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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 ; N  }" U7 U# g# {4 l& r

: H5 J5 s! {) S" x# F* s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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) [) L' m; E" F/ x, c下面发一组照片对比一下：
  m" z, ^# D0 m+ x' C/ F
) e$ v- @5 A5 }  H7 z1、        低速航行: S2 G+ q- W6 r1 ]; L8 T# Y, @

+ y  g5 W+ c0 O! j  b- N. M5 A# R' b5 s* b% }. v
BATON ROUGE号
# P5 R0 S  n. c* W' u( I# m+ b" [6 q6 B: z% x

9 b2 a) w; I6 \0 LV-2级/ i  b$ h# H. c' T! i# v

' ^9 e- }( ^0 h! n- E7 S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。) U8 c1 u$ d/ U) X6 o; R
4 L) T* |' l" z2 P
下图为苏联V-2级核潜艇。
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+ [6 b+ `; T" Y# G% Q8 r! 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。
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2、        中速航行8 n! s8 m. j1 N

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弗吉尼亚级- D8 K. N! ]1 B/ B

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V-3级9 A) t' B' i, Q: V% z
6 R/ U2 P( ]* ~8 I" E3 [* q. {
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
1 \* M0 m$ O" o3 s/ H+ |3 j! D" d9 {: \
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 G9 v3 _( ^) n* t1 G$ Q+ J( j, ]/ x1 r7 h1 H: w; J+ s8 [
3、高速航行; j7 w  g1 [! u/ w* m9 p! D; f, T
& M! @% |& ]+ g+ `/ i
' b1 c& z: d5 {7 `
高速航行的美国洛杉矶级/ X% n" k2 q( V/ i

) L" O! t2 s1 X8 [0 E7 p6 p: O% u) i# Z( ^7 d0 K: u
P级
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) H2 ~5 G- n/ V* z6 V/ Q- x1 s  o# P5 U5 d" I5 Z6 Y
C-1级0 O1 x3 D1 j: g  }

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6 p  T7 n' s% S/ h7 xV-1级4 l% ^$ |! H; d7 s8 |% N

/ j: I* Q. y& m# y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。9 L7 h: s- M$ K

9 v) c; |8 ^( r  ^0 }  {# O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。
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5 |' g* P0 r. u5 y# I4 w3 D4 t9 N7 W5 z1 T) [  y" P
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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- P5 n6 u; z0 ?4 U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。: b7 y" Y7 {( O( c. h. @7 N
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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 3 j: E9 [; e4 d" q4 W
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。
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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 : }# P) l9 I6 R. }& F' k9 W
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 ...

1 D( ]( i" V# R: x7 K9 w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 ) V6 [  Y+ Q/ v0 W0 a
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
  V1 X5 E' i) e3 A* K5 s' r' M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 ...

9 Q# H# ]' S3 Y9 n% e5 f3 |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 q& d2 |' O$ o/ B5 G. L9 x, j
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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
8 h, I* n* u- r/ B! V. @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 ...

1 Z# o; d0 S- [6 i, D: 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 " r2 a6 f2 ^- i3 g- m
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发几张线图比较一下
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洛杉矶级
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9 A4 e. ]1 g; ?9 F! @
弗吉尼亚级: ~  R  t1 j) O
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1 \5 h/ X& v  J9 Z, }
阿库拉级
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. k: p7 B7 X& J! z6 i阿尔法级
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亚森级6 i* l% {8 `6 Y1 r% v! \

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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。) ?3 h$ `4 H" \1 _. W* d3 F: \
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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。. r5 X! M  B" N. F

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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 s) O4 s3 k8 u/ v1 u0 C* I5 b发几张线图比较一下

5 I, E  A& i2 t7 N* C' s9 w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
0 l5 {2 m7 _2 R) W+ N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？
) s8 j2 X( g  J5 ]3 D

' `) C9 E1 ~; s& p/ 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。
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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。; M  i7 K8 U( `: @
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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. i4 i5 \  F: ?4 W1 R
  A8 U3 A( ^% U) ?
以上请指正。( q# p) ^  o/ h* o  X) K* Y% ~. H
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# _: F. d6 C; L6 U% @: ]5 D

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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
+ N$ ^+ T5 j) U' z/ ]) M/ L美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
8 w2 n7 K; N  M8 r1 V; g6 ?4 J2 Y
8 o$ w3 ^4 Q3 B( j苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

6 p# [7 g( @1 E
1 J# e( |/ M* I9 C: 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。6 A) H# @$ s8 [: B# _& X
) ^2 ~: d0 d' V  l; Q& @5 _
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。0 q2 d! ^6 L; g" \& ?

( L& |: R+ j2 I, u, n% U' E
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6 ]' D, R) u$ n6 l9 t
, m- y0 Z3 V$ S$ U, r7 \5 \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。
9 D/ y. o# [/ k
( N5 u6 J4 Y( w, o8 c+ v# c' ^
1 |4 w& b$ u7 X% Y1 S) Z
作者: TopGun    时间: 2013-2-4 20:16
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
  t- n$ n$ H" O7 D3 b+ j
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
. q+ S$ V/ w1 j: Q3 N2 U“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 H) N, R! T/ n' j% ^0 P2 A6 p5 ~7 b: `5 Z1 H
双壳体对艇型有修正调整 ...
& C8 D8 i1 k. M& W

$ q+ e- e0 u! z' }3 p美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
6 e$ J5 O# O/ z9 L2 J/ h6 a8 \# e7 ?2 W4 m1 B
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。
/ L& A' X2 P  O0 I: `% Q3 b* ^) S* Q' }! ~3 K
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。* i0 m1 S7 \4 R) O4 Q/ o

+ Z* C! P* I9 M( O( G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？* l% }0 u# e9 N% i9 Z( j! D

6 u% U+ Y6 M* B! u. o9 ~
" w, t3 T4 F6 ?) t5 }7 C8 l8 v# j' L/ y  ^& w

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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？' O8 ^) r& d% `. t1 J3 ~
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
0 D& ~1 S: `# |" ~
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 . \7 T) `8 M' z! v: _
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？3 b1 ?. b9 x& ~# O
...

. o8 p+ E# O' a, E0 z) |
& b% ~/ K' N1 E4 q$ @& E# h不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。% l4 B" U! Z  Q( c

1 r: Q& t* s4 \( X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。
0 s$ ~# r0 s  z" G3 u1 D4 B" E. a$ W! s. f" P% L1 n2 t9 T& @) 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。% O; _: E0 U& A( h4 j9 a
8 G4 ]6 s3 C( b4 t( B  ]
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。
7 l; y, l' o6 R# w" P1 H" Q' n' q. h! [( N% N/ y, R( S

/ e$ w' x+ F. J; P1 C* ]" M( I+ D& T; w/ Y5 {# }2 t

) W% c; q8 E& V* I. e7 r/ b8 o
( I5 W, Y- ?; @/ h: |
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 2 x3 Q5 `+ d6 h, J9 I+ M# b2 d4 X) ]
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 ...
4 w7 }4 d, S4 @9 ~! V  H4 F* W
我就更不是学这个的了 + }% J  ?6 ^' M8 k3 e

$ c) D2 |' e0 X  x$ [& N不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？) [6 o% I8 i! r- ?' e
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) W: u+ c+ u6 f8 b
) O: m" t1 e3 Z8 p* D
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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
$ S3 V) h3 N+ l8 B, F我就更不是学这个的了 4 `! Z+ _% D8 ?: \3 ^- g
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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？
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那两位啊，求指教



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