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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 & H5 Q: t+ z5 p3 e
% _- X# R) J9 _, q; I
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。
! ]5 ~0 s4 \" I# ]) e6 g- y0 [$ B: p0 E4 w( s
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。
5 A* |: i! i& V1 x  N1 f. O9 R; j- ~! I+ x
下面发一组照片对比一下:
, u; U4 ^% Y+ w, I
) P0 l6 e3 w* y; }& L9 v1、        低速航行
; s0 X+ M2 j# c! a4 {" @+ T
- q* _9 c7 w) w/ x4 m  Y- ?' `: q% G* l+ k+ z
BATON ROUGE号
' U% t6 i4 ]" _/ i% H  s7 A, k2 c2 ]7 l+ A

; q. k5 M( b3 B) _) kV-2级
5 }' j5 I) t% F- |
9 e, T0 B* Q) z. w3 v% R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。7 ^) [3 I2 ?$ T8 P: w
6 h! b, l4 f( K& \% u5 P: f% D9 h
下图为苏联V-2级核潜艇。
" _9 g$ Q* q2 `7 B( n+ i0 H  O+ H$ W
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。
  z! U+ ?4 ^3 R$ T, V/ Q5 {4 s0 ~" g0 a0 V2 |2 u
: k) ^$ \/ u/ _* j  j0 N* V0 z
2、        中速航行
: X3 o  |& ?9 j( W, x& A  _
* n( k' W8 x/ N0 t$ t6 w: W, V4 U1 m+ f
弗吉尼亚级
! q& B- r0 Q' y' A: G- x; K  p+ m8 q. M
, S2 `/ l6 Q- _1 I* F
: f' O3 W: Q6 g" w& b$ s6 aV-3级7 e) V2 b- u4 [. V

% o0 x, j! D) D9 b上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
7 i) K7 m/ Y4 n8 W
5 ^* y( u1 T! Q  R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 p/ n. @* n  A6 E% v$ ]
: z# X' Y5 `; w3 l$ d# m* j
! ?" ^# L: s7 t1 t+ y
3、高速航行
4 U) s5 m( r( `, W7 V/ x$ I8 c# \- v% B. d9 K
  n1 |. k8 j4 p- B
高速航行的美国洛杉矶级
$ M% L9 L4 K; {. U# P, T- J, e! d) Y0 k+ {( S+ L- d3 N6 L$ v6 g
2 a1 R* P6 m1 i) s( X
P级' K# V# l& U% y+ O
- D* A& s( {0 r. v( M$ X0 E5 N
5 h6 u7 x, |  P& Q4 z7 [9 X
C-1级" ]# K7 r6 @4 T1 z" v7 \
1 k" y  `  c! Y4 N$ p% l' M
. a/ }) G7 P% A5 d
V-1级* L3 N( v% Y5 y2 M5 o; T( d

/ v# ]4 A$ d; ]; C5 a+ D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。
& X* ~7 @% M% p/ @
) ?: a$ w5 m' p# J( `6 ~( }" G  ?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。! d/ @/ p+ E- C8 B! k' @
! `7 Y! q5 F2 X
4  r8 l5 t- c7 C) A1 u
: u% b# [& ^6 n, h2 y9 h0 y8 m
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。
4 \3 E6 Z' z( H5 k: k
. C6 `  |1 e+ L& ^8 f% |+ r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。
3 m/ v* v6 w0 m+ m8 L8 R8 p% R
1 g: G8 `8 F* a' k. O* L% |2 ^! }2 |& s

评分

参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
蓦然回首 + 10 + 5 谢谢!有你,爱坛更精彩
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  • TA的每日心情
    开心
    昨天 08:58
  • 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。1 C( q& ~( T# Y: o# @+ B

    4 M" X" f3 V9 I5 F/ }) h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 6 v8 g* J" K* S% b0 A; f. N
    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 ...
    ) C6 j4 t7 w5 z9 ~" e( _
    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。5 q2 J9 O. h7 o- m( d

    0 X( \# H2 {9 H3 a0 `( {
  • 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
    ( ^* v; L! ?& }) N3 c# ~3 N9 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 ...

    : C$ B$ d( q5 c( e5 ]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
    ( O9 j8 y' f8 t6 P, G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 ...
    ! e4 ^! N7 L( O0 q  d1 @
    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 2 j  W% v+ p& q- N$ \6 u3 j& c8 J3 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 R' W1 N, r. p9 J
    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。
    2 v: q9 H2 y" D  w' \( }1 g7 G0 I$ k( C/ x5 C  B
  • 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
    9 o% N- G; j% I, S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 ...
    5 ]. T# R; o/ G
    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
    ) C* ]( y) c1 F
    ' Z- R- n% g7 C% u1 Q发几张线图比较一下7 n% G; l; @% @2 m- |0 @

    9 t# T# S% M( N" V8 l9 l7 l1 a+ Q
    7 W  t: m4 v' h洛杉矶级
      C5 a, _& g8 g6 z1 c, f
    9 j7 e) P# i! f9 }' _% T! P4 _2 r. _, k. r6 \4 f, h
    弗吉尼亚级+ Z0 d" Q. D7 a8 R

    5 W& j7 {' D- H2 Z0 {
    / W% @" J3 g0 |0 g& {/ h. U3 X, C阿库拉级# W  q2 ]) [; [  }8 C
    5 f- K- s  _6 i
    " B! w% r, L/ P0 t5 U
    阿尔法级
    ' @2 E5 x  V9 `+ E2 P
    ( G7 j  r3 l% M4 l
    8 T* o4 ?: v% G. h- l+ G+ o/ i
    , L: I. p  R1 [6 ]2 b7 e% ]. K. a亚森级
    6 m2 b4 Y' b% _% ?( S0 G) B' W
    # Y# J4 i/ {' A7 _/ ~
    + X) b6 }4 T9 K& i! r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。
    5 }7 J, n+ v( m1 P: o% a& w5 G
    % l! P* {4 o* R0 s, t个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。: H8 V, h1 p5 ?& f* \
    7 S+ H9 [3 z& g- i5 X! L- h
    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。
    * L1 B. z, W$ v- {' q& I+ ^' d! |
    " {8 \9 C2 t# ?1 Q
    % C" c4 y2 z& d( S, f8 X, t+ [) }# l% L9 ]& `

    / `) d/ s' Q/ R) y& f& s' t0 `# ~* D
  • 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 . N) \; I4 u6 O) m; r. l' \
    发几张线图比较一下

    7 l$ S& {% W2 o) I& d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
    8 ~# K7 d, O# z( Q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?
    - q* p4 w' l2 L  `* E- `! k

    5 y) Y9 C+ T( N6 S9 a0 X. f: j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。  U! V7 J! h; n- P% R

    . ]/ k/ \* F+ O. g; n* U( d) M

    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。
      Q" @, t# j; M) D- N' a; K1 f0 A$ z/ K
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。/ t9 I  D* ?) e& H

    : c6 w' K8 }; y* a: h以上请指正。7 ^  |9 K( x0 M

    8 P) G/ ?! ^% H1 v4 a$ H7 B* U: w) J; m' X3 A/ {! U
    ) K) v4 N0 F0 l" h+ C
    % d; z3 X: O; j
    9 x* S& ]+ z) H4 E5 P

    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 # i5 A/ P  q6 m, k
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    ) ]1 V' \1 A6 W1 X% ~美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。; u0 `$ ^! K! X# ^+ m
    ) V' n" l6 M& g7 S! |2 L
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    ' c; b& T8 }+ z. w/ g4 U6 @
    - I4 V1 i, g/ \4 X$ e) y. H
    “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 j$ h: @: {  Y2 F6 X6 a5 \$ h6 c( z. I  m! ]( ~% q9 n) [. ]
    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。) q( S* N' `  k4 \5 r; m3 p6 j5 |

    . \. v7 g! [' @7 y7 r$ \) j, ^& W# `& t+ [& e" A$ u

    # j% c$ l  D5 ^2 W+ W( E* E% `+ n1 _& M5 d; _0 i
    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。, B' C+ z  f& ~1 r! A# `$ Q  b
    $ R1 Q9 E6 N& T1 l  ]# J5 H
    . y/ N, v, j* {8 a5 n

    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
    $ H; o% b; x4 I2 R
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    $ ^: W0 h" V* u0 _( R% e& 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。# `, u0 K# s( q4 `6 P
    4 J1 W: ]$ Q! p8 p
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    / r7 j# e) U6 a! S% `' N

    , w. a+ y$ Z2 ?2 R, E美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    ( d9 {$ ~! c/ u7 W6 a; V# v7 f+ R8 t* e. ^
    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。
    + ]) @$ L/ D4 h) w7 D1 z
    9 d4 g1 _  y, c4 J7 |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 ?# I6 Y) p7 V/ F6 s7 ^7 z

      A2 m! n" z  \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?
    % b, w7 ?- j, r* h% Z2 z- l% ^
    - p( z$ i7 p' ^4 ?# h* L3 Y
    5 R% \$ E* f, J. u- H6 c+ l* N" a' F$ a, c

    7 ]+ p/ [( n) f5 g4 }" K, N
    + k- ^  K! m  Q5 i
    2 t/ U7 N7 ]5 Q0 U' e6 r+ m
  • 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?+ ?# F1 f0 y7 C( G- t: j3 I+ ~

    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
    8 x' G/ o9 E# }$ D: l7 H) W
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ; h* Y+ K7 i# V! n( t' u' `) O7 a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, |, d5 m: O6 N7 d! ^) b
    ...
    7 W9 l: c! B0 X/ k
    ' c0 n0 C0 m/ N  \% V
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    / k  l7 E& {. r1 [1 G
    & y, f$ ^8 d2 C4 x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。
    6 q& ?" u: F3 |3 T: o- _
    # T  ?% W/ ^7 K* |, I+ J' `9 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。
    3 |) B% C& _# ]* t- I0 F) t7 m: |% Z0 I/ i1 s/ r" D' r. L" E
    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。
    . f3 B+ L+ w+ W/ F5 D) N9 |  e
    / Z% p/ m, r0 S; v' N! j; a6 `, w( r

    $ h5 ]6 Z+ I$ I, o* ?7 j7 X3 A- N; {

    6 m, {6 Q9 k* {  B
  • 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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