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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
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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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2 Y0 U7 ~6 b% S. `& T) f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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6 g8 _7 X# U+ \' M0 g1、        低速航行9 ~& S' N3 Y% B% c8 o/ m1 E4 h
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BATON ROUGE号
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V-2级% o, d9 ]1 J( O7 Y: V- ]

6 j: @2 c) U+ d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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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。
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+ J8 f' ]. Q( L: u7 i. \- F; A9 q% I2 C& L8 p! t! q
2、        中速航行3 H# |  J' y( E0 Z% [

' X& q* w8 l- p( t; {) ~
! K: j+ R* F; \6 H3 u弗吉尼亚级) I6 a" W4 v! Y/ b$ g) b8 Z
! w  i7 D: r  E6 a

2 G. h: e* n9 j4 R' S+ VV-3级( W0 `9 \6 |" S+ U1 `- |. R+ T. c( C9 k
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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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- ^! f6 ~9 x# r% i& h1 [+ ?1 U1 m6 G5 J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 D; K) B; Q. M' Y8 f/ z* {: R

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: L2 e+ i9 C) _, q1 F6 \" W8 j3、高速航行
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高速航行的美国洛杉矶级  ~9 C" O# e5 g; q$ m
1 I" O3 q) T/ L& I) N
- G) L7 |& \/ E4 r8 [) s& U
P级* w! K5 X( Y, p9 i) r, F
6 [% Y+ q. s5 _+ D; n" N
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C-1级
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3 X4 G$ w8 ^# ?V-1级9 b7 F: F; e: V5 q6 T% e" t9 W

+ g9 G; m# Y) H( }7 D2 Q/ c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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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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" |0 s# [. Q  \! n) B( W/ x- _* [7 ]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。& a" r* P/ l' e

- Y) Q8 \; N2 k: z/ W) E. o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。
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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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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
) o+ {- [4 N9 Z  d$ z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 ...

8 i  o5 R& W  y4 a8 y  t1 i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。! Y) m. m; n0 O0 m% v7 m2 c

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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
' e8 }1 M& Q# Q4 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 ...

/ n$ ]& q2 V/ b' i* l5 s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
5 S, Y) D0 G' Q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 ...

; i  p( i. d4 W1 S3 q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
3 B9 C( ?; @: \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 ...
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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/ v: ]. u& i4 r

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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 # `. x. J' f8 y$ _; c6 s( l6 U
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 ...

. r5 ^/ W9 B- m" m8 h) U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 7 d0 N% g& R7 |0 Z
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发几张线图比较一下
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. h& ]3 [2 E. T( M/ }洛杉矶级
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弗吉尼亚级
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; i$ U( K: B1 Z1 L: Z阿库拉级
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阿尔法级6 n/ u- j& A* ]% {* L2 ]
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亚森级
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* z( R' }; y, s! ?7 H  K! p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。' d) v( d7 S2 K# _+ f5 G
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个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。" a6 f9 m2 A( z9 f0 z8 P- o
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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。
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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   u% w" m; a( i1 l5 ?
发几张线图比较一下
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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 ( n9 D) ~" N6 [% \( F
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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  h" {& R, r" o# s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。9 c( _6 Z* u9 W* b' B' U3 ~) y
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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。% w+ {$ s. B! N! B2 b, m

/ o. _2 `& E8 }) V' X5 V4 ^苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。, c+ O) `3 l0 P9 G6 n

, g7 G" J, W, I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 + n9 ~! A% `, F- R& L0 R
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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苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

: \+ |. l- F1 R  l0 i* S
# l. s; D: L% E" s, e- m4 B4 u“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。) u6 \, x" Z# I0 O$ M% Q8 F0 v8 n3 \
  `! a9 Q5 _  k: P8 S

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# F9 a1 ~) o3 z" A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
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潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ( a7 t& a* k" x4 w
“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 f+ i7 ?7 G; W) d, T
/ m) N: i4 w8 a4 @. B双壳体对艇型有修正调整 ...
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$ A2 Y" r' M' x) |8 u' c美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
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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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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。, f' v7 x( c" e) i: D

' Z/ P/ q/ K1 M; k  Q5 ~4 j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？7 c: l+ f( D6 F

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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？
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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
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MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
) N: @0 c" m/ \" S$ V$ M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？
& j, G9 w$ E2 T( u/ p ...
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! Q0 m- O7 o& L不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。' R6 F% ~/ n0 A. i/ n- I: D

2 b% p" O  K4 Y  ~: p1 |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。
8 |5 x+ W* {" q4 K
' J# e6 x2 t7 e2 z3 B% o* |) _/ E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。
4 _7 U6 L" ?( {* j1 x. ]! o) T4 X) w1 s2 w) H
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。3 p2 |% @7 s0 s( H; l9 C+ [

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# Y. R! v4 ?  y. b6 r; g$ x
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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
& W- W9 n2 o. W) m( H3 L0 r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 ...
* w. |! j2 a/ J3 U7 ^. _
我就更不是学这个的了
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! V3 j# C7 }" T: c& |7 f5 `9 X7 I0 m不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？. G: y  O( u% O( h) n2 U

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8 q" Y* h7 i0 F) v' c! k
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 + K9 ?+ |+ o- T0 e) B: L& W
我就更不是学这个的了 9 W, ^: Z7 {6 e  E
" s1 D  p  E3 W! _# B5 E
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

8 Q( b" J7 j" p" i9 W, y# R那两位啊，求指教



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