现代军舰艏部都有一个大鼻子,是何用途

现代绝大多数水面舰艇所谓的“大鼻子”一般称之为“球鼻艏”,但是从功能来说,叫做“声呐艏”更为恰当。与民用船舶通过优化“球鼻艏”的线性,来达到“减少船舶阻力、提高节能效果”不同,现代军用舰船的“球鼻艏”早期并不是为了减阻而设计的,而目前虽然开始注意水动力效果的影响,但是由于受到声呐体积、材料、船体结构等综合因素的制约,也并没有什么突破性的降低阻力设计的进展。所以,现代军舰的“大鼻子”你就当作是“艏声呐导流罩”就好。现代水面舰艇的“球鼻艏”的增加阻力影响的现实目前世界上几种典型的驱逐舰,例如阿利·伯克级、45型、D等都是采用了作为“声呐导流罩”的球鼻艏,主要目的就是为了安装舰艏声呐。这些“球鼻艏”都不具备降低船舶航行阻力的效果,反而为了适应声呐的结构,使的球艏线性难以进行减阻优化,使舰船的阻力增加,个别舰船的阻力因此而增加了3%以上,对于高速舰船来说有不利影响。船舶阻力的一些概念要说起“球鼻艏”对于船舶阻力的影响,得先了解几个阻力概念:兴波阻力:船舶在航行状态下,会激起水面波浪,造成船体表面周围的压力排布发生变化。船艏的压力增大而船尾的压力减小,从而在艏尾产生压力差。压力差的改变会导致兴波阻力的产生;粘压阻力:个别舰船由于船尾的曲度猛然发生改变,经常会形成旋涡,其产生原因是水的粘性,旋涡的形成会造成水的压力减小,使得船身尾部的压力和船体前端的压力不一样,即为粘压阻力。摩擦阻力:也是因为水的粘性,船舶在航行中,船身附近会产生一薄层水流即为边界层,此时产生粘性切应力作用在船体上,使得船身表面形成摩擦力,其运动方向上的合力即为摩擦阻力。知道了船舶的各种阻力构成,我们要了解“球鼻艏”构型对于阻力的影响,就需要使用理论研究、船模试验和数值模拟等方法进行分析。首先利用流体力学的知识结合已有的数据,建立数学模型,分析推导船舶的阻力,然后结合船模试验的数据深入研究船型和修正初期设计。然而,对于现有的各类军舰球鼻艏型来说,其线型已经确定,我们可以直接通过船模试验来测得阻力值,并且可以在船模上加装新型球艏来研究其对阻力的影响。以阿利·伯克级驱逐舰船模试验为例关于研究军用舰艇“球鼻艏”对于阻力影响的试验研究,过程和分析过于枯燥乏味,我们这里就不再细说了,直接上结论好了。在试验过程中,以阿利·伯克船型为基础制作出HG07船模,并分别加装两种不同的“球鼻艏”得到HG07-S1和HG07-S2两种船船模,在拖曳水池中进行船模试验,研究其兴波阻力和波形叠加的影响。根据试验结果,任何球鼻艏线型和安装位置,都不可能在整个航速区间内提高舰船的减阻效果,但是在中高航速区间内“近水线、大前伸”构型的球鼻艏,会有较好的减阻效果。而阿利·伯克级驱逐舰原装的球鼻艏则在大多数情况下,对于兴波阻力降低都是不利影响。实际上,现代美英等国,已经在航空母舰这类船体平台大,受前伸鼻艏纵倾影响小,需要维持高速性能的舰船上使用了“近水线、大前伸”球鼻艏,以提高舰船的航速。大家可以通过这些美英航母的“球鼻艏”构型照片,对比一下前文各类驱逐舰、巡洋舰的球鼻艏,就会发现其“前伸程度”十分夸张。此外,关于军用舰艇球鼻艏内的声呐构型、导流罩材料等对于球鼻艏型和安装位置的影响,我们下次再说吧。


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