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航海科普——球鼻艏不简单

离船很久了,站在船边兴奋的手舞足蹈了

“女为悦己者容!”精致的女性每天出门前总是美容一番,以求得风光无限的魅力。船舶性别特征是女性,船厂造船工匠们也是这样的心理,几乎每艘新船出厂前就被“美容师”梳妆打扮。我称现代船舶的球鼻艏是工程师为“美女”的头部扎了发髻。美美的面貌让驾驭她的男人们也为之心动。连新船出厂都是由教母亲切地送出去,“姑娘”如同出嫁一样,打扮得漂漂亮亮,开始她的处女航。

有机会到某造船厂转悠了一圈,因不准照相,我留下几张可供拍摄的船舶照片。回家后,我看着数张船首照片,有了对船首说三道四做航海科普的灵感。

船长,我想问你船头上方的标志是什么意思?有什么作用呢?

同行朋友们围上来,让我解释目及的船首标志和设备。

我一瞄图案后脱口而出,这是球鼻艏标志,你看标志下面不是有突出的船首吗?在标志上的数字是球鼻艏突出的长度,表示球鼻艏突出4.5M!

哦,原来是这样啊!这球鼻艏做成这样不是增加阻力吗?

球鼻艏标志上有突出长度4.5米

恰恰相反球鼻艏的作用就是减少阻力而设计的。相同尺度的船舶,其主机功率相同的情况下,有球鼻艏和没球鼻艏的船舶速度完全不一样,球鼻艏可以达到节能减排的作用,现代船舶几乎都安装了球鼻艏。

球鼻艏原理船舶产生的波系与航速、长宽比有关的,所以在设计球鼻艏时要考虑设计航速。但并不是所有的船舶安装球鼻艏就能达到提高速度的目的。看图片上这艘23000箱位的超级集装箱船就是复古型的船首,几乎是垂直上下的。当这么宽大的船舶装上球鼻艏的话反而会增加兴波阻力。

两种船首形状对比

我们可以比较图片中的各类用途船舶的船首形状。

第一张是“雪龙”号的船首,她为了在冰区航行,需要破冰,设计成为了一把破冰刀式,破冰船可以通过直撞式、挤压式和摇摆式等方式破冰。

第二张无动力储油船,她需要船舶拖带,所以船速很低,也就做成了宽大的圆柱体。

第三张是上世纪70年代中国自己设计的“风”字系列杂货船的球鼻艏。

第四张为高速军舰的船首,她是军舰典型的船首。但现代建造的军舰和航母也吸收了球鼻艏的优点,都安装了球鼻艏。

各种船首的形状

“船长,这兴波阻力是什么阻力啊?”

简单地说原本相对不动的水被航行的船体挤出船体,成为船首波浪花,飘向外面但又回流在四分之一的船体上,形成波峰阻力,降低了船速,水动力学上就称为兴波阻力。但装了球鼻艏后,船体航行中就会形成波谷,把兴波阻力搅和了,我称为削峰补谷减阻力。

兴波波峰和球鼻艏波谷之间的示意图

球艏虽使湿面积增大,但其阻力可由船首波与球艏波间有利的干扰,或球艏附近水流情况的改善而减小。科学实验表明船满载时球鼻艏可降低船的主机功率10%~20%。因此,在上世纪60年代设计的船舶都开始安装匹配的球鼻艏了。

顺便再说一下船首其他设备的配置,朋友们可以对照图片认识理解。

请对照船首的标志和设备

在船首上部有一双“大眼睛”,这就是船舶操纵锚设备安家的地方,这是挂锚和收放锚

链的孔洞,垂直下向的是锚链。这艘船舶上挂的锚,因距离较远看似非常小,根据16000标准箱位的船舶配置,我的经验估计这个锚重超出20吨!在船首甲板上就有锚机设备,可以绞起近100多吨大锚和锚链综合重量。

那两个像钱币一样的圆圈是船首侧推器的标志,而对应的船体上两个洞洞就是侧推器。侧推器是用来靠离码头横向移动之用,或者在锚地需要调整船首迎风流姿态之用。但当纵向超过5节船速移动时,侧推器完全失去了功效,根本没有横移的功能了。

有的船舶还在船尾也安装尾侧推器,此类船舶可以摒弃用拖轮外力协助靠离码头。大多数的豪华邮轮就是这样配置的。

一条从船舷延伸到船底的白色线,问问三国时期曹操儿子曹冲最得意了,是他称大象的时候发明的,叫做吃水线,不过曹冲那时候是小船!如果那只大象放在这艘16000箱位的船上,在这条吃水线上根本看不出来大象的重量了!

在船墙边缘的孔叫作导缆孔,是带缆码头的系固绳索。最引人注目的是船首中央的“巴拿马运河导缆孔”。船首和船尾中央各一个巴拿马运河导缆孔!过狭窄的巴拿马运河船闸前要带拖轮专用的。

巴拿马运河导缆孔也可以用在靠泊码头用。

看看大型船舶的结构和设备复杂吗?所以,船上的航海知识是取之不尽用之不竭的富矿。

“你家有矿啊”我用影视剧和微信创作、代表富有的新词来结束本篇航海科普。

衣羊船长在航海博物馆

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