De grootste weerstand die een schip tegenkomt bij standaard operaties komt van verplaatsing terwijl de romp door het water beweegt. Golven die de boeg beklimmen, zijn het water dat sneller opzij wordt geduwd dan het weg kan bewegen. Er is veel kracht voor nodig om de viscositeit en massa water en dat betekent brandstof verbranden, wat de kosten verhoogt.
Een bulbsteven is een verlengstuk van de romp net onder de waterlijn. Het heeft veel subtiele vormvariaties, maar het is in feite een afgerond voorgedeelte dat enigszins uitloopt als het opgaat in de traditionele verplaatsingsrompconstructie. Deze voorste uitsteeksels zijn ongeveer tweemaal zo lang als de breedte van de basis en zouden zich normaal gesproken niet naar voren uitstrekken voorbij de bovenkant van de boeg. Het basisprincipe is om een lagedrukzone te creëren om de boeggolf te elimineren en de weerstand te verminderen.
De bolvormige boog was voor het eerst te zien op de USS Delaware in 1910 en was een controversieel ontwerp van de Amerikaanse marineschiparchitect David W. Taylor.
Een groot deel van de controverse verdween tien jaar later toen passagiersschepen het ontwerp begonnen te gebruiken om de snelheden te verhogen.
Romp gebouwd met bolvormige boegsecties zijn tegenwoordig gebruikelijk. Onder bepaalde omstandigheden is dit type ontwerp zeer efficiënt in het omleiden van krachten van hydrodynamische weerstand en weerstand. Er is een beweging tegen bolvormige bogen die schepen meer flexibiliteit biedt in een tijd waarin "langzaam stomen" een manier is om brandstof te besparen.
Goede voorwaarden voor bolvormige bogen
Het ontwerp van een schip met een bulbsteven wordt in veel leerboeken en technische artikelen besproken. Het wordt vaak een theorie of een kunst genoemd, wat een korte manier is om te zeggen dat niemand 100 procent zeker is van wat ze schrijven. Er zijn details die moeten worden uitgewerkt, maar moderne bouwers hebben gepatenteerde manieren om alle hydrodynamische aspecten van hun rompen te analyseren en te integreren en deze methoden zijn strikte geheimen.
Een bolvormige boog werkt het beste onder bepaalde omstandigheden en een goed ontwerp levert efficiëntiewinsten op door al deze factoren.
Snelheid - Bij lage snelheden zal een bolvormige boeg water boven de bol vasthouden zonder een lagedrukzone te vormen om de boeggolf te annuleren. Dit leidt tot meer weerstand en verlies van efficiëntie. Elk ontwerp heeft de zogenaamde meest efficiënte rompsnelheid, of vaak gewoon de rompsnelheid. Deze term verwijst naar de snelheid waarbij de vorm van de romp op het water inwerkt, zodat een zo laag mogelijke weerstand wordt verkregen.
Deze ideale rompsnelheid is misschien niet de topsnelheid van een schip, omdat op een gegeven moment de door de boegfuncties gecreëerde lagere drukzone groter wordt dan nodig. Een waterdrukgebied dat groter is dan de romp is inefficiënt en leidt tot een verminderde roerrespons.
Idealiter zal de kegel van water onder lagere druk instorten net voor de rekwisieten. Dit geeft de propbladen iets om tegenaan te duwen en te beperken cavitatie bij de props en het roer. Cavitatie zal leiden tot verminderde efficiëntie van props, trage besturing en overmatige slijtage van romp en aandrijfcomponenten.
Grootte – Schepen onder 49 voet (15 m) hebben niet genoeg bevochtigd gebied om te profiteren van een bolvormige boog. De hoeveelheid weerstand op een romp hangt samen met het bevochtigde gebied. De structuur van de lamp vergroot ook de luchtweerstand en op een gegeven moment krimpen de voordelen tot nul. Omgekeerd gebruiken grotere schepen met een groot deel van de waterlijn tot het frontale gebied de bolboog het meest effectief.
Slechte omstandigheden voor bolvormige bogen
Ruige zeeen - Terwijl een traditionele romp met de golf omhoog komt, kan een romp met een bolvormige boeg erin graven, zelfs als deze is ontworpen om de boeg onder normale omstandigheden op te tillen. Trim kwestie is een van de meest diepgaande aspecten van boogontwerp onder scheepsarchitecten. Er is ook een enorm psychologisch aspect onder de bemanningen die dit boogontwerp als gevaarlijk beschouwen bij storm. Er is een waarheid dat deze bogen in golfvlakken graven, maar er is weinig bewijs dat het gevaarlijker is dan traditionele ontwerpen.
Ijs - Sommige ijsbrekende schepen hebben een speciale vorm van een bolvormige boog die zwaar is versterkt. De meeste bolvormige bogen zijn gevoelig voor beschadiging omdat ze het eerste contactpunt zijn met een obstakel.
Naast ijs kunnen grote brokstukken en vaste voorwerpen zoals dokvlakken deze verlengde onderwaterbogen beschadigen.