長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)……

　　所以，我們印象中的船頭是這樣的：

　　

　　破浪前進(jìn)的美國(guó)華盛頓號(hào)航空母艦。

　　然而，我們沒看見的部分卻是這樣的：

　　

　　美國(guó)福特號(hào)航空母艦組裝畫面，船頭前方，吃水線下是一大長(zhǎng)坨。

　　不僅是航空母艦，其他大型郵輪也如此。平時(shí)，我們看到的郵輪是這樣的：

　　

　　目前世界上體積最大的遠(yuǎn)洋郵輪瑪麗皇后二號(hào)，上面有15個(gè)餐廳和酒吧、5個(gè)游泳池、1個(gè)賭場(chǎng)、1個(gè)舞池和1個(gè)天象館。

　　但實(shí)際上，它是這樣的：

　　

　　注意，白色箭頭處，站著的是一個(gè)人，不是海鷗。

　　也許這樣，大家會(huì)看得更清楚：

　　

　　這造型，怎么說你好呀……

　　問題又來了?船頭前面這一長(zhǎng)坨是什么?干什么用?難道是為了安裝聲吶裝置而多出來的?

　　此問題源遠(yuǎn)流長(zhǎng)

　　古代，地中海東岸的腓尼基人(公元前1200年-公元前539年)，他們善于航海與經(jīng)商，腓尼基人建造的船，其前部也有一個(gè)突出物。

　　

　　腓尼基船

　　

　　腓尼基船

　　若時(shí)光倒流，我們回去問腓尼基人：你們建造的艦船，為嘛前面都有一突出物?可是為了展示雄風(fēng)?

　　他們可能會(huì)這樣回答：“為了撞翻對(duì)方!”

　　還有呢?

　　“也許……船會(huì)快一點(diǎn)吧，我們感覺的?！?/P>

　　可這是為什么呢?

　　“哪那么多為什么?這種問題，你應(yīng)該去問神!”

　　…………

　　古代人知道什么設(shè)計(jì)可能會(huì)比較管用，但卻不知背后的原因。而現(xiàn)在，說實(shí)話，我們也不能拍著胸口說，已百分百吃透其背后原理。

　　為什么這么說?先來看一個(gè)例子。

　　耗資8億美元的郵輪

　　美國(guó)國(guó)家地理頻道制作了一部關(guān)于“瑪麗皇后二號(hào)”郵輪的紀(jì)錄片。里面講述了這樣一件事。

　　這艘造價(jià)高達(dá)8億美元的郵輪，在其總體設(shè)計(jì)已定的情況下，其航速?zèng)]有達(dá)到要求，只有二十多節(jié)的航速。而訂貨廠商強(qiáng)烈要求，郵輪在平靜海面必須具有接近或超過30節(jié)的航速，必須具有6天內(nèi)橫渡大西洋的能力，否則此郵輪將失去競(jìng)爭(zhēng)力!

　　然而，郵輪的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)已經(jīng)開工，沒法再想辦法增加功率。這可愁壞了郵輪制造廠商，最后，他們的設(shè)計(jì)師萬般無奈的情況下，把瑪麗皇后二號(hào)船頭前面的那個(gè)突出物加長(zhǎng)兩米，然后，問題得以解決了，郵輪航速終于超過了30節(jié)。

　　這個(gè)突出物，現(xiàn)在我們叫做球鼻艏。

　　

　　為紀(jì)念瑪麗皇后二號(hào)十周年，攝影師James Morgan忽悠船長(zhǎng)Kevin Oprey到突出物上拍寫真(論攝影師的重要性!)。

　　是的，現(xiàn)在我們都知道，球鼻艏確實(shí)能提高船速，但如果我們真知道得那么透徹，就像愛因斯坦極其肯定物體不能超光速，就像我們精確地知道光速等于每秒299792458米的話，那么，通過計(jì)算機(jī)的輔助運(yùn)算，也許所有船舶設(shè)計(jì)師都應(yīng)該提前知道，瑪麗皇后二號(hào)郵輪的球鼻艏的精確長(zhǎng)度應(yīng)該是12米，或者是12.005米，但是，設(shè)計(jì)師不知道，他后來是采取不斷試驗(yàn)的方式。

　　球鼻艏為何能提速?

　　船行于海，就像車駛于路，前者是在水與空氣交界處穿行，后者是在陸空交界處行駛。而深海潛游的核潛艇，它更類似于騰飛于空的飛機(jī)——都是在一個(gè)固定介質(zhì)中工作。

　　所以，對(duì)于船來說，我們既要考慮大氣的空氣阻力，還要考慮水的摩擦阻力，以及波浪的阻力，也就是興波阻力。這些阻力中，興波阻力和摩擦阻力占大頭，對(duì)于高速船來說，這兩種阻力的占比都各接近一半，占到總阻力的85%左右。

　　海浪會(huì)讓船上下起伏，這有點(diǎn)類似于你駕車在一條坑坑洼洼的路上行駛一樣。

　　無疑，海浪會(huì)增加船的阻力，而平靜的海面，船周圍的海浪(波)是船自身造成的，從能量的角度來說，那些波浪是船在消耗大量燃油后制造出來的，所以，我們可以說，船行駛時(shí)，產(chǎn)生的波浪越小，越少，則船消耗的燃油就越小。

　　

　　船頭激起的波像一堵水墻，一直跟船伴隨前進(jìn)。

　　所以，問題的關(guān)鍵是減小船，尤其是船頭產(chǎn)生的波，可怎樣才能減少?

　　經(jīng)過前人大量實(shí)踐和試驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)，球鼻艏作用明顯!

　　可這是為什么?

　　有一種解釋是這樣的。

　　

　　把一球放在水面下移動(dòng)，則球的前方水壓上升，上方水面會(huì)隆起，到了球的后面，壓力下降，水面下降，從而起到抑制波浪的作用。

　　上面這種解釋來自日本船舶專家吉田文二，他在其所著的書《船舶知識(shí)》中提到過。

　　

　　結(jié)合這張圖，我們也許更容易理解吉田文二的說法。圖為意大利輪船Pride of Hull。

　　另一種解釋是這樣的，就是球鼻艏產(chǎn)生的波跟其他波產(chǎn)生疊加，相當(dāng)于是，你的波峰遇到了他的波谷——抵消了。

　　

　　(動(dòng)圖)船前進(jìn)時(shí)，如果沒有球鼻艏，則波往上爬，沖擊船頭，形成很大阻力。

　　

　　(動(dòng)圖)逐漸加長(zhǎng)球鼻艏，其形成的波與另一個(gè)波互相抵消。

　　船并非以一個(gè)恒定的速度航行，而航速的變化無疑會(huì)導(dǎo)致船頭前方水流情況跟著變化，為對(duì)應(yīng)這種情況，人們現(xiàn)在也開始研究可變球鼻艏。

　　

　　不同的航速下，可調(diào)整球鼻艏的形狀和角度，直到它能最大限度地減少興波阻力為止。

　　二戰(zhàn)時(shí)，日本的大和號(hào)戰(zhàn)列艦，其排水量高達(dá)64000噸，長(zhǎng)263米，可裝備7架艦載機(jī)。

　　日本為了讓大和號(hào)戰(zhàn)列艦在滿載狀態(tài)下能以27節(jié)速度航行，配備了大功率動(dòng)力系統(tǒng)。然而，因?yàn)榇蠛吞?hào)安裝了球鼻艏，結(jié)果，它在滿足27節(jié)航速的情況下少輸出了8.2%的動(dòng)力，相當(dāng)于減少了1.2萬匹馬力輸出。

　　

　　日本大和號(hào)戰(zhàn)列艦，最高航速27.46節(jié)。

　　

　　1945年4月7日大和號(hào)被擊沉畫面，全艦共2767人，僅269人逃生成功。

　　更多球鼻艏

　　在粗略地了解球鼻艏的作用機(jī)制后，我們不妨來欣賞一下其他的球鼻艏圖片。

　　

　　巨大的球鼻艏，可與地面兩人作對(duì)比。(圖片來自S*anner06n2ey)

　　

　　正在建造中的，英國(guó)皇家海軍威爾士親王號(hào)航空母艦。

　　圖為其球鼻艏，上方是航母甲板。預(yù)計(jì)2020年前后服役。(圖片作者Amy Grant)

　　

　　海獅說：講真，這是我們第一次爬上輪船，陽光暖融融睡個(gè)午覺先。據(jù)說，一會(huì)兒還要乘風(fēng)破浪，太刺激了。