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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
3 [0 R  l7 ?$ v) i" k: K1 Q+ U- t& k6 w/ V, }; R: N, m2 P1 d5 N8 i
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 Y9 T# L: y$ d  H6 z% Z- b  d( j1 `2 O# g( z& G/ H, `
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( W# n
  u* R0 A" B9 C2 {下面发一组照片对比一下:
* }* |5 ^+ t# B  o5 ~" Y* I3 E: t. j( o( R4 }
1、        低速航行) I3 ?0 M# L$ ~3 C( M7 v4 i

8 l7 ^: p3 C% ?0 o0 J0 Z- {: R
3 ?' S( v  u1 ?BATON ROUGE号# c& q6 k7 C. F1 F! _. k( i

( c7 A& B% {* v; N( f! Q/ W2 v" P6 L8 d
V-2级2 e4 _! \2 Z- G4 v' h

0 d! ~4 ~  B% U9 r+ C7 o7 j6 L, @: e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。
# q! A1 E. W8 R# E. |9 F" W2 [- N/ q: E) X! D: M3 Q1 |/ p
下图为苏联V-2级核潜艇。6 i) l  ?' i3 M2 l: ~$ b

9 b% }6 E5 o5 u6 ^! F2 ?7 N, ?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。
9 \( \6 D/ V  R1 b! a5 z& k0 A9 y& C3 B* w1 P
8 B# m0 n/ g& R' m5 ?
2、        中速航行
& R: E& N  G. W( ]- F1 P) N
( r9 w2 j5 o  h9 k4 V0 o3 J+ q8 s& F4 m# c
弗吉尼亚级
: |- O% Q, J2 x; R( \7 o3 w# C4 H
% ^- |) S' n* X8 h8 ^% Y) i. G* I% Q* g0 S5 H
V-3级$ u" w: X# e& v9 J: q

; S# i- p# K! t! r* b上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。5 D8 i# w1 k; J: S

' Y# L1 w* Q! G; @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。
1 g  v( z3 m: ?, L+ {/ V* Y& f2 r, x, r& b. l
4 e; B' B, z( R- T* O! Z3 n
3、高速航行
, ^% a5 t# p: b4 ~
5 P+ M3 O% ^0 Y( Z7 H9 k/ [2 o/ s+ Y5 D9 T: Y  r! V0 G
高速航行的美国洛杉矶级
* S% L, U% |0 X+ P
  S; m4 q- y( h3 R3 l
2 x6 g" z# m" M; S  E, ^, g' jP级
$ s+ R4 w" N$ X: q6 P
3 k& I  X# \; {9 O& K% ?0 K( l  W3 a+ `4 Z( K
C-1级
8 ~3 W  t, k$ {0 U  {+ \. G* Y  Y5 C8 f( {3 h

  j0 _+ j4 H6 ^  A2 P2 UV-1级
/ l" V, A' b, V2 s- U; n! V9 X! d6 u* p( P8 w4 R6 Y! q8 j
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。9 W9 Z& z4 M3 o
  e9 W9 B( T% `7 w# L
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。
* l- Z4 z# c  r' i& J( Z8 t: f6 y: f+ s& A: V1 z. x9 Y9 q
4
5 x2 y. F) I7 E! I* _1 O3 D5 H; B, Z# o: r
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。
+ a; [# P  E+ s: ]  g5 c) w  X0 g. N) J' Q# r1 ]4 J" H
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。
* A1 c2 T6 F1 i, t1 X" y2 o/ p
! Q) P3 z( L# P% F9 V4 x. J, r0 Y; Q4 p0 A

评分

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
    昨天 08:51
  • 签到天数: 2564 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。  }4 e! e5 _* f0 o1 d

    8 y# _. U# D6 h4 J7 D# I: {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 : p' ?; g! J6 h: _+ [! s% r7 }" x  t6 l
    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 ...

    ' ]# j& R+ u1 ?) X9 D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。  x6 A7 Y! L( d" E" y

    0 M, o6 c4 {0 p$ ~7 [) X
  • 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
    $ X! i/ D+ U- x; N  g# X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: y6 r4 a5 w" ?) ?& ^1 r- T0 p3 j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 4 f( Y; K8 m$ O4 O
    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 ...

    ' F8 x7 ^: x; o$ m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 . ~1 z8 Z8 t, t' R( g# O9 r* f6 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 ...

    ' n! _4 F9 i9 u+ C: h  x0 a8 b  v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。' R* O2 Q2 u; _" m4 Y

    % \  A7 J! I& Y. B) e
  • 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
    & a( R9 L: v" }1 Z/ f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 ...

    # n* h. r4 r6 v% b5 @6 o" k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
    ; v  f$ D6 f# o- \7 u% G; |3 P9 L; c7 c; W0 I
    2 }- q4 o3 N  f, ]1 D& k发几张线图比较一下! L8 P, ^8 k; v$ M% m6 r

    4 P' `# r0 D1 u- f' n& Y% B( D
    ( Y: m3 _9 l, Z: V6 U洛杉矶级
    / @( F1 Z# {- o) n8 G( Q& r$ l* x( x1 }( U: M

    - Z; e% N/ P4 r弗吉尼亚级8 M0 [! o( d+ o3 X* f7 F+ H. n! s5 A
    4 H$ m1 ?" V# O) Y3 q& Y' ~

    ) X+ G* `+ l2 R' n2 K9 u阿库拉级
    " L. f- q' Y1 H. j- f1 ^# \, N
    4 i2 }$ }& a4 s" ~: z3 j# \6 T% C; q2 \0 Z( Q
    阿尔法级
    * O1 k2 _: x6 H  }$ a7 }6 E8 ]- B* ^2 h# L
    & ~9 S7 h- B4 I/ j' i# B3 `0 ~
    ; b5 V/ X( @2 w! c2 @- L# _' t4 [8 |
    亚森级. l+ u, J# x) v% W0 V+ _2 t
    , R8 p+ \" a  C+ D4 N, Q! j' Q
    3 r% W7 E; ^3 G( J0 t& {1 G1 N9 U+ `
    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。
    2 C7 G. X( N1 F( }. ~( D* D+ Y( j  s3 K2 K
    个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    6 Q3 l" G) M& |9 X0 n
    6 Y- _: f2 H9 _8 _: i& O1 M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。
    ! M: z, }+ C3 B6 Z- v7 b& u5 u* H- k) t8 M% K

    8 H3 {7 V/ U: o: h; w" O1 t$ k( y- R* D5 B6 l
    " x6 v; E  l2 M4 }( l6 R' q, V; G
  • 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
    , ~  @' D* \% d7 Q" }发几张线图比较一下

    . y3 Q' @: W( m. X8 `! a' T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 ' c" y' p  {: d8 Q. c6 j- v
    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?

    6 B/ y4 _0 O6 _$ U3 G
    ; a* _  M4 J$ {2 K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。; k  K3 |, _5 d! j
    & v; T/ l! d- o# a$ B

    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。
    * R1 N8 y& `  o- b6 l
    * Y% p/ H4 p/ q6 Z5 L; S苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。
    , q0 i8 }+ x/ ], R3 N, o
    / f+ P3 N% {1 e7 _以上请指正。
    6 g5 o& u/ @! y+ a# U. }$ O& j1 y; {
    ( C$ W+ M* \+ n& L3 W
    ; t# a6 `2 l/ a8 J- J3 v: j8 R+ k8 E2 [7 d
    % c. n* [. y: i; y  L. e
    1 E: u6 X- r5 m( m5 d, K! L2 R0 U! U: y) k8 d( I& z; Z. h

    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 " q; d$ @. O; k  y! N! d" O7 I
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    / F7 _, ^* a6 p$ u6 Y美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    7 ?8 f  j7 a: F' n, U
    8 p" y' y; H& ~7 k9 z+ W苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...

    # V7 l  m+ R1 q7 X  h
    : M, _* F! q! B9 B$ e7 g$ l/ g/ 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。! s2 \4 m5 T3 ~/ F+ \
      A8 @: m  |; A3 D8 e
    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。9 T4 N0 h" s- Z$ N
    ' P  Y! o$ y/ [! h8 n( N7 |
    : U% `6 _/ I* M' s2 E" g7 N

    # J  H* ?# j' S% M4 ^1 S. h
    + R  W7 q+ X0 a. O3 T& I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。& g9 N* [$ v% E4 X+ D! U. U3 a- K! P0 P
    2 g# Q. f6 U. ~% J% f

    + D4 L$ P, L) R/ b. R9 f

    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 ( L4 x0 @  J) n* H8 B' D/ @4 g
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    6 L$ i+ V2 L* ]0 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。
    , w/ [- V9 o3 q( V% w/ f/ P1 a8 P# ]: [$ t' k6 m& u. @
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    / Y2 E4 r9 c% a" X8 p2 v
    2 p; R) M& Z& r/ W
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    ' O  w, J- e! X. Z$ Z$ Q) b* m  \4 H( D. y5 O
    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。+ O9 {6 Z& M" O+ I& W: E
    6 c4 H. ~+ j  u* k' }
    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 d/ g: |% y! G1 E! G. E2 f7 h( k% u8 S+ \0 A4 d8 _/ |- d
    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?
    7 \# H6 Y" L/ Q9 O2 t, C& }9 I1 Q: {# V3 m3 |' `  @
    ' V( z# M% }4 L  L3 N

    5 s6 v$ d* }* h
    1 j1 }2 C7 {2 S: h9 Z
    3 i, U2 \* }9 e, l* J8 U% j
    / L+ f- R) R3 X! _% L# M
  • 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?
    2 e. Y% |/ N: Z- Q" h' B7 w/ B

    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 / U% ~# b( c- z/ R: F) a$ Q
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    5 _5 ]# g) G5 A1 F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?
    ! u. }7 j& P/ o ...
      E  d3 Y% T8 K* w7 m2 |
    ( u9 _5 d5 d/ E* O: 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。, s; J3 r. t' R/ s- N

    0 R0 R- _3 K: ?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。- q7 x) P! |) [2 j! {) m7 l% u

    & c1 k- \# Q& t2 ^8 g$ ?4 Q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。, e9 Z) ]" E; S3 N
    " c% m4 T0 H6 k. A
    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。
    * k( S1 u+ T& \2 d+ Y2 \4 n" L
    ! w) O2 k9 g! e" u5 S0 b- \& S9 w3 p) ]! c- X2 C
    " ]+ k& `, i6 x! J& X  T- L

    % I' g8 ^. n, q
      V/ ~9 @$ n1 U$ U9 g0 B$ t# [
  • 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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