【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

潮起潮落

. }1 F' h; a) y) V1 A- a, m7 a7 H
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。

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。

下面发一组照片对比一下：
! e  ?, x& n. r. \
- U7 s1 Z9 u6 O! s6 p( c1、        低速航行


9 l3 ?2 O6 u+ Q. z) OBATON ROUGE号

* Z8 K  e' ]; w. ^
# g9 u' @8 i  d% p; BV-2级

% s: e/ K' K+ A4 }; P  P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。
9 w3 h$ p/ m0 ]
下图为苏联V-2级核潜艇。

1 L: j2 W4 A0 n. q$ R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。

$ l( u% {. v; `6 w* I( ~1 U9 b) ^
2、        中速航行

- p0 x) R1 X! R0 F+ b& B
5 s7 `6 A3 `6 Z* p7 i弗吉尼亚级
2 O( a8 P) `/ Q# V, }: x
4 N% d- g: k2 Y! v
V-3级
9 Y6 N- d/ ~0 V5 \
& |+ L' e+ O/ c. _上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
& Z1 D; \* x" v9 V$ z  Y" o+ V/ j: m
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。
+ m, _$ k$ Z. m8 p3 O$ O4 B

3、高速航行


+ R" v/ `& A4 L, l- j高速航行的美国洛杉矶级
' r: N; F6 g' N4 f
  U' E5 |9 {! t. C
1 T9 \. c+ y; H# Z( MP级
. U; ~6 j) q3 `' `$ _- i

C-1级
# @9 D9 O& i5 T4 W

V-1级
9 F' u7 q& M! W$ ~0 O
6 M) h# o: n+ V" B% D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。

+ ]" T  ]) j6 b' x1 q9 d1 h5 R* g6 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。

4 U- k" A& r  @- j8 }4
8 C) W! f7 `& J. p# P3 P4 D4 P
- [2 L2 T! c2 p, e. g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。
' M: L2 |1 q8 x8 {2 w3 X
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。

$ F) f8 j! t5 Q7 a  Q8 T
8 j5 \2 ?( u6 h* u. N/ u, U

逍遥探花

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。

维京老海盗

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？

猫元帅

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。
% s9 U! J, i# T# T2 B( q# i
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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
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 ...

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。
$ r8 }( }! B2 `

猫元帅

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
2 l5 W! x: V+ F! n( l2 ^( ^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 ...

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。

潮起潮落

猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03
; p2 C" M8 F2 }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 ...

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。

akboz

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。

潮起潮落

akboz 发表于 2013-2-4 14:20
/ a3 F. [9 k% w! F- C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 ...

. f# E' m7 G- b  @; e- {: s9 q8 s& l# s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。

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
2 `! W, z& @4 a9 n, [% H5 k8 V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 G; n5 k0 l. W; r0 T0 o0 P- h严重赞同这句…基本就是跟棍子啊

潮起潮落

发几张线图比较一下
3 y8 h7 F, ~- A
2 K8 y, s6 _( Q' q
洛杉矶级
) o& `; D1 m6 t% ]) k+ u3 r
, i. }- K( x' C5 m- M" ?6 }
弗吉尼亚级

+ @8 ]" n+ R7 @9 d
阿库拉级


  G7 Y9 D" m& M% T# S# D阿尔法级



/ o% \! w  \7 b' z( a. S亚森级

# }; i4 p* D0 I& Q" l( }
3 X, g: b( K+ ]4 q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 M, K' R2 V# q- ^/ \个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
# B% r; W5 S  t. Q, m1 A
5 J  Z+ I7 J* ^. N; T  P9 w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。
! L4 R9 T! d, g, |$ [

/ ~9 s2 e5 _4 i1 ^+ L" b
7 C- T% Q- W; g. O& I1 j) l0 R

大鹏翔宇

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？

groovy26

潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
6 _9 E' Z, \8 _- u3 z/ R发几张线图比较一下

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？

潮起潮落

大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
( e3 F8 H8 i( G2 M5 l7 D0 B1 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？

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。
6 t1 u0 q  F5 r5 u  x( h$ _
5 S' K% g. Y; l! {+ l

TopGun

美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
9 p1 c% B5 u3 a  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。
. G0 w9 P- o. {( R5 s  `$ z
以上请指正。





. K6 @. [8 m( L  J, I

潮起潮落

, S0 q; G% F0 E8 G+ S

TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
5 |$ \8 k1 o' u% C. C/ z! 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。
5 T0 u( S1 x2 d) b  [( u; N1 [
苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

“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: c+ n, w0 d2 Z9 i# A
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。
; E! n5 @( k* A; z


9 N7 E5 L& V2 k4 z7 T* t4 |% D
" q' h8 N* o4 w  z9 B/ y! }1 u/ E6 ~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。


8 X: C3 \4 }/ g

TopGun

潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
# a% Y3 H  q3 G  u3 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。
! A; F' R4 O' R: l* q8 P; }' G
, s# b. `+ X3 S双壳体对艇型有修正调整 ...

- P7 B& _7 c) e3 L, d
# H  {% E+ B% v: {! X4 A美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。

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。

4 v! y: P/ J$ k5 T& e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。
$ A# k) n' a( l3 J) o( @8 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？
( @$ @5 ^" g* A4 N

' v' a7 `4 X0 y  o2 x
6 Q5 s% C' ~! O6 x$ X/ r' d
& v- O4 U9 |# {. V2 B. \
/ _4 E' G" Z8 z' \

MacArthur

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？

潮起潮落

' F" L/ @) a( J( G$ l

MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
* G% B- x6 Y4 ~9 [- R3 g7 r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？
...

3 i5 s) L$ a6 ^9 [% O不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。

; [% h! {! r( M: H  q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。
5 K- M1 Y) Q4 [- h% _
! H$ k' l3 F+ t. p  ?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。
6 [' n. _8 [2 g% f* C
- v( O( l( ^$ S* E" |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。
9 r, Y  G% B/ j# Z: O5 W3 V  f



2 j- j, A1 c7 G7 B8 }7 j! o. H# d2 C

xlan1976

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