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維克蘭特號高速下劇烈顛簸,是因為忘了設計球鼻艏?

2021-11-02 10:40 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



維克蘭特號在第二次試航中表現(xiàn)出來的,在二級海況下高速行駛出現(xiàn)劇烈顛簸,船頭興起大浪的狀況,明顯不是正?,F(xiàn)象,這已經(jīng)是全球的共識。因為從另一個角度看,在其尾流的兩側(cè),還有非常有規(guī)律的反常側(cè)浪出現(xiàn),這明顯是船頭不斷顛簸起伏,很大程度上前半船身硬往水里鉆造成的結(jié)果。于是很多人開始找問題的原因。有人翻出了維克蘭特號三次下水中,其中某次船頭吃水部分安裝時的照片。驚訝的發(fā)現(xiàn)這艘4.2萬噸級的中型航母,居然“忘了”設計船頭水下部分的球鼻艏!認為這就像是設計和建造了一個150米高、30層的居民樓,卻忘了安裝電梯一樣的低級失誤。于是出現(xiàn)高速下劇烈顛簸造埋頭浪的情況也就是很正常的結(jié)果了。不過瀚海狼山、匈奴狼山要說,把維克蘭特號試航中表現(xiàn)出來的嚴重的不適航狀態(tài),認定為,


忘了設計安裝球鼻艏,其實是把問題簡單化了。維克蘭特號雖然船體建造是在南亞某國的科欽造船廠;但是圖紙的設計,卻是請的意大利和法國的船舶設計師。如果說意大利設計師在歷史上也沒設計和建造過超過4萬噸級的航母,設計經(jīng)驗可能不足;但是法國設計師畢竟還是設計過4萬多噸的戴高樂級航母的;而戴高樂號并沒有同樣表現(xiàn)出高速下劇烈起伏產(chǎn)生埋頭浪的問題。因此主要原因并不是歐洲的設計師忘了設計,而維克蘭特號的建造單位又忘了安裝球鼻艏。如果從純技術上講,球鼻艏基本是二戰(zhàn)以后,才出現(xiàn)的船舶設計和建造領域的技術流派。在二戰(zhàn)以前的所有民用船舶和軍艦,都不存在球鼻艏這種裝置和造型。當時船頭吃水部分流行的,基本都是刀片艏。就是像剃須刀的刀片一樣,來劈開波浪高速前進。


至于所謂的垂直艏、傾斜艏、飛剪艏等,都是船頭部分在水線以上的抗浪造型,和船舶的水下性能無關。而不少二戰(zhàn)期間的高速戰(zhàn)列艦或者戰(zhàn)列巡洋艦,已經(jīng)靠本身強大的蒸汽動力和水下刀片艏,可實現(xiàn)長時間30節(jié)以上的持續(xù)高速,也很少出現(xiàn)像維克蘭特號現(xiàn)在的劇烈顛簸造埋頭浪的狀況。這說明有沒有球鼻艏并不是問題的根本原因。而意大利和法國的船舶設計師,最近十幾年設計的不少民用大船,本身就有逐步向刀片艏“復古”的現(xiàn)象。因此維克蘭特號沒有球鼻艏卻采用刀片艏,不是馬虎大意的低級表現(xiàn);反倒很符合部分歐洲船舶設計師推崇的“新復古風”。實際上看看最近法國船舶設計師新推出的7萬噸級的龐級新航母,也是沒有球鼻艏而是采用了復古的刀片艏。只不過法國未來新航母在刀片艏后面,


還有聲吶艙,而維克蘭特號確實是光禿禿的純刀片船頭而已。那么大型船舶,包括軍艦,到底是安裝球鼻艏好,還是不帶球鼻艏,用更簡單的刀片艏好?這個問題就像飯前喝湯好還是飯后喝湯好,至今也沒有定論。其實球鼻艏也不是單純一個形狀。驅(qū)逐艦的球鼻艏和航母的球鼻艏區(qū)別就很大。而就算是尼米茲級航母,前9艘都是并不算很突出的膽型球鼻艏;而到了尼米茲級的最后一艘,直到福特號上,才采用了更加突出狹長的紡錘型球鼻艏。而庫艦和其姊妹艦,也是采用了和尼米茲級前9艘外形幾乎一樣的膽型球鼻艏。倒是某一艘新大艦和所有福特級一樣,用了長長的紡錘型球鼻艏。也不是所有的球鼻艏里面都有球鼻艏聲吶。驅(qū)護艦如果有球鼻艏一般都會在里面安裝船頭主動聲吶。其實除了蘇式航母,大部分美式航母的球鼻艏內(nèi)部并沒有聲吶,只是作為一種單純的破浪裝置存在。


研究表明,球鼻艏并不是在所有航速下都可以減少阻力提高航速。球鼻艏的正面減阻作用只在一定的航速范圍內(nèi)起作用。這是因為水作為一種有粘滯性液體,其流體力學特征極為復雜。這也是為何有部分歐洲船舶設計師更愿意復古最容易劈波斬浪的刀片艏的一大理由。如果說球鼻艏有一定減阻增速作用。那么也主要在于流體中航行物體面積率的變化造成。天鵝有較大的頭部和長長的天鵝頸,在一定速度范圍內(nèi)可以減阻增速。紡錘型的球鼻艏就等于是水下的天鵝頭頸。還有人認為球鼻艏等于是船頭下面多一個大型的浮力球,可以提供多余浮力讓航母等大型船舶不容易埋頭產(chǎn)生埋頭浪。實際上就算是福特級巨大的球鼻艏的排水量也不過500噸左右;對比全船10萬噸的全重,可提供的浮力基本屬于無關緊要。


對當代的大型艦船來說,基本都是浮力最大的全船舯部,像扁擔一樣的挑著輕排水的兩頭前進。擔子前頭下沉得厲害,并不在于前面籮筐的太大或者太小,而是在于整個擔子的重心沒掌握好。要防止全艦高速下埋頭,關鍵還是要確保全艦的整體平衡,特別是動力系統(tǒng)的推力矢量非常精準無誤才是根本。目前全球一流的艦船設計大國,會有巨型水池來對每個新船型進行無數(shù)次的水池試驗,完全過關后才會上馬。而維克蘭特號根本就不走尋常路,完全是用1比1的實船在真實的大洋中進行最基礎性的“水池”試驗,就問你們服不服!


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