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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑
2 l# |! B% J3 D4 v5 |0 M7 k" t- v/ n; O7 z- P. R! P9 x
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。
& F# J5 b7 u; I
$ P# x! J, }, j6 r- O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。
3 Q& k3 U' s' t! n
) f" x  S9 V' a/ f! R% F下面发一组照片对比一下:
$ S0 t  x: V5 @* R0 J3 M9 N% c/ e+ d* D3 K- V3 _+ O2 t
1、        低速航行
& S0 t! w6 U/ w' ]
& h9 g$ g# Q# n+ y$ @% p5 ~0 G  @7 j$ k
BATON ROUGE号
8 r8 S, Y2 A7 q" N& e6 J9 `" R/ Q1 M! q0 Z

% Q8 f% d+ I; K: d% AV-2级
5 u$ o' z3 G" [) T: t  @- I! U7 t, j) l" ~6 s% d3 a" f8 M4 H
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。0 L, y' c0 E* Y$ I! Q* U

6 K7 x  c, G* D0 L3 q3 K下图为苏联V-2级核潜艇。
: k8 A5 Y2 o8 @/ {$ h/ E# \# H. s+ S3 j. h% G) B0 b
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。6 Z8 {( _' T  s+ ]4 A8 B

% h7 @' a. ]3 ~8 J% k
4 R) ^" S% I8 `! V5 O2 |8 r2、        中速航行
1 d# h. p- f3 f3 o+ x
  T+ h. {7 f2 u3 E( v' [/ L5 j+ M9 P# U
弗吉尼亚级; I2 a. ~9 r9 x$ b; _
  z* A# a9 c! v' x+ A

  L' M3 ]1 _  t7 n( T9 gV-3级
0 y* H; c' j: \! k
  J6 I/ \$ v) r8 x9 W) j4 L上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
( v9 z4 ?" R+ v- Y! s3 ~+ P/ u: i: Z3 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。
7 p' z" ^! \- x5 }3 T6 E* g* V  K' }5 D: W, \/ D

* p; B" S, ~6 d# e* h1 i* X" U0 q3、高速航行
, s0 t7 s" b' m9 S$ j0 @$ X1 p; d+ \9 O
; u  ^. u: m! h9 e1 |
4 V$ y9 e. B/ s, c* Q4 g; _# D0 g9 M高速航行的美国洛杉矶级5 W! ?0 |- a- {6 m
  O. o4 U; K# X/ K4 P
& N% k9 U. j. f; z
P级
0 V* O. R7 J0 G: {  G- s. @
* ^# ]0 w& ~6 L
# i/ T% e! c0 H9 ~C-1级
( j* C# J# q9 g1 p  d
+ a3 g! \+ [, l# I6 g$ D6 T4 G) M1 i! l$ @, E' v' @; T
V-1级
4 S- V$ w  J7 _
6 A$ I2 V. A5 @, w/ L% j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。0 U; `9 @( x2 ^. |: F/ Y
! \& |/ u0 c! [, B* ]9 `
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。
! B* `6 a' ]' C. h4 E" Q" F  ~1 ~
& L3 b# P9 f( Y' j6 _5 B$ V4) \- A2 t1 L: Q# {7 z) `; A2 H& T

) S* K' c3 }; J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。! ]1 R' ^5 w  h% y, a8 ?8 i% J

1 H& ^3 i. d; |$ r1 s  G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。' Z) N( G. L% d, r8 `  D& x; r$ m
* k0 c4 o* w, I: R3 b2 b

: R- T5 Z. ]( E5 a) P: @

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参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 2786 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    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。
    7 L6 a* X- z3 E. w; S
    " f1 ?# {2 o& p: ~4 H6 T+ G. K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。

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
    ! n, j9 _9 }1 I# R" I3 Y. O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 ...
    6 ], C" O+ {4 C5 g; N4 X
    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。
    # Q) ]" J+ ?7 K' @# R
    5 k4 C6 X4 a" n2 x; E! Y4 w; Z
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 6 v' H+ p! z" R' i1 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 ...

    : K1 g. ]% Q: b  X  o8 L8 W5 }7 p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。

    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 - d- ], p8 l) }+ M3 o5 Z0 n; 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 ...
    5 \( @- @7 Z; D, I  k6 L
    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。

    该用户从未签到

    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20 + m! [7 ?1 V: F7 }  P
    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 ...
    3 w3 Q9 ?. t+ r9 E, r7 c
    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- S8 W  q3 c1 J4 U" {: k
    / [! F( n& @% ^; B9 d" J
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 + g) C" r' |9 ]4 T5 t( R9 H
    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 ...
    ' |! n* P& W1 q' P
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑 . n4 q) z! X$ `" _3 A- L0 L5 W

    + J; |2 F* F5 |  a0 w发几张线图比较一下4 v: {  b( \& m# c+ f! q  ?" O, _: m
    4 V$ y) \5 _  Z) I, z% [$ s

    - u4 J0 W4 C" l" w# g- t洛杉矶级
    $ Q9 U( v; Q9 m. z; V7 A0 B* u# {3 s0 d5 W4 w$ R! }" _, J
    : |' }4 }# r; H6 M% a
    弗吉尼亚级
    $ _3 W# r* g: D# Q& X; p
    - u* U; A0 l' ~- f1 M9 h  ]9 q) n
    9 S- @" q; G3 R; i- @5 a" t阿库拉级9 e3 r+ z* w7 N& |5 v( e3 i3 K
    $ n$ t, M' r5 N" ]% P
    2 _" b& ?* a; g2 D3 q" Q
    阿尔法级& a5 [3 n7 l/ h  r! a

    & X( e* x7 P" {) _: y3 [' A' F6 N% I" ]; ]% y

    6 d: B$ s2 U2 H' p# L亚森级* o, J) o3 i: G4 u

    ) K! B* g' _1 _; X( Z
    # l$ y' h; l$ T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。+ j9 [( x: t5 v5 P' o- ^: U
      v* B  R1 {9 ?1 d9 p- o/ b9 S
    个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
      t6 K: S) w/ W$ y
    - I" H4 i" V( d* z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。: `" ~: ]9 ~4 a( H) G/ V0 T

    : D1 E: a5 X; `+ J/ s- t- e# s0 ?$ U. |, X: g) }

    4 H8 ^! {, Z0 Y1 v* z/ ]7 ?% k8 X' N0 v+ ^: E% Z* {
  • TA的每日心情

    2021-2-15 22:05
  • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神

    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43 & @% }( s8 ]4 d7 i/ W4 T
    发几张线图比较一下

    ; N; R/ M+ c. p+ ~5 F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?

    该用户从未签到

    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
    ! r1 I7 r$ B$ \1 {$ [4 ]" l$ 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?
    + p, B/ J/ m  x! m, O: d) z; o% L2 v

    $ Y5 Z4 j, N  w  O, n1 \( t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。
    4 x, X* K/ y9 i) w9 }7 q
    + U; E0 c$ A# T! ]1 G* H! Q

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    0 _8 L* V" f3 r: G: `. g4 z  ~2 R( N8 H. m
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。
      u4 i, H( B! u$ k
    * T; x4 q7 F$ L以上请指正。
    4 F# M0 ^0 s+ E. E9 g- q& I1 D' {4 V" ?9 K' K* I% _
    2 s0 z% R0 ?( V2 g1 h( ?2 v1 f
    ; d/ n+ w$ o3 q! H6 ^4 d

    " j5 m  F6 E) }( q& I
    2 ^& e' r0 l8 P9 U) I" S

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 . n1 u# W; G- g
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 3 ^( i+ f! l2 v1 P! A
    美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。) z( f4 g( `: u; E2 L  o( Y
    3 k6 `) U$ S" T* [
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...

    , O! i! \. c3 z+ T5 H
    0 b/ r9 K9 H0 X" v$ k, Z“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。
    ( o6 n5 K3 H2 f- b1 [9 V
    ! l3 I, [! A" T3 d1 ?1 z4 P, ~9 o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。# L4 f2 U4 Y6 ^5 y1 H# ~' P
    $ n! h/ E# @* g

    8 F; L  Y2 y. B4 C% r
    9 F# b( }0 j7 U( J, i, a6 g+ v9 r, Q- ~5 F
    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。
    * a- `9 a! D* p3 `4 p6 }
    * Y& e& m$ D' C- b4 U3 V/ q. {8 U7 ~' R. _7 z

    该用户从未签到

    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 7 H" v* }# |6 l+ H7 g! M+ q
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 6 \4 X9 B" o9 y
    “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 a' K+ O, h) @. j
    9 s% [0 T- ^4 k4 I% s, h3 x双壳体对艇型有修正调整 ...
    ) `% z' W1 {9 N. {' W5 n2 ^
    . i' _: L) D5 ?8 P$ W/ Q4 x% Y4 Z
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。; A5 a8 Q& E( X; y
    % a/ y5 `  t2 W7 Z" r
    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。
    $ K* d( _! E7 K* T+ N3 ~. l* T
    4 n% k+ {- o4 \! P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。
    " V1 f+ l) ?/ g" ^/ p4 W7 y9 {1 b6 p# q1 @2 l
    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?, n& ~& m" d/ X+ J, _: o9 q

    ; V, d# ^0 J. Z$ v# z
    9 b, d. P: Q! ^  t% L+ R, x
    6 d0 t+ U0 q1 S  y3 O1 |8 A" ~0 p9 Q; W# @% l6 E: f
    . v2 I2 W9 d# f5 h1 O# z. @$ D

    8 \! _5 S) A- u7 h  d9 ]- d6 c5 ~
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
  • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    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?' w" S, k; ~2 n

    该用户从未签到

    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
    0 Q# Z+ w' I7 L
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    1 P( U4 t: u1 d; ~5 x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) \( C) Z7 T/ V. g( m( N9 T5 e; W
    ...

    8 F* K9 Z# f5 X4 E; K1 o* Z3 X6 B) t" h; ?" w
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。8 y; d4 n. Y' N
    ( H$ m5 W# L6 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。
    4 a+ l$ s+ Y( r9 ~; w2 D& ]
      Y6 ?9 ?8 B1 `( q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。
    . l( S. a1 W: S% b" t
    * {' u0 o) m; ~9 G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。
    ; F1 p4 Y7 Q0 @/ h/ N8 x" ~
    - k$ P- D" y' a' e6 i. u! ~* r' l( A

    : ^8 |6 S' ^9 h! b) e" ~$ e! R* f% {; t5 i6 U" s: l
    - E( }1 n! p" i6 ^% q# K; Q* `: |
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17
  • 签到天数: 916 天

    [LV.10]大乘

    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    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

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