【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

潮起潮落

( N8 s, V) X! Q0 y4 Q, i( a& z( l* d! T
! b4 O4 J% x; W$ \$ ^% l2 Y6 B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。
0 l6 s3 x$ w' }8 v5 h
. ?7 c% [9 w9 K, `+ q/ s* s# D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。

' S3 ^6 U) C2 x2 B6 i下面发一组照片对比一下：

1、        低速航行
, U8 b: a" T  [4 |
" B) ]. ]- k) J- @2 w! N
BATON ROUGE号

! b, M, P4 V) \0 a0 p' r
V-2级
/ u6 t* H7 {4 d( k' N
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。
' c! m) B) R2 u' O5 G" i
下图为苏联V-2级核潜艇。
+ l2 l) P; |6 \9 B# v
! g7 ~4 |$ l6 a2 m$ 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。

, O" `5 w( t% T! V$ u* S4 I
2、        中速航行


弗吉尼亚级

( y+ u! l3 o1 r: p) M
0 k, q1 `- c+ z4 z7 B( XV-3级
( f2 t/ k' {" G. O; S
$ P9 ~6 N; a6 C% @" E! i上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
6 @* b% G- d: H
. U! ]2 f- w. z( P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 E' M7 [5 w- D: U. u( @7 ^" u

3、高速航行
. K, a. w6 g. ]2 P' S* \0 r) i
4 G% w1 U8 V% Z: }% B& `/ t1 |
# ^4 P1 ?/ ~# b/ H( d' I高速航行的美国洛杉矶级
5 Z: f: X, U& l( j: Z! u2 d

# L, R- F5 h. z4 [9 r% KP级


# j. V/ ?2 |$ X$ t! w6 ^C-1级


, E  q+ B4 n) K5 {. N$ ]" }V-1级

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。
' [) g$ c! s) C; {) p3 d
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。

! G# @# B% {5 {" w  w+ a4

3 b9 h* e+ k3 o8 O8 J* 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。
& k% e0 E+ i' k. G( o: d
$ Q# d! w  L' p1 M6 Z  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。
0 Q4 @6 Z- k, ~

逍遥探花

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。

维京老海盗

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？

猫元帅

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。
" {2 E! e, Z1 P! t
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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
0 C3 |9 t: R4 J; g; ^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 ...

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。

猫元帅

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
% T- [  P; o: A: 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 ...

- N& f2 N- k! ^" [: s9 ?! 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，和高技术包覆材料。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03
- A1 K  u( m$ y( l9 }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. p% i0 a/ D4 b9 m  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。

akboz

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。

潮起潮落

akboz 发表于 2013-2-4 14:20
6 F/ ^/ c& l' ]# C& n' t) r7 A) `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 ...

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。

; v# X, t0 q8 N+ ?0 ^% `

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
2 ?2 [9 l4 R4 N/ Z8 i( \3 @! |' F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 ...

. y. y/ v+ V, T, @% a$ [严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

潮起潮落

9 W; m9 o7 p5 [* J- U! X: g. s# _) ]
- y! [0 O$ F4 w1 ?  k! t发几张线图比较一下


# F" m$ P5 x. `# n8 ?4 l洛杉矶级


9 A" j* c: t' \9 [& I弗吉尼亚级
/ T0 l, u# r- ?& B/ b6 D0 A
  b* @* e$ t  X2 d
2 U, E  j& y  ]/ E阿库拉级

* r3 U: u) C0 d2 @! G8 _# N" T
$ Z: z$ v# r/ T阿尔法级

" X% Q; h- \! F- J4 A

亚森级
8 ]" C3 V* E4 I
1 L- m0 H# L: p3 C* H/ ^
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。

个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。

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。
/ S( [+ w) H$ T& ~, x) k

大鹏翔宇

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？

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
& T# g3 E. @( `* f2 h发几张线图比较一下

; A/ g0 _! O' H! N; d+ K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？

潮起潮落

大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
, f% F) Z) m7 g$ q. l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？

& G8 v4 O3 h- E3 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。

- t- ]; h* s# d

TopGun

美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。

+ d+ C: u2 D: e$ |; ~, \0 ^苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
. |' t+ u( x; U6 Z
以上请指正。

4 F+ G/ l4 a  k: O: u7 J; r

潮起潮落

! P% ?) j1 C0 y! I4 {9 p, R6 x

TopGun 发表于 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。

苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

; ^" M+ G  }. {5 B/ c! z
/ G- u' ]0 _/ P+ k“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。

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。


5 D2 f+ r- ~- K4 D

) z8 t  n6 }) i1 U$ d- @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。
0 a- R% ?1 ]+ K" L/ u
: F  z/ ~2 B9 I! v% k
$ {1 n3 L: [4 d4 e% z2 x" J

TopGun

潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
“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。
4 m% U: \- S0 S
双壳体对艇型有修正调整 ...

美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。

* B* I- r: o5 @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。

+ c! R5 O& q9 N6 f8 v% P& a8 m; t( S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& |5 L( }  T5 X9 i9 w0 `( i
' h6 g# B9 G, s/ v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？
3 |" Z0 v5 b) Y# y0 b
& A! i9 s8 X* s
% w  n- c8 Q5 m) D% {) v! A* A



8 @' d5 u" x' ~( U/ O4 @2 ]

MacArthur

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？
+ E  `: s3 J) m9 d% n8 G: {: f) B

潮起潮落

MacArthur 发表于 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？
# I2 Q  x# K5 Q6 l; J- U, u0 l ...

6 B2 \* M8 C5 w' 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。
$ D# l8 E# \, M7 j1 D5 x) B. ?
2 I7 B. L; ]& d( Z( h( e% y. P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 |/ ]3 S* r# N# H) ~/ P
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。

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。

9 O* w% Q6 D. f, e
. X. I/ }) X* B3 r" M

xlan1976

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