現代軍艦艏部都有一個「大鼻子」，是何用途，可以降低航行阻力嗎

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台大，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。

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