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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 & _+ g7 ?& s+ _4 Q& H4 p: @" Q* G
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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。+ M! s5 |, u# ]5 v
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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。4 W* n) S% X& i/ T" ^0 ]1 M

2 M! Q$ E5 p$ q0 G下面发一组照片对比一下：
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1、        低速航行
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BATON ROUGE号
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V-2级# N$ p0 b9 m0 X7 {+ W+ @: x2 Q

! J, f0 @6 k% I5 _/ W( C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。( R' l* @; f- s
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下图为苏联V-2级核潜艇。. t# m  Z8 `& X5 z" }
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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。
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2、        中速航行
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* X  J$ @2 g/ Y: Z& o, s' ?弗吉尼亚级' [3 Y  F; t3 I' z) @& w
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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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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
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! ^: Z  E7 t/ k3 h: P, l高速航行的美国洛杉矶级, p4 T4 B& U9 s0 q

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! g8 N& F' m$ m: m% f$ }V-1级" d7 i! ~+ Q3 f
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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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  B, z/ y# q7 |* d7 y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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6 d9 j' t' n- I' V. k0 T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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8 E5 S  o$ ^+ [+ A) o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
. p5 J, }' F8 F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 ...

: `: Z6 d4 a9 y0 `: 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，艇型基本就是个圆管子了。4 m5 y# P9 D) j$ s$ i% U& V
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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 B8 M" j( Q/ m6 g
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 0 H) Z1 |" v2 i! D3 x
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 0 D$ W1 R7 U. F4 f1 Z0 T, L
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。
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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
4 d, g+ u, @: `" t$ J8 F! 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 ...

6 v2 X; M, ?* y" |5 Z1 i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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1 S+ Q% L7 ~8 M发几张线图比较一下$ `; h! {0 b. s, _. [, G
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洛杉矶级
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1 ~, z1 \& j- L0 H* _2 r4 k1 L1 r  H: L2 ?0 [
弗吉尼亚级& z$ `7 L" m: K" J5 ?
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; |7 k# r( P: @0 ]% s) L, [阿库拉级
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阿尔法级) o1 Y3 d. Q5 N9 L* u; ]5 N

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" I4 y+ S; A: e7 b亚森级
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% d; l, t; Q, P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。
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: t2 Y$ r5 m3 f# \' A8 m$ ^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。- r' u( s5 s( @1 E
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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
. o1 p; x3 K  u% ^) E" T. A3 ^发几张线图比较一下

( \- k8 t6 c- B+ {5 _2 e  \8 y; l5 f0 j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 I- v4 L/ F0 ?2 M1 F3 o4 B
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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! f" K* I+ O! _7 |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。0 Q' x: i$ q- P7 g3 c0 Z
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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, w% s- \. m- i2 m+ V苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。( c% D* z# v6 y7 b
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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 4 @; s  r% i4 A. {8 ]6 q( d8 A# F
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
6 {: i4 J/ h* s, \1 y  N美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。1 Y  j# \. w5 d* Q5 o: x. [
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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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/ t+ d! B2 }! D( g! l+ G9 V“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。/ I. W: z6 l+ E6 x7 k6 y" i- h

9 i! ~8 N9 s/ w1 e# k! ]6 j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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  ~* L; q" {' ]# P" {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 2 U& T! `* @5 B0 `, o  H
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 + e5 c5 M8 M3 b5 x4 V2 |2 b
“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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% s- g& f2 ^* k2 w. }, S双壳体对艇型有修正调整 ...
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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。
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/ n8 x# `" U# R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。# [' c+ X  r. J) [$ I

5 U9 k5 C2 J% ?: n- _/ S% Y" e' U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？
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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
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MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
7 l5 e  F( {) B9 H+ h& I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？/ Y. B* q( F% k: J) o$ p' q
...

8 D) B- e4 j: b0 J9 `! E' b! ]: T7 J8 S$ T
不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
- w. h$ H- M: D% A) u' T
1 f' Z: d1 u% I( I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。
# k3 |1 E) i; i5 P- Q2 ?' E  e' v
/ g5 e$ l; c: {5 E5 r- m1 w7 T4 h: 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。8 b! M: n1 t! T6 s6 j4 o! P# y+ C9 @! }

$ |9 s7 M" g4 n/ A2 G$ t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。) O" k5 r' s' \* t! |. Q

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( b# E0 d% D- h8 g' y% b( P9 i. P3 J( z( x2 f
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2 y: N$ d% d0 V0 H5 h) y
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
* v2 U: Q  f9 B6 t2 n5 {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 ...

* g* R* Q/ `" y- x& c我就更不是学这个的了
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& U- j* y: n$ v: @; U7 E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 ; H4 j5 j& W$ T2 @
我就更不是学这个的了 ' N$ t) ^( y5 N, z6 c

" _2 b) a( C: g: S1 T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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那两位啊，求指教



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