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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 N; l0 x1 b# r% P6 P( l0 m
0 D& }- R& x- w
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。
& j! C0 P4 S4 ^2 }8 ?; S  e) `- Z# n9 H5 }, {$ w3 s3 e& d8 [; E- D" X
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。1 D2 F/ N) c+ [. s/ I- u3 E" N
: `: S# F, C9 M" P1 g
下面发一组照片对比一下:
* h5 Q5 ]: w7 H( n1 ~/ |+ d7 L. E2 v6 k3 @% t+ o" l0 ~
1、        低速航行3 _: a- }3 f/ l+ A: N! t' n/ t
( a& u+ m/ c2 ^2 B1 Q

5 h/ ]1 L/ a/ `BATON ROUGE号
2 v' g2 V; N/ i6 b8 t& U+ C& S6 o" e, x# e0 r1 ~# I

/ r$ u2 x/ _6 pV-2级. p% a" b/ s7 t5 c6 z3 B7 ~

; X* Z1 h) \! S; r6 j$ L/ W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。- ]+ v" V$ t( K+ b

% }1 G! M  H% f: S* \# r% ^下图为苏联V-2级核潜艇。. z! x  X' ?! z2 w+ I; e

$ [/ |0 |; |# K9 [$ ^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。( @( {8 t9 i7 G3 V8 t9 i( E
3 p, |" o. b- z" a, ]6 N

# Z! K" j* U$ U( k' v2、        中速航行0 b+ S, j: w2 R/ I# ^0 m
" X9 e. R( a7 L8 c6 F% n; u+ p! ^
; V9 {0 g: o- p
弗吉尼亚级
: n* z4 D) y( T' ]6 E% w0 x( s/ m- l3 W

' d! P& |; @* R$ a5 f& h! lV-3级3 u& a$ ]  T# R6 ^  s, j, K

4 B( ?. d  `% c2 A# g上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
( O+ a% L6 }: k: [, g, _/ U# Z, q: {1 D8 E' K9 F$ Y
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。+ w% m0 ]; a6 Y/ i
- i( F; m' F9 p; ?3 ?" W& A. w
4 E9 l1 @. J1 x( t& E
3、高速航行
( e6 Y0 S1 o* N+ |8 X& \' a" Z; W2 k9 a+ u+ l
2 F- w! R# O6 V0 @2 K7 J
高速航行的美国洛杉矶级* e/ u7 p/ V2 Q

7 Q2 d) z8 e/ Z% L+ x
& V- [2 [& @5 y. ]" |P级
- B  K- O  x9 f) g9 o* k" S" ^3 u( D; t7 H
' L( u8 G! v+ h/ ^# Y/ M7 B2 Q
C-1级
0 t* e' J* S! C$ ^5 [" v: p% W1 N9 h  T3 ?+ z0 L. u, {7 Q6 R: m$ C, n

1 N( P8 K! \$ T0 q9 z: GV-1级4 }5 a  v  [; `& j" u) I

/ q/ r; u) d. }2 Q" a4 d0 z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。
* n' K. F: j: e' ^" x7 a8 W( M9 y6 c0 H; v7 q
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。  F& y5 t2 n& o5 r" s7 U

" @" B4 ^6 Z, d4
( ~% ?: H3 V+ Y/ j, @& q& [% R1 ^3 J" 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。
5 S; c) \! _* U9 Z
/ R! K/ n* D3 \5 o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 t1 p* L$ @9 W' l6 v0 }

) r2 w9 E5 b, y, f: J6 T
, v4 {' y% l6 s+ Z" [7 x" k' {

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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
    5 小时前
  • 签到天数: 2780 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。
    * `5 s; h, x# s5 Z* W
    3 C8 c) @; w) t1 a2 m6 |2 @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 4 c2 A0 s$ H& F7 `; o
    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 ...

    $ K% e' u" _$ ^8 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。" @: ^5 a# v3 K( d
    ) ]$ h# [$ t0 E( J0 `
  • 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
    8 V1 l( }$ V2 C( V+ U% y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 ...
    4 C% o4 t4 E4 H& H- r7 ?! H
    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
    9 B0 _2 W. e. ?( F/ R: u. c0 ~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 ...
      l7 E' @, r8 s0 D
    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 ' W% l8 D5 s3 ?: u6 a
    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 ...
    ; a3 I. Y; E% R, N; p2 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。/ t4 b7 |6 J( J- ?
    2 |: u, z, s1 N! ?; j6 B- r' L. p
  • 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
    5 q; \( U2 o: _: b. k$ m- ]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 ...
    $ y/ l/ E, g  Z- Z$ B# X* @
    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 9 n# I* J# V! @

    6 }6 m/ {/ [! d/ s/ Q发几张线图比较一下2 i# ?& [4 d! ~- y9 G& G

    ; B7 M3 y) F1 I# F; C& E7 w8 v4 a; e
    洛杉矶级
    2 Z# w3 R' @) h- j5 q, t4 d$ B6 H' |5 ]9 T" t% x+ B

    5 ]5 }* N6 }7 j( P9 s3 v1 _" x弗吉尼亚级
    - Q, s# e' S4 Z! C' l7 J) G/ Y/ U: Y% X
    4 b+ }  A1 J/ C' D- `: s+ H
    阿库拉级( ]" A; b1 T  h7 k9 E" M" w- s6 N

    # T  W( `" B, Z
    9 [7 A# c1 Q+ h1 L: Z! {阿尔法级$ s( c" H7 s9 Y4 R
    + n& n* D' Y% W' K6 U

    # D( U0 l) l! r  i
    2 d4 Y2 j# g8 T亚森级" V5 R: |* G0 F- h- Z" H& c

    5 {3 v+ N, _$ B& ^3 q
    5 E+ h& k+ i' \+ ~( |5 i* ]2 M+ o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。
    * Q6 g! X4 s" ^9 ]% W" s. B" j! E9 I6 Y
    个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    8 K2 r" |9 u+ R
    . X# M+ `# I6 f! r$ W  k7 ?# I& g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。6 Q0 n6 \1 [* Z2 G4 s: R8 C
    : v# @! `. A3 ?; c' Y
    ! _, c$ e/ k4 v. ^! z, x

    3 Z) C% l' I! h  C, n0 s7 M* j4 A  O. c( B9 Z4 _0 i
  • 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
    2 J9 L. s7 N' x) N, O- R6 B4 d: y. I发几张线图比较一下
    - C4 p+ ]* l; s) q
    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
    ) ^1 Z9 c5 w7 S. f9 C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?

    ! Y  L9 P8 @$ x+ C, n) @9 w9 K9 m
    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。
    1 f5 f' V) }* T: p1 z2 Z
    + M+ N5 K3 h6 t9 h+ S8 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。
    3 {$ w! Z6 I3 g+ }5 \
    6 r% K' Y9 X6 K9 c5 l苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。9 L4 g' Y& q  n  l+ I2 P, d
    4 i# z: @# V( i0 k$ |" A2 _
    以上请指正。
    ) w" m$ Q' j0 V: l, Q, Z( e6 }& ]4 t8 S
    1 {6 j' A9 I, W6 ?

    5 c! m' P: `$ g) z0 T5 l: D% x3 D1 x9 _! \$ P, D+ \
    * t" i* Y0 I- R( C; w' W% R

    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 ' i8 b9 j4 s9 c% H5 G
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    " {" L4 ^( R+ y  m$ H6 b' q/ 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。
    5 ^" a2 Q* B2 I) E7 B" h5 j3 o
    9 r0 U0 w% ]3 U# h0 {苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    " f* [* }( G1 K$ M& v5 E

    # C& }. O) z$ E: d7 \4 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。
    - A5 y7 k1 C& m( @" z6 X- B( O. L, S  O; B4 V
    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。
    $ ]; t8 C" i* B' j  V/ h4 o
    4 j3 w/ Z/ b! v( A0 R# n
    % N- B' d" _$ G4 ]7 J* c" _# O: S) k6 V3 A  U
    ! U  F5 l2 ?% \' {6 W
    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。
    2 x6 t& ]/ h: ^9 H1 o* |% M  h+ `4 v9 J3 R3 V# t, Y5 V

    : _8 b  n" a" H. Q" r! g5 M4 R

    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
    ' u$ E" S# y5 B) [- b6 t
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ) M8 p/ p; g2 B1 J+ H“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。- b$ V8 W6 t# T
    ' U" i; i  K, P7 [. P0 N4 e
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    , c- l% ^( S/ P% F
    3 Y9 U; y$ T+ G* R- W8 J' d# A( H, i8 w4 L美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。& r( J" \) ?  w( P8 C" s

    ) M5 ~/ s1 E+ k) m& P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。. m9 t0 S  q8 `: ?

    + [' D6 w( q  u, _( B- g1 x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。
    % ?, l+ j0 W* M# {
    . h6 \; O( Z8 o" Y: ?7 q( [( M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?
    + V- g2 X6 `$ r6 R3 c9 z% i4 g
    ' ^1 k* ]9 K# Y8 J  l

    7 o6 \% T! V( ]- u( b) I  p
    * |) S3 ?% Y+ v& P2 y9 b8 X2 m
    8 `1 `) O& D. Y$ e3 v0 r0 v( P% o8 K# m. E. J
  • 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?
    $ v+ j2 }9 U1 Z) Y5 R* t

    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
    9 U  {0 t8 v3 a7 L: j. f. O+ B! }
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    - C! i2 {6 J: g2 L: \9 c2 }9 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?& l! }' ^0 @# @/ r( {3 Z
    ...
    1 f( \0 z- J4 ^" G1 G
    : Y6 m- B- H4 _; x" U& @
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    & Y9 F+ T) m( z& F7 o, P' s
    * t5 L3 K7 v" 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。
    1 t* |8 O# s% y& q: H- K" `
    2 a! I* [2 J; [; [6 y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。  ]! Z. d1 q  g# s4 `
    5 p. S1 i  y" u% J" U/ o
    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 _: M( c* V  B
    0 Y2 k3 f5 n3 K1 {9 U( r1 I( ?( J- ]8 p

    " ~1 p8 q5 D5 k) D" D) F1 s
    ! f2 N: T  a5 z' e8 S7 y) o: ?$ n7 q: x: J  ^; I0 v, t7 C
  • 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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