船舶尤其是艦船領(lǐng)域最經(jīng)常被討論的船體結(jié)構(gòu)應(yīng)該就是球鼻艏了。大多數(shù)人只是知道一些船舶艏部突出來的這個結(jié)構(gòu)叫球鼻，但對其具體的功能以及種類實際上是不了解的。

我還記得前幾年印度“維克蘭特”號航母試航的時候一些營銷號帶頭說印度航母沒有裝球鼻艏會嚴重縱搖，所以試航的時候一直縱搖“點頭”，還對著航跡“分析”說是不正?，F(xiàn)象，居然還騙到了不少人。實際上視頻里根本看不出船體有什么嚴重縱搖，航跡也是風(fēng)浪條件下破浪前進間歇撞上海浪時的正?，F(xiàn)象，球鼻艏也不是用來改善縱搖的。

還有一些經(jīng)典的誤區(qū)是：從側(cè)面看球鼻一定是向前突出的；艦船一定要安裝球鼻；有球鼻一定比沒球鼻好。

什么是球鼻艏

球鼻艏被定義為船舶設(shè)計水線以下艏部近似呈球狀的凸出結(jié)構(gòu)，但這個凸出并不是說向前突出，而是向兩側(cè)突出，和傳統(tǒng)的船首結(jié)構(gòu)做區(qū)分。

球鼻艏從二十世紀初誕生一直發(fā)展至二十世紀末，這之中很大一部分其實都是不向前突出的結(jié)構(gòu)，典型的如“艾奧瓦”級戰(zhàn)列艦的球鼻艏和“戴高樂”號航母的球鼻艏，而現(xiàn)在常見的突出球鼻實際上直到二十世紀末才開始更為廣泛地使用。

現(xiàn)代驅(qū)逐艦和護衛(wèi)艦往往在艏部設(shè)置一個巨大的突出結(jié)構(gòu)，雖然大多數(shù)人都將其稱為球鼻艏，但這個結(jié)構(gòu)實際上是聲吶導(dǎo)流罩，單純只是為了安裝艏聲吶而已，一些大型艦船的聲吶導(dǎo)流罩設(shè)計可能會和球鼻艏融合，但大多數(shù)聲吶導(dǎo)流罩并沒有球鼻艏的功能，很多時候反而是一個增阻結(jié)構(gòu)。美國海軍為了降低“伯克”級驅(qū)逐艦的燃油消耗就曾提出過增加減阻球鼻的設(shè)想，這充分說明了現(xiàn)代驅(qū)逐艦的大型聲吶導(dǎo)流罩是沒有球鼻功能的。

球鼻艏的功能

最初設(shè)計球鼻艏是為了減小船舶阻力，其原理大多數(shù)科普視頻和文章都有說明，實際就是在船首制造一組額外的波系對船行波產(chǎn)生有利干擾，將合成波系的波高降低從而降低興波阻力。此功能通常是中高速船舶安裝球鼻艏的目的，但由于興波的波長和航速有關(guān)，要想讓固定不可變的球鼻產(chǎn)生有利興波干擾，船舶的航速必須保持在一段設(shè)計區(qū)間之內(nèi)，否則球鼻的興波反而可能產(chǎn)生不利干擾增加興波阻力。

對于低速肥大型船舶，突出的球鼻艏通常起到減小舭渦阻力和破波阻力的效果，所以現(xiàn)代特別肥大的散貨船和油船也都安裝球鼻艏。

雖然對于上述阻力有減阻效果，但球鼻結(jié)構(gòu)會改變水線下船體的形狀、增大船體濕表面積，增大船體的形狀阻力和摩擦阻力，所以只有在增加阻力小于減阻效果的時候球鼻艏才能發(fā)揮減阻效果。

球鼻雖然能增大船首的水下排水體積，產(chǎn)生更多的浮力，但實際上并沒有明顯的改善縱搖效果。

在發(fā)生碰撞事故的時候，現(xiàn)代大型球鼻和沖角有相同效果，會增加對被碰船舶的破壞，一些新設(shè)計的球鼻艏為了避免這個問題又改回了類似早期設(shè)計的非前突結(jié)構(gòu)。

對于是否安裝球鼻艏，必須要考慮船舶實際運行的需要。

興波阻力只有在一定航速下才會顯著增加，中低速航行時摩擦和粘壓阻力占主要成分，如非肥大低速船，低速航行時球鼻就起不到什么減阻效果反而會增大阻力，所以也有很多低速船舶不會安裝球鼻結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的船舶考慮經(jīng)濟性都在降低航速，還要提高海上事故安全性，所以新造的很多民船已經(jīng)不安裝球鼻了。

對于軍艦，球鼻也并非必須品，就像減阻用的方艉并非應(yīng)用在所有戰(zhàn)艦上一樣，即使是現(xiàn)代艦船照樣有大量不安裝球鼻的——實際上那堆安裝聲吶導(dǎo)流罩的驅(qū)逐艦護衛(wèi)艦嚴格來說也是不安裝球鼻的，無論是“伯克”還是055。

美國最新的“星座”級護衛(wèi)艦取消了艏聲吶后就使用了無球鼻船首，并沒有再額外增加球鼻。意大利PPA巡邏艦的剪刀狀船首也是無球鼻船首，只不過為了在延長水線的同時減少材料使用和重量特意將水線以上的船首結(jié)構(gòu)向后收縮。再往前追溯還有“佩里”級、42型護衛(wèi)艦等在船底單獨設(shè)置突出聲吶導(dǎo)流罩，船首無球鼻無艏聲吶導(dǎo)流罩的設(shè)計。

不安裝球鼻的原因在于，球鼻只能在一定的航速區(qū)間實現(xiàn)減阻，通常是中高速段，對于戰(zhàn)艦來說雖然高航速下減阻對其快速性有利，但低速下球鼻造成的增阻則對續(xù)航力不利。是否安裝球鼻需要綜合實際船型配合球鼻的減阻區(qū)間考慮。