【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。
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。
下面发一组照片对比一下：
1、 低速航行
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125102z79j5993j59079d3.jpeg
BATON ROUGE号
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125111p11c0bbdeeb1aej3.jpg
V-2级
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。
下图为苏联V-2级核潜艇。
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。
2、 中速航行
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125132ed5qzfdfd6z8rbaf.jpg
弗吉尼亚级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125118z6xx8xtlnhxt6nem.jpg
V-3级
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
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。
3、高速航行
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125138l9555zu5eyzye3ys.jpg
高速航行的美国洛杉矶级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125143pxfsbbz9pfxsy0z3.jpg
P级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125151n2t2u2cctgcrt665.jpeg
C-1级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125156emmvvhmxh6xxmxov.jpg
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。
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。
4
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/125200buduvjd2x4uinm7m.jpg
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。
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。
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。 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？ 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。
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。 猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 static/image/common/back.gif
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。
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 static/image/common/back.gif
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 ...
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。 猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 static/image/common/back.gif
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 ...
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。 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。 akboz 发表于 2013-2-4 14:20 static/image/common/back.gif
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。
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 static/image/common/back.gif
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 ...
严重赞同这句…基本就是跟棍子啊 本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
发几张线图比较一下
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/162404csf3e999geve970v.jpg
洛杉矶级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/162409ihxqtt6hpz06h03t.jpg
弗吉尼亚级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/162413likkzbky4ij799xf.jpg
阿库拉级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/162423gr5r8rrqvup58xuq.jpg
阿尔法级
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/162419kc17k17v2cm79261.jpg
亚森级
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。
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？ 潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43 static/image/common/back.gif
发几张线图比较一下
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？ 大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09 static/image/common/back.gif
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？
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。
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，附带好处是兴波阻力小。
以上请指正。
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 static/image/common/back.gif
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 ...
“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。
http://www.aswetalk.org/bbs/data/attachment/album/201302/04/194508a2fn91kibq89ff3d.jpg
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。
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 static/image/common/back.gif
“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 ...
美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
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。
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。
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？
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？
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 static/image/common/back.gif
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？
...
不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
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。
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。
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{:210:}
页:
[1]
2