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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
" Z6 c" Z$ |) I% F
5 y: y% o+ Q' l* A: 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。9 M* U1 g! o- V' q3 A
" G# A5 i' b% 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。: n, M  F9 [7 t0 r$ h& U5 i  C
2 i( U& d' b: H' K3 r2 [, o5 [
下面发一组照片对比一下:) ?* E1 f9 q8 b  e0 T$ e# X# f: e

( |4 B6 i2 Z  q6 l$ T1、        低速航行: n5 o/ I8 w: W' P+ K  }
1 O9 _3 P7 g, I4 L

# @; G7 `1 }; ]: u1 c( X8 qBATON ROUGE号
* A( |1 j2 X1 y1 w6 {" T
0 K1 Z1 n  f; ^( c2 h- R* t9 U
( k+ p6 P: F6 k7 ~& e2 KV-2级$ L. b. R. M. s' y+ B

3 y2 ?3 j  m8 I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。
1 }* i/ O' Z9 r" p1 O2 I& B6 q. n5 i# O2 |, M$ ^
下图为苏联V-2级核潜艇。
6 l& D0 {1 U. B8 r: ]0 l2 h/ A5 c* y* N3 |( m7 d: e# {
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。; I$ {% {; v. |( \& @/ ~

6 i1 D8 M1 y1 G$ g) H& ^2 {0 j* o( p% Y  c  Y
2、        中速航行
: D* D1 d; q8 D. J, q+ \0 ?9 r* m# ]7 Z9 m+ M

; E$ Z7 [( f- B1 P) [2 u+ ]2 g" ^弗吉尼亚级% Z5 g% Y+ g( {

$ `0 K" E& H; x: X5 W$ {, n: M# }& `% W& E& ^& L
V-3级
& B" }: |( J$ a
. c' j+ H: E, r- ?  {9 x5 b" l上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。) L$ Z) }. D0 E) J( B4 p& y4 _- Z

: A  z" E) [. q7 q8 k, v5 |/ Z8 z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。6 q) C3 g9 ^$ h! r# f( _
1 k, |+ h! g) G" M& m; i

$ M5 u/ G! W2 @3、高速航行
+ k2 N4 |- {* r7 X
* V$ K1 G  `% ]) z
( r/ r: p' {4 I/ M! b高速航行的美国洛杉矶级
( L9 ]" m3 H9 R6 _; B/ A# |2 Q
- G3 F+ p& i% l8 I5 c# g7 P$ n7 ^
& F! |) L5 ?0 B, R4 Z4 F  BP级
* v& Q8 D* x- n2 k7 B5 F
# Q3 g% D  \: C5 [" v7 b7 }1 R2 |. n' R# E+ m4 n5 d6 [" J5 Z
C-1级+ N/ |' q6 d/ ]: E- H
$ P7 f- U, @" i2 a, O3 |

2 G' U' ?4 p4 A" I% ]V-1级+ ]+ Z0 T' P7 K$ q. e/ w/ n" X
8 X3 S7 }9 X- b1 }) M4 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。
- i3 |  X7 H. `0 u1 {7 n( Q& B! T0 [# G, N
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。
" \" ^- Q$ P& Y& |. }
+ O' i  E$ c+ ?% l1 E5 ?" u4
7 i8 V( C9 C6 l6 R1 j: r# U' Z2 k5 i% H4 b
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。/ w8 s/ D. }( T3 b" s% r

: K5 `8 u# G8 x+ M4 ]7 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。4 V- W4 o( B1 }2 M( b8 R; G9 H

! @  N$ @$ t, Y+ u2 ^( }/ N! Z# q4 A+ Y6 s

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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
    昨天 04:46
  • 签到天数: 2848 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。& N8 T. e+ E! y2 z

    : \  J3 f. O  U7 m  M$ n! H0 l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
    1 v- f: {% I5 f3 t* m9 J! P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 t  R0 Y( S; l2 o% U- j+ m5 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。0 }% g( l$ s" r" O. j7 {! S
    9 u! r5 \9 |3 u( m/ O3 R
  • 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 + b" A8 J5 o* C6 G, y( P4 l1 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 ...

    2 u; Y6 M8 m; {0 g9 i+ H  u% C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 + l6 r' ]3 z( L7 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 ...
    ) e" W2 R# X4 h' m5 N6 k
    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 ) w6 C3 L% y1 P2 }
    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 ...

    3 m# J9 d; ~4 R$ ~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。
    - u$ g) g) e9 t0 S( |0 v8 q1 U5 z( ^
  • 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 - _% y! u+ B3 n# 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 ...

      T& b( @# S, @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 $ g2 K) a' n) r4 o( ?% l' C1 u' i3 E
    ! w2 K" }5 a# `# w0 H
    发几张线图比较一下
    . Y. I5 |3 M0 h! L) J" w! u1 ?& T& [0 ?) @, O
    & B6 ^4 P  o- M2 ]2 f
    洛杉矶级* a1 r5 e' ?4 p* [4 Y7 V3 Y5 w2 m# f

    ; e- H2 _' E" |3 P. y
    ; N3 x/ F. ?) b. r3 I0 M" ]弗吉尼亚级
    , a& d+ ?8 p6 B5 n+ g; n, C0 S! }5 y" C3 M9 v$ [
    + q/ U$ D; N% T3 H: Y( b) `3 X
    阿库拉级
    4 @, Z* D* a" G7 N/ Q# v3 p& k3 v; y& X# A2 f
    1 ^  \0 g9 d/ ?' _
    阿尔法级8 a1 b: r: ~  e  ]9 k* p4 m

    ; J8 j$ v. c/ Y- M! m6 V' s+ \. M! e0 ~4 Q# l+ r! z
    # b1 v% Y$ T) j, o9 k! r2 v' E) D* x
    亚森级" m% D$ q, n7 E2 T& c$ R9 `

      Y: B1 o" b* n7 Y
    $ M- G9 I0 `9 l/ [) M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。7 V' c  M1 r! R9 k

    5 ?5 l1 i* q) U" S& L: _个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。3 K8 V3 \! P; g2 N9 B
    % O$ n3 E' ?* G9 I$ J1 _& _/ T
    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。% w- Y+ J: r5 l' x2 b
    ; ~$ k- w8 O- t4 P0 {; c

    % w( z+ c/ r9 n9 ~: J
    9 q9 i; L: E9 ?4 ?$ f2 ~
    8 B6 Y$ n) j2 b: 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
    3 \, d% g8 p9 ?( K/ ]6 _, y+ e. I发几张线图比较一下

    ( \$ C' Q: L  H  \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 ; C3 [6 ]+ S8 `4 z* l
    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( @" ^- p# g' c. S, l+ x0 Z9 G: v  a& }3 I2 N3 J( a  B2 R& I  Z& Y
    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& t8 d% h( }1 n: s# m  [% N; Q3 @3 ]- Y* r" M

    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。" ]- A; f& X8 H0 h& o- K5 f
    4 e9 V: a6 f4 z# e* R
    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 t' ^5 L1 a3 A3 ?& k+ |
    ! q- q; Y3 P# [% X& c$ A+ g2 @+ K以上请指正。
    + Q3 f) s% I8 b3 u: b. I. C4 J# R' e3 E! \0 N  x

    7 T6 d4 G3 L( p9 b+ _. b" g  F% X1 _& w% K6 m

    ( P6 n) c8 ~$ e8 D' L6 _' `; q3 R$ j/ t: G1 Q3 t1 W% K( T5 c

    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 ' _/ Q4 B& J7 N) F" b; S
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 0 y; y) c# _$ F& h3 O2 d& ^; K
    美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。& a; [5 ?1 \! t6 x6 a6 }

    * j3 y& E9 v/ ]" c  H苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    & |  v7 w+ H$ F6 k+ E
    % d+ E: u, k. C: H) G2 E! u
    “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。' w4 Q3 \6 s% b& b
    . S1 u, o; S& ?! @
    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。6 j5 ~/ N  N% v( L# e  u

    ; `7 C+ M4 @5 \" |4 t3 T+ D6 u7 i9 B+ h2 s$ V

    0 R$ t% G* C4 {' [' {& p/ B
    ! P; G/ w' @0 N/ Q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。% t$ S$ A' k; E% m$ K5 R
    % K& O3 Q2 Z+ S, x8 a( H& E8 X
    * }4 F) N7 G: q' d& M

    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 ' Q( h6 {! Q4 s6 K1 t, ?
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 % F) z/ w' {' M) Y. Q  F
    “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。
    - b0 S! `4 u$ k, g, R8 H( L* z7 d  H; f' M0 n& C: H
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    & i5 B! G0 `% W, ^3 E) w$ z/ c3 M. ~# }) \6 E: V& h* L* ~
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    ; y0 H2 u0 {# L( A# M. i  j4 `1 P2 _: a" F9 Z6 i8 Q6 z7 q) B
    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。# R6 _. u" Y5 V$ V1 j7 g

    ; a) M& A6 C0 R' |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。
    ' |2 [! U& N9 b3 p  f) Z/ v- t
    ! D. h, I+ k  g8 L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?% K  w1 u! _3 g6 r2 k' [" |0 D

    % V' _6 ]$ n. J, A8 G. W- \# h. i4 P( `0 u) \- M

    9 m! x0 i& Y$ p- G- V$ J
    ' B8 b& W3 F: ]* X  O0 J- A& \; R1 \, t* A  R( T# S$ a0 L
    + |& J+ C5 g' y% ]& \( o
  • 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?
    $ d+ E2 s4 U( x- D4 ]7 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
    & ]' e5 G/ T7 w/ F$ d+ y( b
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 # D0 g* r9 r& j, b0 S7 U' k- G
    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?  q6 R% [3 b) _# k1 k
    ...
    + }7 G, W7 b" i; h* c
    , B9 t5 V8 L1 Z, r) U* I% }, K7 r8 }
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    " \. F% g/ O4 T5 a2 E
    * v! X3 e0 [& b# S- Y0 _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。. i" h2 z% _9 b8 z

    ; W0 T1 F& T" \! 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。
    ) i7 V$ V4 p/ A1 {. ?7 e7 r& Q6 O6 W5 B7 v" A# X' ^
    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。  c- Y* J& Y; G) y3 X

    % C; k$ S+ h6 v' Z- b$ c9 S1 `0 _6 X
    5 d6 [+ S. d  \. h4 q0 c, c

    7 c  n! {: G0 A
    9 n2 g/ r$ d2 M
  • 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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