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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 - G: y9 [- U7 B+ k4 E: V
- r; V, b  |# G. O* Z
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。
# U& x* L4 q1 F) t  c5 e5 l% e; b& J& h1 f$ e3 S* ]- 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。
* V! I3 j$ ]7 F( A2 _1 A% G0 ^2 j- M& m# w
下面发一组照片对比一下:
( k2 _5 Y: e: B4 J1 O$ o- _9 Y' `, v. N% I) r: W& I' ~
1、        低速航行
+ v. z) |" i$ E7 t4 x, H; K& y" [, }. z: l" s
# S2 x. E2 e* H1 E' |. u! [
BATON ROUGE号! w( s- B- G/ Q) ], z, f. j
5 q4 Z& f% ]9 G

" C% T. ~* e3 T  U/ FV-2级
3 f2 q' |/ g! O# q, s1 e1 K5 r. @+ O( ^1 |; C
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。4 z; m1 A( l' j8 |2 q
1 g; c; ^) V2 v9 M5 _  G
下图为苏联V-2级核潜艇。
- Z4 N1 n# w8 @. |; e3 a: u
+ E; p( B5 Z' ]% `+ u7 C7 G" A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。
& A3 a2 n9 @9 q5 y. `8 q$ k% n% k& j5 P9 [9 }, @) t

, n$ N) `, t7 q0 W% D2、        中速航行# [( [! N) X! y: @8 N: e
- W5 h: }* ?7 i& a
2 O9 v  K6 i/ k3 I6 c
弗吉尼亚级
9 D$ U5 |7 B! k  U  w! o4 I* F) j% Y5 f" T

: E, \: z, x: K. kV-3级
$ G+ b7 G1 |" y1 X/ _9 ~
( I5 t: l2 r' T6 A/ K9 s  t$ D上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。) E- s: c9 u9 s& \# f

1 u$ E. E; B2 ~$ R5 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。
' x0 G4 y) o% U2 |& w- x
: h$ ?: q  m2 Y! T
. Z4 S1 L% ]: S0 X! D+ i6 ~& G3、高速航行
3 T2 h& S! Z" X' M' k! }
* I- R9 }- [+ d4 K& T/ v
; r2 u0 d. \/ a3 c3 y高速航行的美国洛杉矶级0 Z  V2 Z  W$ Z5 r9 v
! k* U5 w9 l& \8 a2 r

& U0 `9 R& `) \( JP级8 U) N! s; D' Q# x7 `
6 Z6 b) L/ Q5 J

7 J* g% L  O) i3 `: F  WC-1级
( f  M& |5 T: N$ L: M: v4 V( n
2 Y/ u3 h' B& K! ?1 J2 j& l; n
5 K8 y4 V$ y+ O% L7 SV-1级, P, Y; O* J5 d

) Q# c6 s; b! ]9 H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。
% Q$ h5 I" R( \7 K6 I( A) J- a. O+ T1 ?* w: ^6 i, P
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。
% A6 a8 R9 h6 V$ e. b- Q& t5 A! y' y) p
& @# K- y( i) X+ s43 u6 d& E# ?' o( r7 _, u
* j  P% n; \' h/ {9 G% X
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。
$ Q8 r7 i" S3 F4 v# E& Q, _
8 M7 d4 T3 P- n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。
3 J# E* ?3 @% m% V: k
8 r: X9 ^! p- Y: @" G7 s; ^" l7 R/ {, B% Q" ]1 o+ Z

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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
    10 小时前
  • 签到天数: 2612 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。" U7 C, k! I6 P7 J  u- N  I
    + Z& u4 t  O; q6 {% ]  H  a# R! m* Z/ j
    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
    & U4 k7 d. v! o3 t) J! 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 ...

    * h% @  v2 @6 `/ 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,艇型基本就是个圆管子了。
    / T9 {# h+ i( _7 C$ b& O1 \" B5 B2 N/ F& D
  • 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 - L7 ]2 E4 ?# [
    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 ...
    : g/ X7 Q' p' z/ w1 X/ x; w
    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 - x. O+ W" |1 z* C# s+ R
    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 ...
    : a# E# g$ P. Z/ E6 O
    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
    ; N* G* J! a2 V8 y& |" e& F. J' P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 ...

    * _. e% {* z8 H2 C/ A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。/ w% w0 T" ^. @" q* t$ K9 S
    ' c9 [" p) i" C# S6 M# d- x' ~) W
  • 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 X. L; k+ t" q7 U4 y* k7 d5 k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 ...
      l! @; p/ i1 {  Z7 N
    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
    " `3 T& K/ T4 D
    - ]' b# D! h: j0 E0 ?* t# I发几张线图比较一下% G% D0 r" {: G1 v6 W2 N1 U& f% z
    3 E; F4 c* V. ~3 a) W& f1 k, X' M
    ( N3 A. f4 e. U2 R$ X+ m- ]
    洛杉矶级
    " e) m0 d! m) t  \
    ' U. g1 C5 ^* P5 O: l5 S" q; a, E  W( \: l' M: R8 f9 e: C
    弗吉尼亚级
    1 P+ j" m0 a* |4 {8 c4 P' y2 v/ B  x4 I  ~+ a

    ' H1 b+ |7 D1 Z$ d# n阿库拉级. q7 d1 o( v' G, F- k
    * ~8 T' P& ^0 Y* z' w1 k

    8 g% C9 `5 ^8 q2 K# X5 b4 @! f7 c阿尔法级+ H0 `% l+ D: |5 @0 `

    " l" c. w5 f# x- r
    + C# t3 F9 A% P: s. X7 W/ k( X; S
    亚森级
    8 o; B" e6 k0 U' J4 Z
    1 ~) s. E! c( L6 u0 ^; S- H" S6 R$ f7 C% _  B3 c/ v
    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。
    : e% d. S5 C" b, p1 l; ?
    2 ~6 ?/ a2 H9 w+ v# x6 ~  X个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    * x1 w( Z- V/ c* `1 S+ t& I7 c9 t. q/ U) s% F& e5 F  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。( Z$ a: L4 v) T% j
    ! y7 C! h3 K  I+ _6 e

    3 B: C- x4 @$ P
    5 h% Z1 r% Z) q1 a2 e* R- J( X5 ~7 n9 n, _7 M
  • 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 : T, d0 a7 I6 D! [0 w
    发几张线图比较一下

    : e9 }. q5 ~2 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 . S" z  F, f+ W
    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?

    " K& z8 M7 B0 i$ t
    0 R' t, P/ t* |$ n6 A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。
    / X2 N) R$ I/ _1 ]
    1 A2 O* j7 {6 h) G: K

    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。0 W; e0 N% D# \4 i* k3 h6 U% u& R
    0 k; i5 U7 t% 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。
    4 p/ j8 D, x+ }# Q* }, }! E/ K6 y8 J: D1 t' h
    以上请指正。- P# c# o- A# ^0 Z' c% |

    7 B1 ]# R+ y9 v# W
    * B9 I1 x2 V  p+ E/ G' I
    ( `3 p% K- z* m7 Q" L3 v
    4 L: C% f- h& r- C. n% l. f4 q+ p

    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
    / R4 d! J/ K# f/ Y
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 : q6 B, b! p- [, }( n1 N6 w( j9 X
    美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    * k& v" k  [! \: c9 d; W7 S5 N: E! f( K
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    + i" Z" l8 a4 q. E
    & d) @, o1 q5 T* j# ]0 g5 ]) S
    “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。. I1 j7 k' j5 e* W. k8 t6 p7 c1 \
    ( s8 a$ h" J, A2 f1 N
    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。8 e. `  J1 l3 Y) |- \8 k& S7 r  K

    ( _1 }$ l2 J- B, P* A7 v* `- a6 h* E& b

    ) e3 o4 ]% J& F7 L& z9 e, }6 c" I; a6 d
    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。9 u. g, ?, y% T/ }1 i# `6 z! t

    ! G% F5 E2 H& c' p/ k  u$ C6 }) {! W9 R3 A) s9 g# q* [

    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 2 d# M" Z1 z# [9 c
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ! i" h$ h5 ^  [2 j! C“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。* [) l3 r+ f1 S$ k3 \  V
    / h. e# S4 X$ m7 m% B  a
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    ! |# i) L2 b2 z% M( L) ]# i% D, ]
    4 U1 T" m8 `# n6 l美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    . s2 F; E# H5 u- B) I6 n( k. ]2 a* @2 w5 u0 t
    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。! \& z+ D7 o0 _. n7 z- P. M- I  D: F
    4 X! u0 I2 ?* [6 U" 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。* @, F& v2 Y6 `7 G: W1 x
    9 k# U) q$ c1 u$ t, Y
    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?$ x9 {2 T: V0 f5 B& P
    ) |" v% w8 e0 Z7 I& q

      q6 p- ]+ W  w. @+ R" f3 j" x+ ~) q& S% g9 j% x+ g

    : |( Z. ^4 i- b" y; I+ O
    * l' X: Q. ^/ X# d" P/ m
    4 e! }0 x$ R9 F# G
  • 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 ]4 B, R+ K" [7 _

    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
    / y$ ~  `( x, T$ w& G1 x9 @' g
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    ) V3 H$ ^7 D4 Z  v. C2 T7 [1 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?+ d; R1 n1 h( J1 ?
    ...

    + \7 d& n; N" W7 ~8 h
    ( c' q: G& [* o" w. H不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。+ x2 Q, G4 m- v9 ]+ o  U

    ; s$ E- [) g/ D# g7 \' {" I; 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。
    # A% b% p$ k! G+ Z  v& w$ f: q4 v2 Y; p1 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。5 S0 K5 p, Q: y

    ) ?$ C  _+ v( C: S" h% Z$ \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。
    6 y3 X7 j. x- i& l0 s; S2 P1 S: ?4 P2 J1 _# S5 a" Z! }+ q
    8 `8 e- O! e$ ^& X$ v- a# v

    : F0 [5 z5 e; o2 e: ~# j
    & N' h2 ^0 g5 Q' t) d& D% T/ K. x7 Y6 T1 ]3 ]  E7 o
  • 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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