军舰为什么会安装“大鼻子”？

2023-09-02 16:58:15 神评论

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军舰为什么会安装“大鼻子”？

为了追求更好的作战性能，战舰设计师们在舰体身上的每一寸设计细节上都进行了大量的探索。其中，针对舰艏的设计也是层出不穷，除了经典的垂直艏以及曾经介绍过的飞剪式舰艏以外，从二战爆发前兴起至今的球鼻艏（Bulbous Bow），也成为了现代军舰重要的舰艏设计之一。那么，为什么要为军舰设计安装球鼻艏呢？

安装了球鼻艏的“罗纳德·里根”号核动力航母

从20世纪初期开始，人们为了追求船舶的航行速度，在船舶的船体设计上做了大量的工作和探索。除了用于提升客货轮运输航行的效率，军舰设计师们也一直在努力优化船体设计、提升战舰们的航行速度，以求在海战中先于敌人占据有利的攻击阵位，提升在海战中取胜的概率。

影响船舶提升速度的一个很大的因素就是兴波阻力。所谓兴波阻力，指的是船舶航行时兴起重力波所遭受的阻力，船舶的航行速度越快，兴波阻力也越大。而随着军舰动力系统迎来进化，军舰的航速也得到了显著的提升，在各海军列强都开始计划发展高速战列舰的背景下，兴波阻力对军舰提升航速造成的阻碍问题也愈发明显。

在没有安装球鼻艏时，直线型的船首因为对水面施加压力而会一直形成图上的波浪，波浪所带来的兴波阻力消耗了推进系统的功率，阻碍了船舶进一步提升高速航行性能

1911年，美国军舰设计工程师大卫·W·泰勒提出，可以为军舰安装球鼻艏，从而减少兴波阻力，提升军舰的航行速度的设计构想。通过球鼻艏削弱兴波阻力影响的思路是：通过在水线下方安装球形凸起，使突出于船首前方的球鼻艏在船首形成低压区，与水线上方船首前进形成的高压区重叠，相当于产生了一个和图上180度相反的波峰和波谷，使船体前行产生的兴波阻力遭到抵消，大大减缓了兴波阻力对高速船舶的影响。

安装球鼻艏后，球鼻艏产生的波峰波谷（红色线条）与先前的波峰波谷（蓝色线条）重叠，最终将波浪压制（绿色线条）

提出球鼻艏设计概念的美国造舰工程师大卫·W·泰勒（David W. Taylor，1864-1940）

从1920年代开始，美国海军陆续在各种军舰上开始试验性地安装球鼻艏，比较知名的便是“列克星敦”级航母，到了后期建造的、以“衣阿华”级为代表的美国高速战列舰上，球鼻艏也已经成为了标配。同一时期，其他海军列强的军舰设计师们也开始注意到球鼻艏设计带来的好处，意大利海军的“特伦托”级重巡洋舰、“维内托”级战列舰等也采用了球鼻艏设计。

正在船台上建造的“列克星敦”号航母，大战前各国战舰安装的球鼻艏和现代船舶的大型球鼻艏相比还不是十分明显，因此有时也被国外研究者称之为“球状前端”（bulbous forefoot）

1940年6月9日，下水的“罗马”号战列舰，可见其球鼻艏设计

对于常年观察和跟进欧美海军列强技术进步的日本海军来说，为高速战舰采用球鼻艏的设计自然也被他们所注意，日本海军的造舰工程师们将这一设计融入到了“翔鹤”级航母，以及“大和”级战列舰的设计之中。根据日本海军的造舰设计部门：海军舰政本部的试验和计算，“大和”级战列舰在最高船速27节航行时，凭借球鼻艏可以减少约8.2%的兴波阻力，对其高速航行性能产生了明显的提升。

同时，球鼻艏设计还减少了“大和”级战列舰的建造成本。因为根据计算，在相同情况下如果不采用球鼻艏，而采用传统的舰艏设计达到原先的高速技术性能指标的话，就必须拉长舰体3米左右的水线长度，增加300吨左右的排水量。种种因素作用下，“大和”级战列舰最终选择了球鼻艏。