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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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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 " I$ w. n! m1 R
: p9 o6 ^6 a3 m+ c* b% A* S7 J
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。7 t: g8 D( {/ h: {
/ p( d9 U5 y% G9 q( }" r
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。( ~4 q1 l, |3 g/ j) u

& B* F* ]; E: a5 I1 Z, d1 p下面发一组照片对比一下：0 s$ ]$ S( F7 q
# w; w- ?/ o# N9 M3 w8 p
1、        低速航行
% Y1 S9 O5 [8 q: A  o  T* W4 {1 [

5 j# w, B$ M/ J/ U3 ABATON ROUGE号: F: E7 D1 D& A8 C. L1 p% d8 J

2 W' @. e! K/ c' @
, W8 |4 a2 e* O& P+ UV-2级
8 j, j3 j2 p' |+ B/ Z, }; z# v1 g+ O3 I& V+ q
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。
( o$ f3 @8 q7 [! m: E2 _5 n/ v! [9 a+ ]" h; i+ y) Y( Z
下图为苏联V-2级核潜艇。
5 Y7 v6 k6 I5 Z5 g+ j
0 y1 T- F' w5 M& O9 c" K( s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。
1 |. Y6 f7 a% ]( o& y9 D; g1 L" F2 ?/ r+ I) s' `. Y

7 H% a5 c  z) @3 b5 P2、        中速航行' m5 k$ e/ _4 L, {( |/ y

- v$ M# p& j: W' }/ r! j0 J; F5 r( r- g; k, }: `8 Q
弗吉尼亚级
7 t0 A6 B/ S+ J, R- F+ b4 l) Y' w0 Q8 X, I$ b0 x( e5 I( T8 p# z
) D0 M/ m6 T. _+ d1 o6 I; G
V-3级1 t% V; k: g  ~9 P
( [$ n7 d& _, |! m% [/ W- v8 k4 _* z
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。& H  {; _; ?+ c
. r. k# Y4 v$ `, o
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。
2 K! R9 V1 [! O6 A1 \8 f) G2 U8 W
0 A) w% _6 H+ `& X" `' \7 J9 D% y" ?
3、高速航行
; `' O# C; B  V9 d4 ^* r3 o7 @& Q8 w  J3 e9 G5 G; a
6 E, n9 `9 e+ u. c; J( E
高速航行的美国洛杉矶级8 j& B/ H1 c# B

3 ~; X4 v! U. T# z* X' |' {, d
6 q' E/ ?# A6 i3 f# `# m7 pP级! R' @# X# V/ B% P
( w5 b. v( d5 A1 r/ b4 e( H

" Q0 ?8 p0 `9 Y' \C-1级( D* L: `$ h! k9 x+ H% l
5 z: ^- l- E3 [1 q

* |7 t; D2 n) f! UV-1级5 v) c+ [7 |6 S+ s3 f8 ^4 I
; D8 M2 W, H2 ?, |& M* i
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。
) W2 ?3 {! \1 ^4 V7 m$ O- k7 s; 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。3 Y$ z* h* D! I: A+ ]
( n/ J" d$ H' v; Y- j
4
! K: z0 m& s8 H- Z
; }, Z* J# g, Z' V/ E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。/ a( f0 \9 H) v. J1 C

* K: Y4 E5 x# b: X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。
, w) z8 G  G+ L4 M2 b' ?, q$ |' Y) M7 d/ E1 W( _" ^  C; m  J
) h$ e* u# O- P4 Z) a8 m+ o& F

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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    昨天 09:26

    • 签到天数: 2753 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。
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    维京老海盗

    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？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    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。, b* C; K3 ]1 j7 s/ a( ?9 j9 k

    2 ^7 g: Z) ~1 Q& \% u4 ^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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    潮起潮落

    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
    % P) c- Q  J! e5 ~; \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 ...

    ( {& {- t0 \' N' p, q- 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，艇型基本就是个圆管子了。7 y0 y' m* A  {6 u8 n
    % z1 `& p, T- c% d
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    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
    % w. U1 I  x9 k# ]9 q# t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 ...
    0 Q' M  g  [# I/ C
    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。
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    潮起潮落

    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 # l$ H/ K$ S5 g+ ^: s/ l' T* t; J5 Z: S  r
    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 ...

    9 a& z" G5 C6 c6 e3 |9 t- r3 S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。
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    akboz

    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。
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    潮起潮落

    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
    3 e8 F3 Y; A. D# Y8 J0 @$ ]# Y' T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 ...
      E% ~6 V! L; @
    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。
    3 ]! k# o8 F  X. F, B) r: X4 }$ |5 M' w! }- k& O
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    groovy26
  • 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 0 o( {5 O( w5 g) K8 @
    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 ...

    - J& a2 U9 ~/ @7 H* g6 h# q严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    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
    0 F- h6 c* _' n) R+ [6 \2 E) ^1 L$ d! e4 N9 v0 m
    发几张线图比较一下: n5 W5 Y& n' j+ @
    ; I- Z" x6 O* J3 w' P

    # Y" ]" k4 A8 d4 l3 D; a/ a洛杉矶级/ s/ N' L' B* m1 t  O4 J

    * K% X+ ^; b% Z+ m' ~: G9 V; i4 ^/ |8 i; _! i" l
    弗吉尼亚级1 Y; b# a+ u# n/ h: B
    % D5 R. P8 q1 [" ^

    . J3 U7 C1 y# V* q9 {阿库拉级9 ?0 j$ ~! Q2 O2 G$ |) y4 |
    + B3 \5 a. o6 Y9 B9 e. Z4 h
    2 e* G- _3 W1 y4 Y' y
    阿尔法级
    ! h. \) A: m6 X) X. d" m' N; u" y8 d
    7 K$ F4 S* i9 D# ]
    & C+ |  M; O, W' B( J
    亚森级& L, T8 |  X' Y
    # f8 \8 I( o4 b# Q6 r
    + F4 ^( W+ j0 d7 p) \
    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。
    4 ~$ T, j: z, y6 H2 \
    & Z4 O) }' a& n! d0 K4 R个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    4 v9 \3 C8 E$ ~+ |3 r* P; p2 A4 E* S3 F/ P8 e: b+ n7 S/ u, s
    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。6 U  I, g$ y/ h& F& U

    ) {0 ]0 h- [$ M5 W. [- E
    ! T( c: L6 `. O% t; y( H4 P* u' ~
    ; x* G. [9 M- M1 \
    + G. f9 z& h, j. ]1 n! H% R* L
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    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？
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    groovy26
  • 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 ) @0 M' d" d& U( x& l1 [/ }9 [3 |
    发几张线图比较一下
    $ `5 _/ T( ]  h  k/ Y+ e
    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？
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    潮起潮落

    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 / F. k7 e( E+ @3 v" x
    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？
    5 x8 W' p8 f* l
    - E/ N) x" [  z1 k8 ^. h3 Q
    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+ G  ^! ]+ T+ R& L( k9 c

    ! V  }( {, a6 A9 ~
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    TopGun

    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。
    . h" N% b/ X4 t& b
    2 ]) s& ^8 \7 g4 B苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
    ( e1 c4 l1 e" x0 y1 n  t8 j- N, k) t% Z2 `/ Y
    以上请指正。
    % P9 S) N2 E0 `1 B' s  N% m
    + X2 R6 x) q! m1 t
    $ e$ ]4 n+ h, e* L; T" C9 J7 _3 {: R4 J$ {
    7 h8 a  }* I9 U4 f$ E
    . R/ C: q9 k  x; H8 u" v: O
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    潮起潮落

    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
    : ]1 F% s, U: z9 f
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    % |) r3 W5 m% M# D; e+ b$ e- g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 _+ U3 c) ^; x) v- _4 }0 s# K. O' ]. v1 c5 k- P  `' X
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    . f& `) B! S) f1 j+ I+ M! _. X
    # J$ Q$ K; h) f
    “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。
    / q, m, J" Z/ Y  |# q$ c6 J6 P" ~5 ]9 t
    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。& H- Z8 F& v4 }6 e" r
    + [. D+ P/ K( C  V7 z: }+ q, L
    ) [" D  `) m- ]( T
    ' o& ]( x& K+ Z! @0 Z% p2 J
    ! i* U9 s" \$ \6 C+ ]
    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。4 E2 U% j, Y5 ~) q4 r2 \

      l- t9 e- J/ B% b* o3 E; p- E" [( W& L
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    TopGun

    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 8 g0 A: d- `0 Z) I
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    # q  Z7 H  V  a* F; |“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。
    / F1 K7 y2 [2 `$ `+ N: c9 ?9 L% d/ ^) _* ?
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    % E; y. \& D/ l; a. M

    7 I; F/ d& f6 Y# N美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    ; A( }4 Z9 c' y
    6 p8 ]+ W; {' E) R6 @9 k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。
    5 i- p: [+ O' X* R, ?- J
    , ?" K7 ?9 [+ k3 ^: U/ ?- y) 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。5 y* e1 I" v* H- m
    5 \% a; b- C2 r4 H) e+ N
    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？( Q* H7 @! V0 W; D& n* z! _* U
    0 s5 N4 t( C2 [! C5 }

    1 H' b# |$ X! V% ~2 ^' T7 @; V- W6 |3 a% ]" I7 R4 p

    7 n, o7 ^% s! d9 v- X! Q, `! Q* v* o: C' _3 t# t
    * [6 i. m+ @& F. g
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    MacArthur
  • 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？
    7 _$ y) X0 ?1 s3 H
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    潮起潮落

    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
    $ D, C) m5 D% a( s
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    8 d" g8 q. R# g6 `9 _" G. \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？/ t  m  z5 T9 I. z) Q
    ...

    ( D7 ]  J+ {3 o5 \; T  u- X! q7 i3 l
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。+ t+ `' S' _( |

    " h1 l) }, Q0 I# 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。, D, K+ k: Z4 `3 ~' f, ]
    7 F. l& V; W5 p8 \6 y+ {3 J: S
    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。
    2 v8 A/ y9 \2 ^3 N# I  Q# T' K5 l, ~) E' f+ o+ a
    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。6 }6 i* I" s% m
    3 r# e! G& D  t) E

    9 g0 M: \* P0 Z
      B+ v" y% u1 ?
    9 j" Z: k$ \: U8 }6 l
    + h2 g: I' S' [" d- P
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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    [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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