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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 ' C# f( j2 |! L& Q" L: v
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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。
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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。# n$ U- y) y3 E' B5 q: w3 t8 b

; A( _& c( [2 _下面发一组照片对比一下：
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( D# Y- ^+ f, s% `$ L$ p1、        低速航行
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2 x6 h8 ]1 S3 H# }, T. uBATON ROUGE号
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' @' m9 b$ K+ j% q
3 U3 S- n1 Q, B5 |7 S* [5 H: LV-2级
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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。0 B  @5 r" S7 I
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下图为苏联V-2级核潜艇。. K# J' y* ^$ c3 a0 V# n8 B+ S5 b
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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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3 X3 N' V' Y& z0 x! H) w8 i" K9 f$ N; b/ O$ z% d
2、        中速航行! C& A* w! k2 C; z# p
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+ I: z: Q& b$ D弗吉尼亚级% ^4 U! H2 d& A5 |5 z5 }

! z7 m/ m9 R- W6 w  O* Q) `8 F$ j+ G
6 @" y. w8 ]6 G3 T' EV-3级
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! v" Z) D! t. x8 i; N# Z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。
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- M$ S* P! @, X5 h( w
, ^- I# H& w+ `1 f& Q3、高速航行
. M1 ^' l+ C; M' e# U8 S1 l" }
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高速航行的美国洛杉矶级
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  T! A4 N) c: z, aP级0 `' Q6 \9 T" @( H: r" W  a

7 y( u# C& l# e& {2 l
0 e' I" c5 c- Z2 i+ P* BC-1级  A& W9 L5 G0 W* f& M
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% p; R/ J+ ^9 P; B" r! aV-1级" j+ @# {+ ~) r

+ ]+ `0 m5 b& ]8 m2 a4 O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。# I8 O; g4 A( m; S7 J
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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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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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3 r; y$ L8 m# x5 {6 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。7 L/ \. I" K3 Z0 B1 z6 ^: o( _8 O" C8 i
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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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+ m3 }$ r. P3 O) ~- z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 P1 r, r2 q/ ]( a7 _4 r6 q( p6 M  i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。$ a7 x" b3 B# ]) Y; \; N1 A
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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
( m5 J1 x9 e. K1 |- y+ 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 ...

# c$ \: t6 D9 p. a( C! p( 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 * h- G: Q6 u3 P5 m
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 ...

# J/ B" v6 }( u3 T, K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 6 G. J3 u5 I: R* V8 `5 T  r% I* s
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 ...

# \* ]. D5 a7 _. h  Y2 ?$ 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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作者: groovy26    时间: 2013-2-4 15:21
潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 0 M  W+ v0 k3 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
4 z. y5 c6 H1 k1 c- o/ Y+ Z# P+ c/ p* c  L. b
发几张线图比较一下
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- c) K1 p6 ^- K) n8 k洛杉矶级
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弗吉尼亚级
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3 p! o2 q; d0 `( ?3 [
阿库拉级
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阿尔法级
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0 V2 d+ m% y! m* O2 _7 y' A5 g7 O2 `% E) b) B: ]

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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。
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% K- ?  b  x" P5 d- t. D5 G( ~个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。0 J! C: e; r& p

# p& p: C5 ~& P7 O' l6 C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 - m4 K6 e1 W6 M
发几张线图比较一下
$ L; A% G8 S" h) s6 W& d8 n
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
) {8 u# M, r3 R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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2 ^; Y* y, w6 n; x$ J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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6 w8 v6 y6 B/ \$ D$ _, U- Y9 _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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以上请指正。/ E( Q& @7 N3 C5 W0 L& Q6 R
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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
" E) X9 u2 s1 m4 ^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 ...

3 k- D; c2 @, a+ F
& J/ u$ W1 j" n3 w; Z+ R“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。+ g7 h* ]3 o4 _* r1 E
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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。& s( \" t6 p1 B2 M# I# [' a# N

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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 : u) y1 d  h* v! O
“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。
; x& `1 y  s9 l, c" t4 O
! y7 ?0 h$ a# ~" R双壳体对艇型有修正调整 ...

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4 p, Z9 |9 M& `; ^; O美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。7 `0 N; B7 u; J  {& z1 N1 m

7 w6 a6 O/ S4 k, W6 i9 o7 v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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2 N4 m0 N1 P8 N* e* \* N6 P. a: g' w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。% o3 @, ]5 H: `. }

1 @" ^3 n6 J, F; N7 j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？& M! |" `8 y3 {* |4 z" y

4 q" s9 ?0 n0 k, ]* X+ m6 H' N4 F
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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？
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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
- T3 V. a1 Q8 v+ 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？; z( Y) E  y2 K
...

9 V+ a9 w1 s3 o0 F$ |. O/ W% Q
不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
6 w, _8 i, M, a. f2 r- u1 [8 b7 f. x- @
0 L2 h3 A0 k3 \! [) e* `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。
. l( u+ [! }8 w% o7 J! Q
( Q" P$ q/ g$ v& x/ X7 v, A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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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。
  C0 w' s: ?" n8 Q4 u$ I" s) B
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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
1 i7 r; [/ S$ D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 ...

+ `0 ~# R& @& y2 b! @; c) ?5 H我就更不是学这个的了
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0 t2 ]) C4 e8 O不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？
0 }  T) L7 u' A! Y/ U8 n9 _: u+ X" ]( Q" v' N8 B& v) z- r: X

2 f$ Y1 X; ~& ~: M/ U/ O
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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   p% t0 z4 ~! x' o1 x; \( y3 N
我就更不是学这个的了 9 S8 Q+ @/ i, e% Q. c8 j# ]# V
. @0 b! q2 v/ O
不过本坛有两位应该是业内人士，或许请他们给讲讲？

) S2 N  W4 F# D* l: X3 l那两位啊，求指教



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