球状船首

球鼻弓是位于吃水线以下的船首（或前部）的突出球状物。 灯泡改变了水在船体周围流动的方式，减少了阻力，从而提高了速度、航程、燃油效率和稳定性。 带有球鼻艏的大型船舶的燃油效率通常比没有它们的类似船舶高 12% 到 15%。 球鼻艏还增加了船首部分的浮力，从而在较小程度上减小了船的纵摇。

具有与质量和速度的平方成正比的高动能的船只，受益于为它们的运行速度而设计的球鼻艏； 这包括质量大（例如超级油轮）或服务速度快（例如客船和货船）的船只。 质量较轻（小于 4,000 载重吨）和以较慢速度（小于 12 节）运行的船舶由于在这些情况下会出现涡流，球鼻艏的好处会减少； 示例包括拖船、动力艇、帆船和小型游艇。

球形船首被发现在满足以下条件的船只上使用时最有效：

• 水线长度超过 15 米（49 英尺）左右。
• 灯泡设计针对船舶的运行速度进行了优化。

球鼻艏的影响可以用波浪相消干涉的概念来解释：

传统形状的船首会产生船首波浪。 一个灯泡单独迫使水向上流动并流过它形成一个槽。 因此，如果在常规船首的适当位置添加一个灯泡，则灯泡波谷与船首波峰重合，两者相互抵消，从而减少船舶的尾流。 在引发另一波浪流从船上消耗能量的同时，抵消船头的第二波浪流会改变沿船体的压力分布，从而降低波浪阻力。 压力分布对表面的影响称为形状效应。

传统船体形状的尖头船首会像球鼻船首一样产生波浪和低阻力，但来自侧面的波浪会对其造成更大的冲击。 钝的球鼻艏还在前方的大片区域产生更高的压力，使船首波更早开始。

在船体上增加一个灯泡会增加其整体浸湿面积。 随着润湿面积的增加，阻力也会增加。 在更大的速度和更大的船只中，船头波是阻碍船只在水中向前运动的xxx力量。 对于小型或长时间以低速行驶的船只，阻力的增加不会被阻尼船首波产生的好处所抵消。

由于反波效应仅在船舶的较高速度范围内才显着，因此当船舶在这些范围之外航行时，特别是在较低的速度下，球鼻艏并不节能。

球形船首可以根据船首波和灯泡的反波之间的设计相互作用进行不同配置。 设计参数包括 a) 向上弯曲与直线向前，b) 灯泡相对于吃水线的位置，以及 c) 灯泡体积。 球形船首还减少了船舶的俯仰运动，当它们被压载时，通过增加远离船舶纵向重心的距离的质量。