【兵器小百科】10:潜艇(上)

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一跃而起 紧急上浮

一战起,潜艇得到广泛运用,成为各国海军不可或缺的一部分。没有几个国家能轻易放弃潜艇部队,放弃水下战场,比如泰国海军,宁愿让航母趴窝,也要勒紧裤腰带购买中国S-26T潜艇。图片中,紧急上浮一跃而起的潜艇自然让人想起海豚;现实中,潜艇远没有那么可爱,是一头不折不扣的钢铁巨兽。如果说涡扇发动机是工业王冠上的明珠,潜艇(特别是大型核潜艇)也能算明珠边上的宝石。本篇起,小编为您介绍潜艇那些事。

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潜艇总体呈圆柱形

潜艇长什么样?

潜艇,就是能够在水下运行的舰艇。为适应水下航行,潜艇外观与水面舰艇显著不同。现代潜艇按艇体线型的形状可分为三种,即常规型、水滴型和过渡型。

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常规线形潜艇

常规型。常规型是一战、二战潜艇采用的线型,整体看与水面舰艇比较相似,特别是艇艇首、艇尾和水线下部分。这种艇型水面航行激波很小,但到水下后,安装在表面的设备和不均匀的艇体带来了摩擦力、水与船分离形成的形状阻力,进而形成涡流,不利于水下航行。随着技术发展,潜艇逐步取消了首部前倾角,改为直柱。如德国战败前最后一款XXI(21)型潜艇,首部已经类似于直首。

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XXI(21)型潜艇已经与二战后潜艇 如中国明级很接近

水滴形。美国工程师从飞艇造型得到启发(潜艇操控的确类似飞机),发明了水滴型。水滴形更加圆润,艇身截面为圆形,首部呈圆钝的纺锤形,从中部开始向后逐渐变细,尾部呈尖尾状。

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美国华盛顿级战略核潜艇就是水滴形

水滴型的缺点是艇首容易上浪,出现埋首现象,水面航行性能较差。有的水滴型潜艇为了提高水面航行性能,采用了艇首浮力舱。此外,水滴形还有一些变种,比如日本的苍龙级、亲潮级,采用雪茄形艇体。

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日本的苍龙级采用水滴形衍生的雪茄形

过渡型。潜艇是把常规型的直首和水滴型的尖尾相结合的一种潜艇线型,这种潜艇的水面航行性能优于水滴形,而水下航行性能优于常规型潜艇。

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法国第二代 可畏级导弹核潜艇

中部靠前位置通常设立一个垂直结构,称为指挥塔或指挥围壳,内有通讯(如拖曳式超长波天线)、感应器、潜望镜和控制设备等。未来潜艇,指挥围壳有逐渐变小、和艇身融为一体的趋势。部分老式潜艇或常规潜艇也装有潜射弹道导弹,由于耐压壳体直径有限,导弹发射筒被安装在指挥围壳内,与艇体连为一体。

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指挥围壳电子设备林立

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电子潜望镜

潜艇可分为常规潜艇与核潜艇

潜艇分类标准很多,按动力类型只是其中一个维度。按大小/排水量可分为大、中、小型潜艇,按用途可分为科研潜艇与战斗潜艇,按装载武器还可分为鱼雷潜艇、巡航导弹潜艇、战略导弹潜艇。

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中国常规潜艇基地

(1)常规潜艇。常规潜艇动力系统由柴油机、蓄电池和电动机构成。水面航行时使用柴油机作为动力源,边航行边带动发电机给蓄电池充电,水下航行时,使用蓄电池驱动电动机航行。柴油机工作需要大量的氧气,因此只能在水面航行或通气管状态航行时才能充电。受蓄电池电量限制,常规潜艇水下航行一段时间必须上浮,使用柴油机航行,并为蓄电池充电。此时,潜艇容易暴露目标,非常脆弱。为了延长常规潜艇水下航行时间,各国都非常重视不依赖空气推进,即AIP技术(后续文章会详细介绍)。

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前面是基洛级常规潜艇 中间是北风之神级核潜艇

目前世界主流AIP技术分为四种:闭式循环柴油机、斯特林发动机、燃料电池以及小型核动力(核电混合)。斯特林AIP应用最多,如中国、日本;燃料电池也较多,如德国潜艇。但目前无论哪种AIP系统,其输出功率均不能满足常规潜艇水下最大航速航行的需求,只有与柴电动力结合,才能满足实战需要。并且AIP系统对潜艇吨位比较敏感,如世界常规潜艇之最苍龙级(水下排水量4200吨),使用斯特林AIP就比较吃力,后期生产的苍龙级只是将蓄电池换为锂电池,未再安装AIP系统。常规潜艇水面航速约10-15节,水下航速可达到15-20节,若使用经济电机,水下航速只有2-4节。

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北极破冰而出的3艘美国潜艇 这种艰巨任务还是核潜艇更胜任

(2)核潜艇。水下排水量4000吨几乎是常规潜艇的极限,潜艇再大一些,采用核动力才能满足需要。核动力装置,主要由核反应堆、蒸汽发生器、主循环泵和蒸汽轮机等构成。与常规潜艇水面充电、水下靠电、用完充电的循环模式相比,核潜艇的动力几乎是无穷无尽的。如果不是潜艇补给有限、艇员精神难以承受,理论上可以一次下潜,数年不浮出水面。目前,核潜艇一次潜航时间纪录由中国保持,为90天。

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如图

世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号,1954年1月24日开始试航。目前全世界公开宣称拥有核潜艇的国家有6个,分别为:美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度,巴西极有可能成为核潜俱乐部下一位成员。除了极个别早期型号与试验潜艇,世界上在役弹道导弹潜艇均为核动力。核潜艇水下最大航速约30节,可以伴随航母战斗群作战。

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印度成为核潜艇俱乐部第6位成员

潜艇中的最大和最小

最大核潜艇:苏联台风级。台风级(941型)战略核潜艇首艇于1977年开工建造,1981年建成服役,最后一艘于1989年服役,共建造了6艘,截至2017年只有一艘仍处于运行状态。台风级(941型)艇长172.8米,宽23.3米,水下排水量高达4.6万吨,是截至目前世界最大体积和吨位潜艇纪录保持者,典型的冷战产物。(小编要补充一下:潜艇水下排水量并不能和水面舰艇满载排水量直接比较,举个例子,大瓶可乐浸入水中一半与小瓶可乐完全浸入水中,排出水量接近。)

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台风级核潜艇与奥斯卡级核潜艇 台风级整整大了一圈

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上图1可以看出台风级核潜艇比一同停靠的奥斯卡级大出一圈,图中只能看到水线上部分,其实潜艇水面下部分更大。上图2是正被拆解的奥斯卡级核潜艇,该型潜艇曾因库尔斯克号事故为人熟知,看看旁边工人,艇体妥妥4层楼高。台风级是典型的“技术不够、吨位来凑”的产物,为装下20枚巨大的固体弹道导弹,不得不采用2大1小耐压壳体捆绑、中间插导弹的结构,导致艇体十分巨大。当然,即便是妥协,能把潜艇做成这样,也算帝国最后的余晖!最近有消息称,俄罗斯希望把两艘封存的台风级潜艇改造为巡航导弹潜艇,成为水下武库舰,小编感觉可信度不高,对于拮据的俄罗斯,还是攒钱多生产亚森级吧。

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台风级vs基洛级常规潜艇、航母

最大常规潜艇:日本苍龙级。苍龙级潜艇是日本海自现役最新潜艇,也是世界最大的常规潜艇。该艇就采用了斯特林AIP系统,还采用了X型尾舵(后续文章会介绍)。苍龙级潜艇标准排水量2950吨,水下排水量4200吨,人员65名。

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苍龙级(X型尾舵)与前辈亲潮级

最小核潜艇:法国红宝石级。此艇长72.1米(改进型73.6米),宽7.6米,潜航排水量仅2700吨左右。看下图“红宝石”被拖轮裹挟回港的照片,就能对其身材略知一二。因个头过小,艇首只能安装4具鱼雷发射管,呈田字状排列。

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红宝石级核潜艇被拖轮裹挟进港

水下排水量2700吨,在常规潜艇中也排不上号,鬼子的苍龙级4200吨,我们熟知的基洛级,长72.6米(636型73.8米),宽9.9米,水下排水量也有3100吨。基洛级多大?【台风vs航母图】中最小的即是,由此可见,3艘红宝石排成一队才和台风级一般长。

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攻击核潜艇对比图 红宝石级长度也就奥斯卡级一半

最小非战斗核潜艇:美国NR1型科研潜艇。此艇十分纤细,长41.8米,宽最多站下2个人,排水量区区400吨 ,航速4节,主要用于海洋工程和研究,没有进攻能力,装备小型核动力装置,可以连续在水下工作20天。虽然一直没有入美国海军服役,却完成了搜寻造成“挑战者号”航天飞机事故的O形环、打捞携带“不死鸟”导弹沉入海底的F14等任务,功勋卓著。类比一下台风级,应该还没有台风级的围壳大。要知道NR1型是1969年下水的,当年核反应堆可以做到如此小型化,真是极品了!

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美国NR1型科研潜艇


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