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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 ) ]4 |8 r2 f' V6 f
  U$ m# I2 A  Z$ |6 x: A
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。
4 |: m) W; X; v$ c
5 k( A+ u0 w" \$ h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。
: T; D" l! F: A. k0 \; A1 `2 s6 C" d& h' T# x, |0 P! M, x: `
下面发一组照片对比一下:6 G; ?0 G  r% W# e  N# o

/ G+ |' A1 D4 X: X1、        低速航行3 n5 b0 g" j5 b. l: y' `& \2 s

: N" t4 Q$ r% @, C
8 B8 e1 z- M$ [  ~2 ZBATON ROUGE号3 |" G7 O% r  J5 D4 v, x
, {3 Z+ |9 S3 r/ ?  H* G+ ~  |, j  v6 F
$ j( t" B4 F/ w' d6 y
V-2级
! J; P6 G, f1 x! D! @+ S
: |7 `8 J! U' v6 I: J# x  K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。
* Q  ~+ X* Z3 D6 w/ b' h  M& W! z( T& R9 r% z: }& B, X; n/ @2 |
下图为苏联V-2级核潜艇。; d/ X7 N2 z  w3 f: Z4 V& Z! A8 S
: {" {0 w9 q8 K$ l9 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; ]2 @5 U/ X% r$ D
2 C7 |( k7 @( E9 v- ]7 j& H( e
: K1 n( S8 c- Z( J% M
2、        中速航行1 N  q9 p0 r7 s: D8 w

6 [" W: x8 k+ @2 x  R/ N6 }7 G* O9 n# i
) d' c2 a0 q, J) _* E7 P弗吉尼亚级
8 x! }0 u( i5 ~# G# ?- T* d6 f. }& C; B! A5 D0 F! e
# g( s) L( I! h0 ~0 d
V-3级
( K7 E. U1 ^- [% ^& f: }- P/ S0 V4 n/ s
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号,下图是苏联V-3级。3 R6 D  d! }9 W' t! `: e. J% @

% ]' T& l; p' }+ [" l4 t! ]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。
  g- E4 E$ R" P; f. |$ M0 F5 F& x: @& z, z0 H; W
' q2 S- A2 ?  _: H! u0 A0 a: G+ V# n
3、高速航行) u- H. J4 l% S2 ^# |! V4 y2 C+ x( f

0 l- I0 d/ h# O% D
1 ^5 F) i/ a9 }2 O  m高速航行的美国洛杉矶级
/ M" e8 \# M; }* h; O7 o+ }( _/ w7 q
: D; l7 b: c$ P  @/ m
P级6 @" C& t7 B5 a; p- d: P9 j5 j
1 i5 o) a9 p' `0 ]7 i
% E% f: ~7 B4 b' P! S" N  d
C-1级
4 N% Q5 \4 \4 O3 ]
$ v8 w7 `( r$ R
9 O6 F* H- z9 _2 [V-1级$ e& k1 C4 X8 V, B( n6 S* R1 E

, D; A7 k5 }! D8 n# |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。
& J, D/ Q  ~, s2 `& m+ q0 M  {: y0 V; f
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。) k9 ?3 s/ p7 N- @$ R2 f4 o9 x: x! v

6 ~% s) U1 L! j0 J48 m& l0 y8 T" _( t
7 T0 `" J$ d" T' s
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。
* U' F! F8 B1 y  A4 ~) [' ^) N3 {3 f
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。( g. X, r: j3 M& V8 j
5 C" M' y8 q/ [0 W, {
1 k) J( p/ x# Z$ |

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 09:31
  • 签到天数: 2334 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。* }# I" k: B' w  e
    . t& I! W' r, c
    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 $ r' j0 V8 Y  i7 P# G) Z' H
    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 ...
    & C+ k; }# h3 _2 y7 R7 j+ 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,艇型基本就是个圆管子了。" L+ g: Y6 l" O" V- J+ G& P
    , T' b" c: K$ X  Y& n( A* O$ b
  • 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 o) x3 A  N  E# ?
    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 ...

    " U# |! K. K. f, s1 _6 y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
    : i3 M5 }3 X$ M5 Q0 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 ...

    ! h) @" Q# G- R0 S9 X+ @2 X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
    - m) V4 U& I% {! H! o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 ...
    ' z0 N" @. X8 Z2 }" ~  `
    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。
    8 v: v/ }. [/ Y4 h3 J: C+ u
    + b9 \3 A: n9 e( s2 \! C
  • 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% B+ |2 R+ Z* @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 ...

    ! x+ q' i% T% O* 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
    & G: V9 n  v' N5 z' j1 [( J0 V& B, n, Q+ C0 N  |0 V
    发几张线图比较一下
    % P% ?: a& T+ }/ F2 S3 @
    ) R4 I3 c5 d7 Q& x% r% z0 O7 R9 [; P8 ~% N7 E
    洛杉矶级
      A  Y# Q) ~7 D9 b4 F) H% p: c  L
    & ^9 D4 ~- v9 D# t( ^  @4 s& M# z0 k" W. Z
    弗吉尼亚级$ C/ W4 F: Z# W2 f& ]8 W7 ?$ o

    " _1 L8 `9 }4 u* k1 Z) c5 [! D! V) ^& }
    阿库拉级
    0 m4 x: g/ o( Q! m: J9 o% q# `4 ^: S- B# v, p$ h  ]5 P5 j

    4 b% [/ }1 e, V' S+ ^6 Y2 u阿尔法级( V0 G! _* C* T+ j/ O& T2 V) n& y* l

    0 j: i: P# f- g. W& Z" L6 y7 n) N3 \1 v  b0 ]5 d3 o

    : ~7 t9 E/ {: Z' `9 L亚森级2 [) ?8 ?$ X, E7 U& v9 a
    # ~1 j  m! a4 ^1 n& u8 A7 K
    ! H' ~( E3 E! A! z7 T2 H
    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。" m' j* E" D1 M! [: Q: _

    1 `# Y& n9 x, x8 K: H个人认为,美国核潜艇里,最具水滴形造型的是鲣鱼级。& q) E4 y) {5 O0 d8 H# ?

    9 y$ J0 x  N' j. p7 n+ A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。8 N6 J; O6 {/ @, D1 h: V
    , I5 g, h2 @* H6 Q0 Y
    " r& W0 I: S5 H+ G4 o

    " A9 a# @, O" e. N* s0 O% U7 {
    8 N2 I6 I$ R, |! ~3 a+ @
  • 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 - A. x% `$ ~, I3 f/ P+ l$ U. s
    发几张线图比较一下
    ( t3 w* O3 f' _: |& P! j. O& o  s7 m
    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 6 U. r1 G3 K( |4 E0 c7 i; S
    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?

    % p1 Q' x. a! D  ]4 n9 ?2 f
    1 k! l+ g2 T, R' s- E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。; [" n8 \" W. J$ ~

    0 [) K6 @% h" W, a) v6 @' n3 s

    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。4 Z7 {2 q$ }: V0 |5 C9 P2 V
    % q9 W5 s! o/ V
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻力小。
    0 b  f: [, i: A) D
    , Z" G- ?* |2 t0 L' V: H以上请指正。
    * _, N* P  v4 f  n) y8 z' c
    : V! K! q( @  h. Z0 m
    8 a4 t- a3 }0 T' s. f# n- y
    $ z* d7 p+ D. u1 F9 L  |: `1 E# w& _* v
      _/ \% K8 z1 v, ^8 F' v2 z
    ; {3 x6 ^- l# W( B

    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
    ) d+ H0 U6 \! c2 r4 Z, H3 ~- q
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    , D5 c# s  f2 ^6 O美国潜艇为了对付埋首,潜艇在水面静止时自然首部上仰。8 |- \$ q4 E" m

    2 g7 a, F) B$ d6 h8 I6 Q1 g* }苏俄潜艇因有双壳体所以直径大,附带好处是兴波阻 ...

    6 y- e) o6 u8 q4 ?+ T0 Q) P4 v$ d& J/ V4 J# M0 N: Z- R3 V3 E2 ]
    “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。, W; j: S8 k5 b1 \% L0 Z2 j

    $ i3 a% H4 G/ ^) u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。1 m% E5 x7 V4 p# M4 \6 |( ?8 R
    ) u, M# D" E* Z: }! a; z
    3 o. O, J# P2 N1 n+ h

    & J* h3 {3 e, f" p  B- B$ _, w- h/ w1 d- C. h9 a( ?2 |
    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。& Y! t' J# l& Y( _6 ]0 y% u8 Z
    $ w! M& M; i' [" @1 L$ K! I

    * w* Z0 k! M6 s

    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
    " ~- h/ B6 y! q& e) n& I( N2 q3 I
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 0 |6 X5 v8 h! N) m
    “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。
    3 Q. t/ t8 Q( z+ m# e, H6 {% L0 t! r1 f4 ^% o; G
    双壳体对艇型有修正调整 ...
    " ^, I  [$ N5 w
    1 ?8 N/ B# j5 \/ X2 H  Z: X" k; M
    美国潜艇在静止时艇首上仰,表示艇首的储备浮力大。
    5 U- k2 q# R6 Y2 y" C" m
    0 W; v+ o% q9 p+ q* r' p$ X8 K1 x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。; Q) N( U3 |( T& V1 ]+ x! B- p

    4 T/ W* w( v* O& X" F- t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。
    % i8 Q% t- Q! X4 l
    # g; n( ]9 F3 W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?
    4 u5 o5 Y% R3 ~" a2 c9 a4 K' r+ P
    0 j. S. D# ~6 K8 d+ \9 w
    4 m6 o5 k  j4 ]/ }2 b- z2 `
    9 h8 }9 n" U$ x" h) r
    * p- K* n) G# O( t0 C; p7 }- d) T3 ^, \. Q0 i. |5 n

    5 T& G4 Y/ E4 x- d/ S% k
  • 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?
    5 D8 T$ X  p: C# `: k4 P) J3 U( p

    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
    # X# T3 [$ t/ K: |/ R. `5 c! y
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52 7 c2 V9 I( |! X# \, 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?* S  s  p* Y5 @8 |* [# j0 S
    ...

    : d) I* {& G  a7 R1 P6 u6 b3 d$ ?& c8 G6 R
    不是技术流,仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    . u3 ^' U- r4 k1 T3 G: I, @1 U& V# }* u
    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。0 o9 A2 W( D: ~$ ^) v9 u$ C
      o/ j& i+ A. o# a7 X
    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。9 L1 Y6 J/ [  x  Y2 ?+ F( I

    / s8 S+ A& K# D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。
      B) F+ V( N! V4 I3 S. Y4 N' X
    ) W- c( w( F) {0 r5 N6 Y% u* v+ ~8 h8 |6 l1 o" ?1 p1 r3 ^, m/ O" E) U
    ) p/ O* S1 b. o* }0 ?. K) k# V! A

    / @' f, \- X2 @! `8 e
    - N& R; k; K+ ~( b
  • 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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