核潜艇|超越前辈的中国下一代核潜艇“气动”技术,并不是越流线越好( 二 )


核潜艇|超越前辈的中国下一代核潜艇“气动”技术,并不是越流线越好
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▲我军现役最新一代的核潜艇和常规潜艇 , 虽然已经在围壳设计上有了诸如根部填角、顶部圆弧过渡等优化 , 但还称不上低矮流线型
这种还有个"飞机座舱式三维翼型指挥室围壳"拗口称呼的设计 , 在苏联/俄罗斯的攻击型核潜艇上非常常见 , 可以说是从上世纪60年代末建造的671型 , 一路进化到现在的885型("雅森"级) 。 使用这种围壳设计 , 能够有效降低高速航行时的阻力和噪声 , 尾迹也较小;但由于内部空间有限、不好多往里塞设备 , 以及设计施工难度较大等原因 , 所以美国核潜艇长期以来宁肯付出这部分阻力和噪声的代价--反正靠别的能找回来 , 就最多用填角设计弥补一下 , 一直保留着相对高大的围壳设计 。
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▲"弗吉尼亚"级一度传出后续批次有使用新围壳设计的说法 , 但最近也没动静了
说到空间有限的问题 , 其实苏/俄攻击型核潜艇的围壳(相对)尺寸也是在逐渐放大的 , 以容纳更多的设备(包括集体逃生舱) , 但仍然要尽可能控制高度 。 所以除了越来越长之外 , 围壳扩充容积还得在宽度上做文章 , 不过为了保持良好的减阻特性 , 一般要求围壳最大厚度应控制在艇体最大直径的15-20%之内 。 因此到了971型(北约称之为"阿库拉"级) , 由于围壳宽度已接近这一范围的上限 , 设计师选择在围壳与艇体的侧面连接处采用圆弧连接 , 以满足降阻降噪要求 。
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▲对比671RTMK型和971型 , 可见艇体和围壳都变得更加流线化 。 只是这样一来 , 后者围壳两侧也就没有足以让艇员前后安全通行的甲板空间了


按照我国的设计规范 , 围壳两侧至少得留出各30厘米宽的平坦甲板表面才行 。 虽然我们还不知道苏/俄海军、以及印度海军租的那条"阿库拉"的艇员 , 一旦有事得怎么从围壳两边安全通过(印度人大概要么是压根就不出来 , 要么就靠"种族天赋"强行通过?);但从之后的885型来看 , 当初971型采用那种相对极端的设计 , 也是在满足主要技战术指标下部分取舍的结果 。
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▲对比971型和885型 , 可见在控制围壳宽度与艇宽比例的前提下 , 后者在侧面连接处取消了圆弧连接设计 , 对加工建造和日常勤务也更有利
总之 , 苏/俄攻击型核潜艇的低矮流线型围壳 , 从围壳本身的水动力设计 , 到围壳相对于艇体的尺寸和位置 , 这些进化里头的学问都相当有意思 。 再比如说 , 在条件允许的情况下 , 围壳的位置越往前 , 其产生的尾迹对螺旋桨附近的流场影响就越小(配套使用泵喷推进效果更佳) 。
不过把围壳前移 , 也意味着其受水流影响产生的转艏力矩更大 , 从而减弱了潜艇水平运动时的稳定性 , 需要辅以尾舵主动控制和侧推等技术手段 。
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