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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
5 o3 I- Q) \$ o9 e1 j2 F2 i0 X# O0 w# L* x+ g6 `0 u. I1 x
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。9 A# ?  f: e! k( d
3 M8 y# J" w2 L% L, S
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。
* Y* |: `5 h' N; p
- m+ }0 c" U, k& Y下面发一组照片对比一下：
- t0 Y- S& P( g3 @
% I0 j" A; X) \' H1、        低速航行
$ S/ i2 M5 l: J+ {% u! U7 W2 h  h( w5 E  Q# A

1 d. j0 B4 p8 }0 K& ~8 X* gBATON ROUGE号
6 c. X; Q' t- W& d6 O  d" C
, s! `4 E) i# m9 l3 T0 J2 r0 }5 b7 k( ?: x
V-2级
$ l" C4 B+ V9 [, S1 m* I7 q
, N" ]2 D( I: w* I0 p, s( Y' n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。
6 s  [! d2 g* l' Y. S2 \' o9 z* l  G5 Y+ _
下图为苏联V-2级核潜艇。8 R: [3 ]8 C$ Y+ a: l

) [+ [& X. ]1 i# \- ^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。
+ \. z$ S3 D5 ]1 [* h: `8 F1 F3 h+ B2 }8 C

, {5 G, j. C4 X, ~2、        中速航行$ L/ n3 x& P6 O" c, ~, N
6 D. {! s# {* }8 F

- \  R; o2 Y/ Q5 x3 L, p0 c弗吉尼亚级" ^& o" N9 r! m+ r1 ^; G" {4 R- ~
/ t& ?; |3 {8 d: ]. f, Q+ k

/ O! s" `+ q7 kV-3级3 E: u6 V* O9 F; r' p
- M" }  h1 |$ Q+ P
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。0 B+ j; a5 a3 {& Y
3 ^  x+ H9 Y; Q  y* h8 x' Q
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。4 U% p% E, L$ w: j

5 [- R, N) _8 Y9 ~; n7 ~( ?8 F% z$ _8 c8 b1 P& X: r$ j
3、高速航行
# ]% U7 Z, |" M% y( c+ l' |8 z: V* D
- v& X$ R  j" w0 Q* M% c8 T6 w7 Z: h- L, F- u( @% Q0 p
高速航行的美国洛杉矶级
: @7 |6 }  F, ?' n' a3 }- \) c1 N, P- e. H
7 b& v; \; G, r
P级
; d/ \( h+ Y/ `- q
% {0 H' n  Z3 [& M& R& \
; r# |  }+ u! P* cC-1级3 F) z6 l  y! L8 l6 a: ^
5 \; V2 G% I: ], T& c$ r3 K

2 p( G+ }5 s/ `& HV-1级
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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。' g) `7 p) B% f+ ~" N; y- @
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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。( V" [/ X2 @: q  |; ^7 p

! y: Q: _2 ?3 T# i/ V- Z4- e" a& }& Y7 A; \8 a( \+ k

; F4 N; D1 x3 v4 _6 q( ~( s# b+ W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。) Z; s7 \- o" O' p6 [8 r" ~
. R- r2 M7 T: Z% N
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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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 $ G9 q# G4 e+ D" }
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 ...
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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。& K8 `; n! T; H3 b* c5 T7 i

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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
5 n8 y0 S+ h. C1 C' q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 ...

: ?9 T1 H4 b6 |% `: T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 8 @2 `; g+ X% O+ T  ~( b
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
. O8 d' e/ K# e7 @0 {( N+ _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 ...

- G% |) v3 U) Y: n, l8 V) T) {! ?7 N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。; B0 N7 |' [9 C. b5 M0 o) z1 ^6 Q. m

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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 7 Q- `9 P6 u4 U, w+ 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 ...

) O. C; X) g) m% t  I6 `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
' _- {( u$ Z0 e' P# O! l2 X$ e" u. }9 O! L: J+ c! y7 y
发几张线图比较一下( k* {3 Q# _- z4 O( [; E
: n) v/ e7 V1 N; F

) J* @; Q5 @6 P洛杉矶级- C, B2 J, M1 C

: D: m# q! U! Q3 c# f7 x4 V, L
2 W9 g: G4 i$ U弗吉尼亚级; D( x/ d3 t( _5 n9 |1 ?4 i# A

$ O6 K7 @# Z+ m- L: q6 T/ Q* c
0 q2 \& [% Y. g. u1 H% }% z% U) Y1 K/ @阿库拉级
& n& @/ g( D6 g* v- b
5 a3 d9 C5 F% B4 W$ x& k
$ R6 I( s2 z8 U9 S. _) {阿尔法级% L6 X5 e( c3 i" D. a% z

2 {/ W4 R/ O7 W
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亚森级
) W! @$ o  w4 D
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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。, w, @6 l0 T: A5 E
: Z- G: R' N+ F! m" a" L
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。
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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 2 Z3 E, P# A0 W, w
发几张线图比较一下

- Q# H& X' t$ }' y# x2 l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 2 O4 o6 s/ E" ]
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？
3 A  z" M' O; c( F: U

! L! j& R4 h: V$ G0 @: x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。$ L1 W6 Y5 j% h( {" E/ n: m% j
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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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苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。$ S# D: u( a" H0 ]! y6 ?/ u
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以上请指正。' Y4 e, {+ G' N4 f/ M2 @; Z0 g

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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
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TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 6 \  F, k4 Z3 A8 P/ S4 [
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
0 ?" \! K* w$ p  h, J
1 O1 o* h7 E; x! j+ P2 L苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

( `1 ~% k4 n( J7 C0 e, \9 g  ^# }5 f7 ^% I* `/ z
“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。' N; U- z* ]  g9 ]6 z

; ~' I2 M6 m, p2 g, X5 A! e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。; J9 j- I4 `% L1 ~3 J6 H
1 q+ q0 d0 l; l) c" Y6 v6 p+ F

; `' o' ?  X- o! Z8 ?3 x1 B7 c* ?0 x% F5 l. Y: e8 d

/ b+ m* p* O% z7 C* D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。; I" R& a9 q. H) }4 I

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4 T, Y# i, |! K! ~% P& L/ j
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 h' A. }( x9 M* F6 r0 m
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
: Y% l) I! k( V4 q6 Z2 l“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。2 s8 [# K# a( Z" ~: T1 J2 L
4 f8 [' p3 p4 L/ |3 j
双壳体对艇型有修正调整 ...
$ E; V( U' H( x
/ p! o8 p$ L- g# ?
美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。- `8 }( n9 l3 Z. H9 E7 [

# C1 v" w1 N0 v3 R) l+ f4 C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。
; _5 e# v: H0 q# T4 Q7 p. `' ?5 ?
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。
! b( U8 w1 x9 ]( [
+ v  u) }* r8 }/ w* w4 u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？
% u9 ?2 K0 W  X0 }1 A( g- `
8 w$ p7 d% D2 d% |& d6 h, b/ s8 B  ]

1 X5 }" T' u. L) @* e( T- O" c
+ X" k8 d2 J" v/ {
& @( `$ Z: H  x" {1 }  z9 M4 ~0 H8 }
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？1 E3 A5 @; j3 C* Q( y, a
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 ) ]" m/ V- `! k  a
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
; E1 k0 K, l6 d+ Y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？
% o( v- }0 D" n- Z ...
8 C& A6 V9 ^+ _: h5 \  X

4 k5 J9 B# ?5 Z# }不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。* {; O/ L& L$ |4 c
' m, a0 G9 I- j+ @* v, c% C0 H
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。+ [( N' A: `# P' Q0 `
+ G4 ^, k% F0 m, k# u/ ]
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。+ ~' _! ^; v3 e8 i7 D3 T$ M
4 \, ?5 q% J! v: ^
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。
4 }9 m6 ~9 T0 v8 S8 F9 }, c, N7 E0 @
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' U( T6 {  [( C4 X
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
" Z( J$ |  i; e5 ], b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 ...

$ i9 q0 g  n4 A7 ?2 b, K我就更不是学这个的了 6 U, U- A1 U  {5 k& y# T0 T: c

6 n  d2 \2 B- f' v不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？& }2 I) h6 I; Y3 ?6 p

! x1 k& z% d6 w, E& k  B+ Y" ]+ p4 P. b$ \1 o0 T" O

" X& F. J1 r; t! D% l: `7 v& ~1 b2 X' S8 Z0 A3 O6 y* G# D
" t. V4 l$ Y% b" [: k' u
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 : U4 _5 S$ Y1 \' e  U
我就更不是学这个的了
/ X% K. U, a# A# y4 P5 e6 V
1 X9 @/ F* z' a! ~3 g) b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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那两位啊，求指教



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