軍艦前面這一大長坨幹啥用的？嚴肅點，它很重要

出品：科普中國

製作：寒木釣萌

監製：中國科學院計算機網路信息中心

長風破浪會有時……

所以，我們印象中的船頭是這樣的：

破浪前進的美國華盛頓號航空母艦。

然而，我們沒看見的部分卻是這樣的：

美國福特號航空母艦組裝畫面，船頭前方，吃水線下是一大長坨。

不僅是航空母艦，其他大型郵輪也如此。平時，我們看到的郵輪是這樣的：

目前世界上體積最大的遠洋郵輪瑪麗皇后二號，上面有15個餐廳和酒吧、5個游泳池、1個賭場、1個舞池和1個天象館。

但實際上，它是這樣的：

注意，白色箭頭處，站著的是一個人，不是海鷗。（圖片作者：JamesMorgan/ CunardLine）

也許這樣，大家會看得更清楚：

這造型，怎麼說你好呀……（圖片作者：Hammelmann Oelde）

問題又來了？船頭前面這一長坨是什麼？幹什麼用？難道是為了安裝聲吶裝置而多出來的？

此問題源遠流長

古代，地中海東岸的腓尼基人（公元前1200年－公元前539年），他們善於航海與經商，腓尼基人建造的船，其前部也有一個突出物。

腓尼基船

若時光倒流，我們回去問腓尼基人：你們建造的艦船，為嘛前面都有一突出物？可是為了展示雄風？

他們可能會這樣回答：「為了撞翻對方！」

還有呢？

「也許……船會快一點吧，我們感覺的。」

可這是為什麼呢？

「哪那麼多為什麼？這種問題，你應該去問神！」

…………

古代人知道什麼設計可能會比較管用，但卻不知背後的原因。而現在，說實話，我們也不能拍著胸口說，已百分百吃透其背後原理。

為什麼這麼說？先來看一個例子。

耗資8億美元的郵輪

美國國家地理頻道製作了一部關於「瑪麗皇后二號」郵輪的紀錄片。裡面講述了這樣一件事。

這艘造價高達8億美元的郵輪，在其總體設計已定的情況下，其航速沒有達到要求，只有二十多節的航速。而訂貨廠商強烈要求，郵輪在平靜海面必須具有接近或超過30節的航速，必須具有6天內橫渡大西洋的能力，否則此郵輪將失去競爭力！

然而，郵輪的動力推進系統已經開工，沒法再想辦法增加功率。這可愁壞了郵輪製造廠商，最後，他們的設計師萬般無奈的情況下，把瑪麗皇后二號船頭前面的那個突出物加長兩米，然後，問題得以解決了，郵輪航速終於超過了30節。

這個突出物，現在我們叫做球鼻艏。

為紀念瑪麗皇后二號十周年，

攝影師JamesMorgan忽悠船長Kevin Oprey到突出物上拍寫真（論攝影師的重要性！）。

球鼻艏為何能提速？

船行於海，就像車駛於路，前者是在水與空氣交界處穿行，後者是在陸空交界處行駛。而深海潛游的核潛艇，它更類似於騰飛於空的飛機——都是在一個固定介質中工作。

所以，對於船來說，我們既要考慮大氣的空氣阻力，還要考慮水的摩擦阻力，以及波浪的阻力，也就是興波阻力。這些阻力中，興波阻力和摩擦阻力佔大頭，對於高速船來說，這兩種阻力的佔比都各接近一半，佔到總阻力的85%左右。

海浪會讓船上下起伏，這有點類似於你駕車在一條坑坑窪窪的路上行駛一樣。

無疑，海浪會增加船的阻力，而平靜的海面，船周圍的海浪（波）是船自身造成的，從能量的角度來說，那些波浪是船在消耗大量燃油後製造出來的，所以，我們可以說，船行駛時，產生的波浪越小，越少，則船消耗的燃油就越小。

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船頭激起的波像一堵水牆，一直跟船伴隨前進。

所以，問題的關鍵是減小船，尤其是船頭產生的波，可怎樣才能減少？

經過前人大量實踐和試驗，人們發現，球鼻艏作用明顯！

可這是為什麼？

有一種解釋是這樣的。

把一球放在水面下移動，則球的前方水壓上升，上方水面會隆起，到了球的後面，壓力下降，水面下降，從而起到抑制波浪的作用。

上面這種解釋來自日本船舶專家吉田文二，他在其所著的書《船舶知識》中提到過。

結合這張圖，我們也許更容易理解吉田文二的說法。圖為義大利輪船Pride of Hull。

另一種解釋是這樣的，就是球鼻艏產生的波跟其他波產生疊加，相當於是，你的波峰遇到了他的波谷——抵消了。

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（動圖）船前進時，如果沒有球鼻艏，則波往上爬，衝擊船頭，形成很大阻力。

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（動圖）逐漸加長球鼻艏，其形成的波與另一個波互相抵消。

船並非以一個恆定的速度航行，而航速的變化無疑會導致船頭前方水流情況跟著變化，為對應這種情況，人們現在也開始研究可變球鼻艏。

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不同的航速下，可調整球鼻艏的形狀和角度，直到它能最大限度地減少興波阻力為止。（圖片來自Daehwan）

二戰時，日本的大和號戰列艦，其排水量高達64000噸，長263米，可裝備7架艦載機。

日本為了讓大和號戰列艦在滿載狀態下能以27節速度航行，配備了大功率動力系統。然而，因為大和號安裝了球鼻艏，結果，它在滿足27節航速的情況下少輸出了8.2%的動力，相當於減少了1.2萬匹馬力輸出。

日本大和號戰列艦，最高航速27.46節。

1945年4月7日大和號被擊沉畫面，全艦共2767人，僅269人逃生成功。

更多球鼻艏

在粗略地了解球鼻艏的作用機制後，我們不妨來欣賞一下其他的球鼻艏圖片。

巨大的球鼻艏，可與地面兩人作對比。（圖片來自S*anner06n2ey）

正在建造中的，英國皇家海軍威爾士親王號航空母艦。圖為其球鼻艏，上方是航母甲板。預計2020年前後服役。（圖片作者Amy Grant）

海獅說：講真，這是我們第一次爬上輪船，陽光暖融融睡個午覺先。據說，一會兒還要乘風破浪，太刺激了。（圖片來自Tony Lindeque）

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