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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 - m' H1 w/ {1 q- U7 H

6 C- X4 a7 x) G4 H; H5 E: y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。" t" A- E) k3 E( D' y4 x
2 \; s( w# |9 `7 e5 Q
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。  r/ Y$ x& `2 h! x# g$ l$ |" G
, ]( a! W, E( c# p! |0 u
下面发一组照片对比一下：2 C0 A; r; B4 K# q

0 M4 K# Z  D9 w. T* w& j2 B1、        低速航行
/ W' B. w5 @0 f' J- ?9 g: [" x7 T, [' U, _  h

  n8 A9 \7 q2 g6 V+ ?BATON ROUGE号
& b1 r: A' ^5 E, K' D4 r- V8 J1 T8 [) z$ F6 f; s4 P5 w
6 Y. b0 s2 v7 n+ h- Z; x" n3 v
V-2级
0 i# n+ X; r4 ~3 [' o% B$ F7 @5 H' g) V: ]0 y
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。6 w; }! I' u( r# a& j& V

; D3 O& H9 ^  `$ B1 k* l8 F! m下图为苏联V-2级核潜艇。
+ Q5 @3 v& f# W, E$ x7 P
0 h6 M0 q7 q  h2 Z) {1 S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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, K: e  |" f- j5 ]6 s, o* |6 M$ m1 _9 |# o3 \6 M& L
2、        中速航行# {8 `8 @% `: t# v6 `
& _& B9 T8 N4 z& U3 }+ F( n* ~" X
9 y2 G9 {- ~  w" e  N' _
弗吉尼亚级
0 K# b% w) B4 Z$ P& c+ U4 s9 E$ ?: U9 k& I" V$ f% U- `
0 q' v# a6 d5 R" Z5 f
V-3级1 X; G* C3 T# {
: P& B' ^3 Y! i4 M% A! f0 d
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
3 A. R4 y2 ?  O( L' ~: P4 {& ?' F+ {) |
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。
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1 m2 K$ R6 F6 Q' \; J4 A# V4 w3、高速航行
% a8 M1 ~# S2 j: e7 M# P6 j( v$ c2 G& q4 C5 v; L; t# R

. j# Q, P: W8 X" l) p高速航行的美国洛杉矶级! m) w6 n1 f) d
- ?/ `& w& G- v
$ e" Y) a0 q2 _, R6 r7 h" f
P级
, W! I2 [8 f7 o8 m- k- E1 r0 r4 Y
& x: B4 V4 P/ p  v( ~: i4 c# S7 ^( o
C-1级
5 r; Q  J  v( e5 N1 j( i5 I& ?& {' h2 O9 }
# |; W# z4 g9 G
V-1级7 ~/ v' E& J: I4 ?; ?
6 O- @1 J$ `* 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。- c% i9 D  x! L& }/ n4 J, T) o

& C! D- t( h% J2 J4. S' w! h5 [0 j9 i; E! _8 }

3 p$ A5 u8 |  y$ w( y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 B2 Q; \; u: A  t/ z( |9 X" e) s/ k, M3 T; r8 d# H* u* s9 B# h9 _
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。0 {6 o; X6 U: T+ X) y! P

4 h* v3 m2 n2 R' i' v' z$ |# s
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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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1 s5 Q& m- a6 I9 S0 Y+ A0 C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 * l( ~2 h( W2 m$ n, g
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 ...
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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 & e. O+ K: @8 [, P0 M
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 ...

( k& X7 U6 G4 _& s& E  l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
' k. e% e9 ?% {$ y5 F" f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 ...
" e# S0 n, y& B. m* N2 a" J
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 {3 [/ N" [; B6 t
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 ...

" w7 [) {3 I+ K0 p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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: R7 S: z5 e, C
作者: groovy26    时间: 2013-2-4 15:21
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01   a, z3 F6 _% F; ]( J% g/ 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 ...
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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 . B3 n$ k5 t# }# l/ G
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发几张线图比较一下9 A" ^, C( v: W- I, q7 o5 A
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洛杉矶级0 f$ E; r. I8 B
( o5 o% [; H5 T+ b( }" c7 z: \% P
6 v( J) k: a( v) V: E3 V
弗吉尼亚级
0 l5 H7 q( Y) B. D, |5 F: W* Q) A
3 b+ C* b  H0 b* |) l7 [
5 s; T' r; e  Q阿库拉级
2 H9 S6 v! ?& X! `. d8 K& {. F
- o6 l! S3 _0 n* h# s7 L' H) m6 h# X5 E6 H1 T
阿尔法级  O( d* n0 U2 X0 u) N2 X+ n
4 V2 r" B2 Z- S6 ~% ?7 E
4 ]2 C  S% X4 v& ?4 s

; H: k- {1 |: o0 K亚森级8 C" u3 x( F5 `. l9 p' E2 E$ l

9 k: W* L1 a8 v: y" x3 v* }; @7 K; M+ X6 j! N+ E
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。1 c* l5 f/ Y/ R
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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。
! u0 ]* O+ c1 z* t. |  C' [) @$ @: M; _: G+ y  d$ ~
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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2 |7 @# [& g  t" F1 J& d0 B& Y9 n% |9 y

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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
; R! C1 V2 k( b发几张线图比较一下
! Q* o7 q; C. s* O& n/ }- x$ v, R% E
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 4 F! T5 S% f% ^* A( }3 q& S
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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  P& I/ c  R7 E" X9 e/ x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。* q. q( o" M- C  u
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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。) }+ y+ P, J6 K( {. N0 V0 G9 k+ H

6 Q8 K' Q( z# n3 z% t苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。6 v4 [2 i1 n; R

0 a/ Y: W# F/ b以上请指正。
2 F6 K) k( y1 Q4 H* S
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2 P' R# Q  x2 F' x" M& o- Y' A/ p; U8 e6 x6 J4 O
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- x! m% C" I$ I3 C! h9 G# U
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 , u. ~- U$ M9 _$ r8 ]7 ]
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 - P$ V" g0 Y' Z. M5 S
美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。+ y/ W# S$ |* N* Z% }  s

( s- Y8 V- v5 q6 U7 C1 W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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5 F. M; a! t$ 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。5 d; ^; @( `( @! u5 t

# C- [0 V( ]$ A- \* B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。1 Z1 B" v; e$ w4 }
4 k, ~! `& p  G5 G/ X1 c% d

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1 `7 B% K* r' ^' J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
' @7 D2 I  S5 L' S5 l5 j7 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。2 P) e% D- S- B) |
0 J+ d2 A  o3 h- Q( t( p; R; s
双壳体对艇型有修正调整 ...
: i8 A* \% A* D1 R! g, ]
/ G3 I$ E  C: {1 h5 P
美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。! B, |3 q* m7 s! j, }5 e, @

+ |+ k9 a% U" E$ g% q! C7 ?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。/ C+ N; A% u$ W* @. C: T9 k

/ ^/ F; d* K( i2 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。
+ z4 ~' C; \% u  S; }/ x5 g- ^
8 K8 I: s1 N& W1 q' r: C8 w* D$ b& G8 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？, E* [0 Y$ F. i. j" d/ E6 P7 \& t
2 O7 |/ L; c# g6 F( M; b: {( ]

6 P. q. T/ J3 k* W
1 M/ W5 x5 ~/ O1 k8 f( W) p% q5 d  o7 y) r0 T8 ^7 |( f
9 O; c, J0 R( B6 v+ |1 ]7 Z6 B

6 p  r) a" [9 F4 w3 h; G
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？; A! E2 r/ @- s
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 7 c' {: l# E' z  A& q
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
* l1 ?$ l5 V+ |3 I( W) d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？5 C$ k0 f9 j$ s4 {, R
...

, m  |, V6 r4 n2 g
2 z9 a* _  V' b不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。* f. A( H4 K7 H
) I: }! r9 m+ D6 q: L" M7 L8 F' H
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。
; V. T4 {# x7 Y, ]7 G4 l- v) T# i, [# A6 a" v' F- l
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。
( i+ P/ ]+ o) ]2 y
+ V; o5 H7 p  |% p. e; D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。
) V+ f4 q7 k  s# S7 e3 U1 _. h8 R2 G7 b+ X, B8 t: Q

! j5 j0 H% z1 e9 G( d$ a7 S# ]
. F: s& t$ Q, G) \- _. T) ~" T6 {5 V( X- n& c2 \- b0 v

& `  S" w, l( X  S" p
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) S& R9 V# a& K" P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 ...
( b9 T/ A* y# x# r+ G5 q- [
我就更不是学这个的了
! k3 k) N6 |- E: d) N& _5 M2 ~# Q; H6 ^' f  C
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？+ P4 _; X, \' I
6 q: A9 e0 K% L6 U7 K1 v

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& l( V4 o3 X3 l( p( c! M" W# A& d$ ^: y& ?  ^0 A6 s) w

  p0 o. z3 K; [! ?7 Q
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 . L! d) [6 i3 b. B
我就更不是学这个的了
; d: o$ v5 F: y* T) ~+ r# u6 ?* z: i+ P0 A7 H3 I& l+ n( N
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
& {9 b/ z$ ^- t' t# F" z* u/ E: o
那两位啊，求指教



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