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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
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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。) m, q" P9 {; V/ p- c- d+ e

0 Q& i$ g0 ]1 p( V7 r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。( K  P5 _& G2 {* E% M( l
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下面发一组照片对比一下：
8 r* s& {4 e! Z' b/ G3 i. r
9 `8 ~5 h0 d- z" o8 }4 ~1、        低速航行4 x) |; x4 H, e# k! N7 }
+ U& r- [! \0 \2 ^7 h! s
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BATON ROUGE号
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4 Y/ E8 |2 K# qV-2级4 s9 ?8 k* O3 O6 ?! [) i$ G

# d$ s4 N2 W0 I$ `) V$ U- g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。( R& N: f) q. S9 j

8 n( r9 b8 g8 C9 \下图为苏联V-2级核潜艇。
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" L1 a& y  u( o# `! c" Q4 }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 `; H# X$ x$ Y" P% u  r) n
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) K; F- X; y/ d; Q" }. ?2、        中速航行
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2 Q) h4 n6 K$ P% O2 M$ x6 c1 T/ k/ Q: \& |+ P  D
弗吉尼亚级3 j/ N& t# H: R5 F% T  I
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; S0 |2 ~# {- h1 q' d+ G
V-3级
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3 G' E2 `' f5 f* A3 ?上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。1 Y% }' ~6 @. `( ^; U, w  ~
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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
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高速航行的美国洛杉矶级
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1 R9 D  Q* B  e2 E7 A& nP级
/ Q! D8 e# J( u# G* O, u! Y; X7 }- N+ G, V3 l2 D

, Y  ~9 [; W+ rC-1级
( O8 g, \9 r" d$ X4 |/ [
& R3 t- w: e* \( \& |) B
/ ]3 |1 c, F* ^; |6 s5 BV-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。
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3 V0 l$ n) q3 {) ]; q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。( l& Y3 D0 ~6 ^  i8 Y
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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。/ U4 r6 L% Y' [/ }. E* ^

3 i/ y# L; Z" M, \5 ]# ^! O$ O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。( g1 U$ k7 S- v9 g  d

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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。& ~/ G8 S9 }0 o- j9 h# w2 L- j

& \- o6 H7 x2 G! i* _9 }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
4 m" F7 y) Q, X& z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。" p& M' U6 u5 C; F
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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 2 w8 _, N- J7 z0 S
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
) \8 q* p5 D( m2 m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 # |$ m; Q; D2 e2 y2 m% e$ [. T
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 ...

# Y- p+ F2 q. e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。- ?2 F6 n/ V. }
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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 B" p0 ?* w5 b- `" n( l3 N1 \
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 ...
0 z: r" S, o% }3 Q" ^8 c
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
6 S: J. O7 Y. i. T" C0 n! C( q; V( O6 z$ U7 P* _
发几张线图比较一下
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洛杉矶级! q: {; @- `+ J1 A

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1 A7 O. c* L0 d+ r& T弗吉尼亚级% V# T6 w+ ?. v) n" C! T% m% C, Y

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阿库拉级
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2 Q( k4 [8 w  o7 m( y: |0 C
" y) h1 K) q. T* @' G; T阿尔法级
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亚森级2 s3 f& g8 p6 j  G$ e
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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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0 v# _: {) ~2 o个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。. y8 @) F4 `1 P' @

% e/ n5 w& b- V7 g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。4 ?# l! G7 t/ ?7 |/ e) P! ~
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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 ( n& \9 S# d7 L
发几张线图比较一下
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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
6 b6 r) n+ d- q3 [8 o; P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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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。
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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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, k8 |5 J- f! l7 B, O& F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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以上请指正。' _4 V, R+ w# w# ?! a

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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 D+ l7 A9 d/ t1 Y+ W3 Z" ^$ u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 ...
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“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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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。" m( v( ^/ i4 p  L. d9 w& w% g

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$ ]1 e* E0 |1 ?9 @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。1 U+ M1 B. |9 @0 k$ s& J/ T' Z, g

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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 . [1 r" _) M# ^4 h
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
, A0 N' M* i, F“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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4 x3 r- j% r  B$ R双壳体对艇型有修正调整 ...
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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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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。
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. ]3 E3 ?. @* |/ q$ I0 s5 M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。! A: f" U$ h3 i- d/ ^3 @0 [8 l
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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？
5 T1 }# g" g" Q- Q
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1 ?3 f$ O8 V& I; X* e- D' }1 A) L  t9 s
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？, _2 c/ D6 H) r2 d7 ?3 U& S- J
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
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MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 $ U$ e2 L7 [! ^/ X5 Q2 F
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？
4 x9 Q6 v6 ]. c" b ...

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4 V. l! d! s! X2 }  n3 L( a不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
" R; O' I9 }# n! ~( @2 @* P1 w$ W1 y/ y0 ?' w2 W. w1 O
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。
; s: Z. v, G$ L7 U& k, m2 D3 l* s7 n. H2 [9 M7 O  b/ C" s$ C
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。
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( g  j- V+ ^. A* o* A6 O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。
/ a& H8 l( W3 x/ B
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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 . }  C! r1 R" R2 O
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 ...
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我就更不是学这个的了
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不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？5 b! m$ I, ~5 U5 [4 W
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6 f+ J7 ~0 Y+ r
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33
- z6 _5 U8 q: |; b8 W我就更不是学这个的了 1 s7 U) X- m8 ^- J' g, a$ @8 ]& S9 V9 w

: E8 m9 T5 F) Z" O; D. {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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