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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 7 W% r0 ?; Y9 A' A& \# D3 k: w
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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。% _2 B6 [& N/ D5 U  o

. T" q8 b3 i( w3 }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：* s6 e; J3 ^  ]. \9 a" b( y
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1、        低速航行4 |! N) M, _% J* l  S

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BATON ROUGE号
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/ M( g% @2 d# V+ n0 e6 A
( L( l1 m& [. t7 {2 C3 QV-2级! Y& O/ x4 C3 M6 O, `+ r+ e4 v

/ R4 j" Z* N# K- R6 {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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下图为苏联V-2级核潜艇。
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6 U( W, b: Y/ \, T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) _* G8 r$ G
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# Y" _  R' W3 }6 X2、        中速航行
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% K' V) W/ P4 `* y: d& I弗吉尼亚级! q/ j6 m# |7 A/ G& F
' h$ u& Q5 F) ?/ b* A  @

/ ^, k7 ]) F6 j8 f: D1 M; |V-3级, h& V4 u6 I; R* O6 I/ C7 g5 Y' d

# w4 _) b6 q" h: b2 p; o8 }* L上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。4 p; {2 S% _& `1 t7 Y0 e: F

, L. Q  A" _" Y4 v, J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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7 e3 {: _( n# v. }& @高速航行的美国洛杉矶级0 L- e3 O+ A* {& |, `) ^
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P级
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) E) t! D# O) R
C-1级! F) f% {% c* R& A4 X% k* o
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V-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。5 Z2 {0 ]( D+ _/ _3 p4 ^

( ~# \4 B3 {7 Q7 L, u& 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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4 {7 F2 h% G, x# {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。
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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。: s8 W. {  o/ z7 C& D; p

( z* D5 m) n$ h# D9 h, d. h9 Y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
6 S& F9 c* K* L# ]; x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 ...

( n9 A1 O2 r8 [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
- Y& V% L& R/ c4 {6 a. H; 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 ...
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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 1 G# J* q4 O' V# r+ r9 a& K
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 ...

. s# m, V1 ^/ N& H4 Q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! A: S7 O3 O$ @$ f) t: i/ b4 X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 ...
1 m) l' ^: k/ v, j5 r7 F. O+ d6 U
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。( J8 v4 Y0 g6 f+ m* q

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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 / N8 d: ?, z; c  z2 m
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 b5 G1 M- |  x( r1 l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 `9 Y- v+ z4 G4 p$ s/ c
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发几张线图比较一下
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洛杉矶级( y7 a. V' V" U7 y+ R. r
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8 _7 Q3 K: W8 w; {) H, K. }弗吉尼亚级: U  c6 s3 K- S" w

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8 Z" Y) G8 y/ T" R: @; f& z- N阿库拉级- _: Z1 L' j. g2 Y

0 _) B/ K2 V" I6 m  X4 }' Y" W; R  N: U2 q  Y' P
阿尔法级- E0 C9 w3 Y7 ]' H  }  @2 A

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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。
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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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; x1 Q) `+ I" G2 a, ]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。. W& n  b1 k9 s+ s7 c6 d6 |
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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
6 ?8 p. u! i- U( U发几张线图比较一下
- M3 F. Y& o" w( ]. z( T& y
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 8 F( Z) g3 C2 u. E  [/ F5 k; m( R: h
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。4 h0 p# F4 n/ s6 @

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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。
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" Z. L: I+ ]) C, G8 e4 f8 M, r  L以上请指正。& B& ?4 n1 [6 E: Z# q1 s& r2 V8 d. m

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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 / f) P' s3 i; Y- H$ Y  O
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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+ L# ]% ?- V! Y  J苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

! _& D0 Z4 e, u- O$ E  L) H& d9 X: R0 s+ V: R# T: ~* q' r
“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。& c5 |0 ~% f' j. c

: b8 B5 B* @2 s# d+ {# ?1 |+ l) z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。. f* Q& Y% h) ~& f

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/ ]# k  P: T: [* f: f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。
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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   f8 I8 e) i4 p# t# 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。7 _6 q' T3 e7 l

) k9 i1 l( I. k1 _9 `* \! A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。' M$ ?, }' ^/ c$ ?; Z; d
! X, Q# e$ M8 ^
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。7 w( [# W6 ]9 K/ X

6 u: G0 Y7 }' c! M8 j3 c. B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。
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* [0 D1 I  d: X# g( p6 M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？* ?: ?: W7 S" ^) ^( T

6 Y: k$ B- T: j
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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
3 k4 A, `; n7 K$ R- Y% s0 k
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
( O  n: u/ `5 @. G9 V& B1 c. 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？4 B  i( n, {! ?6 @
...
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4 d, ~) _/ j/ n
不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。% U, i5 ?! X7 J' Y  n" _
+ q/ U, I- Y; }: r7 {" ^, 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。8 B$ h7 z' \. z
3 H% `: E+ g6 z6 R) ?+ V6 q, o3 G4 W
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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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。) p5 ~4 {1 ^& U% ^9 T% S% T) r
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9 g& }1 k: e* I; r& }6 _4 R5 l! ^8 A; d4 o  e: Y* @

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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
6 u; U# \* |' r# R  Q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 ...

, d: q# q6 {# \- ]( `我就更不是学这个的了
, n2 g8 R4 ]2 X  n$ P' s' h) L
' {& ], w5 \% }# N不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？5 ~; ?5 G  m5 o7 {  x* g

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1 C4 V. S2 h5 Y* N- [7 q/ R) g' i
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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
; W, E$ s# b& D  P6 a  ]4 ^我就更不是学这个的了 : F; B6 D9 \- o" d

$ i4 x. w0 _9 O% q+ T2 C# V9 l7 f6 N不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

0 b" D1 O! a1 C: Q, x那两位啊，求指教



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