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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 . \) q1 u" `$ v7 D" v0 ?
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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。
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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。
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下面发一组照片对比一下：$ C# K  N, q0 ^: P7 u$ L3 e) F

' }# P) P: T  g. L0 P) o+ H. w1、        低速航行5 `( n: W( E/ b* k

. w. B- d2 Y0 H, ]: s, x$ Y7 v/ d# }7 b# l& `  ~, I
BATON ROUGE号/ M' K! V: r/ n* y# e

! V5 v! A' h8 x9 T2 d, g" A1 d9 m: t! G  m2 J7 j* X* t
V-2级
8 M, Q1 `) b/ w8 [. D& N4 N  w
; `- K8 ~7 a5 p- n- M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。" X. C" D9 ^. f% v1 {

* J0 A; o$ i: l; d- S5 @8 m2 C下图为苏联V-2级核潜艇。* Y5 m$ t- o7 O
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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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8 P+ q5 G5 a- D2、        中速航行5 D! u- Z6 G. f; o5 p; J, j2 s

. n. Y# |- \( O, }# y
' o; @7 ?8 ^* S弗吉尼亚级4 d' I" N% b2 ?

( ~% ?0 v+ H& ?, X2 o" V7 ]5 i5 J. Z2 W+ A
V-3级
& @" B; m5 o5 j/ T, u( j& p" h8 C
4 z2 Z8 [( n! W! s& g上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
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6 s+ e( q- P7 A! W* t6 s* L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 r) \$ }. |- Y* u( ^; J

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3、高速航行
) B* t5 Y2 H, U2 E0 P. ], _! N9 k1 a5 u

2 A! V2 n/ [7 ?0 U高速航行的美国洛杉矶级
2 ]3 U- k7 X4 e! ^) D5 y/ m
3 T+ r0 {5 q$ K
% S6 m0 q. n4 p5 w* C) @P级2 Z: W3 o& O3 S1 U1 J

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& p6 ]) a5 t( D$ xC-1级
5 N' M& D1 r  T6 z: [
4 @- ^' ^0 S2 b9 I% ?  U' I) v
  }" C, r3 e2 H9 ^4 ~/ L2 u" oV-1级* r6 x, h0 P/ |3 U* }8 Q

& u' l; e, E1 s( g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。" H% J4 r" Y. w5 ]0 x
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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。2 x: w1 g8 n. }. I
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4" ]; m3 p, e- I
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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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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。* R. L" A# w/ V# f
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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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5 F# G2 V# \3 ?+ q. d2 f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 5 t: _2 _4 g  r, K$ A: Q5 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 ...

: h6 p+ c4 m2 g5 a  P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。
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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 % x. a- l4 P, B3 q$ n4 a/ _
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 ...

. h, w- j' J3 ?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 3 A8 k; J$ C4 O" Y" D) n
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 ...
2 C& K. m6 y: j1 ~! l7 z' g
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 $ R( |) P& H' G
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 ...

8 |5 o" j+ x: C  }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。
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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 3 _: Q) _+ M( |: 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 ...
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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
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发几张线图比较一下- ^9 O1 [; p$ U! X# j

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洛杉矶级$ H1 n7 r9 n/ T( U, @2 P

8 f3 `" V# m" B. R( w! Y/ F( k9 K9 n! s0 e
弗吉尼亚级' A) i5 q+ X3 d4 `
2 F8 w7 E8 c# p( B
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阿库拉级
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8 g. V" V& c5 Y- ]4 x0 l( R4 j! P/ U8 h& N+ @6 n) D
阿尔法级
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, Z4 P' \& R5 k4 \8 D; \% X5 I! w% z! d
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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。& Q/ w6 [9 ]! l
" s0 S# \, y4 S6 R
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。% Z4 ^  q& l4 ^( c$ s; ]. G

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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
3 X& q; C! ~( l5 t/ h发几张线图比较一下

; ^0 Q- f2 O3 ~& g, L  g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
5 F+ X9 S* I& f4 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？

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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。) k! o/ X* l  c
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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。
  i$ M; \& [  a# m
  u3 T. A- X2 K, M) \) a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 , \  `) g+ w& ]  o# x
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 , B. ]6 ~2 C% D- X0 k4 p8 e
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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, r6 C, F& {' I3 o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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! Q+ H4 ?( d  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。7 W+ c- }  C5 g0 |# S3 q. a
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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。7 [0 X7 ?6 ~+ _

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- A/ t$ Q- T( K' R9 C( e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。; F. V6 N  I  T2 U5 `: f

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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
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潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
  F1 o) W7 U: o  ^0 s“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。3 j& o% T, Z: C; I' Z8 S: S+ m5 b
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双壳体对艇型有修正调整 ...

4 i; [; b8 D8 V5 e8 q$ u! C: D8 s
7 x" C. ], C4 t9 D美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。, p! R: U+ f5 c0 F& J. I4 v

' r6 Y* ]- d4 i7 `3 p( 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。9 ~7 [% w8 g- G$ P3 ^
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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。: G7 `8 k% l7 a2 y& P. T
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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？1 |8 l* I- G5 z
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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？. W; |& s, j1 X* o9 r
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 * t6 h6 A/ b; u' v0 N9 I- C, p  S
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
3 ~% [5 b* w/ K8 g) I" r( j( I: 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？
! D& a( C' S* E3 E' ^$ ~( | ...
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不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
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+ x# R/ ^  c2 m" U. ~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。
  ^. U/ e8 i  R1 ~- m+ [* I5 }
" X+ b/ ?2 o- K8 L. V. }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。1 ]) s0 c$ q8 r

4 [4 v  j: q9 A  c8 C8 u) \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。! E. o% \; p$ w" G$ ?9 T
9 k( _- e7 r" G

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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* y0 u1 p- z' V
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 ...

6 D2 w/ T' ]+ H# I7 g( j$ I我就更不是学这个的了
6 s3 {( O9 `2 P6 k( s2 A/ {: S) x8 y9 ?/ T. y9 I+ @. l8 ]3 \* `* p1 P/ y
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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) R! H+ t  f" Z* \1 U0 m8 P* Y
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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 $ M8 U. ?: t+ i+ f  }# l: F
我就更不是学这个的了 ' l* Q8 c1 C6 a* o

0 r. i& i) N4 ^3 [8 T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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