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标题: 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力 [打印本页]
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 13:03
标题: 【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
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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。
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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。+ S' H9 Z3 }! {: T- w0 f
: s- u/ {9 O2 r
下面发一组照片对比一下：, j8 C, J( m7 t# H4 f
* [8 B4 Z% u& j
1、        低速航行
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( ^( ~% j3 ~; B+ EBATON ROUGE号4 {+ S" o! ?- I. L! o/ _  A

8 `0 g# H8 L8 e" s) a1 x" R) n+ Z8 i* b5 c' `
V-2级5 ~1 j+ A* e, u/ o

4 |+ I1 n" k/ [7 n+ B3 f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。
1 G% Q; r& ?$ W: K
) @8 P9 r3 l3 }8 t2 k2 N) k/ N9 A下图为苏联V-2级核潜艇。
0 m' T! ^+ F% A
% s( T# h3 j" X- z; Z/ o: `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。
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0 L' }' M  @' i& l  O
2、        中速航行
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8 E  |. _/ C( V0 B; U
, m5 z6 F0 x' t5 j( ]* p1 X+ E弗吉尼亚级
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) t: S; ~% [% Y- n3 \4 D* ~3 t" NV-3级# r- Y2 C4 v2 w) t

% o9 C4 p& D$ ?上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
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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。
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' Y/ B* P2 Y& s+ F" |
2 m' c3 A0 Q) n* N, |/ r4 w! b3、高速航行$ e: j6 B. @0 i8 K6 L5 ]
* J5 `' Y& j! i6 k

6 f9 I% E: `0 x: P' W6 p高速航行的美国洛杉矶级0 G  V6 F; a" s  t" Z

/ g9 _! ^$ K" y6 m, g9 a, r. e0 ~) g0 R1 l. o+ K3 n
P级
! j9 `6 K3 Z9 u1 \7 d: T/ ^0 P! I
8 J, R4 C# g/ E% g, Y
C-1级
9 ]3 B- G& H/ z. T
! P2 V1 I( x/ i1 A* d2 E3 }+ A. m2 {  |. f+ S5 Z$ [0 M9 C
V-1级
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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。
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" S& L3 |5 z7 B; S3 ~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。
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4" S( i+ c: s- O# \0 b' _8 D& {

  f# I4 P( Y# M" [7 H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。
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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。
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作者: 逍遥探花    时间: 2013-2-4 13:14
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。
作者: 维京老海盗    时间: 2013-2-4 13:37
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？
作者: 猫元帅    时间: 2013-2-4 13:44
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。
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, H8 E) c( D, r; D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。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:01
猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 - Z' @, N& }) p$ F4 X2 X! u3 R
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 ...

9 w- k  E1 I/ _9 T; 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。
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作者: 猫元帅    时间: 2013-2-4 14:03
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
' C) v( ]. N1 y8 B% y. {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 ...

* e: M) v% ]2 T# a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。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:07
猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 5 ^/ ^' Q* q) |3 u5 S9 {
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 ...

% M! b% l9 V( P3 x5 h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。
作者: akboz    时间: 2013-2-4 14:20
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。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:55
akboz 发表于 2013-2-4 14:20
; h& x* J3 f( A; h  K; |7 Y9 @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 ...

: V+ r& F, H; ?" D. \3 Z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。
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作者: groovy26    时间: 2013-2-4 15:21
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
; v3 I  b% S" S7 [. E) e+ 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 ...

& o/ h" I0 C4 l  @" E* p! G严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 16:43
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
& ^. d% f/ i" T5 n' L: c$ d- K% W' f1 u) ?9 Y& n$ g! ?- @7 V
发几张线图比较一下
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6 @+ P& b/ m" o; i  O" M洛杉矶级
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$ [4 S& G0 W1 }. i
弗吉尼亚级
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- @( ~7 O) l  E2 W& B阿库拉级# J: a2 k4 N) b" J$ G, ^/ T
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6 y( m/ }9 f. C  P
阿尔法级# Q- U6 Z) l* p0 @# `  M

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8 u$ ?. A/ P$ H0 T: ~! a亚森级% B- t$ a& s+ ^8 F- n2 L" Y
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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。0 d- l/ W7 C9 O" i3 c3 i1 K

# O6 S  G/ P- Q! k- n% `个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。, p# m. `! E1 y, X# }( l
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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。* L' L& C/ p3 F& e8 [% L4 x
5 F5 {$ R& H9 v; g

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作者: 大鹏翔宇    时间: 2013-2-4 17:09
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？
作者: groovy26    时间: 2013-2-4 17:37
潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
! m  p  @4 E4 C% n. M1 Z发几张线图比较一下
3 u1 p  Y* _$ W7 s5 `; ~
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？
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 18:05
大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
! U% r- d1 K. U! B+ @1 Y" W9 @2 }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？

' ~$ X- N4 O$ ?% Q' [5 |
4 M" ^* Z* L+ n" _! d( ^9 J3 S1 {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。- r7 S' U2 b! n2 n1 B! c+ f

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作者: TopGun    时间: 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。
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9 d0 {" G2 V6 c苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
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以上请指正。
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作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 19:22
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 % C0 T/ F, u" I2 o
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ' x& b. d; Z7 i1 T2 A- t+ {
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) b4 q, y( F
5 W/ z, ?" @, }5 `
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
* p# b4 x- `" q+ A0 ]: G9 [5 l$ g
: R0 M! G+ V  ]# O' l/ e
“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 s- [& ~& v% T2 v; J
' u4 ~3 B# u: i, m7 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。) X& n  h0 Z7 A

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/ e* {, Q% C* _) Y  o/ B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。
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" R2 y6 K4 {  A. E
作者: TopGun    时间: 2013-2-4 20:16
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 1 s* c: ]% Y  Q$ e2 V0 y; Q" D
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
1 I, X' W) N  Q- F3 ^, A2 c" ]“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。
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双壳体对艇型有修正调整 ...
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& u+ ~" D- @. c7 c+ s! g美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
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) ]4 F* g* v. e4 B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。
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3 ~. Y7 T& @/ k5 M8 Y( T' p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。
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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？! ?, R3 t8 j) k+ ]

6 T8 H7 f/ [/ C# o  r" N; \0 l

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作者: MacArthur    时间: 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？
: G( D) a7 M6 \& b9 S
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-7 09:57
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑 / w* [( s0 l: o8 T1 p8 ?
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
3 \$ Y9 z8 t- ^' r9 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？+ a" B1 p9 }4 ~; V! f; G
...
2 [4 G! q* k. y

2 D& N* I( R7 c6 R8 ], H4 _不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。5 B2 \9 @/ |/ W- a7 A
" F; g7 q4 b) O8 U$ F
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。9 q3 _. e9 t9 b3 M
4 J( ?# O0 M) x2 q
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。
& {$ D: J5 f. n! P
8 p7 T/ m4 `! B0 q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。
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8 y4 e6 \( v. \) O- X8 g
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6 D" o* l. W# B  J: S( m+ m! w! F! o4 k" E
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 22:02
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
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-8 23:33
xlan1976 发表于 2013-2-8 22:02
: f* K7 U  M  L6 I6 B1 U$ L; r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 ...
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我就更不是学这个的了
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不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？2 L; J1 i2 u0 F- C# e6 T- v3 u
8 [' i$ x( b3 q+ }/ `. u4 V% ~

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作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 / X2 h) C4 c& i" m, S- X1 l
我就更不是学这个的了 3 \" c3 p& h' |7 ]
! x) h& @* D$ M2 K3 ?# }
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

: v6 ^* y+ z0 |那两位啊，求指教



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