軍艦船底的圓球看似不起眼,其實作用很大,堪稱潛艇「剋星」

 經過幾個世紀的發展演變,軍艦研發設計已經形成了一個專業化、標準化體系。儘管當下各國在戰艦結構布局、造型設計方面形成了很多流派,但還是有很多標準成為了共識。比如,很多軍艦船底都設計有鼻艏。這個造型奇特的龐然大物,其實有獨特的作用。一方面,它是克制興波阻力的法寶,可以減少軍艦功率消耗。另一方面,它內有乾坤,可以加裝各型號聲吶,讓水面戰艦成為潛艇的剋星。

從流體力學層面分析來說,無論是民用船隻還是軍艦,在水上航行都需要克服水流阻力。一般人認為,要想降低船舶行駛阻力,只要將船體收窄,這樣就可以減少和水面的接觸面積,大大降低阻力。其實,所謂阻力包含兩層含義,除了水流造成的航行阻力之外,艦船還要受到興波阻力的影響。興波阻力的原理其實非常簡單,我們知道,艦船在水面行進的模式就是「劈開水面」,在這個過程中,水流會對船體施加壓力,讓船頭部分形成航行阻力。與此同時,船尾部分則會出現低壓區,產生一股後拉船體的力量。前後兩種阻力交織在一起,其形成的阻力要佔據艦船行進阻力總和的一半以上。這時候,就凸顯出鼻艏設計的精妙之處了。

特別是對於長期航行在大海上的軍艦而言,當海水衝擊艦體時,鼻艏就可以有效地抵消很大一部分興波阻力。理論上來說,軍艦的噸位越大,遇到的興波阻力也越大,相應的鼻艏尺寸也就越大。有了它的存在,軍艦就可以在行進過程中避免過大的功率損耗。除此之外,鼻艏設計還有一項重要使命,就是為了安裝聲吶參與反潛作戰。特別是近年來,各國潛艇技術突飛猛進,無論是常規動力潛艇還是核潛艇,潛航時間、深度、靜音性能都不斷提升,這讓反潛作戰難度越來越大。特別是對於很多水面戰艦而言,除了不斷更新反潛武器裝備之外,更需要在聲吶系統上大做文章。

要知道,現代軍艦艦體內的電子設備集成度非常高,因此對於空間配置安排也有專業化要求。和其它電子設備不同,聲吶想要發揮出最大功效,就必須安裝在船底,鼻艏自然成為最佳搭載艙。由於鼻艏在軍艦的水下前端,處於這個位置的聲吶能儘可能排除雜波干擾,讓探測效率和探測距離達到極致。科學實驗顯示,和安裝在船尾的聲吶相比,安裝在鼻艏位置的聲吶探測效率提升30%,探測距離提升10%。

目前來說,安裝在鼻艏位置的聲吶工作模式主要分為主動式和被動式兩種。特別是近年來大熱的主動式聲吶,它通過主動發射聲波尋找搜索潛艇目標,一旦接收到反射回波,就能以此推斷出潛艇所在的位置信息。各國裝備的鼻艏聲吶中,美國海軍的相關裝備型號最多,功能也最全。以「阿利?伯克」2A級驅逐艦來說,其鼻艏位置就裝備了SQS-53艦殼聲吶。美國海軍新一代驅逐艦「朱姆沃爾特」級更是在鼻艏位置的同時安裝了中頻SQS-60和高頻SQS-61兩種聲吶。據悉,除了可以探測搜索潛艇外,高頻SQS-61聲吶還能探測魚雷。

不得不說,軍艦設計不僅是船舶工業實力的體現,也是一個國家綜合工業能力與科研實力的象徵。經過不斷探索和改進,如今軍艦在設計、建造細節上日趨標準化和專業化。可以說,每一個部件都是建立在嚴格測算和反覆實踐基礎上的。以鼻艏設計來說,既能保證軍艦的行進速度,又可以提升反潛作戰能力,自然不可或缺。與此同時,我們也可以對未來軍艦的設計方向和潮流進行大膽猜想,隨著潛艇的反探測技術越來越強,未來鼻艏設計必然也會與時俱進,不斷融入新的理念和新的元素。

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