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淺談潛艇單殼體和雙殼體的選擇

2019-12-05 22:31 作者:冰封之龍  | 我要投稿

眾所周知,世界潛艇分為單殼體和雙殼體兩個(gè)大流派。自從德國二戰(zhàn)末期同時(shí)開建的XXI和XXIII分別開創(chuàng)了雙殼體和單殼體之后,這兩個(gè)技術(shù)流派的孰優(yōu)孰劣一直爭論至今。那么,就讓我們一窺兩種技術(shù)的優(yōu)劣點(diǎn),以及采用這兩種技術(shù)背后的選擇。

講單雙殼體之前,先讓我們認(rèn)識一下一二戰(zhàn)時(shí)主要的潛艇。在21型和23型之前,幾乎全球都在采用一種結(jié)構(gòu):半殼體。

德國VII型潛艇,迄今為止仍然是單一型號產(chǎn)量最大的潛艇

二戰(zhàn)主要的潛艇都是“半殼體”設(shè)計(jì),這樣的潛艇外觀上最大的特別之處就是舯部鼓出來的主壓載水艙。半殼體的艦體都是耐壓殼,而主壓載水艙則暴露在耐壓殼之外,這有一個(gè)好處就是它并不占用潛艇耐壓殼內(nèi)空間,能讓內(nèi)部容納更多設(shè)備(如7型中央艙室下方一般就是主泵和柴油箱)。但是問題也很顯著,主壓載水艙暴露在耐壓殼外,很容易被外部的武器——深水炸彈、水雷乃至于機(jī)關(guān)炮打壞,而一旦壓載水艙被打漏,潛艇就沒法下潛了。

桑德蘭型反潛機(jī),擁有大量12.7和7.7mm機(jī)槍,可以有效壓制德國U艇高射炮,并且12.7機(jī)槍近距離掃射足以打穿VII型壓載水艙,讓其無法下潛

因此,為了解決半殼體的壓載水艙沒有防御的劣勢,德國在1943年之后設(shè)計(jì)了兩個(gè)劃時(shí)代的潛艇,分別就是開創(chuàng)了雙殼體的21型和單殼體的23型。

21型的模型,可見舯部壓載水艙已經(jīng)包入外側(cè)船殼之內(nèi)
23型潛艇 該潛艇將壓載水艙包入耐壓殼,雖然占用了艙內(nèi)空間,但使得潛艇結(jié)構(gòu)更加簡單

從上面兩個(gè)圖就可以看出,單殼體和雙殼體相比于半殼體,都將潛艇最核心的主壓載水艙包裹在了流線型的外殼之內(nèi)。只不過雙殼體在壓載水艙內(nèi)側(cè)還有一層真正的耐壓殼,而單殼體往往是將主壓載水艙至于舯部艙室內(nèi)部。見如下的圖。

單雙殼體有關(guān)于主壓載水艙的布局,如果在整體直徑一樣的情況下,顯然單殼體內(nèi)部空間會(huì)被擠占,因此為了容納相同數(shù)量的設(shè)備,往往單殼體潛艇需要更大的耐壓殼
蘇聯(lián)611型潛艇,可視為21型的蘇聯(lián)版本,采用全雙殼體的設(shè)計(jì)
1952年美國大青花魚號實(shí)驗(yàn)潛艇,開創(chuàng)了水滴形單殼體結(jié)構(gòu)
已變成博物館的大青花魚號潛艇,注意他的X舵和大傾斜螺旋槳,該技術(shù)在現(xiàn)代也是少數(shù)潛艇的配置
蘇聯(lián)613型潛艇,比起611體積更小,更適合淺海活動(dòng),但613型電池倉使用了更加復(fù)雜的8字型耐壓殼

對比美國大青花魚號潛艇和蘇聯(lián)的611,613型潛艇,兩者基本上是一個(gè)時(shí)代,但是蘇聯(lián)選擇了雙殼體,而美國選擇了單殼體。這背后又是什么呢?6

原來,在背后就是兩國差距甚大的耐壓殼加工能力。



611型潛艇采用雙殼體,大儲(chǔ)備浮力、小分艙的布置形式。耐壓艇體的中部為直徑5.6米,長度39.6米的圓柱體。因?yàn)橹睆奖?13型的大,所以不需要像613型那樣,為了布置蓄電池而將蓄電池艙做成“8”字形的。而美國同一時(shí)代的大青花魚號潛艇,則擁有8米直徑的耐壓殼,因此美國潛艇在采用單殼體設(shè)計(jì)時(shí),內(nèi)空間仍然能做得比蘇聯(lián)611型大,能夠容納更大的引擎(水下航速達(dá)到33節(jié),是實(shí)際上唯一超過30節(jié)的常規(guī)潛艇),跑得更快,而排水量只有1300噸。

隨著冷戰(zhàn)的激化,潛艇越做越大,而長期以來,蘇聯(lián)的耐壓殼技術(shù)一直進(jìn)展較為緩慢。在這樣的背景下,巧妙利用雙殼體之間的空隙容納武器,就成了蘇聯(lián)巡航導(dǎo)彈核潛艇的一大特色。因此,蘇聯(lián)歷史上最大的臺(tái)風(fēng)級核潛艇,也不過是7米直徑的耐壓殼,但通過雙殼體(實(shí)際上臺(tái)風(fēng)是7個(gè)獨(dú)立的耐壓殼)技術(shù),卻能夠容納長達(dá)17米的R-39洲際導(dǎo)彈。

而且,這也不代表單殼體潛艇就必須把武器全部容納在耐壓殼內(nèi),世界上典型的彈道導(dǎo)彈核潛艇(如美國俄亥俄系列)都是把較長的洲際導(dǎo)彈的前端利用單殼體整流罩(俗稱龜背)容納的,畢竟就算是目前最大的俄亥俄級潛艇(12米級耐壓殼),也無法容納長達(dá)13米的UGM-133導(dǎo)彈。


蘇聯(lián)670型核潛艇,為了容納艦艏導(dǎo)彈發(fā)射艙,在發(fā)射艙同樣采用了8字型耐壓艙
巨大的949A(奧斯卡-2級)核潛艇,24枚P-700花崗巖導(dǎo)彈就是利用雙殼體之間巨大的空隙安裝的,在不影響水動(dòng)力性能下最大限度降低了加工難度
俄亥俄級潛艇擁有世界上最大的12米單殼體結(jié)構(gòu),但容納長達(dá)13米的UGM-133三叉戟D5時(shí),仍然需要把一部分放在凸起的“龜背”中

所以,這樣對比下來,雙殼體和單殼體的優(yōu)勢就很明確了。

雙殼體由于載人耐壓殼可以包裹在外殼內(nèi),真正的耐壓殼無需很大,只要容納最起碼的設(shè)備即可,過多的武器可以利用兩層殼的空間安裝,因此加工要求比起巨大的單殼體潛艇要低很多;但是劣勢在于,由于雙殼體之間需要容納大量海水,導(dǎo)致潛艇緊急上浮速度慢于同等排水量的單殼體潛艇,而且為了容納相同的武器,雙殼體潛艇往往體積較大,因此需要的動(dòng)力也要比單殼體大一些,消聲措施也要復(fù)雜一些。

單殼體潛艇優(yōu)勢就是它的緊湊性,整體流體阻力更低(如美國洛杉磯級核潛艇只有7000噸,而蘇聯(lián)對應(yīng)的971阿庫拉水下則高達(dá)12000噸,因此同等速度蘇聯(lián)要求更大的動(dòng)力輸出)。而且,由于它的外殼非常厚(美國洛杉磯級潛艇外殼是80mm的HY-80鋼(二戰(zhàn)STS戰(zhàn)艦裝甲鋼的延伸),能夠抵御127mm艦炮射擊),潛艇在面對撞擊時(shí)生存性很高,比如美國歷史上和蘇聯(lián)潛艇有多次碰撞,除了1992年洛杉磯沒撞過蘇聯(lián)雙層鈦合金的945型潛艇那一次外(而且美國巴吞魯日正好是壓載水艙外壁被撞,而945型則是圍殼被撞,傷害位置要輕微很多),大部分的水下撞擊都是蘇聯(lián)傷得更重(當(dāng)然很多撞擊都是因?yàn)樘K聯(lián)瘋狂伊文機(jī)動(dòng)導(dǎo)致自己腰部撞上了美國的艦艏或者圍殼,而腰部正好也是壓載水艙)。但劣勢也很明顯,由于美國單殼體需要加工厚度80-100mm的鋼材成直徑11-12米的耐壓殼,對加工設(shè)備和質(zhì)量品控的要求遠(yuǎn)大于蘇聯(lián)的6-8米級耐壓殼,因此成本也更高。

說一千道一萬,在滿足它的戰(zhàn)略任務(wù)下,單殼體和雙殼體本質(zhì)上只是兩種不同的解題思路,在實(shí)現(xiàn)核潛艇的隱蔽性與對敵方戰(zhàn)略設(shè)施的打擊能力的總目標(biāo)上,兩者都可以通過系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)它們的目的,而至于要用哪一種,還需要根據(jù)國家的工業(yè)實(shí)力和戰(zhàn)略目標(biāo)來選擇。

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