水下“大鼻子”:舰船的球鼻艏有什么用?作用有利有弊
【话说军世】水面军舰是海军的重要组成部分,现代军舰越来越先进,虽然不再装备战列舰那样的大口径舰炮,但是导弹的射程和威力都更胜一筹,但是,不论是航空母舰、巡洋舰还是驱逐舰,其舰体前方水线以下的部分,其实都有一个水下“大鼻子”,今天,我们就来具体说说它是做什么用的。
水下“大鼻子”:舰船的球鼻艏有什么用?
其实,不只是航母和驱逐舰等水面战舰,民用船只的下方都有水下“大鼻子”,也就是“球艏”、球型艏或球鼻艏,不少网友认为其主要作用是容纳水面舰船重要的声呐,这是正解,但不是完全解,简单来说,球鼻艏主要有两个作用:
1、减少阻力:提升舰艇航速,降低燃料消耗
就发展年代而言,球鼻艏的出现远远晚于舰船的发展史,在1911年开工,1912年沉没的泰坦尼克号巨轮上,就还没有采用球鼻艏,虽然在20世纪初球鼻艏已经开始应用,军舰上较早采用该设计的,是意大利特伦托级重巡洋舰。
球鼻艏的设计,虽然看起来增加了舰艇的水下湿面积(一般认为湿面积越大,航行阻力越来),不过球鼻艏的主要所用在于减小开尔文波产生的兴波阻力,简单说就是舰船航行时,产生的横向和斜向的波浪,会抵消掉很大一份舰船的主机功率,也就是费油跑得慢,而球鼻艏可以明显改善。
不过,早期的球鼻艏设计其实在军舰上应用不算多,主要是因为工艺要求高、造价高等因素,主要是因为早期火炮军舰舰体的建造成本,占总成本的很大一部分,还是有节省的必要的,现代舰船雷达、电子等装备成本更高,球鼻艏工艺也更加成熟,在成本中已经没有必要节省了。
后来发现,球鼻艏对于航行速度较低油轮货轮,应用非常划算,尤其是满载时,甚至最多可以降低20%的主机功率,有利于改善航行能力,节省长期的远洋运输成本。
现代远洋渔船得益于球鼻艏设计,对比之下可以节省大约6%的油料。
二战中日本的大和号战列舰,也是得益于球鼻艏设计,使得在吨位高达7.28万吨、主机15万马力,对比美国依阿华级的5.57万吨、主机21.2万马力,动力弱于依阿华级的情况下,依然能保持近30节的最高航速。
2、安装声呐:提高声呐的探测效率
声呐是利用声波在水中优秀传导能力的一种探测设备,虽然在一战中就已经开始应用(英国当时还叫“水听器”或ASDIC“潜艇探测器”),不过到二战中才走向成熟(1931年,美国研发的同类装备,命名为称声呐,英国接受了此命名)。
舰船球鼻艏早期作用主要是改善兴波阻力,声呐也不都是安装在这里的,后来应用中逐渐发现,球鼻艏的空间很大,如果将声呐安装在这里,可以消除声呐安装在其他位置上,舰体本身机械噪音和航行噪音对于声波的干扰。
远离了干扰的声呐,探测效率更高,这与现代的拖曳式声呐,将声呐远远地拖在舰体身后的水中,远离舰体本身的干扰,大幅强化了侦测能力,是同样的道理。
声呐原本并没有固定要安装在球鼻艏中,只是这个设计空间更加适合,便逐渐形成了现代舰船前部声呐布置的固定方式。
3、延伸作用增加:安装侧向推进器
同样是球鼻艏设计中多出来的空间优势,人们发现,这个空间上还可以安装侧向推进系统,这对于紧靠依靠船舵面回转,有效的提升了船舶的旋回性能变向性能,不仅回转速度更快,船舶转弯半径也得以缩小。
来自俊赫君的胡说:有利也有弊
球鼻艏是个好东西,但是并非所有船只都适合安装,一方面,拥有球鼻艏的舰船利于提高航速,但是减速能力明显弱于无球鼻艏的舰船,这一点影响,在浅水区域或者是港口区域会变得非常明显;
另一方面,设计有球鼻艏的舰船,一般需要较大的吨位,尤其是比较深的吃水,以便于在水下起到降低阻力的作用,如果是吃水很浅的舰船,水线以下的位置不适宜安装,因为有可能导致球鼻艏在水线以上,反而增加了舰船阻力,起到反效果。
另一方面,球艏在海洋中也是一个危险的“匕首”,虽然舰船水线以上看起来一般有很大的倾角,但是水线以下的球艏,会向前突出非常大的一部分,美国海军此前的两次撞船中,我们都可以看到,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。
在苏伊士运河“卡住”的长赐号,其实也是其球鼻艏深深的嵌入了岸边,使得自己无法动弹,也就有了那台“小小”的挖掘机挖土,与硕大船身的对比图。