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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 ( T; X' A8 N* u; w" p2 d) a1 x& i

% F8 U2 F6 |2 W  h9 g) d. t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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( v- I% s" p- h( S. w: p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。
, b' W- d" y. d+ U9 ~/ c+ V+ i8 x8 h, C5 C3 V! @1 }, t; U
下面发一组照片对比一下：: y: ?+ n3 d  w' R0 x/ ^
9 M0 e  o. \7 r; C! Q4 B) q
1、        低速航行9 p$ F5 o2 V. w5 v1 z9 @

0 E/ T: V; O: O( _% E3 @2 ^
8 f  ?+ ?% d0 G* T+ }BATON ROUGE号
/ K0 s2 _3 g) U  g! S/ C
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V-2级
8 h/ F9 t  N3 U, h
- H9 S* S; c6 Y" b5 `- p! N5 r( X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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: W: ?! _8 j* w% S5 o/ L下图为苏联V-2级核潜艇。
# t' C4 C- \2 Q8 u6 h& F3 M% o8 f, X" P6 {5 B5 l' u0 n5 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。
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2、        中速航行4 E0 Q& \, Z% O$ m9 C3 n

1 ]4 }* j% ~3 f2 I, J" r- B* U3 p
1 X$ l6 S9 D' R* I% X弗吉尼亚级3 ?  t' d( c# E, U! g; v
: d9 b* i9 W: C2 v7 W4 ?# f- b

5 W8 ~5 y+ M* K$ z+ Z: x7 \' ~V-3级, D7 C& x, F5 {6 E$ }4 O* p5 l

  o1 O( H+ G/ ]4 f4 ~7 o上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。5 z0 l. W9 {2 u/ [/ d! }3 j

# @+ q  o6 S) a8 N' \" X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。& g# |2 A+ g9 n8 G! k
3 p- }% B' ?( L" v6 h0 x( Y
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3、高速航行
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" [6 N, m/ j& V* ^6 {% g
  D! D- F# h9 F- `/ f* y) s高速航行的美国洛杉矶级: Y4 _- N; G  o' |' _; ^- O$ O
7 i' i) [4 R" m

7 }% v) u4 ^- t/ z; |$ s& TP级6 m* i+ X5 }5 z! N1 G

1 f/ a/ M/ U& N5 g! T) b% [+ D* a/ D3 }7 L, J. L1 O* x$ a5 E
C-1级, j. V. }: w( ^  ?0 r: S

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V-1级3 M9 A* o5 u1 n1 V! t

& _( T- Q. Z7 S# D8 E. V) d/ 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。
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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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4. x. P" E$ N. y, B+ ~/ [# q" y
+ [$ m+ F2 F( u8 {
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。. x( h$ k2 O/ [. l8 @) V0 K" b. o
% b, q4 K3 o$ g; h, p
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。: s% y% z% I' W
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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
) M; V2 }; N" a+ ^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 ...

! F/ z2 m1 q( R9 K$ p5 h( p; ^/ e  C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。
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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
) |0 B4 K  s  ?2 n' V& 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 ...

2 m' l7 x9 k/ f4 ?: |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 W4 e2 \8 x* O6 j4 t# c9 t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 ...
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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
/ O" T6 d3 `0 n, j$ v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 ...
) r$ i0 I" {& p, C1 t1 W
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。
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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 # A, I' |8 r) j' Y1 y
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 ...
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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 5 ]3 F7 }- r7 V7 G
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发几张线图比较一下& j6 Q; J& Y, _' m" c
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洛杉矶级
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3 _, u+ I) \1 M* S  l$ e' S& m
弗吉尼亚级& ^) v) Q$ J/ c; q; s  _

! r/ _$ A/ T( c4 u( L% i3 U1 @( f3 f6 I2 b1 {3 g0 R5 T
阿库拉级
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/ S9 N% w; Q3 I: s5 u) B: v阿尔法级
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7 e; c- x. r" T5 r/ [亚森级
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5 T. c( Y) u. `* `: b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。8 P, E; w( E; V7 p- w- e8 e+ S
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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。
: h2 w9 I  [' L) l6 L
) u. F) W6 x0 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。# Q* c7 d# T3 g. h1 u
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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 : J$ E- M7 i! ~
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
" \+ p6 b5 E0 y3 q0 n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& @8 e1 w; d9 i  r% t" b

# Y; T& Z1 F  X) h# P7 j* D  n& o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。' M5 i1 z& Y- d
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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。
) n! N$ x* R' T
* b5 ~$ |% Y/ t; C' B苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。* O1 O4 P. ^) b( F
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以上请指正。) J; c: e: H0 T6 ^( h9 _, v, S+ I
& x' Q, w0 ^) M2 B
. I) N- s. J4 A- q, g+ \3 W

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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 0 C3 Q! }, s5 |% d3 R9 f# ]
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 * M1 B/ P7 _/ c7 K0 N2 P- m5 r9 P
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。( B9 z' \3 q) _6 r  ^( r, G

& H5 ?4 L1 a8 n  D& C+ h/ Q苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
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& C6 e. C. f* ?- M
“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。" T$ e( b; f- k8 i( E, X* j; I8 Q: `
$ g6 T6 H" x2 e" d) H1 ?1 J' P/ j
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。
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4 ~! Y# Q+ R& m* ]6 ?
- G1 P$ i! ^: Y( s; |
1 l. q) U5 e& Q' u! t. W' H3 ^9 e
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。2 t" l. e) N. A
* c- D6 u- l. k7 W1 C$ T

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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
; O& ~; Q  ^4 H5 I9 ^
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 3 t9 [! K- A5 ?0 D4 c6 E1 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。
0 K. L- h# i* w; \: [% D/ T, P- M* M
双壳体对艇型有修正调整 ...
4 B. d" w* @( b; C: j
4 t* ]  k8 o+ Y  `# z- _
美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。6 p5 v0 x3 N0 A/ k! X
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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。) m* G  A5 y2 Z( O! ~+ k" j
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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。3 V* M* A. n7 @4 W

/ G' I1 x6 ]  j$ d4 G5 k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？
( h! e/ t2 D$ ]; V; n  b/ Y* S
2 M- L3 r* h. J% ~
1 i* X! R  K+ f) d9 e/ w" O8 I* F
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. s2 F6 ?! K- d3 {! o
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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？
' z2 u# \8 H  V4 @: C  h, T! i
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
: ]) e2 X8 {" c5 r# d  U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？8 g" U/ p& Y4 F. N& u; o5 }
...

1 q  C9 _# x7 c+ ?2 U
5 D' k, x* ?. Y! P) {( m5 K& f# M不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
% }: [; g; F: B2 r6 O( h$ |+ g* b
& |/ w' y# f( o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。
5 W  r) F; {, [- w  C) _6 [$ y  R  g8 k: h: I; `
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* Q( x: J& o- ~, |% s+ T7 A1 l& f

5 x6 T1 Z& b0 L( _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。
; O1 E. g5 q0 W" J
1 b% x1 t3 X, M+ l# W- N6 q# `' M/ o/ s! z4 I8 l/ b

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6 A5 C* F% n# S: V- K0 f/ }- N
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 8 g# `5 v8 [6 x) K
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 ...

5 r; o5 d/ e: l* f/ Y+ J. R' p我就更不是学这个的了
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不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？9 T7 a& P% t* }5 h  v' q

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8 |' N* V7 q1 V- [9 t3 X
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! J! L3 u* |$ c* J: X6 F, r% V
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33
. y& F9 `! n4 p我就更不是学这个的了
% Z; P- e1 K2 W, Z  k" ^  r0 t, O& f. s/ Y0 t& K
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

+ F8 u% J" e$ _2 G那两位啊，求指教



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