现代船舶的造型五花八门,但除了少数外形极其特殊的专用船,很多船身上都藏着一个共同特征:球鼻艏(bulbous bow)。它出现在吃水线附近,通常从主船体向外凸出,看上去像船头长了个"大鼻子"。这东西已经被用了几十年,理由很直接——它能通过减小阻力提升船舶效率。
但这里有个反常识的地方:这个"鼻子"不是装上就灵,装错了甚至会让船更费油。
原理本身不复杂。假设船开得足够快,球鼻艏会制造出一道与船体本身产生的波不同的波。两道波相遇时相位相反,就能部分甚至完全相互抵消。波被削弱或抵消,船在水中前行时的阻力随之下降,效率也就上来了。
效果能有多大,取决于几个变量:船的航速、球鼻的设计、船体的形状。运行环境同样影响明显——在冰区航行的船还能多占一份便宜,因为球鼻可以把浮冰顶翻,让冰块更容易顺着船体侧面滑过去。
研究人员花了几十年开发模型,试图针对每艘船各自的船体形状做出最优化的球鼻。即便如此,仍有一些船根本不适合装。尤其是航速太慢、无法触发减波效应的船,就不是装球鼻艏的好对象。在某些情况下,这类慢速船装上球鼻之后效率反而下降,燃油消耗跟着增加。
效率变化不只关系到船东的运营成本,也牵动环境账。多数船舶使用柴油发动机,效率提升意味着温室气体排放减少,效率下降则相反。设计得当的话,球鼻艏对造船方来说是一种相对可负担的手段,能压低新船全生命周期的排放与运行成本。
给现有船舶做改装,收益就没那么明确了,所以许多老船干脆不装。不过有研究人员提出,像渔船这类小型船舶服役年限很长,如果它长期以足够高的航速航行、足以抵消改装成本,那么这项改动仍值得考虑。
球鼻艏也远不是造船方省油的唯一招数。一些商船会在水下吹气泡来减小阻力,还有许多船身涂着红色防污漆,用来抑制藤壶、蠕虫这类"搭便车"生物附着生长——它们同样会拖累船速。
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