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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。. A6 N+ v" S2 h( |# {9 b% s& R
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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。3 f' f  G# F9 s" S% K3 @3 w
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下面发一组照片对比一下：
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1、        低速航行1 v$ @' C& ~6 Y

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' T$ w) p/ H" W. T& u% X# WBATON ROUGE号, c6 I- I' W, t* a% E
3 r* s0 O* q  X/ N( ~

) j% ^6 M" a& K' e& |V-2级' i7 s' {9 }2 W2 v: t! O

3 {: g6 V0 }) E* b/ B: O! 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。/ _' t. S# g  ]" @
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下图为苏联V-2级核潜艇。" M4 s2 t7 I6 A
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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。3 Y! p' E" i4 |! |: q' L" p; J* ^

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2、        中速航行
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弗吉尼亚级2 x! P% F3 g9 m) f1 y+ R/ C# ~
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V-3级
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0 m. W3 q9 Y1 q! V( W) v$ `上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。$ r2 t1 p7 ~0 n- _7 ^+ Y% ~$ ~! p2 f

" J7 q) V+ f& P: A- W6 K7 D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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3、高速航行. K  n8 d6 p) o9 H. d% K6 q% C/ V( G
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! p  Q6 X: g4 k) O8 V4 U# y: F- e- R1 O高速航行的美国洛杉矶级
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P级- M1 g& I. _' D6 \; w( u! \# d
! N# r% V$ h; E0 o/ \) |8 m9 N5 J$ y
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C-1级$ Q2 L& U5 v3 X" }+ O! t8 F+ J

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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。  O, r& X2 g5 g# ~5 @0 K3 e: a) O
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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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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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9 x& D& `. c' c2 \, n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。  n: e$ H( J# ]1 h' n; B; k: u
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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
# g5 X  u/ |0 V; 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 ...
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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。2 _" B4 k6 F0 X0 r+ M

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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 5 n4 Y, Q" y0 z3 W
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 ...
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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 ' ~: L* F: _; R: V  O' |
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 ...

/ W" b- r1 |: 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 ; x. \6 a! U' Z
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 ...

- p$ q$ H6 T4 x" D4 ]) G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 ]2 u1 m0 U# }2 Q) k, p

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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
$ N6 K. g2 |- D- p5 o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 ...
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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
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  [7 p( H; a" e* e发几张线图比较一下
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洛杉矶级- R; j  k2 R! L. p2 f6 O- d9 r
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7 H8 a4 F+ |( V! w弗吉尼亚级/ k" x; e: E- l, ^9 s0 Q, N

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1 P# I# E, v$ Q3 s阿库拉级
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  w& G0 I: T2 N/ |3 E, ?1 w4 ~+ Y0 X+ {阿尔法级
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亚森级
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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。6 b; l& ^% `, g  {! y

5 d: N! _$ x* L' C个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
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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。% C$ p6 j2 }+ D& b& W
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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 9 y* T# x) B$ u' j3 d& A
发几张线图比较一下

) ]4 y7 q+ m. V" x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 8 y+ v" q: n* m8 v% R* `% O7 h
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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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。
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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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+ a; r# l' P% S6 p  F6 l. s苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。) `% T1 P' [6 J2 ?- v3 Q' h! [

* R; e  \8 Z" _) K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 * s5 S. c' k* G
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 ; _  y0 L- V/ t4 l' Y% Q
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 w: m( g% x0 r5 w, e0 Z
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苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

3 J9 M, C8 O) q7 Y1 R
" I7 V4 a8 W3 D! I% D“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。+ w5 F; J( h% m/ R& D

1 m  |" \! A8 O4 d9 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。' e& a; K- i* h: |+ k* i3 G/ {8 v4 g

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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。6 O/ U, R/ P2 w1 o- N6 q
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作者: TopGun    时间: 2013-2-4 20:16
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
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潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 - M( Z& m0 ]2 a3 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。
! F6 Q' D- W! |, N9 U6 f0 f/ E  W# q( e9 q
双壳体对艇型有修正调整 ...
( }$ s% w$ G  j  K/ o4 |) ~

$ c) S  X2 G; X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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) I$ u/ q! O- G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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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。
4 w4 S8 r, V' h& u' i, ~
9 }/ s% z  I6 v2 s7 O0 ^" [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？
6 c; v4 M1 j  K. U( M
& @% q% Z) |# U: K4 a/ W$ q/ ]; ^! m+ |

7 J- d4 @0 o! y+ y/ ^8 r$ K9 J4 G$ U
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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？
0 D2 C5 Y- b# X+ U) n& ~
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 % E( ]# \8 B5 _2 l% w( G# z/ s
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 / q5 E$ ~% Q1 V% O( z9 \, f& b
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？2 i% s0 d2 k9 M; I$ P* Q) M. f
...

& c- b0 i: h/ o6 p( T+ n5 E
  k, N/ V6 I5 E不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
% {, ]& M9 p  U) g
4 s3 L& w! ^' t3 b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。
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8 L' C& U+ @5 N7 ^, T5 D% s, c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。& l5 O: Q) t2 o, B, t3 t9 r
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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 H2 Z2 @2 l" }- E5 X, V
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+ r, a) M* n6 E& @# L( M- D3 A
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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 & E8 F) P0 Z5 P" f" b
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 ...

" b* w, W: q8 ]+ D* H2 O1 i# O我就更不是学这个的了 7 z1 {. o7 z# \) f- X* B5 E" f
6 ?0 s6 P, a% w2 l# u( `7 d, {
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
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" a4 h3 H, v: b' h" Z! a1 ^$ B1 t9 Y6 g
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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
% F2 l+ N) i; ^7 L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？

* P  ^3 W" U& I- [1 C- K+ q3 b那两位啊，求指教



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