小知識:潛艇有哪些至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)?(上)
本人在整理自己發(fā)表的文章時,看到了這兩篇文章,不由得百感交集。尤其是看到了去年年初參觀401潛艇的文章時,本人至今也難掩對當(dāng)時艱苦奮斗環(huán)境的偉大先驅(qū)者們的敬仰之情。今天,本人就結(jié)合這兩篇文章,簡要介紹一下潛艇有哪些非常重要的結(jié)構(gòu)。



一、外殼

當(dāng)代潛艇的外殼結(jié)構(gòu)可以分為單殼體和雙殼體兩大類,詳細內(nèi)容可以看這一篇文章。簡而言之地說,單殼體技術(shù)對于潛艇工業(yè)的要求很高,要求制造出等同于潛艇最大直徑的外殼,這個外殼相當(dāng)堅固(美國洛杉磯級核潛艇采用8-10cm的HY-80鋼材,而HY-80就是衣阿華級戰(zhàn)列艦水平裝甲STS鋼板)。壓載水艙都放置在潛艇內(nèi)側(cè),有利于降低整體排水量,機動性也好。而雙殼體最大的優(yōu)勢就是它制造難度略低,可以避開單層大直徑耐壓殼的生產(chǎn)難度,同時壓載水艙都部署在兩側(cè),可以作為吸收沖擊的第一道緩沖(但防御魚雷還是別想太多,除了臺風(fēng)的3米間隔能夠吃下魚雷外,其他雙殼體潛艇都抵御不了魚雷攻擊)??傊?,外殼的生產(chǎn)加工體現(xiàn)一國的工業(yè)能力和底蘊。

二、潛艇升降舵
潛艇在水下變換深度和飛機調(diào)整高度的原理是很接近的,都是利用升降舵為自己帶來向上或向下的分力。根據(jù)前升降舵的位置,可以分為水平舵和圍殼舵。


圍殼舵顧名思義就是水平舵安在圍殼(潛艇指揮塔)上部的舵。這種舵有兩個好處,第一是距離艦艏聲納較遠,運轉(zhuǎn)噪音不會干擾聲納;第二由于它的位置靠上,潛艇變更深度不會讓潛艇出現(xiàn)大的傾角,同時水下高速航行也比較穩(wěn)定。而水平舵一般指的是安裝在潛艇外殼上的升降舵,這種升降舵可以更有效率讓潛艇變更深度,但速度超過10節(jié)時,它帶來的流體升力就會干擾潛艇的穩(wěn)定深度航行,所以從二戰(zhàn)德國21開始,所有的水平舵式潛艇都要求在變更深度后收回水平舵。
實際上潛艇選擇兩種舵還受到潛艇布局的影響。由于必須要讓前后水平舵盡可能靠近艦艏/艦尾來實現(xiàn)較為均衡的力量,一般來說,圍殼(一般下面就是指令艙)靠近舯部的潛艇(如德國209,蘇聯(lián)877,美國弗吉尼亞)傾向于使用艦艏,而圍殼靠前的潛艇(如093,039,洛杉磯級)往往習(xí)慣使用圍殼舵。

三、指揮塔圍殼



指揮塔圍殼是潛艇各種桅桿——潛望鏡、雷達、通訊、通氣管等各種設(shè)備安裝的位置,也像海豚的垂直背鰭一樣起到潛艇水下航行穩(wěn)定的作用。美俄的指揮塔圍殼差異很大,美國核潛艇一般都是開放式駕駛艙,而蘇聯(lián)潛艇因為考慮到在北極地區(qū)海面航行安全,所以蘇聯(lián)潛艇基本上都是有窗戶的封閉式駕駛艙,下潛時指揮艙會被淹沒。上面的視頻可以很清楚看到俄羅斯核潛艇水面航行是如何利用駕駛艙的。

四、潛艇背部設(shè)備

玩過《使命召喚6:現(xiàn)代戰(zhàn)爭2》的朋友們都記得攻擊鉆井平臺那一關(guān)里,突擊隊員是從核潛艇上乘坐蛙人艇出發(fā)的。這種蛙人艙也是美國核潛艇執(zhí)行特種任務(wù)必備的設(shè)備,通常連接在潛艇背部的特種艙門上。不過,對于一般沒有這種需求的國家,一般背部只有一些艙門、救生浮標(biāo)和拖曳線列聲納的安裝管。俄羅斯?jié)撏弦仿暭{很特殊,是部署在尾部垂直尾舵上的。

五、尾舵和推進系統(tǒng):


潛艇的尾舵和飛機的尾部原理接近,都是控制左右航向和垂直航向的重要結(jié)構(gòu)。十字形舵高速航行時相當(dāng)穩(wěn)定,操作也比較便利;X舵可以降低整體舵面面積,缺點是和戰(zhàn)斗機V型垂尾一樣需要差動控制。
潛艇推進系統(tǒng)分為螺旋槳和泵噴兩大類。螺旋槳推進是傳統(tǒng)推進模式,目前通常采用大直徑多葉面螺旋槳(當(dāng)前多為7葉)以實現(xiàn)低速航行時的低空泡率和高推進效能,同時降低噪音;泵噴推進器通過把槳葉包裹在泵殼之內(nèi),并配上導(dǎo)引水流的定子板,可以極大降低空泡率和提升無聲航速。通過這種技術(shù),弗吉尼亞級無聲速度(低于120分貝)可達12-16節(jié)。

六、潛艇覆蓋物——消聲瓦


潛艇在航行時不可避免發(fā)出噪音。而反潛艦、飛機和魚雷為了偵測潛艇也會使用發(fā)射超音波的主動聲吶。所以為了吸收內(nèi)部噪音和外部主動聲吶的聲波,降低被發(fā)現(xiàn)的距離,潛艇如同隱形飛機一樣裝備了消音瓦。消音瓦最早由德國在1940年開發(fā),先裝備在II型U艇U-11號試用,后來又在IXC型U-67號潛艇試用,但都因為解決不了耐海水粘合劑失敗。1944年,新的消聲瓦開始裝載在VII型潛艇U-480上試航,但該潛艇第二次試航就撞上水雷沉沒,淹死所有的水手,無法回收數(shù)據(jù);1945年戰(zhàn)敗前夕,XXIII型潛艇U-4709又用了一種新的消聲瓦,但隨之德國就戰(zhàn)敗了。蘇聯(lián)和英國得到了這種技術(shù)并應(yīng)用于潛艇之上,中國在引進877基洛級以后也具備了這個能力。美國則一直到海狼級和弗吉尼亞級才開始試驗消音瓦技術(shù),可能是美國核潛艇對自己浮筏減震和螺旋槳加工工藝比較自信,認(rèn)為自己降噪已經(jīng)足夠?qū)е?。所以由于美國入門較晚,網(wǎng)上經(jīng)常傳出美國核潛艇消音瓦大面積脫落的新聞,也是未解決耐海水粘結(jié)劑導(dǎo)致。
整體而言,消音瓦對于降低自身發(fā)動機運轉(zhuǎn)的噪音效果一般,不如浮筏減震和自循環(huán)反應(yīng)堆效果好,但有利于降低敵對魚雷的主動導(dǎo)引頭探測距離。

說完了外殼,現(xiàn)在讓我們進入潛艇內(nèi)部。
一、聲納

聲納是水中航行最重要的設(shè)備之一。無論是搜索敵艦,鎖定目標(biāo),還是規(guī)避雷區(qū)和其他障礙物都離不開聲吶。所以潛艇聲納是潛艇設(shè)備發(fā)展最快的子系統(tǒng)之一。在現(xiàn)實中,潛艇聲納主要分為兩類:柱形聲納和球型聲納,取決于潛艇聲納接收陣列的排列模式。球型聲納有利于潛艇對目標(biāo)進行三點定位,但占用空間大,不利于雙殼體潛艇和矩形船首潛艇使用,故長期以來都是美國核潛艇的專利,而俄羅斯亞森級核潛艇為了使用球型聲納,不惜采用艦艏單殼體+船身雙殼體的復(fù)雜布局,以容納體積較大的球型聲納。柱形聲納就簡單一些,把收聽單元排列成圓柱形,可以隨潛艇內(nèi)部空間變化。



除了艦艏聲納外,潛艇還會布置側(cè)舷聲納、拖曳聲納以加強潛艇被動聲音定位的能力,不再贅述。

二、魚雷艙



潛艇魚雷管一直以來是潛艇最主要的發(fā)射武器工具。從過去只能發(fā)射直航魚雷,到現(xiàn)在可以發(fā)射反艦導(dǎo)彈、對陸巡航導(dǎo)彈甚至防空導(dǎo)彈,魚雷管的樣子沒怎么變,但它內(nèi)部卻迎來了巨變?,F(xiàn)代魚雷管以高壓水流替換掉了二戰(zhàn)的高壓空氣直噴,使得潛艇可以在更深的水中發(fā)射魚雷,同時魚雷管尾部也增加了復(fù)雜的電氣結(jié)構(gòu),可以連接魚雷的線導(dǎo)系統(tǒng),或者潛射防空導(dǎo)彈的控制光纜。

三、潛艇控制室
潛艇控制室是潛艇駕駛的中樞,除了要求靜音的聲吶室和通訊室會分設(shè)外,其他的人員作戰(zhàn)時都會集中在控制室內(nèi)。一般來說,潛艇控制室會有操縱潛艇的舵手(包括水平和垂直舵)、指揮全船動力的輪機長、機電長,負(fù)責(zé)導(dǎo)航的導(dǎo)航員、陀螺儀,以及負(fù)責(zé)作戰(zhàn)的武器部門。





四、導(dǎo)彈發(fā)射管
潛艇的導(dǎo)彈發(fā)射管并不是必需品,只有洲際導(dǎo)彈核潛艇、巡航導(dǎo)彈核潛艇以及部分攻擊性核潛艇(如弗吉尼亞級)有這種設(shè)備。通常來說,洲際導(dǎo)彈體積大,一般部署在潛艇舯部,形成所謂的“龜背”;蘇聯(lián)反艦巡航導(dǎo)彈體積也大,但蘇聯(lián)人習(xí)慣部署在潛艇兩側(cè);美國洛杉磯第三批以后的核潛艇則部署在魚雷管之前,這導(dǎo)致艦艏延長。



(未完待續(xù))