【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

潮起潮落

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。

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。
# u0 j7 O5 h$ |8 m
下面发一组照片对比一下：

1、        低速航行
, ?4 ]2 y( L! V+ Q8 \$ S2 ~
4 Z: g8 X. H. k" T. e3 Y& G6 i
BATON ROUGE号
0 j( L  {# h4 z( F9 d4 ?  V8 t7 A
/ Z  o' M$ S( Q0 x/ u
V-2级

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。

下图为苏联V-2级核潜艇。

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。
% b" y# H& W* @* l4 r5 n

2、        中速航行

9 s: J9 R) O) B4 h+ J% i& F
8 `, k, w5 u% T9 z弗吉尼亚级
! H9 n6 d7 D! P6 `4 R6 A, a9 v( P
4 t; }8 `: }0 Y3 L- t
V-3级
) ]8 x: w" E; P9 B1 r* M2 v/ [  W
' M- z! F/ S9 ~$ ~上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。

8 G$ @! N# R, O: E' S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。


7 n3 |, T: a0 Q2 O, r1 u6 Q: i5 r3、高速航行


# R* V/ M) W9 \, U. a高速航行的美国洛杉矶级


  D. y, ^3 R) L- RP级
! s& j4 Y0 m3 j4 E; @# \9 c  ~

4 m: G: \( U& ~C-1级

: c4 m, v6 W2 Z7 `- g2 v
0 X3 b- b) Z5 @V-1级
: v. }8 ]( ~: |' U' a5 B9 g
0 P% r1 a" R9 }4 X- }1 e4 _# D. O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。

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。

- J: Z- A1 N# t' A- f2 Q1 i$ f4
4 \  K, B+ H/ p: A+ t5 \
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。
8 J  ~" E; G3 ~
4 t' }5 @7 B  i; j/ Z% a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。


& u9 v# |- T) B

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。
2 Z; q  U1 B0 u: V/ J- z& _( g
# a1 ^) b7 e3 M2 H$ n3 _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 ...

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
5 O4 E0 c% v0 N0 R" 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 ...

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
2 j& O7 a6 r1 H( r7 }  {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 ...

6 }1 `0 T6 v8 B1 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。

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 ...

7 w! `: h) _- W% J1 I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。
# }& Y, ]) E. J! Q8 _) p
/ K5 k& \) h4 u, o

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
2 H4 S7 ?' b* o7 b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

8 L7 M0 |% ~# E+ D
0 M0 ]% |0 w9 w6 z( E发几张线图比较一下

0 Z# ~* P- e' G, K; t2 M
洛杉矶级

5 Q( Y3 H* s4 L/ ?
弗吉尼亚级

( N% ~0 f4 g* ]1 J/ @+ Q9 F# Y
阿库拉级
# V/ |3 c6 M: |; I
: z! w0 x( j0 R/ ?' L
阿尔法级

+ h6 O$ {& |6 M1 A% L1 A" C

" n. M; B7 ~: R; I亚森级
' P$ \- }  ]( {% ]

$ I' a+ [- c( q! L  H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。
0 T5 u7 u+ d$ n8 h$ B) K
! \, q  ~2 B0 w1 w( u% 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。



% G7 J! ]/ _# O" \9 `
3 }# u8 t7 _0 O. T( h3 n  P' ]+ G

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
. e6 w- M5 X* M$ q" ^, n# ?8 I1 n5 Y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
- {2 K5 d" D! k) @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？

6 a, F' ~- A5 D' H# e* w7 b. C
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。
: t9 ]" N* Q9 N, {

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。
0 A5 m) G! t! w: K1 O6 V
$ ?. c# x! ?* K: ?以上请指正。


8 N$ `5 |- Q& u
7 X6 l* U4 A) F  q  C  J( A6 h

潮起潮落

6 m: e9 Q3 Y& Z9 Y

TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
" }: _. H# @# q. h# c, K* `$ V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 ...

$ G) ^( y: I& J# a) _“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。
9 v# b) D" T) M
( ^% l$ Y$ C$ c  y7 [  ^, i4 q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。


/ o0 `) R  c: q; w
! S8 x* l) D; r. s
/ }9 D4 [* W! m) n; U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。
4 V5 B7 j) g8 R3 G

# Q9 u" t8 ~" V' [8 K) \

TopGun

潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
“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。
+ @8 F' z9 }+ K+ k% u$ H) L
双壳体对艇型有修正调整 ...

+ K9 N% ?$ H# k( W' N美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
1 `8 Z3 W6 a- Y
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。

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。

8 t- J/ {- o' c6 h8 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？


2 r: g- k* c9 g
: E8 t0 M. H; `. N3 F8 K" q( C
7 ]7 n% d# b$ H
5 ~7 ~) h* D* Z- ]

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？

潮起潮落

+ B9 r. {* D9 l- d8 J$ m1 C9 F7 Y

MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
$ w4 L' ~& w5 y5 C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 _" ]& @7 L8 [. p- p! z6 I5 C ...

* n" H: ]+ H. i, V. w) V3 U1 D; I3 y
, g  ~" ^% I+ B6 J  a3 k2 j! }& s不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。

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。
6 M$ @# C2 y( X
" p- |( Q/ I) t- F& Y/ K8 Z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。

  b1 S) A+ ?4 m+ k$ T: i
; Y1 m1 X* u  R- ?% z

" I6 k- _) K$ D, J& ]9 |8 J
" y. \8 }6 m7 a' s  b7 {$ Z

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