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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。. n: [7 A( y! m; P! J1 e0 w
" N& c# Q& B1 a( n, B
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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  @2 x9 x: @2 h& h下面发一组照片对比一下：- m8 S; V8 k4 Y" }" J" A

( h/ u) B: w' P& N3 @1、        低速航行
2 o7 p6 T* T* N8 [
3 |9 _1 }; M- x$ w8 ]
3 B# b8 u+ W5 p- ]- P( QBATON ROUGE号. C9 h& g+ {6 E

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0 L* [0 |2 H8 w2 `1 tV-2级" K. E0 r+ M. s4 c" b: \
4 h' M' Z% A  U$ {, [
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。& \1 x0 v; M7 p) f1 ^& V
# p, B/ x1 x) a+ L) s. t+ w
下图为苏联V-2级核潜艇。: _# K1 `+ I; A0 D
6 N0 V+ n  k0 I. ]
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。/ M# u' F5 r4 T" \" v
" {3 M, S* V# A" r
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2、        中速航行3 v" g9 R9 j/ K

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弗吉尼亚级" s" c) f7 Z* R2 r. f6 a" Y5 t9 r
8 y* p5 ]8 D6 y  M4 a: Y; l

8 z$ w) Z  |6 s. m% u( M9 X% i# JV-3级
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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。8 g: r: \* _( W7 T# O/ D8 O
+ |6 \4 Z! f3 e  ~
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。* s: Y' a" x5 I7 Y; N! v
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: D( U4 Z* u5 S( C; S8 F3、高速航行
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高速航行的美国洛杉矶级$ V: M: `$ _4 u3 Y, `( n

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/ ?* C8 r5 z5 A9 TP级
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: `% W9 B1 V$ V' dC-1级
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V-1级
0 ~" s2 k4 n0 O3 K9 D1 Q
! k5 w- q, a( T3 c  ]7 g% |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。+ s) Q! t4 r) }

3 s* h! F- k# \5 P. |& V9 x* b0 a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。/ G# t$ v1 n. K3 E* J; A+ C, t( d4 Z  T

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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。
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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
# c; ^/ T& Y$ g/ S5 s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。- \) r/ q) n# x; W/ \8 f# o

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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
  e6 \- c# s' A8 |7 N8 G" U5 f9 v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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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 3 i& s1 M, v8 e& I- d
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 ...

6 }* {4 l* {6 ?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
  }5 k6 K2 ]2 p! j. _' f! b8 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。2 E- K8 J# u  d

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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 $ q- T; d8 Y9 W, D9 M# y- L
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 ! g9 _- r5 l1 x6 C5 W7 E( `$ `

: R  X! I. }7 Z; m4 l4 ?& j发几张线图比较一下
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1 s( B9 X, c' x5 V. p* B( L* U洛杉矶级+ Z0 A9 o9 h+ V. k! U2 w
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弗吉尼亚级% c  r  H9 A+ `2 M% e: C6 F
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- ^5 P" Z# p1 H/ P' b- b# y阿库拉级
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阿尔法级8 r! t, w& l3 P4 g9 W3 o& ]
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# |# s, J9 k! j8 q# }* s亚森级
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, @1 _! h8 ^5 x! Y2 O! n# S% q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。9 i, U% ]0 W. u7 m$ J

' q$ _+ ]$ X" i7 ~0 {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。* y- |2 n0 y: c) ]' q
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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 ( E) L, b# o; t
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
, |: U& w) p7 _) d: c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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9 D+ V0 S, A# C  s/ D) p
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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" F' c* P! ^9 A# k- t2 x以上请指正。7 _/ h4 g9 V5 u, O" U7 ?0 Z3 O
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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 4 i, |1 u4 `9 d) B. I
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 ...

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- H. h; f( Y3 `6 G3 b3 O( k3 I4 [5 Z3 \“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。# [7 {) q- h: ~9 ?! I' w# {
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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 5 g+ h0 ^: E2 X  |& u
潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
3 R6 a1 w1 [+ Z" @, E2 ~0 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。
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双壳体对艇型有修正调整 ...

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美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。7 K$ u9 j4 v/ Q4 n0 R

  o% N: g4 U5 o) W& `4 e, H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。
' ^3 A# G/ W( O
+ ?7 A% F* j+ D% e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？; @9 v' ^! M% e3 W! h" M/ O
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7 M. d0 d1 g7 W- I4 c' a2 x) }
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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？( v" B+ N+ ?7 d0 l
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 * t* y- e" }5 x+ Z( c4 n2 S0 e
MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 ; d4 ]0 N* F9 U, K
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？
; h1 v' I3 x& n; c8 } ...
' B& o. n- q6 X) W
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不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
# |/ ]7 u& O9 j/ Q9 A# b8 ]0 E$ [7 y/ m$ H- B
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 _. m8 C7 C+ A) y  I# [, P% X
+ n$ Z7 A  a4 }: R: f) _0 P0 v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。
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* E$ T7 K; M+ T0 T! U8 Y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。( o- ?9 o% E6 ]8 {. F3 `4 H: d6 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 % C) ~) |  [4 @' \0 M1 K; D" i" y
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 ...

* I' B5 i% p8 Z4 R1 y" Q我就更不是学这个的了
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( C" ]0 v4 s8 J$ L; b: z不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
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# D/ ?+ M' U4 `2 v! k3 g6 x+ s
作者: xlan1976    时间: 2013-2-8 23:52
潮起潮落 发表于 2013-2-8 23:33 5 [' J/ B6 w6 m- X
我就更不是学这个的了
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# r* i8 O  Y" U" v不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
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那两位啊，求指教



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