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瀚海狼山:维克兰特号高速下剧烈颠簸,是因为忘了设计球鼻艏?|2021-11-02

维克兰特号在第二次试航中表现出来的,在二级海况下高速行驶出现剧烈颠簸,船头兴起大浪的状况,明显不是正常现象,这已经是全球的共识。因为从另一个角度看,在其尾流的两侧,还有非常有规律的反常侧浪出现,这明显是船头不断颠簸起伏,很大程度上前半船身硬往水里钻造成的结果。于是很多人开始找问题的原因。有人翻出了维克兰特号三次下水中,其中某次船头吃水部分安装时的照片。惊讶的发现这艘4.2万吨级的中型航母,居然“忘了”设计船头水下部分的球鼻艏!认为这就像是设计和建造了一个150米高、30层的居民楼,却忘了安装电梯一样的低级失误。于是出现高速下剧烈颠簸造埋头浪的情况也就是很正常的结果了。不过瀚海狼山、匈奴狼山要说,把维克兰特号试航中表现出来的严重的不适航状态,认定为,


忘了设计安装球鼻艏,其实是把问题简单化了。维克兰特号虽然船体建造是在南亚某国的科钦造船厂;但是图纸的设计,却是请的意大利和法国的船舶设计师。如果说意大利设计师在历史上也没设计和建造过超过4万吨级的航母,设计经验可能不足;但是法国设计师毕竟还是设计过4万多吨的戴高乐级航母的;而戴高乐号并没有同样表现出高速下剧烈起伏产生埋头浪的问题。因此主要原因并不是欧洲的设计师忘了设计,而维克兰特号的建造单位又忘了安装球鼻艏。如果从纯技术上讲,球鼻艏基本是二战以后,才出现的船舶设计和建造领域的技术流派。在二战以前的所有民用船舶和军舰,都不存在球鼻艏这种装置和造型。当时船头吃水部分流行的,基本都是刀片艏。就是像剃须刀的刀片一样,来劈开波浪高速前进。


至于所谓的垂直艏、倾斜艏、飞剪艏等,都是船头部分在水线以上的抗浪造型,和船舶的水下性能无关。而不少二战期间的高速战列舰或者战列巡洋舰,已经靠本身强大的蒸汽动力和水下刀片艏,可实现长时间30节以上的持续高速,也很少出现像维克兰特号现在的剧烈颠簸造埋头浪的状况。这说明有没有球鼻艏并不是问题的根本原因。而意大利和法国的船舶设计师,最近十几年设计的不少民用大船,本身就有逐步向刀片艏“复古”的现象。因此维克兰特号没有球鼻艏却采用刀片艏,不是马虎大意的低级表现;反倒很符合部分欧洲船舶设计师推崇的“新复古风”。实际上看看最近法国船舶设计师新推出的7万吨级的庞级新航母,也是没有球鼻艏而是采用了复古的刀片艏。只不过法国未来新航母在刀片艏后面,


还有声呐舱,而维克兰特号确实是光秃秃的纯刀片船头而已。那么大型船舶,包括军舰,到底是安装球鼻艏好,还是不带球鼻艏,用更简单的刀片艏好?这个问题就像饭前喝汤好还是饭后喝汤好,至今也没有定论。其实球鼻艏也不是单纯一个形状。驱逐舰的球鼻艏和航母的球鼻艏区别就很大。而就算是尼米兹级航母,前9艘都是并不算很突出的胆型球鼻艏;而到了尼米兹级的最后一艘,直到福特号上,才采用了更加突出狭长的纺锤型球鼻艏。而库舰和其姊妹舰,也是采用了和尼米兹级前9艘外形几乎一样的胆型球鼻艏。倒是某一艘新大舰和所有福特级一样,用了长长的纺锤型球鼻艏。也不是所有的球鼻艏里面都有球鼻艏声呐。驱护舰如果有球鼻艏一般都会在里面安装船头主动声呐。其实除了苏式航母,大部分美式航母的球鼻艏内部并没有声呐,只是作为一种单纯的破浪装置存在。


研究表明,球鼻艏并不是在所有航速下都可以减少阻力提高航速。球鼻艏的正面减阻作用只在一定的航速范围内起作用。这是因为水作为一种有粘滞性液体,其流体力学特征极为复杂。这也是为何有部分欧洲船舶设计师更愿意复古最容易劈波斩浪的刀片艏的一大理由。如果说球鼻艏有一定减阻增速作用。那么也主要在于流体中航行物体面积率的变化造成。天鹅有较大的头部和长长的天鹅颈,在一定速度范围内可以减阻增速。纺锤型的球鼻艏就等于是水下的天鹅头颈。还有人认为球鼻艏等于是船头下面多一个大型的浮力球,可以提供多余浮力让航母等大型船舶不容易埋头产生埋头浪。实际上就算是福特级巨大的球鼻艏的排水量也不过500吨左右;对比全船10万吨的全重,可提供的浮力基本属于无关紧要。

对当代的大型舰船来说,基本都是浮力最大的全船舯部,像扁担一样的挑着轻排水的两头前进。担子前头下沉得厉害,并不在于前面箩筐的太大或者太小,而是在于整个担子的重心没掌握好。要防止全舰高速下埋头,关键还是要确保全舰的整体平衡,特别是动力系统的推力矢量非常精准无误才是根本。目前全球一流的舰船设计大国,会有巨型水池来对每个新船型进行无数次的水池试验,完全过关后才会上马。而维克兰特号根本就不走寻常路,完全是用1比1的实船在真实的大洋中进行最基础性的“水池”试验,就问你们服不服!

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