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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑
$ t% C4 ]/ U, m' J
, G# m% C; y" b6 r3 M9 O# E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。1 b+ f" w  s& w. U" v. j  q& E; I3 D

; p3 d0 b2 K# K0 V+ p0 W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。0 K9 Q% `+ p) e- D/ e
, O2 `$ c4 G: {  X, @
下面发一组照片对比一下:1 T& d/ h6 X) z: M5 V0 b

; T3 `9 M, ?/ D+ ?# R8 n7 Z; G! {1、        低速航行5 k3 [1 Q7 L% M. ]! ]

9 }" _1 s+ E7 m6 e. L" ~
# e, @# B1 X8 s( x3 n+ ZBATON ROUGE号7 a1 w" @; D. S7 C1 v4 M/ N
/ }: @* m1 J6 M# J
* e9 S0 f  c/ d( t7 w; g* S, P/ D
V-2级
) X% X* v  }# O! {; G) l6 ]' ~& H: a% y: G, z
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。
) I4 F2 i  I: d; ~/ z/ Q: ~
4 Z# i3 P( r8 }7 r& G9 `- s下图为苏联V-2级核潜艇。
5 r9 p8 S' B% t/ `. Q0 H4 M) V; C0 Y# r" {
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。
7 ^5 A  L! B2 O2 z- g
5 I/ M* k2 c. n  y9 ]' ~$ C. e6 t$ B5 S8 `) q2 M% L
2、        中速航行# k& r5 \# Y8 I
' f( X9 o, p* O/ @+ |
7 i6 i7 u% n* N) q
弗吉尼亚级- m) r* t4 z! Q

6 d4 w; Z+ K3 Q2 i- P& b4 i. }# ?5 D
V-3级
5 w4 y# h8 n4 l5 s" j0 J1 K
3 z7 B) Q3 p& a! r* T7 l上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。- m$ w/ I  W6 D" u: h2 r) o* ]4 w
6 Q0 q# h% c0 }8 [' P/ o6 I/ I
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。# W$ b1 K/ O2 l% ^, [
9 _8 S* i$ k; s& z

! j/ W: B7 }* y# c& _  m3、高速航行
7 `+ h, i* {5 |% m, S% x
. a7 V1 k  T# `' D( a% y% n4 R/ h+ h* ?% f8 h% h0 N1 f
高速航行的美国洛杉矶级
5 m6 L. S7 q* |/ h# C
! }& J/ ]& J1 f
! F2 M3 Y* N1 J$ y% Z' eP级
+ J+ j9 k% c% g6 A5 \. O. P
: T' {( h% d4 Q, N3 h: r! q6 E6 _3 ~
C-1级
0 Y" ~3 `$ u0 j# s( n0 X9 J& Y5 @
4 T. r& F( k( [5 G' g5 b
V-1级4 C% k  k- O7 V

3 c/ X# O0 e" S* y) R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。  U' E3 {! m. \" c
; v9 X1 S" J4 L; {, 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。! H: D9 y9 N# C' i+ f9 A0 x9 d
8 J* d( o. C2 K3 b+ v7 V
4
2 }$ x$ I8 G+ g" s8 R- G$ C  i( Z) l) F5 K1 S8 Y( F2 m
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。: m% m. Q1 Y  r0 R

. q/ H* V8 C' ]  M5 j/ W  A6 t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。& g& v5 L6 v1 y# O( \

3 C; v; p% c- V4 w1 p9 L! M
6 I) g3 e* r3 e+ b3 Q  `4 H. I

评分

参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 09:28
  • 签到天数: 2580 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    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。
    ! p( M8 _' e$ n. u( k1 B  o) ?) v2 D! g1 X0 {" R, J  o/ ]8 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。

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
    $ E4 v+ B' h. t( z2 K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 ...

    1 x" ?: U/ E5 i! w# N$ B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。
    : T. r3 Q# A# I5 ]1 _6 s$ N" a+ T: K3 D8 L; d
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    5 \5 ?5 n/ L3 K: n  ]& _) _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" o) r+ w( C8 E8 ^
    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。

    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03
    3 ?. F+ x) ]# f+ @/ J8 A3 x# l& j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 ...

    + a0 }: C1 J( i+ V  x! F+ u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。

    该用户从未签到

    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20
    / y+ J/ c  O% E! I$ v' `7 N& p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 ...
    ; T# ?+ e* ]: x  q
    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) z; d; N" Y& S" d# r1 n  z4 j/ p0 @7 t% ^3 h- _
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    . I1 {& s+ U# f, X4 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 ...
    % C9 i' P7 O% E4 X- V1 \$ }# @
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
    # k7 P  g; U  U8 N( e0 D% f
    ! a) F$ A# B/ s' v& W% q5 f发几张线图比较一下
    # }: T2 J+ L, W& V/ P- B0 A" y! L. h# e2 ?. p
    2 a$ {/ {; O& q6 D* h3 L
    洛杉矶级
    9 W7 I, W& y$ n( z. ?
    1 w4 a6 ^3 x" Y, z% Q# Y/ r, a6 @2 u# }9 I/ X5 R7 j. b/ I
    弗吉尼亚级- A  `( y( P2 K6 o

    . c( J3 l4 {3 ^" h# S4 F$ @0 K4 ~
    ; U1 a& z7 S% Z- M) [/ \阿库拉级
    . \1 O) p# y; w. v. h. n! s
    ! Z- Q7 g) [! C* u5 p$ b4 \1 w, t4 q8 [1 Z
    阿尔法级2 X1 N% t0 I% k2 m* p6 T6 }7 e

    ! p" k9 g! r  i1 I2 t3 w2 r* Z; L  I5 C

    $ Q7 Z- ^% ^4 M& c, G* q3 N亚森级
    2 x/ E) H2 p* O9 o5 s4 {8 T+ c3 K+ m  U2 Q0 i

    1 O1 v( L6 ]  x2 q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。! P/ ~3 [0 P- X* ]8 H1 i

    ) w* [: l, D/ n  I6 M2 D4 m个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。- T, y( ^; I% n. o. f% a0 t
    $ f# v; e1 l+ |: C' {3 O
    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。- E4 h. Z9 `% ?, P+ H' J3 G" |- _

    % X( k" M- S( F
    - c( y* u# m; w. R/ _
    0 H8 U% P" W' Q* K3 D, u- k; p8 r& p( A/ a
    6 j4 I: D. Z' d" x
  • TA的每日心情

    2021-2-15 22:05
  • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神

    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
    7 ^; m) H1 e, ]7 D% s发几张线图比较一下

    . y- g2 l5 J' S/ @1 |# L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?

    该用户从未签到

    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
    ! x: h  O$ a# ]) W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?

    2 A: E/ {: J. d  S8 I( F! O
    1 X1 \5 X. R# y0 q( 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。
    + N$ ~3 Z2 V* x0 M6 k  z" I5 i# Q+ e) l

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    2 C6 ]9 m3 }/ [9 H# }1 \* G) _4 v8 R. Q- 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。
    1 A0 r2 w2 j# A1 Y' W6 T$ `/ _% H
    ; I9 P" R, A! O/ M: _$ Q+ u$ m以上请指正。- O9 W* Q  w$ M8 ?/ a/ d

      i; N5 r( }( l5 w# m% l3 x2 B& Y5 e$ E2 Z% A0 g$ d' e

    . Z! }5 C. u- W9 E8 R5 G( l: G# ^" {
    ! h* z7 r3 D3 E3 N6 C( N2 ?( Z

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑
    6 O. h2 u9 D5 e- j, ~0 t, G
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
      Q% k# t* F' Q* o$ f美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。( v) W1 z+ Y- f. U- i) c; `

    3 u$ T( U7 z# Q0 Z/ j4 `" m苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    , S$ D6 a3 K% J, a+ V4 |$ z
    - V' C. }) Y3 e, _5 T( Q
    “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 N3 \3 a' G+ U, i$ f
    7 V2 D* J8 |$ e2 w. ~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。9 n! Z( o' p; H3 z  \8 u
    - F; v3 `$ y: Q; w

    7 y8 V, l4 {6 J  N
    % c3 {  I, B/ W) ]9 D1 ^$ g  I
    ' }- }2 Z9 X% 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。! l) R; |; ?8 c2 K
    ) W/ I* u) @+ |

    - g2 P8 m9 e8 P# b# I, I; ]$ s

    该用户从未签到

    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 2 B2 a- y0 @8 [) G( w  v4 n6 X+ b7 `6 {
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 , n* l" z$ K, V6 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。5 V9 ?9 |, w% W5 n7 x
    3 `! t: G% W8 k4 X4 \8 a
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    0 ^- |1 K: a+ n' r
    " X* V& F! N: Z7 W/ ?  Z5 |. W美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。' U/ ]: n8 L9 j, J& Z

    4 u/ M  ~  n/ ]& a+ K! P3 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。" |" m: Q7 h$ c% {! g
    & b+ ]0 F( v) Q, N
    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。
    / K( P$ F+ J& c- q- \2 `, U
    # e- d3 i3 G( \' a( n( U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?
    4 {. o: j9 b& `9 {4 r# [4 D! f3 l0 O  R6 l  p9 G
    + H5 A# }7 Q3 i: f- r

    0 }7 |( K) o' H0 v9 M4 \4 F8 P% _) |; V7 C# ~: C' k+ A& x

    5 y7 k, m0 F3 l# x7 Z% U
    7 z) X- W5 _# O* c& w: Z7 M0 }' Z: |
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
  • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    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?% J0 F& r" U8 O

    该用户从未签到

    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
    ' E6 V" A; d  [) J- j0 @
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    1 l. V. C) ?8 h% @$ ?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?
    : K9 y7 K& d( ]0 Q ...
    4 U  k2 \1 G" f& `# t5 i" n. N
    + b- C: b) ?/ i/ e. _7 B! s
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。6 Q! L+ a$ L, o  ]% K
    ! ^6 q2 k: n7 V1 \3 q* i; n* U7 B) Z1 ^
    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。
    $ T, y/ Y' V1 }) O# N5 b9 |
    % {% ]0 w4 i+ V0 u5 S8 r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。& f5 u8 f5 d9 n' g' R. t

    6 e% R1 R' O8 G7 G5 \/ 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。7 c( ]9 G" c7 Y
    7 L5 H5 F  H. Y* _+ y

    1 \8 {6 W3 j+ d; M
    6 t4 u6 k3 _  b
    6 Z+ O7 X- Z, F0 Y7 x% u! C7 i" U& B$ x
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17
  • 签到天数: 916 天

    [LV.10]大乘

    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    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

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