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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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# H7 v- B& a( L5 M* @# Q, ~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。
2 A6 t% T" s8 ?: M
% t5 x# H5 D5 m- x. D: U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。, V$ i, h- M( x: q

( @* W5 r$ g4 q6 W" S, C% f下面发一组照片对比一下：
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$ y: |6 }, g- f$ [0 J1 z1、        低速航行
& V' V/ h8 P5 W8 j: d* b8 x& m: w* r! `) _3 N

$ [& j' R+ E+ O  B5 WBATON ROUGE号& {4 J- f+ l! v, _# [2 I7 j; ^/ W
( ?" t4 O( r" R- K; Z4 @

) R! |! I6 d  H0 ^V-2级
0 v; S0 i$ _' R8 |4 k: [
/ T- X+ ~+ Z7 s8 F$ n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。
' K6 t0 z2 Z) S3 j' B
6 e  A5 `, [% I" G* G! X下图为苏联V-2级核潜艇。
* t  L: W  Q& s/ ^8 G2 V( F7 R  u1 d) ~0 w  P& d' 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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, R/ \" m( k9 K$ E/ `( Q- M# F% S* t
2、        中速航行
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6 p9 Q5 d. B, _9 l6 c
" |( _# Y8 g5 Z( Z弗吉尼亚级) C) S9 h2 y0 y6 r+ y# A; b

- q4 D5 A, v* g# r" v5 }# {+ {) S$ E1 n: {, P
V-3级
1 s+ M$ T6 ~2 ?6 n
5 k; u. W5 r) J4 u$ }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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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。5 G0 f3 z' p. D  G2 i

0 t& [. p! v% `
* j" K3 S( ?6 i7 B3、高速航行
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4 I% b9 Z  e1 Y! {* ?( p8 H2 R- g' Z# |# h2 [1 d
高速航行的美国洛杉矶级" B$ w6 k1 f: Z% X: I0 u3 t

2 w; R3 @" }% Y* j; G
+ ?; A& ?% q( h  vP级
" [" R" m3 S9 c$ v( ^- G& R/ `3 k! X+ O* f* G; g( X) D# }1 ~+ X

3 E" k$ R$ Z. I: N0 v: BC-1级- U! L( X, G+ }( u

* G- X, u) f/ a$ N: ]) L, ]
( e- h2 W6 ]7 G9 b+ {V-1级
7 O, i6 @: @+ _7 @: u/ N* u7 f
- U* L4 _* N2 s( c! Y" 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。
( [1 {9 r- l9 N) G! Q- _
9 x: G: o* D# s4 S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。& k/ Z' Q5 j- e

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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。# G+ c% U9 }& p% i7 v% c

" y- w% d# L6 x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。. l( C; s8 A* I# D  ?* B' E8 m
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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
8 O- ^% f" ]* U4 W& h* S" b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 ...

! A; i, P5 ^# ?' a7 p! O7 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
' L/ U7 A1 s  y3 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 ...

8 C  _* }& J& A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
! ]- ?* F; S4 c. V! `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 ...
1 {) ^1 e% t3 Y% q* @- h
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
' O7 k2 O4 c3 t" N. ?, _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, l: }5 W5 }

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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
; P; [5 _; Q5 y5 o; d: r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 ...

- e: }& p% U+ x% }( Z; w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 + i* `/ g& L$ j- v* ]5 y8 g; }* w
: _) y- K8 K$ \# z- F; ^0 T# J
发几张线图比较一下
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洛杉矶级
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8 e0 A: y+ v7 E/ v7 b( Y
弗吉尼亚级
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/ g/ h' ]6 e1 D, q( ]6 T; _1 [% p0 |: i( [: S
阿库拉级
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7 E7 M  j% b" k8 S9 H阿尔法级
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7 X/ Z; @1 h8 d亚森级+ V9 c. b: W. i$ a
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1 ?" Y0 s. L& D! v6 N
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。% A7 q( d2 ?# f+ z
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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。
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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
$ h% T% X. |/ j5 X3 ^1 a发几张线图比较一下
* W; I, Y; J, L+ b3 V1 Q" x
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 , \1 b% N7 f0 o8 [$ v* W$ `$ ?
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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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。
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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。
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苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
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& \1 n: g! d) _/ [  ?$ ]7 ^以上请指正。( e+ P  c+ X0 T$ P: F$ U
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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 ) d, Y: Q( e2 a3 |$ l$ o, i
TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
" _7 A3 G3 c4 G) L2 h0 N1 ]美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。0 @) c1 P; I' D
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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 ...

7 U9 J! G7 D+ W/ l8 c% f- H& r2 O. y( c* N+ y5 X
“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。
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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 0 r* v7 K4 Y5 J6 P0 c% i
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ) L9 m' g3 m& \* e+ H( M* p/ 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。% R' b; o  Y. p# u5 I# m

) H+ _  K" j" ?  ^+ h# {: Y! `; M双壳体对艇型有修正调整 ...
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7 U; t; u3 d, B0 R5 ?7 L+ ?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。
3 M4 X* \8 u0 _; c4 m
, M& B. D( P9 G; V1 a+ p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。! n: F0 L2 U; c6 ]3 M$ |

, F* o' r6 _: a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？
! ]" k7 k! t2 V1 z5 @: @1 c2 c' ~' U6 i7 I2 Q* N8 F: m  p
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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？% ~) C: H  u4 W# B9 M
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 % q6 ]( Z/ c% J! x0 `
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 0 Y( j2 v9 e, `/ ^& p
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？
) m' H6 B" ^) q9 o ...
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- N: e: Q- |$ p* D: {$ 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。0 t8 F3 N" h) N: t, ^& U3 P
1 Q1 S8 E4 g+ n" ?  o3 p
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。1 A" E5 k  o  c$ Q( I) P) E

  I. }9 F1 A8 h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。
) Q: v3 d' y" A: @9 ~
; ]9 z* u+ L0 p0 {  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。
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1 [6 p' i7 \+ F: D. A5 g9 S& w8 x( U/ V7 @7 T
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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 2 H8 z$ X. f  W! B: L& C2 E
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 ...
( k- V/ y. H4 n! |* g  I
我就更不是学这个的了 " ], c. e6 f# D( d' c0 T

$ f. {( B% m: ?+ C# E0 d不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
5 H( p, ?' @/ r( P' Q
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作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33
- r" C$ I. I. E# K我就更不是学这个的了
" l% E. `1 v" m" G, w" ?# C! {/ O: K2 z& h2 |) |+ y% @
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

7 n* \5 n% Y( S4 K& H那两位啊，求指教



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