美、俄核潛艇為什麼看不到排水孔?

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所有潛艇、包括核潛艇和常規潛艇都有排水孔/口,只不過由於結構設計不同,不同國家、型號的潛艇,其排水口的的位置和結構形狀也不盡相同。美、俄兩國的核潛艇技術處於全球前兩位,艇型設計也最具代表性,但是不論是美國最新的“弗吉尼亞級”還是俄羅斯最新的“亞森級”核潛艇,外觀上都有明顯的排水口結構,只不過排水口的位置、結構形式不同,有時不容易發現罷了。

全球主要戰略核潛艇對比,側面都有不同結構形式的排水孔


核潛艇排水口是實現上浮、下潛操作必要的結構,主要功能就是作為潛艇水艙中水、氣的進出通道。從外形上來說,排水口有格柵式、裂隙式等形式,從佈置上來說有整體式也是分散式。不論是什麼形式,其設計目標都是在滿足潛艇上浮、下潛等戰術動作要求的情況下,儘量降低由於排水孔外形結構造成的流體噪音、阻力。核潛艇航行時的流體噪音是需要關注的關鍵因素之一

美國的核潛艇均為單層殼體設計,其外殼就是耐壓艇殼,這種設計的儲備浮力相對較小,因此對於排水孔的流量需求也比較低,在設計是需要設置的排水孔數量或者流通面積也就比較少,因此,在艇體外形上排水孔所佔的空間也比較低。美國現役的“洛杉磯級”、“弗吉尼亞級”以及“海狼級”攻擊型核潛艇的排水孔均分佈在艇艏和艇尾部分,結構形式是類似蜂窩的格柵形式,開孔數量較少,對艇體外形影響很小,也利於降低流體噪音;美國現役唯一的一型戰略核潛艇“俄亥俄級”的排水孔則在潛射導彈艙段的下部,採用的是一體式的裂隙結構設計,上浮狀態時排水孔處於水線附近,很難能觀察到。建造完成等待下水的“弗吉尼亞級”核潛艇,外表光滑,看不到排水孔

“俄亥俄級”戰略核潛艇,排水孔在導彈艙段下部

俄羅斯的核潛艇型號繁多,結構形式也各不相同,而且絕大部分為雙層殼體設計,普遍具有較大的儲備浮力,調節空間大,需要開的排水孔數量也相對較多一些。俄羅斯最新的“北風之神級”戰略核潛艇的排水孔也在導彈發射艙段下部,不過由於儲備浮力較大,在上浮狀態時可以明顯的看到兩側各有一條裂隙式排水孔;而最新型的“亞森級”攻擊型核潛艇,其排水孔則是散佈於艇體前後的多處獨立的格柵式設計,與美國的核潛艇有相似之處,但是數量要遠多於美國核潛艇,這也是俄羅斯核潛艇體型、儲備浮力較大的原因。

“亞森級”核潛艇側面有散佈式排水孔“北風之神級”戰略核潛艇導彈艙下部有整體裂隙式排水孔

核潛艇的結構形式確實能夠反映一股核潛艇技術水平,包括排水孔等局部結構的設計也能夠在一定程度上反映核潛艇的性能,我國的核潛艇的排水孔一般處於水線上部,從最初貫穿艇身的緊密格柵設計到目前的分段裂隙式設計,排水孔結構的變化也體現了核潛艇性能的提升。雖然排水孔的形式並不能全部體現核潛艇的性能優劣,但是局部細節的優化肯定有利於提升潛艇性能,對於核潛艇這樣的“重器”,任何一點的設計優化都有可能決定對抗的勝敗,“吹毛求疵”沒問題!國產核潛艇的排水孔設計也越來越能體現性能的先進性


威吶解析


題目中問的是流水孔吧,也就是潛艇上部的開口。潛艇上都設有有流水孔的,這點美俄的潛艇也不例外。

眾所周知,潛艇的耐壓殼是圓形的,但有的潛艇水上部分並非是圓形的,而是其他形狀的,這就是潛艇的上層建築。一般來說,潛艇都設計有上層建築,只不過有的大,有的小而已。所謂的上層建築就是用來遮擋纜樁,絞盤等,以減小潛艇航行時的噪音,提高隱蔽性。

上層建築並不是密封的,在潛艇下潛時裡面是完全充滿海水的。當潛艇上浮時,除了要排空壓水艙內的水外,還要讓上層建築裡面的水流出來,不然的話就變得頭重腳輕,不利於潛艇的穩定性。

可以看到,美國的核潛艇幾乎沒有流水孔。之所以如此,主要有兩個原因:第一,為了降低潛艇航行時的阻力,美國核潛艇的流水孔開的地方比較隱秘,不仔細看根本看不出來。第二,美國潛艇的上層建築幾乎消失了,也就沒有必要設置那麼多的流水孔。

要知道美國核潛艇的噪音可是全球最低的,為了達到降噪的目的,是能用的方法都用了。而流水孔也是潛艇噪音的來源之一,

當海水流經流水孔時,流場中的非定常性會產生各種尺度的漩渦和湍流引發的脈動,作用於艇體外表面導致壓力波動,破壞表面附面層內的流動從而產生流噪音。通過研究表明,當流水孔為正方形時,產生的流噪音最低。

所以說,為了降低噪音,美國的核潛艇是將流水孔的數量減到最低。此外,流水孔在潛艇上浮時,呈現開啟狀態,在下潛時,呈現關閉狀態,這樣也可以降低航行時的噪音。

由於美國核潛艇採用了單殼體結構,其艇體的上層建築相比其他潛艇來要小的多,除了指揮台圍殼之外,幾乎沒有什麼上層建築。這也就是其流水孔的數量很少的原因。一般來說,都設計在圍殼與艇體相連的地方。比如海狼級,弗吉尼亞級,洛杉磯級。

而俄羅斯的潛艇流水孔就更加明顯了

無論是亞森級,北風之神級,基洛級,拉達級,阿庫拉級,德爾塔級都可以很明顯的看到流水孔,只不過沒有我國核潛艇上的多而已。

事實上,戰略導彈核潛艇由於龜背的存在,流水孔是必不可少的,一般都設計成流水縫。如俄亥俄級,北風之神級。而攻擊型核潛艇的相對少一些。(圖片來自網絡)


江山何沉


兔哥回答;潛艇做為水下潛航的兵器是海軍的重要武器裝備。潛艇只所以能夠或潛航於水下或上浮於水面,是利用潛艇本身注水與排水來進行的。潛艇的重量輕於水的浮力潛艇就會上浮,而潛艇的重量重於水的浮力潛艇就開始下潛。掌握上浮和下潛全憑潛艇內部調節壓載水艙裝入多少水來實現。因此,潛艇必須要有能夠進水和能夠排水的水流口。

潛艇的進水口通常都在底部,而需要進水時需要把調節水櫃裡的空氣抽出來,這樣才能進水,潛艇開始下潛。而上浮時需要往調節水櫃注入高壓空氣,把水排出去,潛艇開始上浮。潛艇都有流水孔,只所以有的基本看不到,而有的卻非常明顯和潛艇所採用的結構有關係。潛艇有單殼體結構的潛艇,有雙殼體結構的潛艇。而流水孔的多少和潛艇的單雙殼體結構有必然的聯繫。



單殼體結構的潛艇的流水孔少而小,表面看似光滑,這是因為單殼體的潛艇的壓載水艙在殼體的內部,為了平衡通常是潛艇的艏艉設置調節水艙,用於調節水量控制潛艇上浮下潛。這樣單殼體的潛艇並不需要有很多流水口,壓載水艙的儲水量由高壓空氣進行調節即可,如果流水口多反而使空氣壓力下降,不利於潛艇上浮,甚至是由於流水孔多使空氣壓力失去作用浮不起來,這也是單殼體潛艇表面光滑的原因。(↓單殼體潛艇實體分段)






雙殼體潛艇採用的是裡外兩層殼體,裡層為耐壓殼體,屬於受力殼體。外殼體是一層保護性殼體,比較薄,屬於非受力殼體,下潛時會有水流入。雙層殼體和單層殼體潛艇最大的區別除了殼體結構外,就是雙殼體潛艇的壓載水艙、燃油艙、調節水櫃、甚至是高壓空氣瓶等等都在耐壓殼體外部,兩個殼體之間。雙殼體的調節水櫃的流水孔也不多,和單殼體潛艇一樣,流水孔很少也不大。但雙殼體壓載水艙並不像單殼體的潛艇只有艏艉佈置調節水櫃,而是前後舯部都有,幾乎是遍佈整個潛艇,但都是在潛艇左右舷側兩個殼體之間,通常多達十幾個儲水艙。剩下的都屬於非受力空間,也就是自然進出水的空間,這些空間在潛艇沒有下潛時裡面有空氣流通,下潛時需要自然排出空氣並自然進水。同樣上浮時也需要水能自然流出,如果流水孔太少會影響潛艇的下潛上浮速度,因此設計成篩子狀,流水孔既多而且大,看起來滿身都是流水孔,密密麻麻。其實這些流水孔是為潛艇的內外殼沒作用的空間保留的。(↓雙殼體潛艇結構圖)



所以,流水孔多的都是雙殼體的潛艇,而單殼體的潛艇通常有上部平臺的,只會有一條的流水孔,而沒有平臺的根本不用在水線上部設計流水孔,看起來非常光滑。雖然雙殼體的外型流水孔多不好看,但儲備浮力高達30%,抗攻擊性能,抗沉性能也好。耐壓殼體內的空間也比單殼體的潛艇好很多,各種管線由於有一部分佈置進了兩個殼體之間,潛艇內部簡潔寬敞。單殼體的潛艇由於水櫃在耐壓殼體內部,各種燃油櫃、儲水櫃、高壓氣瓶等等都需要佈置在殼體內部,其空間狹小,而且儲備浮力也很低,通常只有13%左右,有的甚至只有7%的儲備浮力。所以單殼體的潛艇的抗沉性、抗攻擊性能要比雙殼體的差很多。



但單殼體結構簡單,流體特徵好,造價也低,總之是各有所長各有所短。通過以上兔哥的講解大家應該明白了為什麼雙殼體的潛艇的流水孔多,而單殼體的流水孔少了。另外,美國的潛艇都採用單殼體,但俄羅斯卻是雙殼體的多,為什麼俄羅斯的雙殼體的流水孔不多呢?(↓俄羅斯雙殼體潛艇結構圖)


俄羅斯的雙殼體的流水孔並不少,少了不夠用,但俄羅斯對流水孔採取了補救措施,在流水孔的位置外面設計了一層技術屏避措施,把流水孔的開口都進行的遮擋,既保證光滑又不影響使用,但缺點也有,就是結構複雜。這也是俄美等國的潛艇表面看似光滑的原因。


兔哥42928


因為美、俄用了幾十年的雙殼體後發現還是單殼體潛艇有優勢。至於國內就是外殼所用鋼材不過關,加上設計問題,自然就得用雙殼體潛艇嘍


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