A maior resistência que qualquer embarcação enfrenta em operações padrão vem do deslocamento à medida que o casco se move pela água. As ondas que escalam o arco são afastadas mais rapidamente do que a água. É preciso muito poder para superar o viscosidade e massa de água e isso significa queimar combustível, o que aumenta os custos.
Um arco bulboso é uma extensão do casco logo abaixo da linha de flutuação. Ele tem muitas variações sutis de forma, mas é basicamente uma parte frontal arredondada que brilha um pouco quando se mistura à construção tradicional do casco de deslocamento. Essas saliências para a frente têm o dobro da largura da base e geralmente não se estendem para a frente além do topo do arco. O princípio básico é criar uma zona de baixa pressão para eliminar a onda do arco e reduzir o arrasto.
Aparecendo pela primeira vez no USS Delaware em 1910, o arco bulboso era um projeto polêmico do arquiteto de navios da Marinha dos EUA David W. Taylor.
Grande parte da controvérsia desapareceu dez anos depois, quando os navios de passageiros começaram a explorar o design para aumentar a velocidade.
Cascos construídos com seções de proa bulbosas são comuns hoje em dia. Sob certas condições, esse tipo de projeto é muito eficiente no redirecionamento de forças de resistência hidrodinâmica e arraste. Há um movimento contra arcos bulbosos que permite maior flexibilidade dos navios em um momento em que o "vapor lento" é uma maneira de economizar combustível.
Boas condições para arcos bulbosos
O design de um navio com uma proa bulbosa é discutido em muitos livros e artigos técnicos. É frequentemente referido como teoria ou arte, o que é uma maneira curta de dizer que ninguém tem 100% de certeza do que está escrevendo. Há detalhes a serem trabalhados, mas os construtores modernos têm maneiras proprietárias de analisar e integrar todos os aspectos hidrodinâmicos de seus cascos e esses métodos são segredos estritos.
Um arco bulboso funciona melhor sob certas condições e um bom design fornece ganhos de eficiência em toda a faixa desses fatores.
Rapidez - Em velocidades baixas, um arco bulboso retém a água acima do bulbo sem formar uma zona de baixa pressão para cancelar a onda do arco. Isso leva a um aumento do arrasto e perda de eficiência. Cada projeto tem o que é conhecido como a velocidade do casco mais eficiente, ou geralmente apenas a velocidade do casco. Este termo refere-se à velocidade em que a forma do casco está agindo sobre a água, de modo a produzir o mínimo de arrasto possível.
Essa velocidade ideal do casco pode não ser a velocidade máxima de um navio, porque em algum momento a zona de pressão mais baixa criada pelos recursos do arco se torna maior que o necessário. Uma zona de água de pressão mais baixa que é maior que o casco é ineficiente e leva a uma resposta de leme reduzida.
Idealmente, o cone de água de baixa pressão entrará em colapso antes dos adereços. Isso dá às lâminas de suporte algo para empurrar e limitar cavitação nos adereços e leme. A cavitação levará a uma eficiência reduzida dos adereços, direção lenta e desgaste excessivo dos componentes do casco e da transmissão.
Tamanho – Embarcações menos de 49 pés (15 m) não têm área molhada suficiente para tirar proveito de um arco bulboso. A quantidade de arrasto em um casco está relacionada à sua área molhada. A estrutura da lâmpada também aumenta o arrasto e, em um determinado momento, os benefícios diminuem para zero. Por outro lado, navios maiores com uma alta proporção de linha de água na área frontal usam o arco bulboso com mais eficiência.
Más condições para arcos bulbosos
Mar agitado - Enquanto um casco tradicional se ergue com a onda, um casco com um arco bulboso pode cavar mesmo que seja projetado para erguer o arco em condições normais. A questão da guarnição é um dos aspectos que mais divide o design do arco entre os arquitetos navais. Há também um enorme aspecto psicológico entre as equipes que percebem esse desenho do arco como perigoso em tempestades. Há alguma verdade de que esses arcos cavam nas faces das ondas, mas há poucas provas de que seja mais perigoso que os desenhos tradicionais.
Gelo - Alguns navios de quebra de gelo têm uma forma especial de um arco bulboso que é fortemente reforçado. A maioria dos arcos bulbosos são propensos a danos, pois são o primeiro ponto de contato com um obstáculo.
Além do gelo, detritos grandes e objetos fixos, como faces de docas, podem danificar esses arcos subaquáticos estendidos.