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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。( Z  t+ }7 R! a  X& A

; J/ s. B& ]8 e! S+ j# D. b* J2 Q& K% L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。
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下面发一组照片对比一下：
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$ B4 W5 L# O; r6 t4 U( Y+ K1、        低速航行
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- @* v3 d3 i( d, Q/ ~2 M# xBATON ROUGE号9 u& ?) D$ H" T( k2 U2 W' t
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' v; E# J- Y+ B. \; U3 O6 g# TV-2级. C# `0 Z, G. }. j

3 Y' _$ l- q. A* F# J( x$ J9 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。3 H* d' w+ K4 p, K0 P
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下图为苏联V-2级核潜艇。) v5 u4 E+ t" c" C# M

) y  S0 v$ \- E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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2、        中速航行% z+ R" @' ?' I

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' Y4 C/ E# b& @& `  g7 n弗吉尼亚级  o& g5 Q3 {8 X9 w0 d7 o. }# y! G
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V-3级
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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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) N2 w# y  Y, s: g4 s5 }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。" Z/ @! s+ x) n( {" ^( Q0 w) |4 q
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3、高速航行; U3 U' |0 L1 @% g/ k1 f

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高速航行的美国洛杉矶级' y5 b. f% u# l# t& `, m) C

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) j% H- {$ W: r3 G" G' \7 }P级% `* {; b) I; [
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! F( q/ B% H7 ^* gC-1级/ j0 D! `, c/ x8 p0 g# c

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& {. I7 H- b/ Q. t' nV-1级4 P/ I) Q! @1 ~6 v
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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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; Y8 s9 C$ W) W6 D4 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。, M, \/ o# D; ?3 k7 ^5 D! J" P

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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。; L* k/ f8 c0 F1 R% N2 E+ ^4 s
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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。; `7 [$ m( \  |6 D8 O, U1 t% F
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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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5 ]8 b. X  q3 r- \# g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 . a7 z/ `8 W' i# m
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。
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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
$ P, D. D' L2 u& 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 ...

+ {. L& T: G8 g, T1 Z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 ; s, Z+ [* U+ ?- r6 o+ `; [5 Q
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 ...
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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
8 u, u+ l' L) f5 _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 ...
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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。" T# @! ^% U1 J& `
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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
3 e2 D. l, V! a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 9 K- _" O2 {' U. q+ R
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发几张线图比较一下
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( r' ^* v/ j0 v8 J洛杉矶级  ^! ~9 v+ `# p/ ^( O3 n8 N! K" g1 |

4 D! t4 Y8 Y9 S- I2 H; m. W& _. L* W; [) Y4 @- |3 |& @, i
弗吉尼亚级
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& d/ h7 z" b5 g+ b2 I阿库拉级
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阿尔法级
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亚森级& v7 U5 Y8 b* ?" r4 a8 x0 Q
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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。4 y& R5 A! W6 }* o, R

: [/ C" K  l, O+ _6 a2 z+ d5 ^% |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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% s: M# n* J6 s7 w5 O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。$ y, r+ g/ [& Z* l8 N7 s

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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
3 ?7 {/ e, [; ]发几张线图比较一下
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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 5 K- N% p3 P/ Y! x3 Z; I
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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$ o4 q$ z7 c, r+ |- J" Y3 ^/ v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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* Z" z2 F! e2 ~! k8 Z苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。! e2 _& P; J" \. K

/ `9 |+ j$ ]/ `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
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TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
5 d* |) y9 i* l9 `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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( L3 L# B( |7 R$ }* l苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
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4 I4 A3 B8 {1 s" ^6 ~' S! s) o“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。. U& f4 k" {) R- i/ G' ^5 @  z
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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。
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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。
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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 / o9 N% N8 Y" B* V. X0 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。
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双壳体对艇型有修正调整 ...

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. C. c) z( W+ o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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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。3 M: b3 F( ^& `3 Z+ ?/ ]' |) E

. Z5 o1 \0 C. K" O7 ]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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8 a! C: D+ w/ Q: P; M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？$ f' G$ g! K8 a+ H
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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？
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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 , D5 v  b: U; \8 ^( L6 k0 D* i0 j
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 * B& S& [9 ]6 Y0 K/ u
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* [% o  q. q  c3 m$ _ ...

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5 _& [" C) d" T( t/ v/ m, z2 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。% ~! J8 t  \. s  f

( F3 R* }& ?) \  I: M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。
: I0 F# g# d! u
$ [' {6 I7 D% E1 O. q$ G" I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。: B  U5 Z( ~5 ?& d6 v

( |) i* w$ X% O  x, s* Y# M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 U+ Q' \) t5 e! A/ a4 v. V; G8 S. N; `

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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 " }; T% S+ h9 d: {
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 ...

& A0 G. M; W9 _1 p: S9 }我就更不是学这个的了
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. J. u! n8 g% l1 c) C* j9 s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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作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 6 x) M- `2 ~% B3 G
我就更不是学这个的了
  d7 h% O7 I$ ~" q/ B( X5 u1 O. |% R. `. i% G* Y$ v) q' `
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

$ r9 J: Z, I2 j) B* M4 Q那两位啊，求指教



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