為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

標籤: 二戰 作者: 和風漫談 2019-11-14 22:21:00

和生物進化一樣,潛艇也在不斷進化中。如今的潛艇大部分時間都在水下活動,水下速度比水面速度更快。尤其是核潛艇,更是擁有水下30節以上的高速奔跑能力。

冷戰時期,蘇聯『阿爾法』級核潛艇是世界上航速最快的『大黑魚』,曾創造出水下39-41節的驚人航速,至今也無人超越。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

但二戰末期以前的潛艇可不是這樣,那時的潛艇水面航速遠大於水下航速。船型也和傳統水面艦艇差不多,從側面看上去就像一艘能下潛的驅逐艦。

比如德國VII型潛艇,水面航速17節,水下航速8節;更大的IX型潛艇水面航速18節,水下航速7節。同期的美國『小鯊魚』級潛艇也是傳統常規艇型,水面航速最大20.25節,水下航速8.75節。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

從1944年德國21型潛艇服役開始,潛艇才真正成為以水下航行和作戰為主的兵器,水下航速也開始超過水麵航速,是現代潛艇的鼻祖。

21型潛艇裝備了通氣管,可在通氣管深度啟動柴油機,不必浮出水面。它大部分時間潛伏在水下,最大航速17.2節,超過水麵的15.6節航速。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

導致這種變化的原因主要有兩種:

一、潛艇阻力的變化。

潛艇是艦船的一種,航行時也會遇到各種阻力,包括:興波阻力、摩擦阻力、粘壓阻力、附體阻力、空氣阻力、洶濤阻力、汙底阻力等等。

1、艦船在水面航行時興起波浪,改變船體表面壓力分佈產生興波阻力。

2、水有黏性,船體與水摩擦產生摩擦阻力。

3、船尾流漩渦導致船艏艉壓力差,產生粘壓阻力。

4、船體外部各種突出物造成附體阻力。

5、水面航行中也遇到空氣阻力,但空氣密度小,僅佔總阻力的2~4%。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

所以興波阻力、摩擦阻力、粘壓阻力是船舶阻力的主要構成部分,其大小與航速、船型、表面粗糙情況等有關。對水面艦船來說附體阻力佔比不大,但潛艇有高聳的指揮台圍殼、前後水平舵、排水孔等突出物,所以附體阻力也是一個重要阻力來源。

潛艇航行時,各阻力隨速度提高而迅速增大,興波阻力與航速的4~6次方成正比;摩擦阻力與航速的1.83次方成正比;粘壓阻力與航速的平方成正比。

低速行駛時,摩擦阻力、粘壓阻力佔比最大;高速行駛時,興波阻力迅速提升,成為阻力中最大的部分。要躲開興波阻力,一是使艦艇儘量離開水面;二是潛入水中。離開水面就是現在流行的高速雙體船、小水線面雙體船、穿浪雙體船等等;潛入水中就是潛艇。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

潛艇在水下不產生水面波浪,興波阻力這個大魔頭就消失了,為提高航速帶來優勢。不過下潛後附體阻力和摩擦阻力大幅提高,所以為減小阻力,現代潛艇一改往日外形,進化出水滴型、雪茄型、鯨首型等流線型艇體。

同時大幅減少艇體表面突出物和排水孔、改善油漆效能、抑制生物附著,使表面光滑減小阻力,從而使潛艇水下航速大於水面航速。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

二、作戰需求變化。

一戰及二戰初期時,潛艇大部分時間在水面航行,遇到目標時才使用高速接近、下潛、近距離發射魚雷摧毀、脫離的戰術。

它沒有通氣管不能在水下開啟柴油,只用蓄電池高速航行1~2小時或更短時間就沒電了,所以一般都是以5~8節低速靜音航行,也能減小被敵人聲吶發現的概率。

後來盟軍大幅增強反潛力量,尤其是雷達發明後,在海面航行的德國潛艇很容易被反潛飛機發現遭受重大損失,所以德國海軍急需一種能在水下長時間潛航的潛艇。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?▲21型潛艇伸出通氣管潛航

1942年底,德國工程師瓦爾特開始在前期V80原型艇的基礎上研發21型潛艇。新潛艇使用通氣管和大功率電池組,可在通氣管深度開啟柴油機航行,同時為電池組充電。潛艇作戰方式由水上轉入水下,對水下航速也有了更高需求。

二戰後,潛艇隱身性越來越好,傳統反潛方式越來越難發現它,於是潛艇自身就成了最有效的反潛武器。兩艘潛艇在水下追逐競賽,是潛深、靜音和速度的綜合較量。

當時蘇聯在大潛深、高航速潛艇上成效卓著,壓的美軍抬不起頭來,後來美軍研發『洛杉磯』級核潛艇時也特意提高了航速。和風漫談原創,禁止抄襲。

為什麼以前的潛艇水面速度比水下快,現在卻正好相反?

再後來核動力登上潛艇,核潛艇絕大部分時間都需要上浮了,水下航速更成了重要指標。此外,核潛艇要為航母戰鬥群護航,要提前到前方清掃航路,為了跟上編隊也需要30節左右的水下航速。

綜上種種原因,現代潛艇水下航速比水面航速更快,代表了新作戰形勢下的需求。

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數位家庭综合网讯2019-11-14 22:21:00

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