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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 |正序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑
+ s& U* ?: p, S$ \+ w/ p1 {9 j2 I* D8 z+ F
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。$ o9 Y  X! `+ \

, t! ?/ [+ d+ h5 k- v& f# o1 M. `9 U7 ^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。
/ p; H: `5 |- m6 h; Z- V5 Y( z% f$ Z3 d
下面发一组照片对比一下:* e8 c" O7 z( J: f2 j; ^

& J4 M/ U0 U- F5 f: Z7 c! ?1、        低速航行2 X. i" _7 R2 D2 G
+ {" `* d( F' a+ w) w$ V5 [6 U, w0 m

) ^+ ^- s1 g3 d! B+ s8 ~. a7 M) ]5 YBATON ROUGE号9 q7 Y, j* ?5 `# i0 u; s+ y
, A; f' C3 `& C2 t3 s/ X! O/ d

* z9 U2 q8 Z: Q) FV-2级
/ g, ]% q1 j6 Q! i1 n, k
  c2 `1 c* Y: `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; d" C- Y- E. W$ y
( z' `6 d/ E6 h. k
下图为苏联V-2级核潜艇。+ [. ~0 |( c; `% n
4 o+ ?( Q! p* ]# `
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。
6 c, J" h1 ^, m! p* c9 C
# b; s. t3 ^! Y9 t1 p8 L7 l. C4 Z/ k, M) a1 k! ~' T
2、        中速航行4 e+ Z$ x- f0 Q4 ?% `
" k8 I) d6 a. `8 L4 @+ z& W
% ]* A+ e8 C* G+ H8 }
弗吉尼亚级
4 ?. }7 a' w! e+ L) W6 b0 P, T9 o, `" R7 O( D
( y4 d7 B" P; Z0 h
V-3级2 h& f9 [: }( m: H* g3 `4 p  E' L

; E, w: h: g/ x8 c+ B上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
' f: V' i6 \0 H
6 N* r# K) Z: D5 I* C7 d) D% c0 R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。
" C! y3 ?1 b8 l. f2 n* O6 h: V8 c; ~7 w: @/ z0 H5 u  @9 y7 ?
  w! A/ E/ |2 n. G6 [) f
3、高速航行  ~4 G8 G% z. S/ h" H

' v6 Y5 K8 w7 ]! O  c; f6 e
" R9 D/ T6 @$ I/ ^# g高速航行的美国洛杉矶级; {! e$ \0 A( g9 F9 ^/ w
) {, ?4 W/ {4 V& V, ^3 a5 j

9 i/ `" A3 e! }& Y: v5 b+ E' E; bP级# k: A! |% [0 c7 t( p; ]7 T+ S

& s) v$ ^  |& c! |8 `& x  s4 E. K5 [6 L6 z/ L9 L
C-1级
# L. g+ l. ~! E6 m' L% X
& i& I& `& O/ w! ~9 A  A0 b+ T( B* l; S
V-1级1 q: I. R" B; x9 D, _
; V) ]9 v6 P8 U: m0 P7 t0 t* q; F
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。
! |. @: Q! Y# ?% }" B" w
( z0 t# I5 T# e( s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。
- I9 l! |' ~* h" F( |9 H' `( Z
" c/ M) l# F/ V7 I& J4
7 O" {; s% m; w% O+ Z
& E& H) p, I# q7 b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。: U5 a, f5 ?. v# N
) q9 b7 w* ~* n3 S
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。% L6 V/ d4 a5 Q( l' p4 p; A

0 K5 v5 N+ T7 O7 h1 C- ]7 m
0 M, k# j! T' J1 ]- f6 J: Y1 B

评分

参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
蓦然回首 + 10 + 5 谢谢!有你,爱坛更精彩
MacArthur + 6 + 2 谢谢!有你,爱坛更精彩
燕庐敕 + 4
大地窝铺 + 2 谢谢!有你,爱坛更精彩

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  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17
  • 签到天数: 916 天

    [LV.10]大乘

    22#
    发表于 2013-2-8 23:52:42 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 ) W8 S- ?% G: ^( ?" Q
    我就更不是学这个的了
    8 _& ?, y9 y; a+ z
    $ z+ I6 P2 R; r) d$ p不过本坛有两位应该是业内人士,或许请他们给讲讲?
    . e, i2 Z! e  T8 R
    那两位啊,求指教

    该用户从未签到

    21#
     楼主| 发表于 2013-2-8 23:33:17 | 只看该作者
    xlan1976 发表于 2013-2-8 22:02 2 l1 C" [( M( Z* h, N: L1 a2 q, p
    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 ...

    ! N9 ^: v& v% N* X: \我就更不是学这个的了 & N& a: Q! E( J- t% n9 N1 j  @  g

    : B. ?1 u( |; `1 ]( P' A. U, ]" k不过本坛有两位应该是业内人士,或许请他们给讲讲?
    8 _9 N! v6 i- a5 ~5 b1 l" |! N9 V+ {0 U9 I; a
    8 a7 S6 `% Z- c- f7 u/ a6 p

    : `$ n& b* S9 M/ L4 [" B6 L% K- v( Z# q1 r* c4 a8 ^% I
    ! g) o$ ?, ?( Q- V9 D
  • 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

    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
    ; j3 U5 F, V% M/ [& C) U: B
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 $ z0 i9 J! K. s+ }
    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?
    ; M; H" }/ D! k7 _1 _  D1 O8 ? ...
    ' B; R+ s' s9 w- o# e4 L
    $ h2 V7 R2 u$ [- Z
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。! K( _. Y$ R* ^: K( n3 Z

      W  p) L) f, K) z2 p; h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。
    # ~! ]2 v  k4 I; B, o  i/ G' M  _3 \; }' e9 m7 R" q7 c6 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。
    : k: Y" h& o3 i* S' C& i5 R3 k  |0 M; U) 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 [4 F8 f% E4 q0 v1 _/ R! V0 J

    + y3 {) F4 V! Q
    , H, v# L0 D# z7 y( ?: w4 ^* |# @6 N- V+ x$ m& m! h# ~
    4 n! f: g# X, ?4 V* u9 q/ B
    , d$ Z* Q7 D( p& `4 S
  • 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?
    " x+ z7 Z  y3 i: ~! M. L

    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
    - [0 ^" g3 L1 q0 v# w
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
      O' p/ p3 ~1 [5 Y+ U) g& o6 W' Z3 N“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。
    9 [) R3 w1 {4 S2 I
    . x; P* Y% M. A/ Q8 `- Y双壳体对艇型有修正调整 ...
    + X5 h+ K( n9 B) W6 C6 N

    ) k% I+ S  p0 @% T1 y4 C6 f* s美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。4 I/ u5 l* ]0 y

    ' N& A/ T; I) Q2 C3 d! 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。/ T$ I$ K5 P+ ?% Z; c1 f+ b
    " n+ m" h( |) o# L
    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。
    # c0 n: T9 X: \$ a$ s' q3 ]1 X! \5 c2 F1 y
    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?
    2 N; @6 s* P1 @- N! }) f; M* D6 w7 r, X7 [7 m

    / q  d( S  U0 Y2 V1 y) z7 ]% F  ~7 a5 B0 ?( j9 ^

    % y9 G6 l$ D4 u, N& Y, ~( T6 o' t9 t$ j# x! t
    6 H; Q% s0 I! W, y" z6 o

    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 + `! Q; V# t+ _( x
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    ' g' v3 Y5 G* X4 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。
    1 l& I/ e7 w6 \+ F' ?& f) Z3 w
    ! p! o* o6 |% U# ^& p  Z7 L苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    # }6 w8 }8 c5 d- N; |$ h+ M- u& }

    7 e# p6 r: v: [7 F2 G1 y“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。; A6 a3 p) ]9 G# `* |

    5 e; |7 A( X+ T9 c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 [  B& Q# `- [# U) m  l/ L7 {: u; d2 m, R, u

    - h3 d7 {4 e- J# k5 H, m! W+ t4 r% c! w5 e* p, D

    + U7 A% c# i9 W: D! _- I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。! i: r; K  U) u8 T& _

    5 |4 f) I# T4 c/ s: O
    , C' o4 O( Z" V4 T

    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。
    : s! ]$ S0 a% q) Z8 ^, }" O0 i& M% s1 e4 `7 T" i! \% a: i
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。: h9 g8 c  y2 D1 h, K$ [

    1 [3 ^8 N2 ?# C/ y( Y5 T以上请指正。5 o2 F0 P, L; q& H7 F% t( B
    1 m* J+ k6 V) k* b5 T6 S% Z1 g; L5 j
    " S: [; F+ i2 O

    - V; Q7 O# n* J" ^, j' k( M  M' T( v0 y/ D) o' t+ }6 X: P" ?& l- `
      ^  a" m4 [( @0 H4 i

    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
    5 Z; c$ b1 I& F4 F6 S) g0 o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?

    : D& \8 j+ R9 c- {: v2 N4 P  ]1 b
    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。
    2 R4 y- O7 u2 q8 B' y3 S$ y
    2 |# h3 g- A6 {" U
  • 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
      l" P% U* M* a' _1 u发几张线图比较一下

    % Z: e2 p9 W6 M+ c: a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?
  • 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?

    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 & o9 u/ |& S2 n( S( X

    - B$ E' ^1 n( m- _$ T$ _发几张线图比较一下
    " b1 K- i  u3 \* Y2 Y3 C) c9 S: t4 z0 r  m# a2 W

    ( E. b; E( V8 i/ M, h4 o洛杉矶级
    ; }; B4 s; m: ^4 M6 Z9 t
    2 w% a' M* |, `" G" i! M% g. U0 f' h+ y: W
    弗吉尼亚级; g5 m* P& Z/ a, C
    2 }$ j3 m; _  d/ Y  a- G
    ( U2 M# _: O5 ]! D
    阿库拉级
    & w( y) o! a# r6 ]1 S0 H9 [: P- x( ^* Q) q# E  W, x% p$ l
    4 ?3 D& h/ O  @& M! H
    阿尔法级
    / A( Q* O# }& E3 y# V8 \( I. s# ~1 s# @1 n9 W. t7 _5 p

    7 [9 x& r- `& f. S* N: K% B  m9 B" ~7 A
    亚森级% ^7 L5 [) n% W2 C; U( g/ T$ ?- x
    8 @; q3 t* g: G8 C2 n5 Y" k& b

    9 g( {* }" r3 Y3 ?, j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。
    " D7 i7 C! S1 D. x+ i
    4 c* |/ N, b+ F个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ' Y1 W% ]) Z  O9 ]# X! C- F  [2 _  Y0 [2 G, P
    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。  z, ~0 l% l: U4 ~! U3 ?

    7 I  J; @5 S  B4 `/ r$ t$ K0 u4 b1 d) a1 o  @, z& x; y; N) H

    : e& F# E  b* \: }/ |
    . S; z6 M. Q( B! V9 P8 {* @. M+ i
  • 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 5 B, ~  u6 x& A+ ?5 P2 O7 I. 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 ...

    1 V! p, D0 x8 r( y, x5 _严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

    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
    ( C6 ?# C( p! j* 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 ...

    ) S! |- D' O2 M  g  M* t- a# o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。) u' C; u0 R# @7 l( G% W4 j- _
    4 ]& R# Y4 j6 d

    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

    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
    " s& O4 C- D& H0 ^' _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 ...
    # z0 J: D3 a0 t
    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。
  • 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 , k, E7 Y4 w- [8 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 ...

    7 t4 @: W1 ?$ F' B2 Y$ ^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

    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
    ! s  c' ~  H, B" y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 ...

    ; j7 K+ V( [0 J: M6 u4 y5 _0 X% 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,艇型基本就是个圆管子了。6 R& q8 G* R1 o* R6 t; v
    7 h7 {. O; h$ m3 c7 q
  • 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。
    # G) @! |6 N. j- G+ `8 t2 U
    % ]. q# J- f* o8 V; \$ I# A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。

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