【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

潮起潮落

* `3 C) N/ }0 n" A: a
1 `2 v2 g+ V) [4 C) p( m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。
/ @$ s1 [3 x9 P- {7 \# F
5 f; E- @$ H$ \$ I) D  K' n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。
& b2 I- W+ J' ^  d2 v5 [! q
下面发一组照片对比一下：

1、        低速航行
2 b+ g. N5 }$ K+ U* p" Z: k6 P

$ B- |9 a4 ]( J/ A8 kBATON ROUGE号


; i, d" D  f# ~# R5 SV-2级
- A- p8 y- O& H2 |; A$ O4 c+ {
! z& o# \" j/ {2 M9 V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。
5 A9 \  D  Y, y& c1 |, P6 l
8 M( ]9 f" n! R1 z$ Z下图为苏联V-2级核潜艇。
5 f9 v9 M, V3 R3 P
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。
0 d) m3 A% B. `5 ]/ X
7 u3 }2 g3 W0 V0 N. v
2、        中速航行
. g! \3 W  e( _* Q$ q1 a8 A

+ O) Y& p7 |) @  ]3 O弗吉尼亚级


V-3级
8 I- i9 ?- F3 K- }: N+ O$ N. y
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。

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。
( F2 M: z2 N* z& i, a: S- K
8 _+ B& W3 Q% G- p; X! z
3、高速航行


, f* T. B7 [2 ]6 L" D/ t高速航行的美国洛杉矶级
! f6 Q) S& d: l! {% c

6 m7 q, n7 ~( Q+ MP级
' d2 J0 e5 Z% _  l
  f: `4 j/ b+ Y4 F; K: p( h
C-1级


V-1级

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。
5 d% v% p/ ~- \' i, ^9 h$ g+ q
" S0 w9 a: C8 K0 C: e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。

% o5 Y3 u" M5 e( H4

0 _& n1 X& o+ o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。
) |# d. v2 X3 |
. ?& Z4 {1 s2 a' n, s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。
( ?: T' E1 a6 k6 `, ~

逍遥探花

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。

维京老海盗

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？

猫元帅

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。
: r# N! H8 i# d  ^4 |
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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 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 ...

7 B+ E9 T7 W, X) ^0 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，艇型基本就是个圆管子了。

猫元帅

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
  D: n; x$ |5 w% n/ ?- v* x# n- `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 ...

! S# ]1 X8 @* X4 R; W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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03
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 ...

2 Y# L" B* \! ]. C! j5 O5 Q. K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。

akboz

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。

潮起潮落

akboz 发表于 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212/2 ...

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。

% L. @' Q, V: y+ |5 y: [

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
& R) R* {) A& s$ G2 f/ T5 {3 Q  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 ...

严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

潮起潮落

4 o9 a- {$ c  _3 c
/ M' X+ B6 ~2 D9 b6 {发几张线图比较一下
  t8 e5 P0 A$ [" T. Q. U' ?. o

洛杉矶级
! Z2 K1 l0 e: {1 u" p1 T
) Q# g3 l! T, G& {  a3 _( r! d
% ?% Q- Q+ I! ?弗吉尼亚级


" n7 e1 n- A) b5 J  m阿库拉级
2 j$ c% r8 d" X. r9 e- v4 A2 i: B4 P

阿尔法级

: y- Z  A5 W4 c3 p, q5 y
+ n! H, U9 M  `/ m8 U
" f% D7 n% o2 Y亚森级


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。
2 e) G% {+ V7 W" Y
! a0 D7 Z6 X1 M个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。

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。


' X' c6 {/ \4 I& ]

大鹏翔宇

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？

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
( s9 ]. W0 f- }发几张线图比较一下

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？

潮起潮落

大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
+ R( h) t2 g, r3 V9 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？

1 ?7 G: H5 S. \. j! [
6 F' f- x: G9 j  g# 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。
. H: D2 o. i( W# W
3 r( l% H& }0 `

TopGun

美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。

苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
) ^1 ]  `6 \( n5 d/ `
以上请指正。

4 _% J( _% s! T9 N, X

: d# q5 w. p" e& O* B8 Q# Y
: F; [  R1 ?. `

潮起潮落

5 K5 g. [7 k$ y' s& m

TopGun 发表于 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。
5 H0 M) F+ e4 I' ?
/ ^' |( y0 A5 L0 u苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

) N" B7 R! b8 [4 I7 r4 Z+ }, z8 \
“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。
7 G# M' z; f- T9 g5 i
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。


3 B4 |( F" `; F  I! v$ P9 q. }

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。
$ x1 j2 s0 |/ G1 B) B, p. e

TopGun

潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
% m6 L& v" F* }. ~: r“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。

6 ?- J. A$ M( X, U双壳体对艇型有修正调整 ...

美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。

9 }# i; ^9 s1 Z1 f  j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。
* j5 `! i1 J# K' f$ H
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。
1 M  H1 h, _4 V  z: T
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？
% p. ^: `3 Y5 i- R

, Z) q' y& F6 W0 ]* a



0 \; C& ?( D4 G( {3 q

MacArthur

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？
$ C  Y1 d7 f/ e! f" y9 F

潮起潮落

MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
2 O' P% ]. \( W! \1 O2 K, }. {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？
...

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) \6 x- M7 [# K2 q
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。

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 L7 B; A4 n5 j7 v+ D1 C' 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。
2 }- O+ v6 |  m% d. H

' R# F% \' T4 m' M% \. b* @( w
6 e' [1 E9 O* A- K

xlan1976

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