军舰前端下方部位为何有个大圆球？
▍军舰前端下方部位为何有个大圆球？
军舰前端下方一般都有一个大圆球，也有说像大鼻子的，所以这个设备就叫“球鼻艏”。
球鼻艏就装备在军舰、船舶的船头下边，一般是尖锐的形状，有些球鼻艏则像是圆球的形状。那它是干嘛用的？难不成是为了撞击敌人的舰船吗？没错，这还真是他的一个作用。事实上，球鼻艏的主要作用有3个，第一个是撞击敌舰，也就是发挥“冲角”的作用；第二个是降低舰船航行阻力，主要是“兴波阻力”；第三个是装备舰首声呐基阵，所以这个球鼻艏有时候也被称为“声呐罩”。
图为军舰下面的球鼻艏。
其实，现代军舰上的球鼻艏，已经很少发挥撞击的作用，毕竟里面还有昂贵的声呐，而且现代战舰也很少近距离交战；但是我们不能否认一点，那就是一战时期的战列舰、巡洋舰，大都有“冲角”，冲角的位置和作用同球鼻艏差不多，只不过那时候还没有声呐系统，冲角就是撞击、降低阻力两个功能，但他也算是球鼻艏的前身，只不过声呐的出现，让冲角从尖细变成了浑圆，因为里面的空间还要装配声呐装置。冲角算是球鼻艏的雏形，正如今天的非军用船舶也没有声呐，但是也有球鼻艏一样，民用船舶的球鼻艏主要作用就是降低航行阻力。
图为舰首声呐探测潜艇，舰首声呐就在球鼻艏里面。
再说他的第二个作用吧，降低兴波阻力。军舰也好、船舶也罢，基本都有这个球鼻艏，船舶上不需要装备声呐装置，也不需要当冲角使用，因此他的球鼻艏作用就只有降低阻力这一个了。舰船在大洋上航行，舰首方向往往会有起伏波浪拍打，由此产生了兴波阻力。有了球鼻艏，可以将海水向军舰两侧推开，阻止朝向军舰的波浪形成，因此可以降低兴波阻力。
有分析机构测算，装备球鼻艏后，舰船航行的燃料消耗能降低约18%-20%，这对于提升军舰的航速、航行距离，都有很重要的意义，而且船舶吨位越大，球鼻艏的降耗效果就越明显。所以说，球鼻艏也并非是军舰的专利，大型民用船舶如油轮等，也都有球鼻艏。
球鼻艏最后一个作用就是安装声呐。这个最好理解，因为他属于作战装备，是军舰反潜的重要设备。问题只有一个：为何就必须要放在球鼻艏内呢？其实，军舰的声呐大体可以分为3个部分，舰首声呐、舰壳声呐、舰尾声呐（拖曳声呐）。很多军舰都没有舰尾声呐，只有舰首、舰壳声呐，只有重视反潜作战的先进军舰，才会配备舰尾声呐（拖曳声呐）。
图为美国航母下面的大型球鼻艏。
这其中，舰壳声呐一般配置在军舰两侧的船底，舰首声呐就配备在球鼻艏内。之所以非要把舰首声呐放在球鼻艏里面，是因为那里距离舰体较远，噪音干扰较小。我们知道，声呐操作环境越安静越好，毕竟他是依靠声纹分析来判断敌舰距离、类型，甚至需要精确测量水下目标的三坐标方位，为鱼雷、反潜导弹提供引导，所以他的工作环境一定要安静。
图为美国的伯克级驱逐舰，他也有球鼻艏。
为了追求声呐的安静效果，设计师都想要把声呐离军舰越远越好。比如舰尾声呐，后来发展为拖曳声呐，就是在军舰后面拉起一根长长的声呐线列阵，或者直接拖曳一个声呐体航行，这样声呐就能远离军舰的噪音干扰，实现更远、更精确的探测。舰首声呐也是这个道理，放在球鼻艏里面，只通过连接器和军舰连接，这样可以有效隔绝军舰的噪音干扰，实现更好的探测能力。
这就是球鼻艏的作用，这下你能弄清楚了吧？
▍军舰前端下方部位为何有个大圆球？
不仅仅是军舰前端有这个大圆球，而是基本上所有的重型船都会有这个大圆球。
当船在水面上航行的时候，船首会将水向两边排开形成水波。这个过程中就会激起一片片随着船舶行进方向的水波。当这个水波形成的时候，船的首部就会进入一个低压区域。在低压区域和船身的高压区域不同状态下转换会消耗大量的能量。因此就需要控制船首波的形成。
在船首水线以下用一个球艏使船在向前运动的时候首先激起一个小水波
这样的话就可以有效的降低船首部排开水造成的水压损失。使船在流动压力基本相等的水流体内移动。这样就有效的降低了船在推进过程中的阻力，从而大幅度的节约了能源。
不要小看水，我们看到的万吨巨轮能在水上漂浮是因为它们排开了万吨的水，排开的水也会消耗船在运动过程中的能量。如果减少了这方面的能力损耗就大幅度的提高了船的能源效率。
根据之前的一个研究判断，一艘船如果不安装球艏的话会比安装了一个设计完美的球艏的船多消耗大约80%的燃油。这也就是说为什么船的前部都安装了一个“大圆球”的最直接原因了。
当然，军舰上既然安装了球艏，那么这个空间也不会被浪费，一般很多军舰用这个球艏作为船上主动声纳的外壳，可谓一物两用。
▍军舰前端下方部位为何有个大圆球？
声呐罩，全称声呐导流罩，声呐系统外部为降低流体阻力和噪音的保护罩。
声呐罩通常位于舰船首部，处于水平面以下的位置，有的也安装在龙骨或舰体部位。内部安装了一些电子设备，包括定位、探测和测距声呐。通常呈圆球状，因此又被称作球形鼻首。航母、巡洋舰和驱逐舰的声呐罩较大，位于舰首部位；护卫舰声呐罩较小，可以安装在舰体部位；潜艇声呐罩位于艇首、围壳前部、舷侧等部位。
这个外形~好像有些不对劲？
由于潜艇本身是在水下工作，通常拥有水滴状/纺锤状外形，声呐罩能与潜艇外形很好的融合，因此不会像军舰那样明显、突兀。
军舰、潜艇的声呐好比是战斗机的雷达、红外搜索跟踪装置。它是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。声呐系统可以分为主动与被动两类，主动式声呐工作原理与雷达类似，不过发射的不是电磁波而是音响讯号。由于电磁波在水下的衰减速率非常高，无法实现远距离探测，因此才会使用声呐以声响讯号作为探测水面下人造物体的手段。被动式声呐不发出任何讯号，只接收来自于周遭的各种音频讯号来判断与识别不同的物体。由于使用主动式声呐会泄漏行踪——这一点和雷达类似，于是催生了被动式声呐，恰如红外搜索跟踪装置。
声呐就是水面舰艇的眼睛和耳朵。各国海军把声呐作为水下监视的主要设备，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪；还可用于水下通信和导航，可保障潜艇和水下航行器的战术机动和水中武器的使用。声呐罩作为声呐系统的保护罩，起着降低船体、机械振动与声呐的耦合、减少水流噪声、阻止水流对声呐性能造成影响的作用。
▍军舰前端下方部位为何有个大圆球？
上图为英国伊丽莎白女王号航母的舰艏鼻
军舰舰艏下方部位的大圆球，是球状船艏，或称球型艏、球鼻艏。是为了舰船能减轻兴波阻力影响的一种设计。其外型有水滴形、撞角形、圆筒形等多种。位置在船艏水线最下方。它能抵消海浪所造能的冲击。由于它可提高舰船动力的利用效率、航速和稳定性（与没有球鼻艏的舰只相比，拥有球鼻艏的舰只在燃料效率上通常要高出12%至15%，另外还可以增加舰艏的浮力，在一定程度上减轻舰艏在海浪中的俯仰），因此常见于大型舰船。它和舰船的撞角外型类似，但功用及效果却完全不一样。
上图为美国海军防护巡洋舰奥尔巴尼号，其舰艏鼻与冲角外形很类似
据资料介绍，球鼻艏最早出现在19世纪末。另外在1898年下水的美国海军防护巡洋舰奥尔巴尼号上，也证实了有球鼻艏的设计。在之后的许多军舰上，都出现了球鼻艏的设计。当时出现的球鼻艏，作用还很单一，只是为了减轻兴波阻力的影响。后来在一些专门用于反潜的军舰上，则在球鼻艏中安装了声呐（这里距离尾部螺旋桨最远，可以减轻自身产生的噪音影响）。
上图为尼米兹级航空母舰乔治·布什号的舰艏鼻
上图为阿利伯克级驱逐舰拉斐尔·佩拉塔号，其舰艏鼻内布置了声呐系统
目前世界上各国军舰的球鼻艏，几乎没有单纯为了减轻兴波阻力而设计的球鼻艏，它们内部均装备了声呐，且表面材质与舰体材质还有所不同，例如钛合金材质的球鼻艏，这种材质具有强度高、刚性好、透声性能优异、内部噪音低、质量可靠、维修费用低等优点。
上图为20世纪初美国海军特拉华号战列舰线图，其舰艏也安装了舰艏鼻
翔鹤级航空母舰
翔鹤级航空母舰的二号舰瑞鹤号，在公试时输出168100匹马力，航速达到34.58节的纪录。如此高航速离不开其安装的球鼻艏。该级舰也成为旧日本海军中首批运用此技术的大型军舰。
大和号战列舰，曾在试航中跑出27节的高速
大和号的线图（沉没之前的状态）
大和级战列舰，由于其主机功率并不高，因此日本专家当年为了提高动力的利用效率，设计了40种船模进行论证，最终确定的是球鼻型船艏。大和号舰艏水线以上部分明显向外前倾，舰艏前端成半圆形，其两舷大幅度外张，借以减少舰艏上浪。舰艏水线以下部分采用球鼻艏，其位置在水线下约3米处，和尖削型舰艏相比，这种新构型可以减少8%的兴波阻力，同时还减少了约3米的水线，从而节省了30吨左右的排水量。另外，在1944年后半年的改造中，大和号曾在球鼻艏内安装零号水下听音器，作为对潜艇威胁的警戒，和今天的舰首声纳颇有些相似之处。
▍军舰前端下方部位为何有个大圆球？
这个“大圆球”的标准名称叫球鼻艏（bulb bow），也可以简称“球艏”，指的是船首部水面以下的球状突出部分，是一种用来克服船阻力的结构。其大小和形状与船体相配合可对水的压力起抵消作用，产生的船波较小，并可改善船体附近水流情况，以减小船的阻力。
船在航行时候会产生兴波阻力，船舶航行时使水面产生波浪，在船首和船尾附近各发生一组波系。每组波系包括横波和散波。横波大致垂直于航向，散波同航向斜交，船波起伏的能量由船体供给，消耗了一部分推进船舶的功率。对船来说相当于克服一定的阻力，这种阻力叫兴波阻力。
球鼻艏的原理如上图：图中绿线是船头没有安装球鼻首时形成的波浪，蓝线（与红线有些交叉）是球鼻艏形成的波浪，蓝线压制了绿线，两者最后形成了我们看见的波浪——红线的波浪。结果就是波浪被压制了，减小了兴波阻力，船就更快了。
上图为原始船体（左）以及安装球鼻首优化后的船体（右）的对比，注意船头位置的波浪阻力变化。
当然咯，军舰上的球鼻艏还有另一个重要用途，那就是安装扫描声呐等探测设备。由于这里位于舰体的最前端，远离舰艇的动力舱段，可以避免了舰艇自身噪声和船体杂波的干扰，也能相应提高作业效率。而且，对于军舰来说，如果考虑到安装声呐的需求，球鼻艏未必能提高舰船工作效率。试验证明，由于安装声呐对球鼻艏有一些特殊的外形要求，军舰安装球鼻艏后不一定会使阻力减少，有时反而略有增加。所以现代军舰保留球鼻艏的最重要原因是安装声呐。
下图为美国伯克级导弹驱逐舰的SQS-53声呐球艏，黑色部分为水声换能器组建，可以看出其外形夸张，令人印象深刻。
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