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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 / `! D2 `  F  j6 ~$ f
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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。+ E* b8 O. S3 r* O1 F% U
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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。" i/ l9 M4 r2 L
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下面发一组照片对比一下：
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, A& E( Y1 s" J+ y! O6 x. L- R1、        低速航行! Y/ K" f2 F: H" S$ V/ Q  ~& x) J
) ?. _- F; E( E/ y6 `' N- V1 Z$ `3 c
& J. ?. L; G7 T8 m1 A; b
BATON ROUGE号8 @- f, D8 h$ v' `! h

" f2 U3 k9 S3 ^! v% L* q
8 j- \5 h* C' e" EV-2级# V% {% l  A) h  o; u2 [
  [! }" R* L. @8 ]
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。. _% i2 ]* E6 l% Y: g  ?
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下图为苏联V-2级核潜艇。* E- ?$ @' q8 y  a5 u8 {7 q

) Q# A8 l4 o) d  Q8 `$ r: k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。
1 {/ f1 w; h& t5 U5 `) i% ^" d! y) N: I( V4 p  \7 z. h' h

! W9 ?' @% ?/ [4 ~2、        中速航行
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弗吉尼亚级
+ `, m+ q" n* [* x
+ |. K' w. \: b; t8 N, P, I
2 t0 g6 l* _' H( {' ?V-3级
; v# h2 [; ?7 U  T, r8 Z5 x. f
8 @0 p; r! q5 p1 t& i上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。0 ?% C* [6 E3 m' C0 D

$ `. Y9 w8 [  y) I% B/ p; \) l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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; J" L! j" r& d5 f! o3、高速航行
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高速航行的美国洛杉矶级) F$ w" r! j/ C% V* M" q3 r1 C# J
! L) z& P- I* Y( X& ]# v+ |

/ h, p! E" Q5 o# ?& [9 w( w4 c3 j7 [P级$ V8 p* B8 x9 ]0 k2 o  J

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  f3 k$ k6 a& I) C0 ?C-1级
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V-1级3 v8 ]$ k, |/ z% c- h* Q! {' y
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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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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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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。4 V* O/ H- E& U; O* V! ~" Y

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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。$ f; ^( E7 D( y8 s) p
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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 ' ~- F' ^' M9 `0 U& b
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 ...

) A0 q) O2 c: e( P2 M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
3 v$ G1 @$ p# u& W4 z4 y$ J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
% j2 x/ s6 m% w5 d% [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 ...
1 |: t( @) B% ^
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 @. e& B( X+ K; s( X
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 ...

" t3 B9 C& x9 W. v+ e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。% S# N/ L4 y( K; [" W

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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
; T! i" x2 e& 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 ...

; o9 Y+ _% M4 R" P2 }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
! A7 E( y8 X6 D  r: A
3 _& i; E3 Y& `% |+ d. n; e3 r% F发几张线图比较一下3 ]2 r, X5 U8 f8 e0 U- V1 d
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洛杉矶级+ a' ~( y5 L6 n9 u2 b; E
2 D  j) b) e7 P) @- e

* p( t, G$ v6 a6 A% [! S: D+ f弗吉尼亚级
9 H' \' o" N: |2 b4 r1 v9 K/ ^- r; o

2 n" I. L  t# I) I  O0 X" k. D阿库拉级& p8 i# h2 V( ^" \# @
5 Z/ ~( L7 M' U! ]

# b% b7 H: ?6 K0 ~/ [# Z阿尔法级3 s3 E5 o, [4 z( w: R: O; [

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! H: r7 ?7 X5 f# {8 c6 D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。  @- m- }& D" c6 w$ ]$ @2 u
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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。% w* p% m8 a; r1 t6 m9 c/ J

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2 T( z! k0 ], P: L; H3 J
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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 / V4 v& e* \( ?0 O& p7 B
发几张线图比较一下

2 ~; B& o+ C- ]' \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
& V* y3 q+ S  R( J; c- X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？
, G1 T3 l6 s" u% u
8 M2 X! D1 @5 @1 M1 m7 N% k* i
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。3 H, V# L1 N; e; Z3 L) V/ j

! d3 }9 {1 o( Q: o% y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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4 r: |$ q/ }( l' u以上请指正。5 ~1 J' j& D- p! X

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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
' [( `) [8 w! A( M, ]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% n: r* 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 ...
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& p# X, _5 H7 p9 x“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。+ C5 v) H9 N0 f6 T
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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。( i: L. P. B% v" L* P& B1 N+ Z* E
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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 p6 B) X8 P) ]# C3 ]
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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 . {" C' c- U* K& L
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
; ?, O  n% S. g4 r# N; S- S“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。0 v* X* }& S. e- v, Z" _
; V, f+ S7 I& m6 y
双壳体对艇型有修正调整 ...

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8 E, B' U% p2 {" I2 j美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
* K  {, F9 l3 Q& e; P: m
/ y) c% @, y8 I7 N( ~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。
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8 W3 p( l8 @* e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？$ f5 L, {' k( X
0 x) A- L6 Q5 k

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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
2 g- \6 y9 _: J1 i' @& u) F% Y1 i$ O
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
& n( m+ c7 V% d7 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？
, I/ B- J# W+ Q/ U7 w ...
- T/ M& x6 r9 b) G( x& U

& W, F& }" V4 n不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。& x: G+ S- W, [5 H" A2 ^. P4 n
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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。( w9 U( G  M/ j  l- r# M8 V; n, @

. X& V1 p. [6 }0 o! r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。& [. S+ P; L. E

$ U9 C) V* R/ n5 o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。
  r' i' f) w) E  g. z6 J0 B0 J) t4 i- Q4 O" v% x1 h$ F' t6 U, O, Q& 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
6 `# F$ Z* t: y0 y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 / Q4 X7 [( D$ g1 P$ W) K
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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？
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4 Y, s' q0 ]; @8 i" I6 C
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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 " X% L: n" T  v- n: W( g  ^
我就更不是学这个的了 ) `# S1 C8 J7 U& n

! V" f) H  M% O1 f3 U不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

" Y3 C) O& }1 p那两位啊，求指教



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