潛艇的“X”型和“十字”型尾舵哪個更好?

早慢熊1


目前潛艇的尾舵主要有兩種造型:十字型尾舵和X型尾舵。

十字型尾舵:顧名思義尾舵的四個舵面呈十字形佈局-左右方各有一個水平佈置的舵面,上下方各有一個垂直佈置的舵面。

X型尾舵:其四個尾舵舵面不是呈十字形佈局,而是呈X形佈局。 老式潛艇以十字型居多,而新式潛艇很多采用了新型的X型尾舵,另外尾舵的其它設計造型還有T型和木型等等-但這些可以看作是X和十字型尾舵的結合體或改進型。

一、X型尾舵的縱向和橫向尺寸相對要小,一般不會超過潛艇直徑的尺寸,而十字型尾舵的尺寸則要超過潛艇的直徑尺寸。所以X型尾舵相對十字型尾舵有以下優勢:(1)X型尾舵在潛艇停靠港口的時候相對十字型尾舵更安全、更不容易在港口靠岸時發生碰撞而損壞。(2)對於主要在近海活動的常規潛艇,近海多為淺水水域,而淺水水下環境複雜,海底的突出物較多,由於X型尾舵的舵面尺寸不超過潛艇艇體中段輪廓,因此和海底突出物碰撞的可能性要低於十字型尾舵。(3)、同樣是對於近海活動的常規潛艇,因為近海水深較淺,因此潛艇在作戰時可能要運用坐底戰術(就是將潛艇停靠在海底),十字型尾舵因為下方的垂直舵面長度要超出潛艇的中段直徑,因此尾舵很容和海底發生碰撞而造成破損,而X型尾舵則沒有這樣的問題。為了解決十字型尾舵的坐低問題,有的國家把垂直舵設計成上長下短--比如法國新一代的“鮋魚”級潛艇,把下面的垂直舵面長度設計的很短、不超出潛艇直徑,這樣的尾舵設計可以看成常規十字型尾舵的一種變型。另外相對來講核潛艇由於其作戰的環境多為遠海/深海,所以這方面的問題不是很突出。

二、X型尾舵的舵效要高於十字性尾舵。常規的十字型尾舵在水平方向上機動時只有上下兩個垂直舵面起作用,而左右兩個舵面基本不起作用的。同樣,潛艇在垂直方向上升降時十字型尾舵也只有左右兩個水平佈置的舵面起作用,上下兩個垂直舵面基本上不起作用。相反,X型尾舵的全部四個舵面各自都兼有垂直舵和水平舵的雙重功能,而且每個舵面都可以獨立的控制。因此X型尾舵的四個舵面無論是在水平機動還是垂直升降時都能起作用,而且在舵面不超出潛艇直徑的前提下,使潛艇獲得了大於十字型尾舵的力矩/扭力--也就是說潛艇的水下操控性能更好,所以說X型尾舵的舵效要高出十字型尾舵很多。 另外潛艇垂直機動時尾舵只起輔助作用,起主要作用的是潛艇的圍殼舵和首水平舵,因此在X型尾舵在垂直升降時的優勢並不是特別明顯。但是潛艇在水平機動時圍殼舵和首水平舵起的作用很小,主要是尾舵起作用,而這時X型尾舵的效率要高出十字型尾舵很多,所以說X型尾舵的優勢主要體現在水平機動上--而潛艇在水下航行時水平機動能力的重要性要遠遠高於垂直升降能力。

三、X型尾舵的操控性複雜:雖然X型尾舵的四個舵面都可以充當垂直舵和水平舵的雙重功能,使潛艇獲得更高的舵效,但是高效率的代價就是高複雜性。上面介紹過了,X型尾舵的四個舵面在潛艇姿態調整時都要參與工作、相互配合完成姿態調整要求,而且舵面調整要精確--否則會對其它舵面產生影響。相比較十字型尾舵在潛艇姿態調整時一般只有兩個舵面參與工作,在舵面調整時有一定的誤差可以接受。通過簡單介紹可以看出X型的尾舵操控對尾舵的控制系統提出了更高的要求,因此雖然X型尾舵效率高,但是操作複雜、系統的設計難度高,相應的成本也更高。 雖然X型尾舵舵效高,但是高性能也同樣意味著高風險和相對低的可靠性。我國的潛艇大多采用十字型尾舵,象我們的新型的039、040潛艇也是採用看似落後的十字型尾舵,但是操作簡單、使用經驗豐富,整個系統的成本低。雖然性能稍顯落後,但是風險小、保證了尾舵系統的可靠性。

四、其他方面:(1)十字型尾舵更適合於冰下活動的潛艇,因為十字型尾舵的上面佈置的垂直舵面在破冰時受力面積小、和冰面垂直,能夠承受的力更大,在破冰時相比X型尾舵更不容易破損。由於蘇聯的潛艇大多在北冰洋活動,所以很多蘇聯的潛艇選擇了十字型尾舵的設計。 (2)、X型尾舵發生破損後繼續工作的能力更強,前面已經介紹過了,X型的四個舵面既可充當垂直舵和水平舵的雙重功能,所以在一、二個舵面發生損壞或故障後(每個舵面都有獨立的控制系統),仍能繼續工作、對潛艇水下姿態進行調整;而十字型尾舵如果兩個垂直舵發生損壞後基本在水下就不能進行水平方向上的機動了。 (3)潛艇的指揮塔圍殼會使潛艇尾部湍流不規則,對尾舵的工作產生影響,尤其是會使十字型尾舵的效率下降,而對X型尾舵的影響相對較小。另外採用常規/鯨形艇型的潛艇相對水滴型艇型的尾部湍流也要不規則些。 通過以上的對比可以看出X型尾舵舵效高、性能先進、更適合淺海作戰,而十字型尾舵的舵效相對較低、性能較差。但是並不能簡單的說X型尾舵相比十字型尾舵佔絕對優勢,只能說兩種尾舵佈局各有各的缺點和優點,雖然十字型尾舵稍顯落後,但是操控簡單、經驗豐富、系統成本低、風險低,這也是很多新一代的常規潛艇仍然選擇了十字型尾舵的原因。


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圖注:“拉達”級潛艇用的就是標準的“十字”型尾舵

“X”型尾舵目前比較流行,像日本的“蒼龍”級,德國的212型等很多先進潛艇,都用的是“X”型尾舵。“X”舵的優點是舵葉可以做的較長,容易取得較為理想的展弦比,從而提高尾舵的操縱效率。由於4個舵面都能參與潛艇機動,每個舵面兼有垂直舵和水平舵的雙重功能,所以舵面效率很高,採用差動控制時,還可以進一步提高舵效,而且即便有一兩個舵面損壞,也能保證對潛艇的操縱。

“十字”形尾舵屬於傳統設計,即水平操縱面控制上浮下潛,垂直操縱面控制轉向,優點是結構簡單、技術成熟可靠,製造難度較低,甚至無需自動化輔助系統,只使用人工操作也能很好的控制。缺點就是隻有兩片舵面參與機動,舵效較差,為提高操縱效率,只能增加舵面的縱向和橫向尺寸,使得舵面尺寸可能超出潛艇的外徑,在淺水區活動時容易擦碰水底造成損傷。

圖注:德國212A型潛艇採用的“X”形尾舵

相對於“十字”形尾舵,在同等條件下,“X”舵的工作效率能高出20%~30%,這意味著在航速相同、舵角相同的情況下,使用“X”舵的潛艇縱傾角和深度變化率會更大,潛艇急劇變向、變深的效率更高,可以大大提高潛艇的靈活性和水下機動性。不過,“X”舵的操縱比較複雜,需要計算機輔助才能完成,稍有偏差就會導致潛艇失去穩定性甚至傾覆。而且一旦自動操舵系統失效,轉為手動操作比較複雜,4片舵葉需要4個人來協調操作。總的來說,“X”型尾舵優點更多,屬於未來發展趨勢。


兵工科技


潛艇的尾舵,乂字型和十字型哪個更好?

雖然世人都說“X舵更好”,但是,銀杏判斷不一樣,十字型尾舵更好一些。

實際上二者各有優缺點。

乂字型尾舵的舵效更高,比如做左右偏航時,十字型尾舵是兩片尾舵的力矩。而乂字型尾舵4片舵面都在力臂上投影,2√2倍單舵面力矩,也就是十字型的√2倍。



(中國蛟龍號水下機器人)

同時,乂字型尾舵潛艇靠幫和坐底都更安全,因為舵面沒有伸出去太遠。

那麼,十字型尾舵的好處呢?

第一,中國研發了一套操作軟件,是少舵面操作法。也就是說,只用一個或兩個舵面操作。那麼,控制舵面的伺服電機啟動數量就更少,從而大幅度降低了噪聲。

第二,坐底實際上用不到,核潛艇縱橫大洋,常規潛艇在躍變層上下活動。而躍變層一般不會到300米以下。

第三,十字尾舵操控簡便,即便出現系統故障,也可以手動操作。

那麼銀杏權衡利弊,覺得潛艇還是要以降噪和安全為重。乂字型尾舵的優勢,當用於需要精確定位的水下機器人,更為合適。

同志們怎麼看呢?


銀杏智庫


“十字”型尾舵:

四個舵面呈“十字”型佈局,左右兩邊各有一個水平方向的舵面,上下兩邊各有一個垂直方向的舵面。



“X”型尾舵:

四個舵面不是呈“十字”型佈局,而是呈“X”型佈局。



“十字”型尾舵和“X”型尾舵的優缺點:

1.“十字”型尾舵應用比較早,操作也比較簡單,由於垂直尾舵超出了潛艇的直徑,在停靠碼頭和在淺海區航行容易發生損壞。

2.“X”型尾舵是後來發展起來的,操作起來比較複雜,但橫向和縱向的尺寸相對很小,不會超過潛艇直徑,在停靠碼頭時不容易出現損壞。

3.“十字”型尾舵的兩個水平尾舵是不起作用的,只有垂直尾舵起作用,而“X”型尾舵四個舵面都起作用,所以舵效要強於“十字”型尾舵。

4.“十字”型尾舵由於是垂直於冰面,所以在冰面下活動的潛艇都用此尾舵。俄羅斯的潛艇都採用“十字”尾舵。一般核潛艇多在遠海活動,一般都採用“十字”型尾舵。而普通潛艇在近海活動多,海底凸起的部分容易損壞“十字”尾舵,一般將下尾舵變短,不超出艦體,也可以減少損傷。

隨著潛艇發展的日益進步,曾經出現了“H”型尾舵。


“H”型尾舵的舵效要高於“X”型尾舵,更高於“十字”型尾舵。由於垂直尾舵要遠離螺旋槳,對螺旋槳的擾流幾乎沒有,可以減少螺旋槳產生的氣泡,為降噪作出了貢獻。缺點是尾舵要超過潛艇的直徑,伸出艇外,停靠時容易刮傷尾舵。

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先說結論:各有優劣,但是X型尾舵是趨勢。

▲有時間的話,可以看文末視頻,《軍武次位面》第四季第三集介紹了現代潛艇的外型演變

長期以來,大多數柴電動力潛艇與核動力潛艇都在使用十字尾舵(但也有部分柴電潛艇使用了不多見的“海豹尾”比如蘇制877E級,部分早期的柴電動力潛艇則使用了船舵式尾舵)。十字尾舵的優勢是比較明顯的:加工製造與安裝工藝相對簡單,操縱性佳,舵效好;但是,也存在著一定的劣勢:一是故障裕度低,一旦水平與垂直方向有一片舵面卡死在某一個偏轉角度上,造成的偏航力矩會使得同方向的另一片舵面必須做出大角度調整。而如果某一片舵面卡死在最大角度上,整條潛艇的機動性也就廢了。二是容易刮底,十字尾舵的潛艇方向尾舵為了確保舵效,往往設計的比較長且比潛艇殼體直徑長出一截,在潛艇貼底航行時就容易擦到海底造成舵面損壞。

相比較十字尾,X型尾舵就有效規避了這兩個劣勢:由於十字尾舵不存在單純的“水平舵”與“偏航舵”,潛艇的俯仰偏航需要四片舵面同時偏轉來形成一個比較複雜的偏航/升降力矩,也就提升了故障裕度,單片舵面卡死之後另外三片舵面仍然可以有效操縱潛艇;而由於X型尾並未垂直安裝而是傾斜安裝,也就避免了貼底航行時的擦底難題。但是,X型尾舵也存在著一定的難題,一是製造安裝工藝比較複雜,X型尾舵需要安裝在潛艇尾部的45度、135度、225度與315度四個位置上,對於安裝精度的要求比十字尾舵高;二是操縱比較困難,由於牽涉到複雜的流體力學,X型尾舵的操縱必須使用計算機輔助且必須做到精確控制,使用人工操縱稍有不慎就會導致潛艇失穩。因此,目前只有德制的212型等少數幾型柴電動力潛艇在使用X型尾舵。但是不可否認的是,X型尾舵由於在操縱性能上同十字尾相當,又克服了十字尾的固有劣勢,是潛艇尾舵的未來趨勢。

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軍武次位面




潛艇的“X”型“十字”和尾舵哪個更好? 首先我們來看看什麼是“X”型尾舵,什麼是“十字”尾舵:顧名思義,“X”型尾舵是潛艇的四個尾舵舵面呈“X”形佈局;“十字”尾舵則是潛艇的尾舵的四個舵面呈“十”字形佈局即左右各有一個水平佈置的舵面,上下各有一個垂直佈置的舵面。 下面我們來對比一下兩種型號有什麼優缺點。



一、在尺寸上,“X”型尾舵的尺寸一般小於潛艇直徑,而“十字”型尾舵則相反。所以“X”型尾舵的潛艇在停靠港口時更不容易發生碰撞,更安全;對於近海淺水水域,水下環境複雜,“X”型尾舵的潛艇和海底突出物碰撞的可能性要低於十字型尾舵;當潛艇在近海水域作戰時可能會停靠在海底,而十字型尾舵因為下方的垂直舵面長度超過潛艇的中段直徑,尾舵容易和海底發生碰撞,而X型尾舵則不會發生這種情況。

二、在性能上,X型尾舵的舵效要高於十字性尾舵。當潛艇水平機動時,常規的“十字”型尾舵只有上下兩個垂直舵面起作用,相應的,當潛艇在垂直運動時,“十字”型尾舵也只有左右兩個水平佈置的舵面起作用。而對於“X”型尾舵來說,它的四個舵面都可以在潛艇的任意方向運動做功,並且每個舵面可獨立控制,因此當某個舵面損壞後,其餘舵面可正常工作,大大增強了其作戰性能和生存能力。所以說“X”型尾舵的舵效比十字型尾舵高出很多。



三、在操作方面,“X”型尾舵的操控性比“十字”型尾舵複雜:由於“X”型尾舵的四個舵面都兼具垂直舵和水平舵的雙重功能,使得 “X”型的尾舵操控對尾舵的控制系統提出了更高的要求,容差率更低,相應操作風險升高。因此“X”型尾舵操作複雜、系統的設計難度高,相應的成本也更高。 綜上可看出,“X”型尾舵舵效較高、淺海作戰能力較強,而十字型尾舵操控簡單、系統成本低、風險低。二者各有優劣,不能說“X”型尾舵絕對好,具體採用那種型號尾舵取決於製造國的潛艇設計思想、作戰環境等,比如,“十字”型尾舵垂直舵面的破冰能力更強,相比“X”型尾舵更不容易受損,因此多用於北冰洋作戰的蘇聯潛艇選擇了“十字”型尾舵的設計;另外,核潛艇等設備作戰環境多為遠海或深海,因此“十字”型尾舵由於尺寸方面的弊端影響也不是很突出,因此不少核潛艇仍使用操作更為簡單、成本更低的“十字”型尾舵。


阿爾法軍事


荷蘭人最清楚,原先改成X型舵,賣給臺灣的海龍海虎就是,以後又改回十字舵。Ⅹ舵操控複雜,。在光學設計也是,座標用十字的,也有設計成正交十字的,即X型,但還是十字比較符合習慣,正交十字既X型需要計算才行。


太陽125933863


看潛艇要看潛艇的抗壓深度。如果你可以下潛500米。而我只能下潛300米。那你不是就有200你的自由活動空間了嘛。


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