英美談之色變的“長矛”:簡析九三式魚雷的起源與結構

英美談之色變的日本“大殺器”

英美談之色變的“長矛”:簡析九三式魚雷的起源與結構

展示於美國海軍部外的九三式魚雷(繳獲於瓜島克魯茲角)

氧氣動力魚雷(日文稱酸素魚雷),是舊日本海軍在第二次世界大戰期間,裝備和使用過的最成功,同時也是最先進的武器。其中,最基本且最主要的型號為:九三式魚雷,其正式名稱為“六十一釐米九三式無氣泡氧氣動力魚雷”(西方稱其為Long lance——“長矛”)。由於這種魚雷,有著射程極遠、“雷跡”難以被發現、威力大等特點,所以一直讓美、英海軍感到恐懼和困惑,甚至有些談之色變,而且直到戰爭結束之時,他們依舊沒有搞清楚這種武器到底是怎麼一回事。今天呢,咱們就來聊一聊,舊日本海軍的“大殺器”——九三式魚雷。

日本的假想敵

英美談之色變的“長矛”:簡析九三式魚雷的起源與結構

《朴茨茅斯和約》簽署現場(上)及條約文件(下)

1905年9月5日,在美國總統西奧多·羅斯福(Theodore Roosevelt Jr)的調停之下,日本和俄國在美國緬因州、基特里附近的“朴茨茅斯海軍基地”簽署了《朴茨茅斯和約》,結束了日俄戰爭。日本能在這場戰爭中獲勝,舊日本海軍可謂是起到了決定性的作用,對馬海戰的勝利,決定了戰爭的走向,它促使俄國開始準備與日本進行停戰談判。基於這個事實,舊日本海軍確立了新的“建軍方針”及“國防方針”,即擁有一支規模超過日俄戰爭“六六艦隊”(由六艘戰列艦、六艘裝甲巡洋艦組成),將美國和德國列為未來的假想敵。1907年4月,新的假想敵在經“天皇”批准的《帝國國防方針》中被確定下來:第一位依舊是俄國,而接下來則為美國、德國和法國(沒有英國是因當時兩國屬於同盟關係)。

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1907年12月16日,離開漢普頓錨地的“大白艦隊”

1907年12月16日,美國海軍根據總統西奧多·羅斯福的命令,派出一支由16艘戰列艦以及一些輔助艦艇組成的艦隊,從漢普頓錨地出發,開始了環球航行。由於這支艦隊中戰列艦的兩舷,都被漆上了象徵海上和平的白色,而艦艏則裝飾著紅白藍三色的橫條,所以這支艦隊又被稱為“大白艦隊”(Great White Fleet)。

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停泊在橫濱的“大白艦隊”

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橫濱港歡迎“大白艦隊”到來的日本人

1908年10月18日,“大白艦隊”抵達橫濱,時任舊日本海軍軍令部長的東鄉平八郎,在“三笠”號戰列艦上舉行了歡迎儀式,並強調了日美友好。10月25日,“大白艦隊”啟航前往下一個港口。西奧多·羅斯福總統派遣“大白艦隊”訪問日本,很大一部分原因,是想震懾一下這個讓自己感到有潛在威脅(日俄戰爭日本表現出的實力)的國家。當“大白艦隊”離開日本之後,表面上日美雙方之間的關係大為緩和,但實際上,舊日本海軍內部,卻表現的非常緊張:如果實力強大的美國海軍攻擊日本的話,那舊日本海軍要達到怎樣的規模,才能與之相抗衡呢?

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關於“大白艦隊”訪日的海報

“七成艦隊”與《華盛頓海軍條約》

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佐藤鐵太郎

自“大白艦隊”訪問日本後,舊日本海軍便開始具體研究對美策略。1912年12月,日本海軍大學校長佐藤鐵太郎發表的《國防策議》中,提出了一個“七成艦隊”理論。即舊日本海軍的規模和實力,只有達到美國海軍艦隊的70%,才能在未來可能爆發的戰爭中,與美國太平洋艦隊、大西洋艦隊進行決戰,並取得兩次海戰的勝利。至此,“八八艦隊”的構想,和“七成艦隊”理論,成為了舊日本海軍的重要理論支柱。

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華盛頓海軍條約會議現場

1922年2月6日,美、英、法、意、日五國,在華盛頓簽訂了一份關於限制海軍軍備的條約,這就是《五國關於限制海軍軍備條約》(又稱《華盛頓海軍條約》)。該條約規定:美、英、日、法、意五國主力艦總噸位之比例為5:5:3:1.75:1.75,即舊日本海軍只能達到美英海軍的六成兵力(60%)。雖然最初,日本參會代表加藤漢治並不同意這一比例,但為了維持與美國的關係,還是簽署了這份條約。

《華盛頓海軍條約》的簽訂,加深了日美之間的對立情緒。1923年2月28日,裕仁皇太子(即後來的昭和天皇)批准的《帝國國防方針》中,認為日本要重點防備與美國可能爆發的衝突,並在一同批准的《帝國用兵綱領》中,舊日本海軍決定將“艦隊決戰”變為“漸減迎擊作戰”。

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“大和”號與“武藏”號戰列艦,就是舊日本海軍為屆時的決戰所準備

“漸減迎擊作戰”,是日本明知國家總體實力,無法與美國相抗衡的情況下,採取的一種戰略。如果與美國開戰,日本應首先攻擊並佔領美國在菲律賓、關島等地的前哨基地,吸引美國太平洋艦隊從本土出發,支援西太平洋。在美國太平洋艦隊橫渡太平洋這一漫長航程中,日本將使用除主力艦以外的驅逐艦、航空母艦等水面艦艇部隊,與潛艇配合,通過反覆攻擊來層層攔截、削弱美軍實力。最後由戰列艦組成的主力艦隊,與已經“傷痕累累”的美國海軍太平洋艦隊,在小笠原群島海域、馬里亞納群島海域或是馬紹爾群島海域,進行一場類似於對馬海戰似的大決戰,徹底打敗美軍。

隨後,舊日本海軍就按照這一戰略,開始進行各項訓練。同時,也開始著手研製各種在這種戰略下使用的武器,而氧氣魚雷,就是其中最為重要的一種裝備。

“來無影去無蹤”的氧氣動力魚雷

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碰杆式水雷

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羅伯特·懷特海德

魚雷,起源於19世紀末出現的一種碰杆式水雷。世界上第一種真正意義上的魚雷,是由英國工程師羅伯特·懷特海德(Robert Whitehead)於1866年發明的“懷特海德”(Whitehead)魚雷(又稱“白頭魚雷”)。這種魚雷使用壓縮空氣,來驅動活塞發動機,作為魚雷推進的動力,航速只有7節,最大射程只有640米。1905年,美國工程師弗蘭克·麥克道爾·萊維特(Frank McDowell Leavitt)將“懷特海德”依靠壓縮空氣驅動的活塞發動機,換為依靠空氣和燃料混合燃燒來產生動力的內燃型發動機,“熱動力”布利斯-利維特Mark 1魚雷誕生了(之前的“懷特海德”魚雷,就成為了“冷動力”魚雷)。這種魚雷的航速可達27節,最大射程可達3700米,較前者有了質的飛躍。

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“懷特海德”魚雷結構圖,這種魚雷屬於“冷動力”魚雷

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圍在“懷特海德”魚雷前的阿根廷水兵

“熱動力”魚雷的動力系統,後來經過發展,又分為了兩種,一種是“乾式熱動力”魚雷,即純靠空氣與燃料混合,噴入燃燒室點燃,依靠高壓燃氣來驅動扭杆,繼而帶動螺旋槳推進魚雷前進。另一種是“溼式熱動力”魚雷,即在空氣和燃料混合燃燒之際,向燃燒室噴灑水霧產生水蒸氣,使燃燒室內的高壓燃氣急劇膨脹,以增加動力輸出。由於“溼式熱動力”魚雷的速度更快,射程更遠,所以逐步代替了“乾式熱動力”魚雷,成為20世紀初最先進的魚雷動力系統。

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布利斯-利維特Mark 7型魚雷,屬於一種“溼式熱動力”魚雷

雖然這種“溼式熱動力”魚雷,在當時各國海軍技術人員眼裡,是一種性能已經發揮至極限的產物,但它還是存在以下兩個缺點:

1.要想使其射程增大、威力增強,只能通過增大魚雷體積來達到這一目的,但這勢必會影響搭載它的艦艇(例如驅逐艦,將會失去應有的機動性,從而難以發揮其威力)

2. 空氣是由78%的氮氣、21%氧氣、還有1%的稀有氣體和其他雜質組成的混合物,而對於燃燒來說,只有氧氣有用。這就造成“乾式熱動力”魚雷其發動機在運轉時,會排出那些無法燃燒的惰性廢氣,導致留下長長的“雷跡”,增大魚雷被發現的概率。

經過研究,使用純氧代替壓縮空氣助燃的效率是最高的,它有以下三個優勢。

1.在相同體積壓力下,可容納5倍的氧化劑,這樣射程會增加。

2.使用純氧之後,其容器的尺寸可以縮小,這樣就能為戰鬥部提供更大的空間,威力也會相應的增大。

3. 因為排除了不溶於水的氮氣,所以發動機燃燒產生的廢氣,僅剩可溶於水的二氧化碳與水蒸汽,導致魚雷的“雷跡”減少,降低魚雷被發現的概率。

雖然使用純氧,可以提供上述三個優勢,但是各國海軍技術人員在實際操作時發現,氧氣在狹小的空間劇烈的燃燒的話,就會變為爆炸。在這種情況之下,各國海軍技術人員在屢遭挫折之後,陸續取消了用純氧作為魚雷發動機助燃劑的研究。

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九三式魚雷

但在這種情況之下,日本人還在堅持著。後來,舊日本海軍工程師發現,如果先使用50%的氧氣和50%的空氣混合成壓縮氣體,進入燃燒室燃燒,後再逐漸提高氧氣純度,最後實現純氧氣燃燒,就不會發生爆炸。在解決最大的問題後,1933年,日本成功研製出世界最先進的氧氣魚雷。因為當時是和歷(或稱神武紀年)2593年,所以這型氧氣魚雷,被命名為九三式魚雷。

九三式魚雷規格及大致結構

規格

九三式一型或二型魚雷(用於巡洋艦或者驅逐艦),全長9.61米、重2.7噸、直徑610毫米。最大航速為每小時52節,在每小時36節的航速下,有效射程可達40000 米,在每小時48 節的航速下,有效射程可達20000米。戰鬥部的重量為490公斤。

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九三式魚雷

九三式三型魚雷(用於驅逐艦),全長9.61米、重2.8噸、直徑610毫米。最大航速為每小時52節,在每小時36節的速度下,有效射程可達30000 米,在每小時48 節的速度下,有效射程可達15000米。戰鬥部的重量為780公斤。

大致結構

九三式魚雷的結構,大致由戰鬥部、燃料室、設備發動機室和同軸反轉螺旋槳組成。

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九三式魚雷結構圖

戰鬥部:由長度為1.4米,重610公斤的“彈頭”組成。“彈頭”採用90式觸發引信(太平洋戰爭爆發前)或2式觸發引信(戰時),內裝490公斤九七型炸藥。這種炸藥,是日本專門為九三式魚雷開發的,它由60%的三硝基甲苯(TNT)和40%的六硝基二苯胺組成。與英國的鋁末混合炸藥、美國的HBX炸藥相比,九七型炸藥在水中的破壞力要差。

燃料室:由氧氣艙和煤油艙組成,外殼厚度為12毫米、長度4米(佔魚雷全長的三分之一以上)。其中,儲存有壓縮氧氣的氧氣艙(第二空氣室),有3.48米長,裝有980公斤純壓縮氧氣。有資料顯示,這個氧氣艙,採用鎳鉻鉬鋼(早期裝甲鋼),通過切削、挖空等工序製成。緊挨著氧氣艙的是一個長0.5米、裝有128升、重達106公斤的煤油艙。在與設備發動機艙相連接的部位,還裝有一個防止逆流並保證氣體固定壓力的壓力調節閥,和一個壓縮空氣罐。這個壓縮空氣罐內,裝有13.5升的壓縮空氣(用於最開始啟動發動機)。

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九三式魚雷的設備發動機艙細節圖,驅動軸部分,可以看到各種管線十分複雜

設備發動機艙:魚雷的殼體,是由厚度為3.2毫米的鋼板(後部只有1.8毫米)焊接而成,具備防水的能力。而在發動機艙室這部分的鋼板,則不具備防水的能力,其目的是在魚雷運行過程中,用海水來冷卻發動機。設備動力艙,由啟動燃燒室、舵機壓縮空氣罐、深度計、雙缸活塞發動機、陀螺儀等一系列為魚雷提供動力、控制航行狀態的設備組成。

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“迴天”一型人操魚雷的動力裝置,其直接使用了九三式魚雷的發動機

其中,啟動燃燒室,是供壓縮氧氣與壓縮空氣混合的區域,為助燃劑進入主燃燒室做準備。雙缸發動機,則屬於一種“溼式熱動力”發動機(在氧氣與煤油燃燒的過程中,還會噴灑海水以提高水蒸氣量),其輸出功率有分為三種,分別為200匹馬力(航速在36至38節)、300匹馬力(航速在40至42節)和520匹馬力(航速在48至52節)。這臺發動機,在維護起來非常麻煩,必須仔細清理保養。如果在發動機那些複雜的氣管中殘有油汙,容易引發爆炸。因此,九三式魚雷在維護方面,最重要的工作就是清理那些氣管,而這,能花上4到5天時間。舵機壓縮空氣罐,由兩個總容量為40.5升的壓縮空氣罐組成。其內部充滿壓縮空氣,用來保證垂直方向舵、水平方向舵按照設定的航向和深度運行。一般情況下,魚雷的定深計設定為5米。陀螺儀,它在發射時才會啟動,主要是用來修正航向以讓魚雷命中瞄準好的目標。該陀螺儀,是一個直徑15釐米,厚7至8釐米的厚圓盤,啟動後,會以每分鐘8000轉的速度來旋轉。

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尾部的同軸反轉螺旋槳

同軸反轉螺旋槳:由兩組四槳葉的螺旋槳組成。在驅動軸的帶動下,一個以順時針方向旋轉,另外一個以逆時針方向旋轉。之所以這樣設計,是為了抵消旋轉扭矩來幫助穩定魚雷航向。

九三式魚雷的啟動流程

九三式魚雷在被推出魚雷發射管、進入海水中之後,設置在雷體表面的點火裝置,受海水壓力開始工作。

點火裝置開始工作後,煤油艙內的煤油流出,並被燃料分離器霧化,在壓力的作用下進入發動機燃燒室。而儲存在氧氣艙內的壓縮氧氣,則通過自身壓力進入啟動燃燒室,與從壓縮空氣罐內排出的空氣相混合。在混合的同時,一部分空氣已經提前進入發動機燃燒室,與霧化的煤油點火燃燒。此後,啟動燃燒室內純度並不高的助燃劑(氧氣與空氣混合)進入主燃燒室,並逐步變為純氧氣。

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“吹雪”型驅逐艦發射九三式魚雷,可見其右舷的三條白線,在發射最初的300至400米,還是會有“雷跡”出現

在氧氣與煤油燃燒過程中,會有海水通過噴射口進入主燃燒室,在為燃燒室內降溫的同時,提高蒸氣量,與燃燒形成的高溫高壓燃氣一同,推動雙氣缸內的活塞交替運動。而產生的動力,則通過一套齒輪組,將橫向的運動,轉變為縱向運動,並通過驅動軸,驅動尾部的反轉螺旋槳旋轉產生推力,推動魚雷前進。

上述結構特點,使得九三式魚雷一經問世,就成為了當時世界上最為先進的武器。舊日本海軍方面,也對其非常的重視,不僅將“雷擊戰”這一作戰方式,變成了一種非常重要的作戰方式,還在其基礎上,開發了裝備於潛艇、飛機的魚雷。而至於這些改型,咱們下篇再說。


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