Vì sao tàu chiến hiện đại luôn có mũi to và dài?

Bên dưới mớn nước của các tàu chiến hiện đại thường có một cái mũi to và dài. Vậy tác dụng của nó là để làm gì? Cái mũi này trong tiếng Anh là “bulbous bow” có nghĩa là cái mũi hình quả lê. Nhưng đừng đánh giá thấp nó, phần lớn các mũi tàu này giúp cho con tàu tiết kiệm năng lượng và tăng tốc độ.

Mũi tàu như hình trên mới chỉ xuất hiện trong thế kỷ 20. Các tàu thuyền trước đó không hề có.

Theo website 81.cn của quân đội Trung Quốc, các mũi tàu ra đời vào đầu thế kỷ 20 và được ứng dụng sớm nhất trong các tàu hải quân nhưng vì chi phí sản xuất cao mà hiệu quả sử dụng lại không được như mong muốn nên nó bị lãng quên.

Phải đến những năm 1960 các tàu viễn dương của quân sự và dân sự mới lại được trang bị các mũi tàu đã được cải tiến. Trong ảnh là một tàu chiến của Hải quân Trung Quốc.

Tại sao mũi tàu lại giúp bảo tồn năng lượng cho con tàu? Để trả lời điều này, chúng ta cần phải nhìn vào những kiến thức về cơ học chất lọc.

Khi di chuyển trên mặt nước không tránh khỏi việc tạo sóng theo tên gọi trong cơ học chất lỏng, còn hải dương học gọi là “sóng Kelvin”. Nhưng không có gió mà tạo ra sóng, các tàu đã tự tạo ra làn sóng cho nên con tàu mất đi một nửa động năng.

Theo trang Marine insight, trong trường hợp tàu không có mũi quả lê, khi thuyền dâng về phía trước, những hạt nước di chuyển về phía đuôi tàu. Tại mũi tàu, áp lực của nước cao hơn và tạo ra những làn sóng được gọi là sóng mũi. Chính sự di chuyển của mũi tàu trong nước đã tạo ra làn sóng. Để tạo ra làn sóng đó, dĩ nhiên con tàu đã mất đi một phần rất lớn năng lượng của nó.

Nhưng khi có mũi tàu, nó sẽ sản sinh một sóng phản ngược 180 độ lên mặt nước để triệt tiêu năng lượng của sóng trên mặt nước do đó làm giảm tổn thất năng lượng cho con tàu.

Đường màu xanh lá cây là sóng đánh vào tàu khi không có mũi (giả định giá trị là 7). Đường màu xanh dương là sóng do mũi tàu tạo ra (giả định giá trị là -5). Hai loại sóng này tương tác với nhau hình thành nên đường sóng màu đỏ. Sự trung hòa của nó đơn giản theo công thức là: 7 + (-5) = 2. Như vậy sóng ban đầu đã bị triệt tiêu đáng kể nên sức cản của nó đối với con tàu và tàu sẽ đi nhanh hơn.

Ban đầu, các mũi tàu được thiết kế hoàn toàn để làm giảm sức cản của sóng nhưng sau đó người ta thấy rằng hình dáng tàu khác nhau cũng dẫn đến các lực tác động vào nó có sự khác biệt. Các tàu càng mỏng thì sóng cản càng lớn, các tàu càng to thì sóng cản va đập vào càng nhiều do vậy các mũi tàu cũng được thiết kế theo những định chế riêng với từng loại tàu.

Với công nghệ ngày càng nâng cao, các mũi tàu không chỉ giúp giảm hao phí năng lượng cho con tàu mà còn có nhiều tác dụng khác. Một trong số đó là nó như một bộ phận áp lực để giảm thiểu độ rung lắc cho con tàu nên rất quan trọng.

Bên ngoài vị trí mũi tàu cũng có thể là vị trí lắp đặt các cánh quạt để điểu khiển hướng cho tàu hoặc là vị trí đặt sonar thủy âm rất lý tưởng để giúp bảo vệ con tàu khỏi các nguy hiểm bên dưới mặt nước.

Gần đây người ta còn phát triển những mũi tàu bằng hợp kim titan. Loại mũi tàu này có độ bền cao, độ cứng và hiệu suất truyền tải âm thanh tốt mà tiếng ồn nội bộ lại thấp, chất lượng đáng tin cậy và chi phí bảo trì thấp.

Nam Khánh