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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 9 Z4 ^  J6 c# I  a  U
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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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( |8 I* ^6 M- g% @) X9 I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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1、        低速航行
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BATON ROUGE号
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8 x! M! u3 v, n( K, i- DV-2级( P! J. C- n9 n' E
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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。
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5 \3 w3 Q/ P' R4 f下图为苏联V-2级核潜艇。
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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。9 ~* J* ?/ W9 n5 k. u
, }  U6 ]: X# m
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2、        中速航行$ D' [+ p9 e+ @8 }1 R! W3 x

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& X9 k* t8 A, D; T' K2 D0 R弗吉尼亚级( T  I4 K: Y8 J8 O7 P

4 h& s4 P# \; P3 G$ k
2 N- i+ z% p' {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。3 g& |% B+ @: G9 _! \9 c$ w  i. q

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3、高速航行" I/ e6 L, [. B: E1 m+ L
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高速航行的美国洛杉矶级
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7 e- h* M" D  |6 j7 O* p/ e- x" N; D1 t) [! ?9 A& c( }, f/ R  X4 Q. H2 r
P级! `* K  r" a, S9 F
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8 d  W3 ?4 H- L9 uC-1级" C/ J  ^7 G3 h% O

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! M# y( b. x$ G4 d! P* GV-1级& D* Y% \: t7 m
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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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: p! X6 E: F) D* G5 q4 Y  `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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% u9 i6 S+ M+ n1 k! K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。, v6 k* g/ f2 P4 @# i' X

9 x- H( d0 m+ F% l9 e: J$ H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。2 |( D6 w& o: }1 s+ c/ X+ R! G

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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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* v; o8 Y) S0 @7 w+ e8 `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
6 k3 o# Z2 W5 V" u6 l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 ...

5 x( r  R2 r. c) ^- W' t8 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 * W- n% x7 l6 b- a9 \# z: ?
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 ...

" f  E! g, ?9 h5 V: h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
: q8 C1 x  }4 b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
. p; R# G5 z$ b- ]/ 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 ...

4 T; ^% v+ b* N  k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。+ x+ E/ F  \& V" L2 A* v
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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 . f' s) m0 i3 |: |! w; {+ d
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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发几张线图比较一下7 N3 n4 M. C/ U% \: v3 O9 M5 v

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洛杉矶级1 C$ v9 N# i% b/ h, i  t

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1 x8 ?7 c1 F# _  c. r) N7 o弗吉尼亚级
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; |% M! ]7 D: d7 B. s3 ?阿库拉级
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阿尔法级
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亚森级
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8 Y; l) g& d: e9 V# B+ o; D- ]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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) {' U, F+ S, B8 h3 f个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。2 D0 W, r0 }  Y% V
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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。6 Q; ~( n& Y7 t( d0 V
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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   o/ k& ~$ ^5 N2 V4 D7 v
发几张线图比较一下

3 n: b0 {$ v" }! W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 W. G3 L$ A  o' Z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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6 f* {) p# T+ V. ?8 }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。* d! r5 T3 J2 x
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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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& b6 X3 V3 I) |% o( c7 e, x& `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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& b+ D! @4 C: K, ], M) J- 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 ) A, }' V7 {: ~
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。: R1 s/ X$ v9 [7 E. Q6 v
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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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“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作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。% s' J& N$ q5 O4 g8 o  J+ y
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  ~; Y* R& l" ]4 m5 m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 ' `. _7 k% z5 [- D# I$ m! D8 w
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 7 ~: y6 P3 G) s: F. 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。5 b( u8 C8 [8 I9 w
# ]; Y9 @  f- c3 `
双壳体对艇型有修正调整 ...

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& D- |+ x0 z, M0 V& x美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。; W1 Q7 h: R8 \0 |1 q% P% A# A

$ U* B0 ?5 ^4 C3 t# l( R6 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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7 b. p, z( U9 |% n% \! ^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？9 c9 f# `& n5 K+ E/ T
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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？3 e4 r0 ]# C" U& f
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 / K! ]+ [  n0 |& d! R
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 : \) n1 F1 I( a! H
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？
' _% p! ^: P/ V: w1 B9 K; J ...
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不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
7 {3 w1 |  G, i3 r9 Y  v( Q% d( W& n% Y3 v! q' @; M9 [- }, k2 j
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。
2 V" k" V* U  X  ^& k
4 ^' M8 r$ T7 T  d$ E  i! t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。
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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。
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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 ' j) f( ^/ I: A1 l- Y8 j
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 ...

8 O/ C( B" `1 C7 R8 Y# X, l我就更不是学这个的了 , K3 o% r- c% J2 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？; @! g4 G0 ~, g& ~1 g1 ]* P
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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 I4 Q3 y2 U/ H+ Y
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？
5 `. L+ C7 C9 `' D
那两位啊，求指教



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