水下“大鼻子”——球鼻艏有什么用?

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发布者:KnowMi 发布时间: 2022-12-30 12:12:37 点击量: 3752 来源:哔哩哔哩


球鼻艏定义

    球鼻艏又称球型艏,简称球艏,是设计水线以下首前部近似呈球状的船首部。


球鼻艏类型

1. 水滴型球鼻艏

    出现最早,其特征是体积较小且集中于中下部,从前面看上去像一滴水。此种球鼻艏有利于减小设计水线的进流角,适用于航速较高的客货船;

2. 撞角型球鼻艏

    前伸较长,前端较尖,其横剖面呈圆形或椭圆形,浸深较大,通常用于低速丰满的油船、矿石船和散货船等船型。满载和压载时降阻效果都比较好;

3. SV型球鼻艏

    于60年代提出并被广泛使用,其特征是首柱呈S型,球首下部横剖面呈V型。在较广的速度范围内(Fn=0.15~0.35),SV型球鼻艏均能降低船体阻力和提高推进效率,且能显著改善船首底部的砰击。此外,该类型球鼻艏还有较好的破冰性能。


球鼻艏原理

    船舶在航行时,船首对水施加压力,把水劈开而前进,于是就激起了一组随船前进的波浪这就是首波。船尾在前进时,水中留出了一个低压区,成为波谷,形成了一组由船尾引起的波浪,称为尾波。由于船舶航行时,船首兴起的波峰和船尾兴起的波谷会形成压力差,这种由兴波引起的压力差分布就叫兴波阻力。


     

无球鼻艏                                             有球鼻艏

兴波阻力在船舶总阻力中占比很高。为了提升船舶航速,人们需想办法减小这一阻力。因为两个波波峰、波谷互相叠加会抵消,所以人们就在船首下方又增加了一个突起的球鼻艏,利用球状部分形成的低压,抑制船首波高度。因为水分子沿船首上行,所以连续船首波的波峰总在船头。通过合理设计,使球鼻艏在船首下方产生一个相位相同但波峰波谷相反的球鼻艏波,与船首波互相干涉抵消,就能达到减小兴波阻力的目的。



球鼻艏优点

优点1.

减小阻力:球鼻艏的主要作用是改善兴波阻力,对提升船舶航行速度,降低船舶航行成本有着重要的意义。球鼻艏对从事长途运输的低速丰满型船舶影响更为突出,据资料统计,船舶满载时,它至少能降低10%-20%的船舶推进功率

优点2.

可安装声呐:船舶声呐原本并不是固定安装在球鼻艏中的,只是由于球鼻艏的空间很大,将声呐安装在这里,可以消除其安装在其他位置上由船体本身机械噪音和航行噪音造成的声波干扰

优点3.

可安装首部侧向推进器:利用球鼻艏设计中多出来的空间安装侧向推进系统,不仅能使船舶的回转速度更快,其转弯半径也得以缩小。


球鼻艏缺点

缺点1.

并非所有船舶都适合安装球鼻艏。一方面,拥有球鼻艏的船舶减速能力明显弱于无球鼻艏的船舶,这一点在浅水区域或是港口区域会变得非常明显;另一方面,设计有球鼻艏的船舶一般需要有较大的吨位,如果是吃水很浅的船舶,有可能导致球鼻艏在水线以上,反而会增加阻力,起到反效果。


缺点2.

球鼻艏在海洋中也是一个危险的“匕首”。球鼻艏的体积庞大,又隐藏在水面下,在航行时不仔细观察很难被发现。若是掉以轻心,很容易导致两船相撞,酿成悲剧。在苏伊士运河“卡住”的长赐号,其球鼻艏深深地嵌入了岸边,使得船舶无法动弹,需要挖掘机帮忙挖开。