|
本文之前发布过，但是由于最近找到一个非常好的视频加入了本文，所以决定再与大家分享一下。看过本文的朋友也可以略过文字来看一下这个视频。 非航运业或是船舶相关人士经常可能会有这么一个疑问。远洋船舶船首的那么一个长得像一个球一样突出物到底是个什么东西？ 首先，没错，这个部位的名字英文叫“Bulbous Bow ”，直译过来就是长得像球一样的船首部位，我们中文也正好就叫“球鼻艏”形、神、意都有了。 然后这个球鼻艏到底有什么“球”用呢？ 让我们回到大约100年以前。还记得泰坦尼克不？请看下面的视频（虽然是电影，但是该船的模型是完全按照泰坦尼克的原型复制过来的） 为什么呢？ 当船舶航行时，不可避免的她们自己要产生波浪，流体力学，海洋学上叫开尔文波（Kelvin waves）如图所示。 毫无疑问，大块头的船舶在航行时候会产生兴波阻力，船舶航行时使水面产生波浪，在船首和船尾附近各发生一组波系。每组波系包括横波和散波。横波大致垂直于航向，散波同航向斜交，船波起伏的能量由船体供给，消耗了一部分推进船舶的功率。对船来说相当于克服一定的阻力，这种阻力叫兴波阻力。 为什么我们要讨论这个问题呢？这与球鼻艏有什么关系呢？我们继续往下看。 一艘没有球鼻艏的直立平滑的船首的船舶（比如泰坦尼克），当该船向前航行时水分子沿着船体相对的向船尾方向移动。那么试想一下刚好处于船舶中心位置的水分子呢，它们的瞬时相对速度是不是为零，用流体学上的专业词汇来讲，这一点就叫做驻点。还记得伯努利定理吗，“速度越快，压力越小”反之“速度越小,压力越大”驻点处的压力就相对最大了，压力的不均匀直接导致了波浪的形成（我们称之为首波或头波）如下图所示。 是否可以引入一种结构能在水下造成另外一组翻转了180°的波峰波谷来抑制了现在由船首产生的这组波浪？ 那么，很明显为了减小兴波阻力，现在的船舶在设计时可以采用球鼻首设计,即把船着水线以下做成球鼻状的流线型，利用球状部分所形成的低压，抑制首波的高度，从而减小兴波阻力。这是一种既经济又有效的提高船速的方法（如下图）。 再来分析一下球鼻艏的工作原理： （视频为号称非常高效节能的马士基TRIPLE-E级集装箱船航行时拍摄的球鼻艏） 刚开始的时候，球鼻艏的设计单纯就是为了减少兴波阻力，但是随着研究的越来越深入，越来越多的有趣的问题接踵而来：经研究和试验发现，越是瘦削的船型，比如：集装箱，邮轮，军舰，小型游艇等越容易产生波浪。然而，散货船，油轮等所产生的波浪却明显不如上述瘦削型船型那么明显。为什么呢？因为较宽大型船舶的中间部分必然较宽，根据上述原理，中间处所受较高压力的面积就更宽，所以波长的形成就相对较宽，进而所形成的波浪就相对没有那么明显。 那么，那么较宽船型所受的兴波阻力更大吗？不是。难道较宽船体的船型更节能吗？显然也不是。因为较宽形体的船舶会受到更大的“碎波阻力”。所以散货船和油轮等较宽形体的船舶的球鼻艏设计主要要用来减少碎波阻力，而集装箱等较瘦削型的船舶的球鼻艏主要偏向于减少兴波阻力。 根据不同类型的形状和位置，现在的球鼻艏设计主要以下几种：
另外还发现球鼻艏的位置主要影响首波和球鼻艏产生的干扰波相位。而球鼻艏的大小主要影响产生波幅的大小。 另外一个很重要的作用就是，球鼻艏一般都是艏尖压载舱的一部分，为减小船舶的纵摇（pitching）频率起到了很重要的作用。 另外对一些具有艏侧推的船舶的艏侧推装置和军舰等的声呐来说，球鼻艏还能提供一定的保护作用，是一个理想的安装位置。
但是，球鼻艏的目的是调整船舶航行时产生的波浪,但目前各大班轮公司实行减速航行后,不能达到设计最佳航速，因海浪波动幅度较以往减小,球鼻艏的存在反而增加了船舶运行阻力。 最近诸如马士基航运达飞等船公司做出一些去除或是改装的措施,以便能够更好的适应更低的运营航速。减少耗油以及co2的排放。 免责声明：本文仅代表作者个人观点，与信德海事无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。 |
|
|
