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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 i* l8 u- u  B6 `
) v2 p: d2 h' e! ~
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。
/ |- Y+ _; e7 p9 D/ F5 U
: `9 J: H5 j$ t" _+ o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。
5 y7 [* B! ^  b6 Z7 C# v% A
' n4 ]4 p# x4 l( Y7 y3 c下面发一组照片对比一下:# G. \8 T3 S  {% X
) w- c' q$ g$ \% G. C- Y
1、        低速航行" P" x& Y) \# P$ [8 v3 ?9 e+ P* _' A
7 w3 X. E0 Q# B$ y) R

: H! z8 {9 p, J0 C% h5 z& l: E4 \BATON ROUGE号
8 x( ?# ~( J% e) T2 u1 y
4 K  K& m, Y2 L- D7 j5 h8 Q
2 f. V6 i  B  l  x+ Q0 ^5 G( QV-2级! c# H7 l) B7 K+ j7 {8 T

: p( e! ^. F8 f+ \) Z) r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。
0 M. V- t$ j3 b  X3 |3 J2 R8 G  O8 p5 W; K* F- j
下图为苏联V-2级核潜艇。1 X- ?- c2 Q: b- @0 G

# D) E+ P1 {# o( ?) \  e8 j8 ^/ r" r3 _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 C) q6 l  \( T
" I) K, I" a! m3 x* N7 T( ~# A0 z0 y9 x- E/ ]$ T
2、        中速航行' l- [% u1 h( z* M" z! W

* u  m2 y. b/ [2 j  v
) [1 @: [, Q$ Q3 I弗吉尼亚级
# F" Y4 Q5 _0 g; d. i/ ~8 X3 o; ^- ?
0 n) p( _0 n# r: d, A* }
0 w! U, n: K% g4 Z3 a4 J0 Q- |2 n5 bV-3级+ d  L+ y% _) u8 c6 f0 ?) _
  [, J$ X3 O& n" U' Y
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。% u) v% d4 |2 y* B& Z

( b# F  d$ k9 j2 o! e+ U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。3 j% R  `9 Z. i7 {

4 I5 C8 ?# E: M# ?6 U5 w+ Z9 v  `  h7 u5 A* v2 g
3、高速航行' ]: ^' `  }% _; J; a

; b1 p" f5 D, ]+ n8 @0 t7 x0 {4 Y. T/ n7 f$ I2 V, `! D9 W: W9 X
高速航行的美国洛杉矶级
, d9 X% f9 @+ @: Q
( ?- |% D  P; W8 ^3 _: U0 W0 g" n, R9 `# U. N. Q% ?& O
P级8 j# f( D8 z3 ]1 j( A. |& J) H
4 t4 `1 x+ h2 F5 [8 ]
2 |5 P3 J4 j& q1 E' ?/ [4 E
C-1级/ i! o: J! J1 B
9 t4 j* G4 _7 Y5 [' y# O

6 K/ D0 \' |6 p/ P9 UV-1级
9 [, V0 c/ z2 Z$ N* \5 R
/ t" }+ a7 w: F3 H9 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。
. _5 V+ u* S5 x1 L3 [* R& h* R5 R- h" I3 ^, `( a: R
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。
. L5 D  }: h% d" d2 d$ _- a2 c8 R# E3 e7 y. B: l3 m5 e7 X0 b
41 z9 l4 f" w% e

$ I: {; f6 _4 s  h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。& Y9 D& a6 r  N5 t5 C

! X& h8 G: f$ z9 l8 M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。
8 ~* z1 W( c6 {
1 v! n3 _2 V# J9 `( t9 q# u1 a
/ v/ u  E9 @8 ~4 t  f6 H

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 09:39
  • 签到天数: 2822 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。
    6 a7 i5 f' Q( @6 C$ Z# D
    ' Z2 N. J1 Z" B5 ?: v6 B+ h4 `! ?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
    , T" n7 Z4 v. |  b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 ...
    # O6 ~- B  r% `) G5 Y. o
    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。
    9 E# u+ j# u& L( u& G2 T) |7 r. _0 [" b1 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
    : m' o0 k0 z/ z; n- 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 ...

    8 h7 k. F, Q8 L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 8 U% |. F( Y0 o7 x6 ~
    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 e+ E% i( a. ]7 q0 K4 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
      k( W! \" _7 G+ s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 ...
    $ g1 M3 x5 T# z; M2 [* Z
    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。5 ^, z" x! M# \

    ) n  @6 n3 r8 U) c( J2 V+ E* 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 * M* g; b1 R' O7 X8 d# N1 M6 @
    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 ...
    ; e0 P) T. ]" X* U
    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 6 d$ O. R' r0 Z& }$ h

    5 n% \* _& I( N* C# k" M8 Q$ i: r发几张线图比较一下
    0 H1 a$ b3 V4 v" K$ d: F$ S- }% {4 P9 g7 m3 R  d5 h
    . j' H( S* h/ C' a1 H
    洛杉矶级+ F. z4 Z" h( }9 N' s7 P
    9 n! o0 s- R# q0 z+ G

    : d$ E# [1 t- y! t弗吉尼亚级
    ( k9 h& H  A1 }* Q2 b& L& v1 w' E3 ~& t0 m; W) i9 N; g  f$ s, o
    " i) v* T) b4 X. E7 n
    阿库拉级
    2 Z  k: N- c+ x1 S  w  s
    % @- G8 F) c# v
    / g& @$ f9 p2 ?0 u  l7 z阿尔法级
      P  o1 C, g3 X( M# T: l& L, _- x9 v- T2 @
    # t6 {6 m7 q8 ~- A* o

    9 V6 O+ M& e0 k  E1 b8 l亚森级
    0 o3 j* |* N4 \* m+ J: k. v0 ?0 t+ [) j+ D' I; D

    " m" Q" B; g3 \4 L5 c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( X# K- {/ c$ C, e3 S8 R5 e/ z3 {8 [* P4 c! R: m! h" p3 T
    个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    ) C! P% j0 z. ~7 S
    ) a  O' A1 F0 r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。% P3 j$ Q6 @* P

      x+ J( W7 G/ ~: X- s# k1 x- l, G

    % G9 Z& E$ x* }4 V& h5 @8 y: }- b: W. A. A7 n  _
  • 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
    3 x, ]" ^  R- ]6 }% |发几张线图比较一下
    " u4 ~8 m% s* k
    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
    / }9 S4 q. a6 y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?
    ! ^- ?# \: l$ ^' B+ h1 J

    ( `1 _+ o/ S0 x3 [1 t  ^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。
    , ]% `, f0 ]7 a1 O& I' @
    + n8 {* o! I6 p* c

    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。: y  n: Y5 v, w! |0 ]7 e; Q1 @
    - p6 V, \0 {% _4 ^7 o+ e9 e
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。! K5 C& P. n# x; T

    * M, q  b8 r. h( q, |5 r. Q1 k# k. n$ q以上请指正。1 ^* e; g5 m3 L! P7 R
    9 x4 B4 s; _; [; }3 M

    8 s: |* j- N* x! L" f8 L% ~5 Q" A& K) k( A. i  B
    " }6 U9 J' b/ W7 t$ Q8 `+ m* f
    0 ]" f4 X* f+ z. H' R2 i* p& q2 S

    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 . l. G0 J# {- E' l- t
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    6 t! Q4 w. i5 q6 F' T8 \美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    ! p7 z" Q8 \) d! d2 B% e/ B' `" }" a' s: F
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    . W+ [. D. N6 _; h

    & U5 Z# j/ a# l5 v% v9 J. k“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。
    / e9 x8 E3 u+ W6 X+ V
    + j1 W" _1 f6 m& 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。' J6 T  c6 Y: F

    + l" H' e- ^; o) I8 Q7 g5 N9 S$ [( g2 k3 Q* m) y
    1 t: K- S8 u; K% E, e1 |4 F
    ! X$ a) s" w# E2 m7 H, F/ 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。
    1 d. z: \& ^" M( H* I' V5 v8 }
    * d, Q- W9 u% u  M! N2 s9 U( G4 A! c

    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
    , O' q8 D8 V7 J  ]
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ' D3 }. r' c  R“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。8 i, X. _7 a2 @/ u% s

    & }9 B; P. C  r$ P( L双壳体对艇型有修正调整 ...

    0 X' F9 K/ R) ^: }% S% n. j: P: C% f# S) G9 U; }. m) q
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    5 \" f4 m9 \% v1 x( Y9 I; Z; v: E( d( ^  K
    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。% O, e' O% q* r, M
    ) k3 z( |' }) v0 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。
    : X4 t' u" Q; y4 D0 l* g4 l
    4 a* n9 K4 k0 t) ~( l: }0 }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?# z# o! I7 @/ d1 V

    & a4 Z5 a' c" E, h9 S. x  l+ H! a: l
    6 b1 w* N1 B, r8 L% X8 H
    ; D6 g2 B! @- C7 l

    % r$ }3 |7 L0 A- c! k2 ]
    3 R( ]$ i6 M3 F5 t' m7 ~
  • 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?
    9 m; _1 t, N8 U/ I* B1 U$ ]  `

    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
    ; i' x' L# H6 Y' x2 W
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    $ k* a. l9 L& k) M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?. \1 k9 }8 W& A. L( N6 V
    ...
    ( F# |5 F: P7 L! d6 b1 T) B# I

    7 K' a! d! a/ i. N# ^不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。- o9 O7 X, P( ]) ]+ \& s6 }

    + `2 o: n/ P2 M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。' v% D% h6 J; }7 s  l  R

    * x# Y7 l2 [% B% W7 D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。
    ' f& o+ b5 Y: q: M
    4 V7 G* ]; b) V# ~3 j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。
    , F1 O" s3 {' z/ m. T) w
    6 Z6 J6 g6 w5 F, F/ _0 J1 ^8 X+ D( h% P' _
    - f$ X* ^1 t+ w3 S7 s# c/ v# {

    ! J, V+ K6 t! W: m5 v, r6 {! s3 V" x! @7 N4 K3 x
  • 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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