球鼻艏上的海豹
輪船前面為啥要裝個 「大鼻子」,是為了模仿輕功水上漂,還是要讓海豹們曬曬日光浴。
這個被叫做球鼻艏的東西到底是什麼?具體是干嘛用的呢?
球鼻艏
球鼻艏,簡單來說就是艦船前方 水線以下部分,往前凸出的那一個結構體,大多呈尖圓形,基于它的位置與形狀,人們都打趣地稱它為輪船的大鼻子。
不過別看這個鼻子奇特, 「隆」起來還不便宜。
據CLoMEEP(全球海事能效合作伙伴)的數據,一個新的球鼻艏固定價值為100000美元,外加250000美元至700000美元的材料成本,給輪船裝一個鼻子差不多要花費100萬美元。
球鼻艏改裝
即使是一艘中型貨櫃船,改裝一個球鼻艏,大概也要 80萬美元。
輪船前方為啥非要裝一個「大鼻子」?
雖然一個球鼻艏裝下來要花費 上百萬,但對于輪船來說,差不多 一年半就能將這些成本收回來。
原因就在于,同等航速下,它可以減少船的 阻力,降低主機 功率,從而節省 燃油,提高自己的 航運效率。
船跑得又快又省油,貨運賺的錢自然也會跟著往上翻。
與沒有加裝球鼻艏的船只相比,改裝過的船,滿載時的 主機功率可以降低10%-20%, 燃油消耗量平均減少6%,一年下來單船的運營成本可節省 上千萬元。
球鼻艏是如何減少輪船阻力的?
船頭的興波阻力
關鍵就在于一個叫 興波阻力的東西,與空氣不同,輪船在水中受到的阻力,大約是空氣中的 800倍。
為了減少阻力,輪船的船艏都會設置成 三角形,以幫助劈開水流。
可是當輪船的速度較快時,這部分水流便會 貼著船體運動,形成起伏的 波浪,增加船體的阻力,變成所謂的 興波阻力。
除了和水、空氣產生的摩擦阻力,興波阻力就是船體的另一大阻力,約占總阻力的50%。
這時如果在船頭加裝一個 球鼻艏,球形的設計會 擾亂水流,在船頭的波浪以下,形成一股與之 運動方向相反的波浪;
然后兩股浪相互作用, 動能抵消,水流變得平靜,阻力自然也就會慢慢減弱。
球鼻艏的內部是中空的嗎?
被撞扁的球鼻艏
雖然原則上可以是 空的,但在輪船有限的空間下,人們更多還是將球鼻艏運用了起來。
最常見的用途就是在里面 安裝聲吶,因為這里距輪船尾部的螺旋槳最遠,受到的噪音最小,可以有效減輕其對 聲吶和電子設備的影響;
船頭球鼻艏處的聲吶
再加上球鼻艏內的空間較大,一定程度上還能容納大功率的聲吶,提高艦船的 反潛能力。
例如美國海軍的「宙斯盾」巡洋艦和驅逐艦,它們的球鼻艏直徑為4.88米,高1.52米,里面裝有576個聲波收發器;
聲吶直接探測的有效距離為15~20千米,海底反射距離20~30千米,而在1500~4000赫茲的被動模式下,最大偵聽距離更是能達到50千米。
參考資料:
讓船舶能效指數達標的三大方法——中國遠洋海運e刊
【微觀察】球鼻艏改裝 讓修船業「活色生香」?——中國船舶報
輪船跑的快不快,鼻子說了算!解密「球鼻艏」的工作原理——研學Go
這些萌萌的球鼻艏里面竟大有乾坤——軍工黑科技
水下「大鼻子」:艦船的球鼻艏有什麼用?作用有利有弊——ALEX俊赫君
圖文兵戈|了不起的「紅鼻頭」——光明網
艦船水下為什麼都藏了個長鼻子?「球鼻艏」了解一下?——中科院物理所
舟山中遠船務獲9艘貨櫃船球鼻艏改裝訂單——國際船舶網
鑫亞船舶18個月改造60多艘球鼻艏——國際船舶網
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