爱吱声

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 0 ~' _. g$ U# B" A

$ z7 ]5 m( R9 c$ n* U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。# w& a5 y+ l5 o/ O' m
" \, L- e; h0 a' F% l$ x
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。- k5 l- p* o8 g5 \
5 D$ u% }) [/ ?8 B2 f
下面发一组照片对比一下：% }/ f. Q/ [' ]7 l$ ~
2 C) q. w9 [0 u% @) X& f3 D
1、        低速航行
8 h% j( p1 f4 u. Z6 \) V1 K! Y9 r  O* W
  X  E1 A, E, a
BATON ROUGE号$ p0 b9 Y1 @- R8 x, X
4 E4 U  a) K- R2 e% f* S/ \$ ?

) Q; X2 R  e& x' Y. n- r' UV-2级5 D4 b; U. Z4 }' N- q2 V

, q4 n1 I, V6 R9 Z7 l. G7 C: X( 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。+ V) m9 ]# i$ v( L  l3 d" M

7 ]0 @$ o' x* g- H+ o" H下图为苏联V-2级核潜艇。! Q4 S) z* R8 {' e9 j

" E8 U/ {5 y# Y) N5 B, Y+ [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。
: k) y; N: `- p; H# Y3 O4 `$ W
3 H3 j* |, v: k& U! ]3 n2 X7 q% X: K# `, A2 N, g3 E2 ^+ W! {, o8 \/ t
2、        中速航行
' k" Z/ P, F# Z/ @2 w
0 J1 i1 S* W; Z( r: N
0 Q- G) v& F7 Q弗吉尼亚级
7 N, H. S6 q/ J% C' H* \" ?% ?+ S) P4 C) n
- _5 E* [% u9 v" O
V-3级& _( v8 p- U6 i  W4 e- R& q
8 K- Z8 k7 c' Q1 [
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。, Q( }8 b: I3 a" Z$ A; @" [" Q4 f! @

/ J% `. H+ b& n! U8 ?- h5 v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 |0 _1 B# A# A" @- N' L. e; g5 C: c$ m1 G

9 p' O5 |8 S; ^# c% o. S8 ~3、高速航行6 |% z5 \" b8 C# g+ _4 B3 L1 i
  r  E: `/ H9 f; H
8 {# y" _' x( z( Q7 K
高速航行的美国洛杉矶级
/ t7 E# `5 @6 B0 z, r
5 V9 q* g+ u) S2 S7 l
9 @) a4 T/ E" L8 T9 OP级
7 S9 W/ I% h" K+ Y0 R" W9 p8 `6 c, q1 C' m( k# G% g: F; O0 W) `
& @' ~/ `2 r6 ?( p8 g" T0 j% \5 C
C-1级
5 A2 d" a! Y7 l( |! I7 y
7 c& L7 f& R: P- ^/ D
  L; Q! l7 o1 P6 y) J! P2 k' w4 EV-1级4 O) L( x' J, g  d

$ l" E5 q) ]" D' ?' p4 a  B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。
: }! {2 C6 v6 ^+ P' d
; \, H: G/ m- }0 C0 k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。
, x- _/ @* A9 w) ~6 ~1 k" j- j) Q- n* W* B) S
4. T+ m! P' g7 ^( L+ ~+ @+ @

/ _% d; u" D0 y* r6 \, g" C1 L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。0 e2 z7 Z0 {. Y5 z( F1 \% {2 s

+ ]* t) G, R- 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。" |( X, a: Y) |0 [- A9 |
  `  @' |* W- q1 N! o

. K& X: q% [! N+ `: `
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。
$ b4 Z3 x% Q7 r( p
  ^' u7 o2 E7 D" J* 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。
作者: 潮起潮落    时间: 2013-2-4 14:01
猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 1 x! L, Y; O% V- j0 j# 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 ...

; C5 n/ P/ v0 ~* m$ K) 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。
. c; m4 d( P; p
4 t% e; w0 z9 w4 |
作者: 猫元帅    时间: 2013-2-4 14:03
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
1 O! e6 Y$ z' V9 G4 A& 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 ...

# Q$ r& W; Z+ `/ x! ?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 . E6 ^* S# L* i, ~* e
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 ...

9 a4 ~% x. u5 p- V2 O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
; g" g7 p; f9 F+ u7 e$ W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 ...

# A3 q4 `" ?8 ^5 A9 j  E6 f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。
3 K2 l! i/ _/ @
( v3 P) L$ U. [6 f
作者: groovy26    时间: 2013-2-4 15:21
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
/ a- ]3 x; A7 K5 q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 ...
1 V% f. H, m0 i) s
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
3 [7 C1 l+ _2 K( s3 C& ?9 h' H7 i& [* |* _
发几张线图比较一下
. M5 H2 z& V4 }+ C/ p# K" K7 |  g; e: R8 E. Y/ X+ Q6 ^
, \* _; y  ~& \* q! D7 _0 s1 Z( \' O
洛杉矶级4 e, ^0 C3 b1 D8 V' _

" E0 d1 X7 V; J$ I
, W0 y0 z5 q. m0 y& t* _- X弗吉尼亚级" u' C& b2 }* G  L! h6 I9 v0 m
2 c* l/ Z$ ]# S8 j) Z1 \3 {

/ O! O& w1 I6 E阿库拉级
" x3 _" \! w: B5 i- c! S! ~6 l. l

+ [0 K9 a$ [" j5 X+ V( [& J( z阿尔法级+ a2 J* y; j% e+ C

( ?4 x; W! }4 P1 f9 |3 Q+ C" a- L

0 L. F+ ]7 E+ g9 C亚森级
9 K5 O% x4 L, a5 }: ^
) o8 b6 ^1 m7 K1 l) M' s
, _+ ], d" A9 m% I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 |8 X. O3 O) d
- ^& H: I% [( ?  u1 g7 Y个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
7 B  K" k6 |: O8 a) o4 X( Y6 R6 U1 x
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。* {+ K  [8 X6 ?% h( d

4 j) P& `" t7 @9 y
2 S. h1 W2 E. |/ ~, u4 Z! H, T( e% l+ `& F7 V6 d3 T& {3 b

6 l# f& Q+ q* N: _6 D
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 " v0 `6 |4 E, |
发几张线图比较一下
* N) f+ U3 c( ]1 D7 C7 s- s$ 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？
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
% E( @- `; Q7 V2 V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 w) t+ O) n3 H$ W- E% b) G( \+ T' y, I+ L* N; K, s, e
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。
( k4 m0 E0 {" p
0 i7 H" {9 B4 K4 V/ n
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。+ ~$ X8 n. X: a% e2 {: [3 T2 U3 C  T

( ~) }; |, {7 ]苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。2 O4 d& E. ~# _' V

+ C1 a9 l. z7 z/ ?以上请指正。
8 c# E+ t' }! P9 U' H
& P( \) B! U$ g% y, T. |% R6 h- u9 X" f
5 t2 S8 r/ m: @4 V9 f7 ]# b

4 F9 h) ?: ^( `/ M' @0 V
9 C4 p$ R, G, U7 ]! |: q" j7 n
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 % ^# f8 H: y* v5 l! ?0 i
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
8 k; w  p: @. r& `8 C% y% i- 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。
, W/ k9 l9 @  a0 P2 F7 L9 H) ~1 ?* |6 A5 J4 G8 w
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
. J7 ~! P9 J) j) B* t: k9 h' y

( p2 T+ Z8 N( G7 O# M7 I“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。5 r, B% z; B6 q9 m! j- ]8 v
  \6 i- d& f. g4 F$ ~. ?
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。$ V7 v6 A4 C4 [8 t7 u2 @; f

" F' t4 i3 `  |  g- a, F- I9 S9 ~4 G7 s% q* w

0 x. p  T/ t6 U, n1 p
6 [* b6 x5 R4 ]2 @* g/ T$ n6 T3 k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。! q# w! p# c* F8 _: Y
$ Y- v. L' @% G' A- r
3 ?0 ^7 I5 O8 H4 g% C
作者: TopGun    时间: 2013-2-4 20:16
本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
, B* J; \: h& e
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 / q$ |" k+ e. y4 g. K0 K
“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。. O  Y+ k7 F+ f$ p4 F1 Q& D

; P$ y7 f* [8 p( S; K  X双壳体对艇型有修正调整 ...

: c6 W! D# \! O4 E6 I0 G8 ~+ _
! \( e! j6 |5 ?' ^. u+ h美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
' y0 f  K) u3 F7 y* m: R/ t7 |* l% \: }, t2 W. 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。  ?, n; s8 p' k- I
" z( f6 |3 I/ B* h) t# X
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。( r, Y0 n6 E! {
' O2 x) c8 \1 d) L2 s" z) R
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？
6 v# @- M" t( c2 W
: b- y& k4 O+ f: D; h/ m! V6 t$ Y4 ~/ K" ^2 U' O
! W& \- J6 S9 h) V

" }9 q! r! w/ \: w( R$ o& Y; R
, E9 M( i) ~6 G2 l) d, C7 Z
) l3 Y3 \& S+ t  L  \$ X
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？  p1 ?% y# Z0 R& W
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
% r. }+ l3 ~: U0 b7 ]. g* V
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
: {( l7 [$ Q% e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？
  d1 b# k9 J2 y5 f; ]* l/ ~ ...

4 |4 x3 W: h' q8 \# y
7 U* J- N- d& z% b0 e不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
* C: i8 e$ M  T* Z2 `, n) f
6 V6 }8 u( K, F# F8 u: P  ?& w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。
0 {" i0 o$ s! R; v- M
8 [. F4 Z. J1 E& s7 n; |7 Z' Z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。
0 Z* k( e' `  U: [
& m9 t. Y. z" u# v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。, w; E6 F8 {- L+ I; f! d5 L3 ]9 i

1 ]0 M( s0 Z6 b7 C( p( H; u0 d* b# Q5 t* j

3 w4 L: K6 e. a. I
; R) ~' }+ b1 |. ^, u
! M  X0 D, c3 O7 C7 t$ d0 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
, ~) t) ]! B, D. R0 `! `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 ...
8 W5 n; t7 n- O: K
我就更不是学这个的了 4 ~  c% u# k: `4 w; b
' L9 T( p+ e, H. r7 i) h
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？* [! J% \5 @: u# e
8 |, N+ k; n' X7 F1 \4 t
* ^9 M9 q$ H& n- `! \7 I

' h* t% k0 k! r& X9 I2 t! p5 E# }) J4 O8 e! N5 R4 W) Y
( B# F* z4 c) h% A- A3 l( V
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 . a' K8 J2 y0 [6 A+ D
我就更不是学这个的了
0 c5 ~8 c6 q* h" U5 W
. w  n5 }* ~) t; `3 L不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

$ Z& ~8 A0 g! y3 X& n: q8 m. A# R那两位啊，求指教



欢迎光临 爱吱声 (http://129.226.69.186/bbs/) Powered by Discuz! X3.2