《我们爱科学》
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谁拖了潜艇的后腿
2009-12-21 21:54:49 哎，你看这书上是不是写错啦：某新型潜艇在水下航行，最高时速可以达到三十几节；而它在水面上航行，最高时速却只有十几节。
这句话有什么错吗？
你没看出来吗？它说潜艇在水下航行速度比在水面航行要快。可是，空气的阻力比水的阻力要小得多，所以当潜艇浮出水面时，它受到的阻力应该比在水下小才对啊。
前不久，我看过一部讲述二战时德军和盟军进行潜艇大战的电影。那些德国潜艇平时都是在海面上航行的，只有发现敌方舰船时才潜入水下。如果说潜艇在水下航行更快，那德国潜艇为什么总是浮上来航行呢？
噢，这你就不知道了。潜艇在航行时受到的阻力，可不是光来自于空气和水哦。
潜艇阻力大盘点
当潜艇在水面航行时，有五大阻力在影响它的速度：船体和水流摩擦产生的摩擦阻力，船尾搅起的旋涡产生的旋涡阻力，船头掀起的波浪产生的兴波阻力，船体的突出部分在水里产生的突出体阻力，最后一个是空气阻力。潜艇航行得越快，这些阻力就会越大。
可是，当潜艇钻到水下航行时，空气阻力和兴波阻力对它就起不了什么作用，只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力在阻挡着潜艇的前进。
不可小看的兴波阻力
船舶航行时，船头会在水面上掀起一道V字形的波浪，这道波浪会阻碍船的航行，这就是兴波阻力。
可别小看兴波阻力，它不仅和船的长度、类型，还有航行方式有关系，还和航行速度密切相关。船跑得越快，兴波阻力就越大，当船舶高速航行时，兴波阻力竟然能占到总阻力的50%左右呢。
速度阻力大PK
这么说，潜艇在水下航行时就是因为少了兴波阻力，才跑得比在水面上快？问题可没有这么简单，这还得看潜艇的航行有没有达到一定的速度。
当潜艇在水面上用很低的速度航行时，那五大阻力都比较小。而当潜艇钻到水下依然用很低的速度航行时，虽然没有了空气阻力和兴波阻力的捣乱，可是摩擦阻力和突出体阻力却会变大，所以潜艇受到的总阻力还是要比在水面上大。
所以，潜艇如果低速航行的话，在水下的速度会比在水面上的速度低。
“扎猛子”游得快
可是，当潜艇高速航行时，情况就不同了。在水面上，随着航行速度的增加，兴波阻力也会大大增加，这时潜艇受到的总阻力就会比在水下高速航行时要大。据计算，当潜艇达到一定的高速度时，它在水面上受到总阻力甚至是在水下的2倍呢。
小链接：在1956年以前的奥运会上，蛙泳比赛规则允许运动员采用潜水的方式游泳。由于潜泳时水的阻力小，游泳速度快，所以到1956年第16届奥运会时，几乎所有的男子蛙泳运动员都采用了潜水的方式，蛙泳比赛简直变成了潜水比赛。因此，第16届奥运会后，国际泳联重新修订了比赛规则，禁止潜泳。
早期潜艇不“圆滑”
可为什么二战时期的潜艇，在航行时总是浮出水面呢？这是因为早期的潜艇在外形上还保留着许多水面舰船的特点，比如船体上部还设有甲板和舰炮。这种潜艇一旦到了水下，尽管没有了兴波阻力，但是因为它的突出体阻力增大得太多，所以在水下航行的速度反而被拖慢了。
现代潜艇的外形一般都被设计成水滴形，而且除了舰桥以外，船体上几乎没有什么突出物。这样做的目的，是使潜艇在水中航行时受到的突出体阻力最小。可是，“圆滑”的外形并不能让潜艇摆脱兴波阻力的困扰，只要潜艇一浮上水面，兴波阻力就会跑到潜艇前面阻挡，所以现代潜艇即使不是处于作战状态，也总是潜入水下航行。
