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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑
9 b3 B) y% \0 M+ Q: I' q0 q, h4 `0 \% R. u& V9 _+ D; J0 O, S6 M
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。  B* K9 U+ Y9 c( Z: j5 S( W
0 e8 ?: u. P7 K+ L8 W2 h& J. E, T, V
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。$ B! V0 p; }/ Z- d+ y/ L9 F. F
; U9 r# B0 H* p- @3 ^) W
下面发一组照片对比一下:
! |! e8 b2 a9 m6 _) s. P& t- \* K- v" W3 P4 O+ |7 ~6 d
1、        低速航行
3 Z9 [0 L% S/ S" \& _
- v( @  B" Q+ y$ }( o; E$ K: l
; l2 c  |# i6 r, r7 e9 o" z- ]: P! }' rBATON ROUGE号: t8 I3 h; N6 V5 Q& }5 z
8 }# L0 T+ o, A* B

0 E' e: G7 Q6 X$ W1 aV-2级
  K: C  |/ x- Q. L! `9 v" D
! M5 @- p; K0 d; F2 U3 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。
/ T9 _: v0 Z6 J% O$ G( S; `1 A+ ?, I& r" F( G6 P
下图为苏联V-2级核潜艇。
  a5 m7 v; H% G6 ^1 k, F0 C# ^( s& B/ l( I4 m0 @. 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。: S6 `$ B# z- {5 ~

5 C$ T8 d; ~7 _: s4 X' Y% N
; |/ X1 U# c/ y1 G# H! l* S2、        中速航行5 Z% u* k! l0 V; ^5 \7 v) F) _; p

% i% P# k' J! X7 |, Q8 c3 ]& M: C% e: s7 ~. U; s% @% q6 r( V6 j9 o# M* Y% _
弗吉尼亚级
) G8 q% {& K" a) V0 J; _7 p' _; c) v% e7 J& }( z
1 I/ O! {: [& p+ `; W* `
V-3级
+ w2 m7 A! y8 B2 v! X9 C# j/ s$ ?8 A/ @1 a  h, f0 F1 H
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
7 Q6 v: }& Z' U+ N- a0 u! M( L( V. ^/ d4 Z
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。. `% \- D- ~; R2 M

' \: ^" h" }+ }% E( w& s
; P3 d8 J9 b, P; ^$ j6 t3、高速航行
- n9 ]7 A6 y' U9 N5 H( q' w/ N; {/ p4 [9 T

4 r* J- q4 Z8 M6 G' m& F高速航行的美国洛杉矶级  B; U; ^0 ~& F+ Q8 h' a
8 W' h* Y6 L. C/ N

6 _3 l1 H+ a* A6 O# W' fP级
% J* M: M4 l! ?% h- D
  g; M8 \3 d' w4 E
' ?/ C+ J" }1 j# SC-1级( I' i) o( \9 p2 M
3 I% O  n. z5 x3 c0 R8 K$ B' ]

. [+ t( x8 |% G4 `: j8 OV-1级1 r+ W4 B/ t7 c: P; w3 l$ Q/ C/ @
' [  U' L$ p/ K
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。0 W7 R: @) S+ o# r- F. q! D# g9 _
2 g: b  O' f. y, x8 z6 m2 M
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。: ?/ ?. f9 n& y+ B$ F' y
* c; I- @: X4 U' P  P8 W
4/ M" M/ X0 {5 Y7 e. v  V0 o( ?

) t; m, f5 H4 ^, |. B% n" W0 m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。4 m# ~! c  E7 b
) Q6 S" F/ a: X4 f4 Z
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。$ f* p, f" J7 ~6 e1 q' \

8 }# q2 ?. G3 O$ w8 s3 K/ X6 x  M6 ~! Y$ O& |, P. K7 a

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参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 2606 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    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。
    1 `) S3 d6 u2 v
      ]+ `. u* D. x% ?9 r% \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。

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 ; H1 W2 s( V! |- t8 H
    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 ...

    % I' |5 g) m: g* x$ E/ [- g' {5 E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。5 H0 U/ Z1 Y5 [+ ~7 p

    7 I" ^% N7 o6 @. ~# \) ~
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 1 e! Y/ W" S0 O0 a
    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 ...

    2 v3 w1 n: p! k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。

    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 5 D; v3 p6 G9 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 ...
    5 K0 U& v  _) Q& ]/ @+ ?. N
    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。

    该用户从未签到

    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    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。

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20
    " Z6 O( E6 f) f3 \2 C* Q6 k, \' ^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 ...
    ! J2 H2 w4 X9 q# f, L/ d2 c
    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。- b  o7 p1 G: G1 s) c/ h
    3 ^) u8 h: Q7 [$ g
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 9 ?2 O, g; C6 e$ l0 {
    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% ?# L7 A$ v, C4 ?: `严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
    0 P# {( ~8 J" k, P3 W7 h: A, _# c* j2 P9 W$ H
    发几张线图比较一下( _. F/ l& x: j5 F% J( x) b* U1 O

    + B; J3 D( s4 p* b3 H* e& R# g( Q0 ~& \- ]" ~6 ~
    洛杉矶级, Q& Z% c9 c2 P
    3 y  \0 Y4 q  q! R& K; N) ]

    ; U& D3 A- Q, D0 y4 I/ I7 A弗吉尼亚级% U  r+ h+ ]9 W! B' e- v

    0 \5 @0 O, y( K% _- H# i5 d
    5 E5 q3 S4 z% b5 R1 j6 L; V阿库拉级
    " [0 L5 E" [/ o6 f+ ^, y- R* T! P% T( F+ k, ^9 z) T
    3 ?2 G4 }/ b6 g, q1 H: w" U( d% I) J0 X
    阿尔法级9 E- a7 Q  m* t
    9 J; _8 W/ R! V9 o0 i; w) d( R
    ; S8 e8 b3 M5 W, O0 C  ~
    1 D4 ^, Z, r1 Q* l
    亚森级
    5 S0 T) A( Q& c% ~1 |# g
      O3 u* g" I4 h2 ^+ r* y; W  i* h( Q7 J5 t% M5 o$ P
    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。
    . ~% _; }/ \- F& e) n7 u! W
    . E( y& Q; A- U* _, v0 ~# u3 q- @3 c个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。' R" v& _/ B3 `5 r2 F% F

    ! l, p1 f% z( ^: {: V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。: e  \& ^+ e2 l" W( C0 V0 T$ D, Q

    8 }' |" T4 B9 S  V( t
    9 g# L: V7 {7 Q# U" u6 }
    2 D5 E$ o: d& |& u% @0 o# p* m6 h0 j  O' q# Z% M3 h* I+ R4 j5 E. _3 }
  • TA的每日心情

    2021-2-15 22:05
  • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神

    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    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?
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
    ! }7 n' O' A) T  P9 R' R发几张线图比较一下
    + M0 z) o' U9 V' }: c
    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?

    该用户从未签到

    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09 0 s5 `9 I3 G6 O9 l
    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?
    : B2 c) Q, W2 a# ]+ \" r2 K
    7 G  f9 o  c& Z8 L
    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。  D, ?5 [" n/ s) j3 c

    " e3 ^% d1 A0 o4 ~8 Q& O

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    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& W7 \0 N# H& W8 Q7 g4 U- m& o! i
    / B( ]  w0 T. W3 Y6 C8 e+ V
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。
    ! Y0 F- _8 s- r2 G  v, ~3 b* m7 \) W+ \! _# C2 y2 l: h1 O5 }5 O
    以上请指正。6 c! `0 K- y+ f
    / G5 D* C  W1 v

    8 b6 G% V" ]& |& b1 K* ^! A4 w3 L' d& }# y" A3 G: ^' B& \0 k! ~

    ) U2 X2 `, _! o3 ~6 |5 k! H, a0 a5 e" Y! H1 u8 [* E+ H, Z0 r0 ?, B

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 , H) U% P; O3 |( q0 T
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    " G% {  ]' E# D) ]+ C3 r  f* ?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  }7 B* l+ w
    * s* A" v5 f: _5 |* E. z4 V0 e; g& u苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...

    . _) b& n9 ^/ N0 V8 F. i. U
      D% r) o. H' i5 M. |! l“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。
    ( |( o5 l  A4 v- |
    " S- F: i! l% p: x9 H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。4 H: Y+ \/ W. o2 x

    7 ~2 {; \* ^5 w( w' z( M
      ~/ B3 s- R+ C4 `5 S/ x7 D
    - [% a5 {+ U$ b$ y9 y! i3 u+ u! i8 r! h2 C
    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。, i' S5 |5 u) |1 A* v6 K3 K) u
    ) X8 C6 t! W0 V' H, R
    ) ]( n' }2 h& T- A$ q/ X/ u

    该用户从未签到

    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 4 Z( b; f4 I5 d# K1 f
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 $ q8 M% x$ {+ ]. t1 R" K, K) U7 \. h! y
    “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。; e. Z) g3 Q( Y$ j9 P

    9 n* R: E8 @/ @$ w# H9 C! |7 G双壳体对艇型有修正调整 ...

      R7 c" \4 [( e) z
    ) [7 v0 A8 V; j5 z7 p0 R8 d美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。  ^/ z5 V5 ~$ w
    % D6 g/ A, Z. v7 T* j  M& Y9 z
    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。
    , R- J/ Y& h' _! F4 y4 G% ~% I3 ^5 i
    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。6 v* j5 b) L( c6 S' p

    2 n& J  m% `+ u5 S/ c* o& g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?
    : O. s) L. n' _$ a
    , X& R/ j4 }0 ]# Q# X5 @) C! a/ B, H3 j% }3 ~

      n* ^6 u+ ]+ j4 x5 W1 |
    ( u( `  H  e# e8 {' z6 y. K3 l" [/ v7 E
    2 D  A6 G0 f: D: R3 G) L
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
  • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    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?/ p; u: A8 H2 x. r

    该用户从未签到

    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
      Z$ C) C2 ]5 d  K: K+ g
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    4 G& p6 C2 p# P& h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?
    8 s* i) s2 r+ ?* H2 k( ]  v ...

      I9 t: h+ \5 t$ n+ D# G9 d4 K+ c* P" X$ \" j5 o
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    1 R9 [8 G" ?& f; X0 y7 a$ V' ^  L; W; o( t; _
    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。
    & g; J* B% l/ s! S0 S* C! ?; h9 ^1 s4 o  N+ ?5 b1 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。& x& o0 z+ q' r9 k! n8 {5 M* Y
    $ D: I( ~7 t% ], D/ `5 p, ~
    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。% t5 \8 f; t: ?( c3 X0 q
    ( n# I8 F5 v: e9 I" e
    ; s, p' {# k/ w1 `+ T

    2 z* D: u! M* k; ^+ t4 W
    % V% N" s2 O/ [0 w' |. _' W; R  ~6 O& Q2 N$ w3 [9 {8 ?/ m
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17
  • 签到天数: 916 天

    [LV.10]大乘

    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    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

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