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标题: 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力 [打印本页]
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 13:03
标题: 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 1 ]7 o2 x2 i4 G* ?6 O

6 W3 c" I2 q& o, p潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。
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就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。* L' P/ R0 i, `( H! I- R
) T" N. T+ {4 q9 `" `6 @
下面发一组照片对比一下：
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1 S  V! _/ \- ~  H5 \1、        低速航行8 u8 j6 I7 @/ j9 D; J3 n

# u% l2 z$ T! u& k2 g  ]( f' V3 G5 e4 t; a
BATON ROUGE号
9 M1 k6 E. _1 R0 E0 ?
; H9 x+ d  C2 \4 v+ _- D: j; B6 I$ r' K5 D& I
V-2级
4 g" a" o, {5 Q4 l; w: p- Y
6 F7 O2 D% h5 Q/ \0 c上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。
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下图为苏联V-2级核潜艇。# ?/ t+ k& H0 ~

& X( J- x+ ^0 j, k0 {7 R0 i3 S* R. P这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。
3 g. K% n7 a9 |, ]: ~! b8 ?  q: Q
) d1 i: U* T' K+ k7 \4 |7 E" ^
5 Z7 Y. ?' c5 f! `: R& i2、        中速航行. L! [. n6 H( P& s2 s9 q! h+ c

+ D  j) r: Q; X+ H) z7 j; P2 h! }  z* q; T, E
弗吉尼亚级# Z4 ?4 X& n' [7 n( w, h

: u& E" w3 i5 z% v' M( R
# V7 R$ E  n  U4 _0 n/ o! JV-3级, x. D3 M5 D2 {) p! O  T" G

* Y1 u- j" ?- |上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。5 c# R! z) o; }+ a$ @
- @9 F  ]0 z7 x7 }
中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。
( Q& E2 x  u$ n4 l# a! o) R- z, ]* ^1 O

& c% [5 r+ h! p+ L8 z/ l% ]3、高速航行
1 J% |- S( e/ r  |. e: r, e$ L4 P; X( i
- F4 a# f. M2 D0 B0 V* a+ x2 U
高速航行的美国洛杉矶级
1 A% e& h* g: ?9 \4 ?& \& Q. [/ N6 ^5 H% o7 c: z

. k: m& r$ k9 I. cP级
+ X& S" B: b# v4 b& D
; g4 |5 K( s, D" d5 T2 d  t5 ], C8 D# l' a9 h7 w# m6 O# o
C-1级
1 A& m( S# w, K1 q7 n- B% M9 R+ h- p9 s( C2 q4 H

' S# E6 d) a: o- D" w' H9 F  W/ ?V-1级& W5 i, s" x# ^7 u( c- Y% R( G
( R, G0 ^$ [+ k& Z, x& z
上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。; m* N7 C1 k8 ~

/ F  `* D' }% N5 L9 d; q2 Q* Z高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。7 F. \" h. W9 }; r+ Z6 j) s

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  g' L8 ~, r' G* B6 C编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。% b& a( I& \7 z) |
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核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。
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作者: 逍遥探花    时间: 2013-2-4 13:14
外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
作者: 维京老海盗    时间: 2013-2-4 13:37
是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
作者: 猫元帅    时间: 2013-2-4 13:44
我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。
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* H& Z4 o2 D: |  u凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:01
猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 + H# L. h& E! @  U
我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...

8 j3 B# L8 G5 U以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。! [6 H( Q0 S% D# E) b1 G

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作者: 猫元帅    时间: 2013-2-4 14:03
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
# Z) @5 ?5 M, V) I( T以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
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我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:07
猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 7 d. y6 o: Y5 `* w' I9 o" ?" |
我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...
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是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
作者: akboz    时间: 2013-2-4 14:20
一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:55
akboz 发表于 2013-2-4 14:20 2 @/ j$ U% j- D: @/ O
一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...

4 r5 }% d1 }# R3 _是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。, l6 J" d' m( q) h
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作者: groovy26    时间: 2013-2-4 15:21
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
; r( |' v3 l3 E9 x& @1 d以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
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严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 16:43
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
3 Y& j% m9 f9 ^' ~7 Q# `, o
3 R; X* ?! r# f" p发几张线图比较一下
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9 U% W3 r- f' T' A8 P! w3 @2 r% ?2 P' w0 O. Y* P
洛杉矶级
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弗吉尼亚级
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阿库拉级
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1 U) v, ^) h( s' N+ c1 I1 E( h6 a& w) T$ t9 q+ R
阿尔法级2 t2 t( g$ j$ e/ T/ J* h4 h, ?) S; {
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* `/ [, a9 H4 m8 F' ^# `6 K' r
2 g# p' q( c% [5 F; y: ^/ I! _亚森级
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自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。
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7 f  G  X/ Z# R3 C  Q个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
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与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。5 U1 i& v& ^& s8 K2 i

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作者: 大鹏翔宇    时间: 2013-2-4 17:09
双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
作者: groovy26    时间: 2013-2-4 17:37
潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
$ P$ A, ?1 B7 Z. a2 g) |发几张线图比较一下
; ]/ X5 q9 X/ o. W) I) H8 d* J0 r
是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 18:05
大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
  d! _* v; O' Q9 J& ^双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
% u. N' r$ e: c
. I7 T$ j! q" n
是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。  D) F' S7 ~5 ~' I3 P' K
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作者: TopGun    时间: 2013-2-4 19:10
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
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. R5 x8 H# F3 l苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
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7 q* K' I; U# v3 M  p% `; G, T以上请指正。
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作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 19:22
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 & b3 G; i( k+ H0 B! E2 r  d* }
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : I* B3 R; ]6 l9 E% }" t( R- y! K
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
3 p$ C& s8 L4 I$ y( L! H8 V! ^$ q" E% ]: t! Y% v9 _& }
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
7 }) `6 Q# J5 G) w& |

8 ?4 Y. v" {7 Z  w. y4 b+ w0 h“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
8 o, V+ u8 w; {& p9 U. w/ S, x7 R9 V; l( A& D
双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。) q6 _5 Y; ^( d. I* T, [
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) \& s$ D! B0 p  `
9 J. v- M1 M2 i& g; C
% C, g- _' f9 E2 [当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。
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作者: TopGun    时间: 2013-2-4 20:16
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
9 M/ V6 z" v' w- Z9 d$ }" v
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 3 P0 W- c1 Q1 V
“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。8 e( V& v3 Q9 G" |

" Y; r4 Q( s' j& J, A; C双壳体对艇型有修正调整 ...
) w3 ?! f5 ?. V/ ^( g& \1 q! h
  E, q- \4 ]4 O5 v" a9 I$ L. k( V  U
美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
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* e2 n6 b9 K7 q* V在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。# R* b) b1 H& k/ k* [8 B( t% a

5 p* a6 Y( A8 E1 w苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。, f- U/ ?! r! r2 Z3 A

0 u$ ]. r3 z3 L+ H; }另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？; x. j7 J4 F8 H% c; B. _

7 R7 y3 t+ Q( f4 m7 }
0 W* `5 V: A% f' S/ y: d. _4 @0 F9 ]2 o5 C0 n
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作者: MacArthur    时间: 2013-2-7 06:52
水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
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作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-7 09:57
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑 9 _2 b1 T& w! k! l) E% e
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ! S6 G/ {6 t8 P% P4 c' }! P: \
水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？& [; y. e1 h4 L+ Z5 V' q) f
...
6 S$ x7 P, N$ a/ \0 J
5 Y( U5 x5 S0 T2 F  P% R
不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
0 R/ c8 X/ t  \# z( A' x* X
$ Z$ c4 c2 O- H4 C3 \. L8 ~潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。) H8 ^7 a4 }- a

9 [/ ?5 Y4 p  m- W4 w( R! l但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。; F5 f0 ]* ]1 `& h9 W. |

# L% E2 |  [8 E; d- U% Y+ B5 c. z/ Y现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。0 L2 d; b5 j5 J* t5 g* ]( i$ U

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8 q3 v; Y6 K9 c7 ^/ x1 }* U
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作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 22:02
哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-8 23:33
xlan1976 发表于 2013-2-8 22:02
* {. w) u" B$ K3 f9 y/ o4 [3 S: j哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力 ...
) V( I4 g; t. h# e1 G3 C4 N
我就更不是学这个的了
3 ?! a- w% r9 a! k7 ?, M6 `1 r" N
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
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5 Q; Y6 Y7 _  N' X( [
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作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33
, X4 ]7 X( q* c7 A( S  Q; q我就更不是学这个的了 / C# T5 \* x& ?
5 Q4 j( v3 q: D
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

; q! J9 r+ E: q9 r那两位啊，求指教



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