03.05 为什么海狼级潜艇能够被称为水下最安静的核潜艇?

岁月长河流湮沙


“海狼”级核动力攻击潜艇,是美国于冷战期间开始规划建造的最后一级核潜艇,原计划取代的是“洛杉矶”级和动机攻击核潜艇的位置。其首舰“海狼”号兴建于1989年,美国海军原本雄心勃勃,计划在20世纪最后10年每一年都按照3艘的速度建造“海狼”级核潜艇,但第一年就发现不妥,立刻砍至年均1艘。

由于苏联解体,冷战的结束,美国的军事霸主地位再无人动摇,所以美国国防部也面临着国防预算削减,首当其冲的便是建造代价极其高昂的“海狼”级核潜艇。美国海军当时兴建一艘“尼米兹”级核动力航母才只需要花费不到10亿美元的代价,而仅仅一艘核动力攻击潜艇,其造价竟然能够达到30亿美元,“海狼”级核潜艇三号舰“吉米•卡特”号造价更是直逼35亿美元,就算是财大气粗的美国也不可能说10年之内砸出30艘。所以到1995年,由于造价过高,与性能不成正比,“海狼”号的剩余订单被全部取消,美国海军仅批准建造三艘该级潜艇就草草了事,数量不够的潜艇由“弗吉尼亚”级核潜艇来取代。

当然,造成“吉米•卡特”号贵了5亿美元的主要原因是它相较于其他两艘“海狼”级核潜艇长了30米,并多安装了一节多任务平台,能够派遣和回收水下遥控载具和蛙人部队,同时能够剪切海底电缆并窃听信息,黑科技十足。由于加装额外的多任务平台,“吉米•卡特”号获得的专属改装。

虽然“海狼”血贵,但不得不说,“海狼”级核潜艇是美国海军乃至当时世界上水下最安静的核潜艇,其前一级“洛杉矶”级号称以量取胜,虽然建造62艘成为美国海军有史以来兴建数量最多的核潜艇,但性能绝对不及“海狼”级。“海狼”级虽然排水量和体型都超过“洛杉矶”级,但反倒更加安静,更不容易被发现。

“海狼”级核潜艇一共有8具660毫米口径的鱼雷发射管,能够携带并发射50枚MK-48型鱼雷,或者100枚水雷。值得注意的是,“海狼”并没有安装有垂直发射系统,这主要是因为“海狼”级核动力攻击潜艇的定性就是取得海战优势,比如说在发现敌方的水下战略弹道导弹核潜艇之后,通过其强大的鱼雷发射能力,将其摧毁。

虽说设计就是用来海战的,但“海狼”同时也能发射对地巡航导弹,它可以通过鱼雷发射管发射UGM-109“战斧”巡航导弹和UGM-84渔叉反舰导弹。

“海狼”级核潜舰设计的长宽比并不大(“海狼”级是9:1,而“洛杉矶”级是11:1),且安装有六片舰艉平衡翼,有利于提升全舰的水下可操控性和稳定性,而在不使用的时候,舰艏平衡翼也可收缩至舰体,这有利于在多浮冰的海域航行。“海狼”级核潜艇能够以水下20节的速度航行,且极难被敌方的水下声纳所发现。

另外,“海狼”级使用的是HY-100/HY-130高张力钢板组合建造,性能相较于HY-80钢获得极大的提升,最大潜深可达610米,优异的水下静音能力和深潜能力,都让“海狼”级核潜艇成为了深海游荡的恐怖杀手。


科罗廖夫


“海狼”级潜艇是美国冷战后期为了对抗苏联而建造的产物,其战略目的是让它在苏联战略核潜艇对美国发动核打击之前将其摧毁,所以反潜是“海狼”级潜艇的首要任务,这也是为什么“海狼”级潜艇如此注重隐身性能。

特别是该型的第三艘“卡特”号采用了多项技术,使噪声降到了90分贝左右,在高速行驶时甚至比“洛杉矶”级核潜艇停靠码头时的动静还小。

我们从下面几个方面来聊一聊为何“海狼”级潜艇能被称为最“安静”的潜艇。

舰艇结构

“海狼”级潜艇在艇体线型及结构上相较于“洛杉矶”级有重大改进,艇型选用水滴型,比“洛杉矶”级艇短而粗,缩小了长宽比,约为8.5,打破了美国潜艇长宽比不断增大的趋势。这样作不仅可减少艇体表面积,降低反射声呐信号的能力,还有利于减小阻力,提高航速。“海狼”级潜艇排水量虽比“洛杉矶”级增加30%,但水下航速高达38节,是美国海军航速最高的潜艇。

该级艇指挥台围壳比较矮小,位置更靠近艇的舯部,有利于减少阻力,提高航速,并有利于减小反射面积。

此外艇体外表敷设一层阻尼吸声橡胶,使艇体表面形成一个良好的无回声层;艇体外形光滑,开囗少,突出物少;艇上所有运动机械都经过降噪设计,并且都安装在高效减振基座、弹性支座和弹性减振器上;

降噪措施

除了舰体结构的设计,“海狼”级潜艇还采用了多种方式进行降噪:

核动力装置采用新型S6W反应堆,采用自然循环反应堆以降低一回路噪声。

采用蒸汽轮机电力推进方式,取消噪声大的减速齿轮箱,机械动力设备安装采用浮筏减振装置,并首次使用新型的“泵喷射推进器”,彻底消除了螺旋桨噪声。

为降低舱室内部噪声,在美国潜艇上首次使用了“有源消声技术”,也就是在噪声处发出与噪声振幅相同但相位相反的音响,来抵消该处原有噪声,实践证明效果明显。


在综合运用了以上措施后,“海狼”级的噪声达到了90-100分贝,这一量级已经低于海洋背景噪声,这也使它获得了“最安静”潜艇的美誉。


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美俄潜艇隐身技术强在核潜艇隐身技术方面,美俄一直走在世界军事强国的前列。美国潜艇的噪声一直比较低,“洛杉矶”级核潜艇的噪声为128分贝,“俄亥俄”级核潜艇和“海狼”级攻击核潜艇的噪声更是降到100至110分贝,已与自然海洋的噪声水平十分接近。美国海军的“俄亥俄”级核动力弹道导弹潜艇为了提高隐身性,在艇上采用自然循环压水反应堆,即在中低速航行时可以不使用主循环泵,从而降低了机械噪声。潜艇上的机械装置采用了浮筏减振器,并对艇上其他噪声大的设备加装隔声屏蔽;在艇体外面加敷了消声瓦等。此外,该级艇还采用了消除红外特征、消除磁性以及减少废弃物排放等隐身措施。由于目前俄罗斯潜艇已经全面实现潜艇消声瓦化,即所有核潜艇都加装了俄罗斯研制生产的消声瓦设备,因此,俄罗斯潜艇的噪声从20世纪60年代H、E和N级核潜艇的160分贝,逐渐降低到目前“阿库拉”级的115至120分贝。而将于明年服役、更为先进的俄罗斯955级“北风之神”,由于艇体表面敷设了厚度为150毫米的第二代消声瓦,并采用了高阻尼材料制造螺旋桨、气幕降噪、钛合金钢制造艇身以及加装反音响声源系统等独特技术,隐身能力更为强悍,据说可以达到100分贝以下,敌方无论在水中还是太空都很难发现它。国际先驱导报特约撰稿李雨桐发自深圳 “英国海军一旦拥有‘机敏’,就好比赢得了英超冠军。我们将成为潜艇舰队中的曼联。”已在潜艇上服役25年的英国海军上校迈克·马克斯掩饰不住内心的得意。5月8日,英国海军首次向公众展示第一艘“机敏”级核动力攻击潜艇。在首批登艇参观的记者们面前,英国海军官员们夸耀说,这是近20年来英国新打造的第一艘核潜艇,也是迄今世界上“隐蔽性最好”的潜艇。接下来,英国海军计划建造8艘“机敏”级核潜艇,以取代所有现役“快速”级核潜艇和部分“特拉法尔加”级核潜艇。潜艇隐身两大法宝由于作战方式的特殊,潜艇需要长期隐藏在海洋深处游弋。因此,隐身性能就成为潜艇能否在复杂残酷的海洋战争环境中生存的主要因素。据军事专家介绍,潜艇提高隐身性能有两大法宝,一是降低潜艇自身的噪声水平,二是减少潜艇对雷达波和声纳探测的反射率以及降低潜艇的红外和磁性特征。据了解,将于6月下水的英国“机敏”级核潜艇安装了喷水推进装置,是世界上第一种不用螺旋桨推进的潜艇,螺旋桨噪声的消除大幅提高其反侦察能力,让其航行时产生的噪音比一条小鲸鱼的动静还小,仅为90至100分贝。比比看吧


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历史小挖客说:反对八股,讲干货。“海狼”最重要优势是20多节速度下时还能保持“安静”,依赖“独门”技术(据说东亚大国也有了,所以引号)——“自然循环”反应堆!我后面尽量通俗地讲讲这个技术,顺便也带上了军迷们喜欢的“压水堆”“金属堆”等等。另外有传说它用了主动降噪技术。其它的什么减震浮阀、隔音瓦、泵喷推进、核电推进……虽然也很先进,但已经不是它独有的技术了。

核反应堆的两个回路

核潜艇的动力系统,核心当然是反应堆,你可以把它理解成一个不需要加燃料就持续发出高温的火堆。要把高温变成动力,得把热能引出来,通常是水送进去吸收热能再导出来,这部分被称为“1回路”。为了不让水到100度就气化,要给1回路的水加压,高压之下水可以升到更高温度都不气化,因此可以带更多的热能出来。所以这类反应堆被称为“压水堆”

1回路的高压高温水在管道里加热“2回路”的水,二回路的水变成蒸汽,进入蒸汽轮机,转换成动能,再往后或者通过减速机推动螺旋桨,或者发电带动电动机再推动螺旋桨,潜艇就跑起来了。为什么要有2个回路?

因为1回路水流经堆芯,容易被污染带上放射性,所以不宜直接气化成蒸汽去做功,当然现在也有直接气化去做功只有1个回路的,这叫“沸水堆”,“大名鼎鼎”的福岛就是沸水堆。这不是我们今天是主要话题。

1回路能不能不用水来传热呢?当然可以!美国用过熔盐,苏联的“水下截击机”A级潜艇用的是一种铅铋合金,导热效率非常高,堆做得很紧凑,功率还很大。但是,这两种介质常温下会凝固!导致用这种堆的

潜艇即使停在港口,甚至检修的时候,都不能停堆,一停下来介质凝固反应堆就废了!偏偏用这些介质的管道、阀门当时都不太完善,还很容易坏,结果这些潜艇就成了“非常火辣”的“港口皇后”,令人很是头疼。

反应堆的“自然循环”

说回常用的“压水堆”,1回路的水要循环,尤其是大功率输出的时候,就需要用到循环泵,就是第二张图中的主冷却剂泵,看那个头!这个高温高压的循环泵是重要的噪声源。

不启动它的时候,1回路的水自然流动,就是“自然循环”状态,功率一般比较小;开启它的时候就是“强制循环”状态,输出功率比较大。

美国海军很早开始研究如何让反应堆在“自然循环”下提高功率,1969年就造出的上图这艘“一角鲸”号,它上面的S5G反应堆采用纯粹自然循环模式(一说是50%功率自然循环),结果造成个头和“洛杉矶”级艇的反应堆一样大,功率只有一半,最大航速只有25节。这对用惯了30节攻击潜艇的海军大佬们来说很难接受

,况且当时苏联P级核潜艇(如下图)都44节了,于是“一角鲸”只造了一艘。事实上P级潜艇的44节也只试了1次,试航时的噪音大到“整个大西洋都能听见”,而且钛合金艇壳当时贵过黄金,苏联也只造了1艘。

“独门”绝技“俄亥俄”和“海狼”

“一角鲸”没有继续造,但它的技术流传下去,首先应用在下图的“俄亥俄”上,使它成为最安静的导弹核潜艇。而且“俄亥俄”级S8G反应堆“自然循环”模式下可以达到20节航速,而“强制循环”模式下能达到25节的高速。

再下来到了海狼级,沿用了“俄亥俄”的经验,自然循环时20节(一说25节),高速冲刺可以到35节。这对攻击型核潜艇意义重大,意味着“海狼”在20节(25节)时还能让自身的主被动声呐工作,抢占发射阵位时灵活性很好。有报道称,“海狼”在25节时比“洛杉矶”级低速还要安静!相比之下号称“海洋黑洞”的“基洛”级常规潜艇撑死也只能跑20节的速度。

再往后呢?没有往后了,后续的便宜货“弗吉尼亚”级自然循环能力基本被阉割了。所以这成了“海狼”级的独门绝技。

最后强调一下,“自然循环”其实核潜艇基本都具备,但谁在“自然循环”时能跑得快,那才叫本事


历史小挖客


第一 潜艇的安静是相对于海洋噪声来讲的。海洋噪声平均95分贝,海狼级核潜艇的噪声低到了90分贝左右。

海狼级核潜艇本身发出的噪声低于海洋环境背景噪声,名副其实的大洋黑洞!

海狼级作为冷战时期巅峰之作,造价高达30亿美元,美国也仅造了三艘,用黄金砸砸出的隐身!不是谁都能承受的!



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