【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

潮起潮落

9 u0 k( l( O0 M) z: l0 D# {- q3 c
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。

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。
9 ~% n( o8 k/ y8 p$ i- H
+ |" u; V: s! q' o下面发一组照片对比一下：

1、        低速航行
/ |# F: F* n; b! ?( `5 I
2 U1 a6 H' ]7 C1 c7 G& N
BATON ROUGE号
4 U4 u9 F9 `+ R
. e9 E. H. e) r' J7 P0 i
* L& @* n% {, \V-2级

( B' E6 q- E1 W& ?* J0 b3 B# v$ A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。
" _- m7 M. _2 q. L
下图为苏联V-2级核潜艇。

3 z# p/ w: t- Q) w0 ?' c! 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。

7 m: O% {0 t, a) o% U4 D
2、        中速航行


2 E  f* X+ a2 s/ J9 }. f弗吉尼亚级

- Z; B/ H% e+ d( f
V-3级
$ R1 u1 E3 k! ~0 H# }6 [4 d9 T
9 P$ Q! D9 w% N& _3 ?2 U上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
5 Y) B/ w  @: l% u
+ V  b3 ?9 x/ x( u5 v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。

! P( m2 m# i, M( U
3、高速航行
5 z( b0 v! P4 Q! [

  }- R# r" u+ T* ^高速航行的美国洛杉矶级
4 Q( E5 q: n5 U* s5 ~4 `
# e6 w9 o, t" h# c, i+ }
/ x+ ~% r9 U1 q$ yP级


* s: Y9 ^* \: C, r- FC-1级

- ?: `+ l* x% m
7 z" ], P+ o2 B8 ?9 q) V+ UV-1级
. }2 Q, k7 j6 c6 m5 G" H, n
; z* B* z7 x9 T; U; n% 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。

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。

/ v* w$ b! o, A3 M5 k* x6 y4
+ x6 Z2 v9 e& N7 z! C
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。
0 F- l+ p0 ^9 s5 b4 d, j
3 B! m; W/ }! k. D$ `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。
# v% o8 d& Q3 T3 H- [

逍遥探花

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。

维京老海盗

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？

猫元帅

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。

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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
9 X) m6 K) b; s% c$ W6 }  Z* [8 Q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 ...

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。

猫元帅

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
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 ...

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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03
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 ...

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。

akboz

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。

潮起潮落

akboz 发表于 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212/2 ...

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。

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
3 z( z! u! ?* s8 \" j8 h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 ...

严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

潮起潮落

1 b; [" |# F! G, \4 r! k, {发几张线图比较一下


  }* p! z- p) D5 I洛杉矶级
. N7 \# p' \* V* I; I# c
! k, f7 X$ {% v3 U9 x
5 q( T+ P0 D8 o' C! _5 V' O2 I弗吉尼亚级
: I( E8 D$ w, N: ?, H3 E+ @0 V

! O; G- \) V8 J* X% v3 }1 J% A: h阿库拉级

3 I  U0 m+ B5 S) X
5 P% w( u3 R# K4 B6 O, f6 z阿尔法级



亚森级
, C' O( h3 g/ R4 a" P

5 ?' M4 T0 z% @+ n) K+ ?9 y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。
5 K, \% n/ n2 S7 h
/ Q& s# I$ L/ s1 p. S  U/ O个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
' l; B. P/ t* _: n
% V* v* D( Y/ P+ f" I6 b% I, ?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% h" K) P4 l
: p+ Q, C+ f6 l" v' a- w" b) f4 j( Q. p
% f6 U+ e5 X9 {3 o$ M; e
7 Y. _3 y8 ~' |+ x8 R3 r) E

大鹏翔宇

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？

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
5 B/ m% b5 t9 I6 f9 T1 e. V发几张线图比较一下

0 M0 V, T& e% d- X8 v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？

潮起潮落

大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
; l5 Q$ T7 S, S. s: x( G3 I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？

9 Y4 G0 R$ I2 P/ [- n" D/ G
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。
' C  A& [+ i9 @1 h3 ~

TopGun

美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。

) l" F$ P4 o1 e. f, k8 G! r( k苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。
7 a& J) U0 J$ @6 E1 U# R2 i. R
以上请指正。
4 b9 u8 K) p$ n( [7 ?2 N3 L
$ o& T- l; g# w# Y) l) V( _$ U

0 J0 g0 Y) c8 |; h" E/ b* e

潮起潮落

" S" o7 q: X# _! {7 U

TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
8 W2 e- f' V4 x/ n2 r* z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 ^. H4 o% [* \7 Z; m
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

1 V. a3 {! Y1 ^6 D$ y3 p1 _
4 G: M, {8 t* n  N( x( B% Q, v“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 F/ c% ^0 G* |6 j% f7 `) C9 P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。
. Y) o- Y( Z7 j5 e


1 V: u6 y+ z2 e: |1 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。
' p3 b& g% g/ ?" ^  q9 P
  T. |2 K! e: Z7 @$ N- ^3 |7 }
. g, H5 q0 A0 N+ _: o

TopGun

4 {4 y0 \" C. |  [4 m, F* _

潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
“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。

双壳体对艇型有修正调整 ...

2 x+ E6 y9 }; g8 x
9 J# E8 t# j1 w6 v+ f8 \美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。

$ |) ~2 [, @. B3 s8 |4 _3 c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。

- @7 g. ^6 w& R6 d) P8 q. J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。
' Z1 M9 b8 B& D  ^! @+ T
9 o9 O0 R+ L, 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？
6 Y0 @# W. i4 B. d; Q
, {" ^$ ~! q$ Y

- r! T' V9 u5 L, Z" o2 M
; ?* |: a* I/ j9 G
* }* O+ b* i( a! |( B

MacArthur

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？

潮起潮落

MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
1 s$ n4 q# ^# V0 F: v+ O) @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？
; r+ r6 b3 D8 J6 s' p" f ...

9 n- V. x: I& [4 q9 p& c% @. {7 l  m不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
- n+ A  ^! h8 W3 z( D% 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。

, ]8 o. ~  ~- p/ b3 N. r8 O2 s0 S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。

+ N3 ]# j/ u: c* f, {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。
3 D4 ?  }7 V+ J0 f9 t


! z* V- M$ }5 i/ H6 ?( |7 ?

+ o% B2 R( T4 r  T$ E( Z8 ~. y

xlan1976

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