海上人們

現代絕大多數水面艦艇所謂的“大鼻子”一般稱之為“球鼻艏”，但是從功能來說，叫做“聲吶艏”更為恰當。與民用船舶通過優化“球鼻艏”的線性，來達到“減少船舶阻力、提高節能效果”不同，現代軍用艦船的“球鼻艏”早期並不是為了減阻而設計的，而目前雖然開始注意水動力效果的影響，但是由於受到聲吶體積、材料、船體結構等綜合因素的制約，也並沒有什麼突破性的降低阻力設計的進展。所以，現代軍艦的“大鼻子”你就當作是“艏聲吶導流罩”就好。

▲美國阿利·伯克級驅逐艦USS Chafee DDG-90的“大鼻子”

現代水面艦艇的“球鼻艏”的增加阻力影響的現實

目前世界上幾種典型的驅逐艦，例如阿利·伯克級、45型、052D等都是採用了作為“聲吶導流罩”的球鼻艏，主要目的就是為了安裝艦艏聲吶。這些“球鼻艏”都不具備降低船舶航行阻力的效果，反而為了適應聲吶的結構，使的球艏線性難以進行減阻優化，使艦船的阻力增加，個別艦船的阻力因此而增加了3%以上，對於高速艦船來說有不利影響。

▲美國提康德羅加級巡洋艦CG-63考佩斯號“大鼻子”

船舶阻力的一些概念

要說起“球鼻艏”對於船舶阻力的影響，得先了解幾個阻力概念：興波阻力：船舶在航行狀態下，會激起水面波浪，造成船體表面周圍的壓力排布發生變化。船艏的壓力增大而船尾的壓力減小，從而在艏尾產生壓力差。壓力差的改變會導致興波阻力的產生；粘壓阻力：個別艦船由於船尾的曲度猛然發生改變，經常會形成旋渦，其產生原因是水的粘性，旋渦的形成會造成水的壓力減小，使得船身尾部的壓力和船體前端的壓力不一樣，即為粘壓阻力。摩擦阻力：也是因為水的粘性，船舶在航行中，船身附近會產生一薄層水流即為邊界層，此時產生粘性切應力作用在船體上，使得船身表面形成摩擦力，其運動方向上的合力即為摩擦阻力。

▲船舶總阻力構成及各阻力分類之間的關係

知道了船舶的各種阻力構成，我們要了解“球鼻艏”構型對於阻力的影響，就需要使用理論研究、船模試驗和數值模擬等方法進行分析。首先利用流體力學的知識結合已有的數據，建立數學模型，分析推導船舶的阻力，然後結合船模試驗的數據深入研究船型和修正初期設計。然而，對於現有的各類軍艦球鼻艏型來說，其線型已經確定，我們可以直接通過船模試驗來測得阻力值，並且可以在船模上加裝新型球艏來研究其對阻力的影響。

▲伯克級驅逐艦和052C型驅逐艦的“球鼻艏”模型

以阿利·伯克級驅逐艦船模試驗為例

關於研究軍用艦艇“球鼻艏”對於阻力影響的試驗研究，過程和分析過於枯燥乏味，我們這裡就不再細說了，直接上結論好了。

▲阿利·伯克級驅逐艦安裝三種球鼻艏船模結構數據

在試驗過程中，以阿利·伯克船型為基礎製作出HG07船模，並分別加裝兩種不同的“球鼻艏”得到HG07-S1和HG07-S2兩種船船模，在拖曳水池中進行船模試驗，研究其興波阻力和波形疊加的影響。根據試驗結果，任何球鼻艏線型和安裝位置，都不可能在整個航速區間內提高艦船的減阻效果，但是在中高航速區間內“近水線、大前伸”構型的球鼻艏，會有較好的減阻效果。而阿利·伯克級驅逐艦原裝的球鼻艏則在大多數情況下，對於興波阻力降低都是不利影響。

▲伊麗莎白女王級航母的“大前伸”球鼻艏

實際上，現代美英等國，已經在航空母艦這類船體平臺大，受前伸鼻艏縱傾影響小，需要維持高速性能的艦船上使用了“近水線、大前伸”球鼻艏，以提高艦船的航速。

▲美國的“大前伸”球鼻艏

大家可以通過這些美英航母的“球鼻艏”構型照片，對比一下前文各類驅逐艦、巡洋艦的球鼻艏，就會發現其“前伸程度”十分誇張。此外，關於軍用艦艇球鼻艏內的聲吶構型、導流罩材料等對於球鼻艏型和安裝位置的影響，我們下次再說吧。

裝備空間

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

平時我們看遠洋船舶和大型軍艦時，經常會看到船首前端底部有一個突出的“大鼻子“，非常引人注目。它叫球鼻首，英文名“Bulbous Bow ”，就是一個球形的船首。

在軍艦上，球鼻首裡面會裝重要的聲吶設備。在一些大型船舶上，球鼻首裡邊還裝著側向推力器和聲吶。其實，以上這些只是球鼻首的副業，它真正的主業是減小阻力。它的大小、尺寸和位置對於艦艇的航速、節能有重大影響。

據說歷史上有一艘船在行駛中發生碰撞，使船首部突出來一塊兒。大家都以為船體受損速度會降低，到達目的地時間將拖延。可沒想到船速反而加快了，最終比預期的時間更早到達，這就是球鼻首的來歷。

二戰時期，日本最早在“翔鶴”航空母艦和“大和”號戰列艦上使用球鼻首，提高了戰艦速度。那球鼻首的原理是什麼呢？

我們知道，船舶在海上行駛時，船首會劃破水面將水分子向兩邊推開，激起一道V形波，分橫波和散波。因為開爾文男爵最先對船波進行數學研究，所以稱“開爾文船波”。

▲開爾文船波

螺旋槳產生的推力除了變成船舶航速外，一大部分能量在推開水分子過程中消耗了，這部分海水施加在船身上的阻力便是興波阻力。

船舶在水面高速航行受到各種阻力，例如：興波阻力、摩擦阻力、粘壓阻力、附體阻力、空氣阻力、洶濤阻力、汙底阻力等等。其中興波阻力在總阻力中佔比很高。

為了減小興波阻力，使艦艇航行更快更節省能量，人們便想辦法去減小興波阻力。因為兩個波波峰、波谷互相疊加會抵消，所以人們就在船首下方又增加了一個突起的球鼻首，利用球狀部分形成低壓，抑制船首波高度。

因為水分子沿船首上行，所以連續船首波的波峰總在船頭。通過合理設計，使球鼻首在船首下方產生一個相位相同但波峰波谷相反的球鼻首波，與船首波互相干涉抵消，就能達到減小興波阻力的目的。

▲球鼻首波與船首波互相干涉抵消

球鼻艏有撞角型、水滴型、梨型、SV型等多種外形，設計不當的球鼻艏反而會增加阻力。

後來，人們發現遊輪、集裝箱船、軍艦等瘦削的船型容易產生開爾文波，而散貨船、油輪等豐滿船型則沒有明顯開爾文波。

因為這類船水線寬度大，船首波沿船長傳播之前就已經在船頭破碎了，水流不連續。豐滿船型受“碎波阻力”影響更大，所以散貨船和油輪用球鼻艏減小碎波阻力。

當然，船舶航行不是勻速而是在不斷變化中，船首波與球鼻首波兩個波波幅大小不完全相同，所以興波阻力不能完全抵消，但船舶滿載時仍能節省10-20%的主機功率。相比之下，以前船舶的直立型船首浪費了不少能量。

▲泰坦尼克號是直立型船首，沒有球鼻首

另外，球鼻首還有一個重要優點就是減小船舶縱向俯仰程度。許多船球鼻首中有裝載壓載水的首尖艙，當海況不好船舶縱向俯仰過大時，通過調節首尖艙內的壓載水重量，就可以使船舶航行更穩定。

此外，當船舶在北冰洋等海冰水域航行時，船頭擠開碎冰，球鼻首能讓碎冰以溼潤的那面接觸船體滑行，達到減小摩擦係數，進而減小摩擦阻力的效果。和風漫談原創，禁止抄襲。

當然，球鼻首雖好但不是在所有時間所有環境下都有效，它需要船舶達到一定速度才能形成足夠的相反波形抵消興波阻力。如果船舶速度太低，那球鼻首幾乎不能形成相反波形，反而在水線以下增大船體總溼表面積，增加摩擦阻力。

對一些經濟性要求很高的遠洋貨輪來說，快速不等於利潤反而會增加燃料消耗，所以有些船東會主動降低速度，並將不起作用的球鼻首拆除。

和風漫談

這個“大鼻子”的學名叫做“球鼻艏”，設計這個怪異結構的初衷是為了減小航行中的興波阻力，從而提高船速。在實際的應用實踐中，人們又發展了更多的用途。

通俗的說：突出水面的物體運動時產生的波浪較大，完全潛入水下的物體運動產生的波浪較小（譬如潛艇），常見的船舶底部都要浸入水中（排水型船舶），因此在高速運動時，船首就會在水面處形成較大的波浪。這些波浪會導致船舶上下起伏或左右擺動，相當於增加了船舶航行阻力，因此將其稱之為“興波阻力”。

顯然，“興波阻力”的存在，消耗了一部分船舶功率，會增加船舶油耗，降低航行速度。而且，船舶速度越快，這個阻力就越大，這對於航行速度較快、噸位較大的船舶而言，影響也就更加顯著。

為了解決這個問題，人們把船首水線以下做成球鼻狀的流線型結構，這種結構在水下形成的波浪（紅色），與船首形成的波浪（藍色）疊加，通過相互影響達到減小波浪的效果。

再具體一點，就是通過合理設計球鼻的大小、形狀和位置，使球鼻形成的紅色波浪波峰、波谷，恰好與船首形成的藍色波浪的波谷、波峰疊加相干，實現了兩股波浪的相互抵消，也就減小了船舶航行形成的波浪，最終減小了航行阻力。

看的出來，球鼻艏減小興波阻力的效果，與其大小、形狀、位置，以及與船體的匹配等都有關係。其中，球鼻艏的位置主要影響干擾波相位，而球鼻艏的大小、形狀主要影響產生波幅的大小。基於上述原理，各種船舶根據各自船型和功能需要，經過優化設計，出現了水滴型、撞角型、圓筒型等不同形狀的球鼻艏。這些形狀各異的球鼻通常適合不同種類的船舶，水滴型球鼻比較適合航速較高的客貨船，撞角型球鼻更適合豐滿的油船和散貨船。

撞角型球鼻

流線型球鼻首

一名船員站在"瑪麗女王"Ⅱ號超級郵輪的球鼻艏上

除了減小興波阻力、提高航行速度、節省燃油消耗之外，球鼻艏還有更多的用途：

用作艏部壓載艙：球鼻艏一般都是艏尖壓載艙的一部分，對於減小船舶縱搖頻率起到了很重要的作用。

安裝艏側推裝置：對裝備艏側推裝置的船舶來說，球鼻艏空間足夠，並能提供一定的保護作用。

安裝艦艏聲吶：對於需要艇體聲吶的軍艦而言，球鼻艏也具備空間優勢，並且船艏遠離船體中後部的動力艙、傳動機構和螺旋槳等噪音大戶，能夠為聲吶提供相對安靜的工作環境。下圖為修整之後的遼寧號球鼻艏。

必須注意的是，設置球鼻艏的初衷是調整船舶航行時產生的波浪，進而減小阻力，但這種減小的效果不僅與船型有關，還與航行速度有關；當速度較慢時，引發的船波和阻力也較小，此時球鼻艏的存在反而有可能增加船舶航行阻力！

上世紀八九十年代，燃油價格較低，國際航運業非常青睞高速型船舶。但自2009年以後，國際油價飆升，高速型船舶帶來的油耗大、成本高等問題日益突出，國際航運業開始推行將班輪減速至14節。由於球鼻艏對於低速型船舶減阻並沒有多少益處，因此，很多航運公司去除或者改裝球鼻艏，以便更好的適應較低的運營航速，從而減少耗油以及氣體排放。

軍備解碼

現代軍艦一般都會在水線下船首部位裝有一個大型的球形凸起，該部位學名成為“球鼻艏”。其作用一般作為艦首球形聲吶裝置的安放位，並且可以作為擾動裝置，減輕艦艇航行時所產生的的興波阻力對於軍艦本身航行時候的航速影響。

稍有常識的朋友可能知道，自槳帆船時代始，直到風帆戰艦出現止，海戰的形態都是船隻的相互衝撞、接舷跳幫的“野蠻”戰鬥。為了適應這種形態下的海軍戰鬥，其時的海軍強國，軍艦水線下都會有一個尖銳的金屬突出部位，這一部位就是軍艦的撞角。在接舷戰中，軍艦先急速航行，對著敵方戰艦直線衝擊，若是能一舉撞到船舯部，則敵船將會瞬間喪失行動能力，同時也會對敵方士氣產生致命打擊。

隨著軍事技術的發展，海軍交戰逐漸開始朝著遠程炮戰的方向發展，但是直到現代後裝速射炮及蒸汽鐵甲艦出現之前，作戰總也不能排除跳幫和衝撞的可能性，因而撞角這個裝置便隨著海軍歷史的發展一路流傳。直到海軍近代化後，交戰距離的大幅提升，魚雷的出現，都對戰艦的戰場機動能力和生存能力提出了挑戰。此時，若再想依靠單純的撞擊使敵方喪失戰鬥力幾無可能，不提厚重堅實的防護裝甲，光敵方飽和式的炮擊和魚雷的威脅就已經夠進入衝擊航線的軍艦喝一壺了；因而撞角設計一度遭到冷遇。

但是東邊不亮西邊亮，雖然撞角設計越發雞肋，可是經過流體動力學研究發現，軍艦在遠海航行時，艦首如果取消前向凸起，單純做內傾式設計，航行產生的波浪及其對艦體的擾動力會增大艦身橫搖幅度，並變相拖慢航速，而如果加裝鼻艏，由於鼻艏在艦身前先行對水體產生擾動，其上產生的擾流還能與艦體產生的擾流做抵消作用，這樣不僅起到類似“劈波”的作用，還能降低亂流阻力，對於艦艇航行的穩定性和航速提升效果是明顯的。所以漸漸的又被各國海軍所重視，並且在實際使用中不斷對其進行優化。

當聲吶橫空出世後，各國海軍發現如果能把球鼻艏填充海水，在其中加裝一個探測聲吶的話，對潛探測效果能得到有效提升，並且還能合理利用艦艇內的每一寸空間，何樂而不為？所以自然而然的，球鼻艏以及艦首聲吶設計就這樣一直延續了下來。

戰鬥機解說家

那個大鼻子叫做“球鼻艏”，主要作用就是減小船舶在行進過程中的阻力，其實不僅僅是軍艦，其他的中大型船舶基本上也有球鼻艏這樣的設計，

那麼，球鼻艏是如何減小船舶在水中的行進阻力的呢？首先，我們要知道，船舶在水中行進會產生波浪，且這個波浪的能量其實就來源於船體自身，也就說，這些波浪其實就消耗了船舶推進動力的一部分能量，即在一定程度上減小了船舶的推進功率，所以船舶在行進過程中就不可避免地需要客服這個由波浪帶來的阻力，而這個阻力也因此被稱為興波阻力或者造波阻力，比如下圖所示，就是傳統的弓形船艏在行進過程中產生的波浪：

▲傳統弓形船艏產生的波阻

而如果想要減小船體受到的波阻，那麼就需要有一個東西能夠儘可能的消除波阻，這個東西就是前面提到的球鼻艏，球鼻艏的作用就是產生一個與船體波浪關於X軸對稱的波峰、波谷相反的波，從而與船體波浪重合、抵消，起到消波、減阻的作用，即船體產生的波浪的波谷和球鼻艏產生的波浪的波峰互相重疊抵消，大概原理如下圖所示，數字1為球鼻艏，2為傳統弓形船艏，3是球鼻艏產生的波浪，4是傳統弓形船艏產生的波浪，從圖中可以看到這兩個波的波峰和波谷是相反的，關於X軸對稱，所以當這兩個波重合後理論上就會互相抵消，在水線處形成波浪抵消的平緩區域，也就是圖中的數字5，從而在一定程度上減小了船的興波阻力。

▲球鼻艏減小興波阻力原理圖

因此，這就是球鼻艏的作用，實質上是減小了波浪流沿船體方向的壓力分佈，從而在一定程度上降低了波浪阻力。而對於現在的大型船舶來說，加裝了合適的球鼻艏後，一般都可以減小10%左右的阻力，當然了，在球鼻艏的實際中設計中，是非常負責和講究的，形狀、高度、大小等都有著嚴格的要求，一旦設計不當，不僅僅不能起到減小船體阻力的作用，反而還會增加額外的阻力，減小船舶的推進功率。雖然球鼻艏可以說是現代大型船舶的標誌之一，但是其實早在上世紀20年代，就已經開始有實驗性質船舶加裝球鼻艏了，而在50~60年代，日本東京大學的博士提出了現代球鼻艏的設計，到了80年代，計算機建模技術的發展，使得球鼻艏開始廣泛應用於船舶設計中。

哨兵ZH

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

球鼻船首改變了波浪通過船體的方式，打破了水的張力，降低了它對船隻通過的阻力。它還提高了速度，從而提高了效率。

當船向前高速航行時，降低了船的阻力，如果速度降低，水阻力增加，這也增加了船對水的總阻力。

它是如何工作的？

當船向前航行時，它會產生一個波系統，這個波系統會受到球鼻船首的影響。

在圖像中，我們可以看到右弓產生的波、燈泡產生的波以及兩者的組合之間的比較。

意思是，球狀船頭減少了進入船體的波浪。

球鼻船首的優點:

提高船速，降低油耗；

碰撞時作為“緩衝器”運行；

它減少了船首波浪，使船舶更節能(與其他船舶相比，在12%到15%之間)；

它使船頭推進器效率更高(安裝在離船頭更近的地方)；

減少縱搖(船舶由於波浪波動而上下運動)。

軍機處留級生

既然你誠心誠意的問了，我便認認真真的回答你。

在二戰的戰場上，海戰的重要性凸顯出來，海軍建設越來越成為國防建設的重要一環。對於海軍來說。軍艦是必不可少的武器裝備，但是建造大型軍艦對於一些落後小國來說，仍是一項十分艱鉅的任務。

觀察軍艦的構造，會發現一個非常奇怪的細節，在軍艦前端的水線以下，有一個與軍艦硬朗的風格十分不協調的存在，它是一個圓球狀的突出物，那麼，這個奇怪的物體究竟是什麼，又有什麼作用呢？

這個奇怪的物體被稱作球鼻艏，不論是軍艦，還是一些大型商船、郵輪上都會有它的存在。球鼻艏的主要作用就是為了減少艦船在水下受到的興波阻力。所謂的興波阻力，是指軍艦航行時推開的水下波浪再次撞擊船體時所產生的的阻力。軍艦的體積越大，噸位越重，航速越快，形成的興波阻力也越大，這對軍艦的航行速度和續航力都會產生一定的影響。

而設置了球鼻艏之後，它能夠在水下激起另外的波浪，與興波阻力相抗衡，能夠抵消分阻力對軍艦的影響。而且，軍艦越大，球鼻艏的作用就越明顯。據瞭解，球鼻艏能夠為軍艦節約十分之一的功率，極大提升軍艦的續航能力，在戰爭中，這種作用是非常值得重視的。

這種巧妙設計最早出現在上個世紀，不過，最初的球鼻艏並不是我們現在看到的樣子，在實踐的檢驗中，經過不斷改良，這才逐漸定型為這種圓球形狀。如今，一些軍艦還在球鼻艏內安裝了聲吶，使它在減小阻力之外又多了一個功能，那就是探測敵人和障礙物，其用相當於一個水下雷達，有著不可替代的作用。

經過多年發展，球鼻艏已經被廣泛應用在各種大型艦船上，但是一些小型艦艇上卻並沒有它的存在，這是為什麼？其實，小型艦艇由於體型較小，速度有限，所以在航行時並不會形成多麼大的水下阻力，所以一般來說，並不需要額外安裝球鼻艏，這樣一來反而會增加建造成本。

看到這裡，相信大家已經對球鼻艏有一定的瞭解了，它雖然看起來並不起眼，甚至還有礙觀瞻，但是卻有著不可替代的重要作用。

江水趣談

我看了很多回答都是外行，沒有說出關鍵作用。

1.船首下面那個大鼻子真正的作用是穩定船體，使大船即使貨物放在船的一邊另一邊沒貨物也不至於讓船出現大角度傾斜。

2.至於大鼻子內部聲吶雷達是後來為了實用加上去的。

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