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《青年科学》

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《青年科学》杂志创办于1980年,是沈阳日报报业集团主管并主办的综合性期刊。辽宁省一级期刊,曾连续两...

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为什么潜艇水下航速更快

2008-10-01 13:41:16

  一般地讲,物体在地面的行进速度要比水下快,因为空气的阻力要远远小于水的阻力,许多人在水中行走时都有这种感觉。然而,潜艇却相反,在水下航行的速度要快于在水面的航行速度。

  潜艇在水面航行时,影响航速的阻力一般有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体阻力和空气阻力,这五种阻力随着航速的增加而变大。潜艇在水下时空气阻力就不存在了,由波浪造成的兴波阻力也会随着潜艇的下潜深度的增加而减小,水面惊涛骇浪时,水下可能风平浪静。这样,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。

  如果潜艇都是以同样的低速航行,其在水面所受到的阻力要小于水下受到的阻力,航行速度以水面为快。这是因为潜艇低速在水面航行时,其兴波阻力和空气阻力都相当小,所面对的只是摩擦阻力、突出体阻力和旋涡阻力。而潜艇在水下低速航行时的主要航行阻力虽然也是这三个阻力,但因潜艇在水下状态时浸水表面积大大增加,会使磨擦力较在水面时增大许多。同时,由于潜艇在水下时一些突出体(如指挥台)入水后会加大突出体阻力,所以潜艇水下低速航行时的阻力要大于水面低速航行时的阻力。也就是说,低速水下航行比低速水面航行要消耗更大的功率,其航行速度自然低于水面航行。

  潜艇在高速航行时,就会出现与上面所讲的完全不同的状态。随着航速的增加,潜艇在水面上的空气阻力和兴波阻力将大大增加,使其总阻力值大于在水下高速航行的潜艇的总阻力值。据计算,当潜艇的速度达到一定值时,水面阻力甚至是水下阻力的两倍,其结果也就可想而知了。而潜艇不管是水面航行还是水下航行都采用同一动力装置,在相同的额定功率下,在水面和水下就会产生出不同的最大航速值。此外,因潜艇的主要活动是在水下,在动力装置的设计上主要考虑的也是尽量减少水下阻力。所以,潜艇的水下航速会高于水面航速。