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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 ! d# u4 k5 `+ l

0 ]6 s6 U. k2 p5 s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 O! i5 v1 m$ Q* k2 w& g2 {
( n! ^. `1 v! T5 @/ 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。
7 D3 T* Y; c# h0 Y0 k
! Z# K; L/ r, U1 \; k4 U下面发一组照片对比一下:
1 W& g$ G2 U5 B. k( M0 H: x. K' W& E9 ]6 h- m1 ~  E1 J! C, ^% @
1、        低速航行
! c: k% M2 I1 j- A, w9 ?5 u$ t% W' J+ o  J+ L1 s5 @/ `, G" T: f1 O) _

( V& J* a4 }* K6 T/ V: Q/ YBATON ROUGE号' Q: `' J, u5 J  x5 g
7 [8 i' Z0 ^8 s$ g+ ?

- d, e6 ?( C- @4 w/ NV-2级
* t$ ~9 \% }5 v
) D. O0 v% a# ]& O) ?* s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 I* |* t3 \) B) M8 V' |  h: N$ t; C  v6 m$ e
下图为苏联V-2级核潜艇。
6 \0 m9 _. d2 ~6 [
* Y; H2 `5 {5 G0 Y# V8 G0 D( }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 t+ _# t2 ^% ]( d  \1 U# q
4 ^* L( G4 y7 W. }. [) t

: Q; F9 @5 N) k6 k2 O2、        中速航行
) H, I9 h' M, t5 R' u% z0 {% v7 H5 j9 x* W) i2 R% `

% Y8 @2 F# @( w# G8 z0 R0 `& S& N; b/ d弗吉尼亚级
; x+ r, G; M) Y/ `1 X* p' ~3 u1 ~1 r! ~# e& y9 P* M$ u

! W) _7 ?/ _! b" t1 L; k' g0 ]V-3级% _  ]; L* N9 W% m8 x; @/ u

0 \0 h) v3 L% l" z上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。
) x! [  i" D% j4 j9 ]
' @) p& w5 u9 c0 g/ X- o- p. L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。7 ~9 h/ E  B7 f  M# b9 c
" [: a- r( r" K& r/ i  C

! j% g+ K( Z- u! Q3、高速航行* ~# p' t3 I* a8 c7 d# j
" u2 \7 `8 s+ f  N$ D

4 z- Z  L1 V$ l6 Y% ~3 d' T高速航行的美国洛杉矶级
, m- _$ c* X) o" _# O- j" m. Y3 c
' Q& i% ~( ]9 r( x, R) x7 {7 k; q( a; ^4 C0 w% B
P级
, ~! W. F, H2 A! u+ X6 \! U5 u) t
8 `9 ?3 J3 h- N7 }3 O- S5 P" m% ~* ?# Z
C-1级
& }( `+ z0 L  w+ _! f) ]( ]: X5 K5 P' j1 q# K

$ U3 R9 n- A3 y$ y7 EV-1级7 @/ ^7 B- `2 T" B. Z; ~

  F% S- c+ k" Y) i; v3 @# P; o/ e6 y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。
1 \; E* U/ c' j- R7 a
" l% c# q  ?3 N* K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。& ~, ?+ Y, ^! R/ x0 U, Y; V: j
* Y% C0 a3 b' C" y: |8 U. |! V9 @3 |
4' E1 A9 N$ k1 T" t& W' D

) I3 s7 r% e" G4 Q- f  ~  L3 a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 L2 ~+ ?  P4 j# v! D: H
; B  C( p/ D, F6 l; p
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。
0 ~5 S; D4 p! r+ o: l$ `# q" b) H

3 y" J4 B$ D3 E1 t9 V) _# p0 t+ g

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参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
蓦然回首 + 10 + 5 谢谢!有你,爱坛更精彩
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  • TA的每日心情
    开心
    1 小时前
  • 签到天数: 2369 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 J6 _. y* F8 `  N  T% ~% ?9 j2 c  O
    * I3 L+ w. E9 Y- {5 P3 `0 V
    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# H8 A# W$ E2 |$ E* T$ G
    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 ...

    ! z8 D' Q* P+ v' @( 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。/ A* W( p  e8 e% ~# f5 s  W$ Q: J

    ! s9 d3 ?1 u2 y. X( 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 6 f9 d" [7 R! X& @" Y6 T8 I, 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 ...
    : x8 G! U( _' e" ?
    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
    - q4 z4 }# S, T1 _, F6 @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 ...
    2 S6 x' {4 l. ]' a- \3 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 & q" V0 k2 ^  \2 W* S8 e9 o6 Q
    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 ...

    ; t% L' Y" Y: x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。
    . Z8 k4 i9 n7 `. }  C/ y" i
    5 x+ Q* H5 I9 @, A1 J( M7 r% h
  • 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 3 A( s7 b* F/ B& A: m$ N
    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 ...

    " L8 E2 f: Q2 H. b: u+ j" M, D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
    - R& [. i, O  P! ?, ^( U7 j
    8 l  S. U+ E: {发几张线图比较一下' I# y+ I( N8 p" q" L: N# I  B& u6 [
    9 @+ F( B6 X" {- _& [# p: A

      k9 F2 i! g: v) n洛杉矶级
    " z' y8 Q8 L! R" L  Z2 S+ s9 N  m& v( V) y0 G
    6 Q" o! Z" `( h: H: n2 v
    弗吉尼亚级8 c2 [$ P$ d$ H+ d; U

    6 n3 |( v, M3 e! o
    9 w" w$ Z1 L0 Q' I- l. K$ ~阿库拉级
    2 l3 \% F' e% S4 }: M
    7 D0 t* X: W2 `9 J. E3 V, N% h( x5 |1 y" n" V( c; {
    阿尔法级
    4 W" X4 D* R: T' b" }% P, `8 c9 H0 I9 m6 I2 D
    : s. |  O" S6 z/ f
    ) ?& G  V& z/ H$ F' G+ ]9 N. ]
    亚森级7 H, }3 \9 g% o, e7 ^
    8 n% r8 D1 X8 r% t) |8 B5 d

    6 W' G- v$ d) `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。& {$ `) A: q$ v. M( r. h' f
    9 m5 m1 K: t& k  W
    个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。% E5 j8 e; U$ j' O! \1 w

    4 E6 N; G* R  b) O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。
    . W4 L/ E* }3 X1 e  p' X
    2 ?9 i9 u4 v5 g# N; W0 }0 [2 k- s! u( w* v( T9 }9 r2 s" P9 R

    ( _8 \; a# F+ \! M5 P
    / w6 c3 ~/ e" z# x  j# ~
  • 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 ' e7 j& b2 f! T& z6 F5 `6 s
    发几张线图比较一下
      V! b1 |; ]6 J& V2 \9 L
    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
    4 z* T: Y2 a- R7 @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?
    - R- @5 }$ V; i; i, f3 J

    3 A7 s4 y6 n# i6 h" T8 w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。4 p- E9 b6 A) I# Q: S$ [4 f

    7 |4 V4 e7 s3 X% Y8 p% V7 O

    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。; A8 t: S$ }+ j# |' y4 a$ E* H
    ( p6 n) z; ?8 t$ q3 P1 E% m
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。
    ! |2 Y* x) m- C. t6 h0 M2 D% [% j) j
    以上请指正。4 {. m. J3 o: V7 h, k& @! k) N/ v& s) ~

    & I" C! S3 \2 Q3 @1 y" r$ \7 Y5 P) m2 y( C% I8 y

    2 i9 {* s+ R- x5 q5 T, k4 `3 t* m2 s& t2 _! g

    ) P, o4 N1 [7 y  A: n

    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 * }  S8 @+ k1 y
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 & U" E& |" d* i$ P$ n% w2 D
    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 l" _7 o6 K) h

    " z: f! E8 M' h% `苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...
    4 i0 P2 z8 M% v" \' Z9 L
    ; G6 P2 ~4 j+ \: v! z
    “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。
    + G' p; U1 z' C6 v+ w9 o) u5 [4 ~2 Q* K4 B' B( I7 h" O2 H
    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。& S$ R1 ~9 s0 e& ]8 m# Z

    7 n7 e# Q+ g$ g6 j, @* t* U0 }, U0 k+ K
    ( j' S$ A' Q: ?$ d1 o* W0 @
    ) z- K' F! o: p3 T( f9 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。3 B3 t3 q0 a* V+ }/ N* l& s! m
      v, d/ Q1 P! I! Y5 c) k

    6 B8 j' ]7 f- C* ]5 _( t; z

    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 5 a9 x8 Z0 q* {4 Z2 B
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    - f, B3 e/ U+ 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。
    . |5 n2 c: p* f) B
    - L" h, h9 p8 q9 I3 s! Q) s双壳体对艇型有修正调整 ...
    8 [1 y% U3 a- p- p; e
    ' E2 ^$ {6 T9 c# ~# h
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    , n# _0 l2 ^# _$ w' D
    ) J. V; g) X$ B' k0 \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。2 F8 U3 K, Z3 N9 v' |
    9 c0 ]0 L5 t$ s# w+ p8 P3 c# b
    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。/ n$ |# b2 e1 u- A) K6 {6 M

    - t) f, J/ E! y1 T  t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?& h, J6 a' W4 k  G% k7 c% S) x- R# o* V
    # Q5 @6 O) J- L% d: T8 b! D$ ^, w
    - _! l; _0 @4 e1 i+ H+ @" c

    ) E; a% A! @/ p' T9 P6 E+ l" Y# J. S
    4 z) t$ m% H9 U

    ( Z& U6 E; c% b. B2 y
  • 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?
    + _# c  G1 Y/ q+ y+ E  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
    + s5 Q7 @- T0 k0 x5 [+ P3 B1 Q
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 # j. h. n6 x' u& _) h
    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?
    ) H1 S0 t% b1 P8 W) @ ...

    ( G, w$ }) d3 S) b3 c4 Z  y
    - e6 `% d. k0 n' b$ ?' _# ]不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    8 h1 \. q# T! k6 o6 q; z" n/ Y# q3 C
    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。
    . H' x% V- A  ?) X; b5 C1 ^+ l: b% n, G9 W/ t& {
    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 u; ]- Y9 j( c& ~: g' \& u, I2 [" N1 ?5 {+ K
    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。
    5 H+ B3 [3 Y; z& ^" _  }0 x& S8 H. c8 Y/ t$ b6 q1 F$ e

    & N2 D5 @6 S' }5 x5 `9 n
    / d% _5 I7 {( @: A8 i( w' U( ]; q& P0 `# V0 b. k: I3 H
    4 A2 u$ Y+ g0 ~0 _5 P
  • 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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