決空間和阻力問題的方案,將球首聲吶安放在球鼻艏內,既不額外提升阻力,也不影響聲吶工作。所以,現在的軍艦,從航空母艦到護衛艦基本上都採用這種裝置。

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我們平常從新聞還是雜誌等媒介上看到的艦船基本上都是處於水面航行狀態的畫面,很難有機會去看看我們看不見的水下部分,除非特地去網上搜索。所以說起某型軍艦的時候,有不少人會說出這艘軍艦都裝備了什麼武器、電子系統、有什麼先進之處等,但是大家往往對一艘船最基本的艦體結構卻選擇了忽視,比如早幾年前056型輕型護衛艦出來的時候,看到有人還在問該艦艦艉的紅色板子是幹什麼的?記得當時很多人都在下面留言,但是能夠真正說出這塊板子真正用途的只有一兩個人,其實這塊板子叫“壓浪板”,主要作用是可以主動的降低056護衛艦的航行阻力,提高該艦的最大航速和經濟性。當然現在軍艦裝備“壓浪板”的已經不多了,但是從軍艦的發展歷史來說,艦艏水線以下卻多了一個大疙瘩,就像是軍艦的艦體上長了一個巨大的“瘤子”似的,那這個像瘤子的東西又是做什麼的呢?

首先從軍艦的類型來說主要分為“作戰類軍艦”和“輔助性軍艦”兩大類,前者包括我們常見的驅逐艦、護衛艦、兩棲攻擊/船塢艦、航母等具有攻擊能力的軍艦,而後者雖然大多數只裝備有輕型防衛武器,但是其對於戰爭的貢獻還是很大的,比如不常見的補給艦、訓練艦、油船等,當然現在隨著海軍的發展補給艦已經從早期的輔助型軍艦轉變成為了一艘沒有直接作戰能力的“作戰類軍艦”。當然現在我們見到的大部分軍艦採用的艦體結構還是傳統的單艦體結構設計,單艦體結構雖然很成熟,但是當船在水面上航行的時候,艦艏會將水向兩邊排開形成水波,這個過程中就會激起一片片隨著船舶行進方向的水波,當這個水波形成的時候,船的艏部就會進入一個低壓區域,在低壓區域和船身的高壓區域不同狀態下轉換會產生很大的航行阻力,因此就需要控制船首波的形成來降低航行阻力繼而提高經濟性,所以現代大部分艦船會在艦艏裝一個球艏,利用這個球艏在船向前運動的時候首先激起一個小水波,這樣的話就可以有效的降低艦艏排開水造成的水壓損失。使船在流動壓力基本相等的水流體內移動,這樣就有效的降低了船在推進過程中的阻力,從而大幅度的降低了航行阻力提高了經濟性。

但是並不是所有的船都適合安裝這個所謂的“大鼻子”的,我們偶爾見到的很多超大型民船,比如一些集裝箱船、郵輪、超級油船等安裝這個球艏鼻的作用是為了降低航行阻力,從而提高航速和燃油經濟性,根據有的資料說萬噸以上安裝了球艏鼻的的民船在滿載狀態下,這個看似簡單的球艏鼻可以降低10%左右的動力損失,所以這也是現代越來越多的大型民船安裝球艏鼻的原因所在,但是也不是所有的民船都適合安裝球艏鼻,因為球艏鼻雖然能夠降低航行阻力,但是其本身也直接增大了軍艦的浸溼面積,所以相相對應的也會增加船隻的航行阻力,所以有些對航速要求不高的民船並不會安裝球艏鼻。


再一個就是越來越多的軍艦開始安裝球艏鼻了,雖然球艏鼻會增加軍艦的浸溼面積,繼而增加一定量的航行阻力,特別是對於一些高速航行的軍艦而言(導彈攻擊艇等高航速軍艦),因為浸溼面積增大,前端的平滑度不好,反而會使得最高航速降低,所以一些高速軍艦更多的採用的還是尖頭船。

但是我們看到很多驅逐艦、護衛艦都標配有球艏鼻的也是有原因的,因為軍艦是用來打仗的,要面對的威脅不光有雷達能直接看到的天空和水面,還有水下的潛艇,但是在水下探測物體任何光電都不得勁,只有聲音才是最好的探測源,所以軍艦要想探測水下是否有威脅存在就要裝備聲吶,首先聲吶要想能夠探測的更為清晰,就要工作在一個相對更安靜的環境才行,軍艦的艦艉有噪音巨大的螺旋槳,艦體兩側受限於航行阻力的因素並不能安裝尺寸更大的聲吶陣列,而聲吶陣列的尺寸越大探測距離越遠,所以艦艏就是安裝聲吶最好的位置了,但是聲吶陣列畢竟是電子設備,不能直接泡在水裡的同時也需要一定的防護能力,而傳統的軍艦的最大航速基本都在32節左右(也就是時速60公里),為了降低航行阻力這類作戰軍艦基本都安裝有球艏鼻,而球艏鼻本身就是個利於船隻航行的減阻設備,簡單來說就是個空殼子,所以在球艏鼻內安裝聲吶剛好是一箭雙鵰,當然現在我們看到的很多軍艦的球艏鼻的作用更多的還是傾向於為艦艏的聲吶陣列提供保障。當然這個聲吶也不是隻用來探測水下是否有潛艇的,平時也可以用於對陌生海域的水面環境做一個全面瞭解,避免軍艦因為水下的暗礁或者珊瑚礁而損傷艦體。






總結一下就是,有的民船安裝球艏鼻的作用是為了降低航行阻力,提高航速和經濟性,當然一些類似民船的補給艦、攻擊艦、航母也是安裝有球艏鼻的,作用也都是為了降低航行阻力;而作戰類的驅逐艦、護衛艦安裝球艏鼻除了能夠降低一定量的航行阻力外,也為軍艦在水下探測的聲吶陣列提供了一個更好的防護面具。


魑魅涅槃


簡單地說就是在遠洋航行中減少阻力,使船速更快。之所以說遠洋航行是因為球鼻艏只在其設計的航速上產生正效應,否則會增加阻力。


海軍司令王老爺子


這個東西叫做:球鼻艏。不僅僅是軍艦,民用大型貨輪遊輪都有這個東西。球鼻艏的出現很早,在二十世紀初就有在大型船隻中使用,那這個東西的具體作用是什麼呢?都知道船隻在水中航行最重要的就是能克服水的阻力,這樣就可以提高船隻的航行效率,所以這個球鼻艏的作用就是減少水對船的阻力的,一般來說軍艦等大型船隻安裝球鼻艏能使得同樣船隻的主機功率提高10%-20%,沒有球鼻艏的話艦船的阻力會大大提高,球鼻艏的存在可以在艦船首部形成一個向兩側的翻轉的波,水的阻力也與之抵消了。另外有部分艦船會將聲吶系統安裝在球鼻艏的位置。


V-唐宋


軍艦艦首水線以下有一個類似大鼻子的構件,它叫球鼻艏。它的作用是減少艦船在航行過程中的阻力。它的工作原理就是使波浪翻轉180°,從而與艦船的一部分阻力相抵消,提高艦船行駛速度。除此之外還有一些特殊功能,比如在球鼻艏內裝備聲納用於執行探測和反潛等任務。


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一種用來克服船阻力的結構。其大小和形狀與船體相配合可對水的壓力起抵消作用,產生的船波較小,並可改善船體附近水流情況,以減小船的阻力。方便艦首安裝聲吶等探測設備。


張俸愷哥


“大鼻子”學名叫球艏。

作用一:降低船舶行駛時的興波阻力,提高船舶使用效率,大大的降低船舶使用成本。

作用二:安裝聲納。因為球艏位於船體最前端,而且在水面以下,所以內部常常安裝有聲納系統,用於探測和反潛。


軍艦史話


軍艦在航行的時候一般都會受到水的阻力,所以在前端放置一個球鼻艏,可以有效的降低水波紋的阻力,還能保持軍艦的平穩。

另外靜靜的靜靜的比例一般都是1:7~1:9,而有球鼻艏不僅能夠防止軍艦前方的魚群或者是鯊魚之類的海上生物,還能有效的規避障礙物。就算是遇到危險,球鼻艏由於重量比較龐大也能夠最大限度的減少損害。


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