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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 + S5 h0 f7 o6 R, T

7 G! I' A0 p; m! K, h0 G8 a3 Q# ]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。
2 w$ ~$ H) k% v
2 e5 N# I6 I7 M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。! W# B% C/ o* t! F
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下面发一组照片对比一下：
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1、        低速航行
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" H& K( {3 _; _% SBATON ROUGE号
* @% q% ^% t* i8 g9 J2 Z7 @2 W! x- u# v/ K9 S) i1 ?3 t: }# Z

+ z  Y$ n% Q, H% d7 e2 VV-2级4 y  x0 i0 c; G; c, v2 }

, A& e3 H; n' r. ^% d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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. q9 A+ l& D2 R+ d6 U  D下图为苏联V-2级核潜艇。# z" r0 n) q# Q  M0 y
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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。
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) H* D- W5 ^" N+ y2 X" P( v! w0 T1 Q& @
2、        中速航行
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+ c' |0 B. O; ~1 g4 j& g( i3 L
, h/ r; w& ~* z: e& m8 C0 D+ t弗吉尼亚级- c  D2 }. ~7 e1 C( ~0 L, N9 Y4 y

# E! U3 `4 k8 ^5 R
, x6 o/ B+ `# C% _8 o( aV-3级8 ]% Q7 q5 Q/ C7 L

+ P0 X6 q# L8 F2 K5 Y( O上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
' f1 w. q" D2 J- s& Y  ?
. ^  M" g1 ?' w: Y3 Q, I" x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。
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3、高速航行& I, @9 P' Q" h9 x3 K  Z
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高速航行的美国洛杉矶级
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7 ~# o' P0 l( h& e( uP级
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( }8 _! d, }7 F5 P. BC-1级8 p3 K5 n$ `/ g( E

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; a" E4 T6 {9 I9 r9 MV-1级. m) X1 G0 \6 e: o
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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。  {. L# t/ W' z) `" I/ y2 s

1 H5 A/ J$ n- _8 I1 [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。: ^* _; ~$ u: k" D/ _: V7 g

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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。
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' `& d! V/ Y! b! q6 P, w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。3 ?, H9 n  x' l% g. n6 y& V+ E+ r6 J

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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。) e4 _! X; d  `9 \# X

$ d9 M4 Y" J# j" L! r! ~3 L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
( R3 [; r( X; J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 ...

; S5 q: v+ W/ z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。& z6 C  M7 E1 V7 ^- u
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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
' d$ b# c0 N+ @( W5 m) O" q9 I1 o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 ...

8 c/ A% J) y0 x5 M8 ?, H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 2 I9 J7 P+ ?9 n) L- V6 o- D. 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 ...
3 H8 S9 f' b5 X& o# ^
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 # ]- H- c; H0 f% @9 `: r6 W
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 ...
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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。, b- C5 S: q" C8 X3 q" e# p
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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
0 f% Y1 U8 C5 Y' W; F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 ...

, B8 }3 K! |; E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
5 l' o/ k( y* d7 x
$ h  D4 R9 E3 l+ @% O% f# v发几张线图比较一下% X9 g( G7 @+ ]6 Z! ~3 }
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( T3 N2 H/ U7 y7 p$ p; [) }洛杉矶级2 M6 p+ F( }8 O$ Z

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弗吉尼亚级' V9 Q6 P* p9 {4 \" L6 h
) j# G1 b# \7 r  s6 y

' B" b2 c) ?. Q, @/ V阿库拉级
; T( W0 I$ E- k' P8 C0 i7 X8 r* C
! Q& q/ p3 `  x* e$ M" b& N3 J- ?2 o( B1 e
阿尔法级
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0 v  M9 [% v4 Q5 T9 c+ f1 M/ h. f2 f( k' J& Q
亚森级
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7 Y" X1 `$ Z8 i: i* M8 K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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9 l& U" N  e! p: ]& z个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
+ [( `4 L+ L( `' e5 r; S; Q
( u3 G" p8 Y% c$ {$ U! T' r( ?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。6 a% e3 Q" O5 E4 j
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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
5 u3 d) A5 e  G6 }" S. k7 W1 {/ D发几张线图比较一下

3 ?! M1 e: M! z4 B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
1 i5 `/ I; o+ g3 N2 ^; ?# _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？

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6 G  \' E+ [% `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。; f+ A/ E3 P+ c3 G) ?' e7 T; _3 F

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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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9 p0 s, F7 v' N, |苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。! c, R8 N$ y1 w; _- l
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以上请指正。
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" c$ W4 a( v) T) q9 C# A8 F5 L7 C, T3 Q8 m" w. K+ H

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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 8 d* Q! |/ X; ^9 C! F7 o0 l3 `6 ~# H' m
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ' P6 f6 x6 d7 G2 l' I
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。/ B- q% \1 c. {+ v
3 K% p: J! Y4 ?# \
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

* [- h. ^) A- I  ~( e0 d
* b5 M4 O8 O+ I/ K6 j! J“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。
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' D, n! c1 d) G$ b) _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。
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( C  W5 V" {; r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。6 G7 i$ |; e$ r, y9 T: ?0 Z0 \: m
% ]2 G. H# P! K; P. y( r
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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 * ~( C( n8 |. u5 f. M  ~
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
& f  h: s/ K5 z( E; z8 E" I4 d“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。0 I9 \, _( t3 O7 A
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双壳体对艇型有修正调整 ...

+ M2 H4 b. I) \* F3 P1 a  j& K9 d+ b4 |
( v+ O! L2 q2 q5 C美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。& A' e9 I" L% @$ r7 E1 K, T; p+ r
% K& F2 _: X$ b3 `" Y# x# R
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。1 @7 n+ r3 q( ~/ W

6 U. G/ [0 q6 ]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。, N& L5 L9 s/ `9 T, P

+ C/ h  s9 R9 [% O, K" v1 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？2 Q1 q. }  W) N. E- i# h. s

- g5 L9 X; |3 H) F& m8 U  ?( d7 W% ]) L8 Y& {

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7 N( c1 }+ H' Z* i* C0 O+ n$ d- s1 {; U5 G8 M
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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
4 W0 @- V# m7 t
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ) J5 F9 `2 z5 e0 _* g% ]+ z5 L
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？
6 x- R1 j$ J, p$ O. G ...
" Y9 i7 S4 Y1 x3 \, {) b' @

- G; J1 g8 \3 _不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
8 L- C* M& W6 P' `8 V, L, Q8 _$ J3 Y6 X$ y" k: I
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。8 z7 {5 n, W3 Q: P2 G- Q
) x# e5 M% I, w" s$ N5 L3 Z6 Q4 I
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。
3 Y1 G' `3 W7 h  |+ I' @
5 \# h# @$ Q8 E) K( 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。
( G, R3 ^, [) L; z
0 B% B$ W* w4 f& I3 r& t# n9 V; L4 A
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3 a7 @. F& g3 ~1 m
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
. a" L5 F) @( @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 ...

2 @$ g6 V6 z* l9 P+ X3 u% P# N+ q我就更不是学这个的了
0 S6 d9 Z; ]; P/ D
: v0 l/ v$ x$ s" {不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？0 `1 V( H+ p( Y; ?& ~* _
+ P. f+ D0 z6 D" {$ P# ]/ {

4 q; H& U) c* G: f2 K6 `# h4 T9 A1 e. B" l

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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
! [7 H/ x- w6 T, W我就更不是学这个的了
1 f+ A* n; r  P- n" R
9 Y$ F, H3 M$ o7 u% N不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

! ]7 c4 h' ]+ Q6 o3 V5 |5 w! z那两位啊，求指教



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