潜艇为什么一定要有指挥台围壳?

逆时针旋转的钟


先上结论吧,潜艇不一定非得要指挥台围壳(指挥台围壳实际上是两部分“指挥台+非耐压导流帆罩”)。取消指挥台围壳的概念设计,很早就有了,早期的如“上世纪六十年代苏联设计的Project 673试验核潜艇”;近点的如2018年法国推出的“SMX-31未来潜艇”。

那些没有指挥台围壳的潜艇设计

▲苏联Project 673核潜艇

1、苏联的673型试验核潜艇在60年代提出方案设计,水下排水量约2200吨,全钛合金的艇身总长66米,使用155MW的液态金属冷却核反应堆,水下航行速度最高40节(被苏联视为一种“水下截击机”,高速突袭敌方战略核潜艇),最大实用深度为600米,极限深度可达1300米。该艇的艇员只需要35人,配备6座533毫米鱼雷发射管。

▲苏联673潜艇的模型

该型潜艇为了减小水下航行阻力,提高航速,直接取消指挥台围壳。水面航行时,潜望镜及其他传感器直接从艇身里伸出;水下航行时,这些设备收缩回艇体内,整个潜艇为近似完全水滴形。只不过Project 673的设计过于超前,以当时苏联的技术能力难以实现,因此设计方案转为技术储备停留在了图纸上,部分可以实现的技术被应用在“阿尔法”级(705/705K型)核潜艇上,而后者至今仍是世界上速度最快的核潜艇。

▲苏联阿尔法级核潜艇(705K)

从上图我们可以看出,虽然705型核潜艇没有完全取消指挥台围壳,但是为了维持水下高速性能,其高度和结构尺寸也大大降低了,外形相当低矮。说明当时的潜艇设计师们,已经充分意识到指挥台对于潜艇水下阻力和水动力噪声的不利影响。

2、事实上,人们对于无指挥台围壳型潜艇的追求一直都没有中断过,2018年法国海军集团为“未来水下作战环境”推出了SMX-31型潜艇设计,设计排水量3000吨,艇长70米、宽13米、高9.7米,续航力30-45天,采用大量电子信息、人工智能和自动化技术。

▲法国SMX-31型潜艇概念设计

从上图我们可以看出,SMX-31没有指挥台围壳,整体外形采用“抹香鲸扁平艇体”仿生学设计。该艇动力系统使用“燃料电池AIP系统+超高容量锂电池”,全艇分为指挥控制舱、人员居住舱、武器发射舱、弹药存储舱、逃生舱、蛙人投放舱、主/辅机舱、UUV布放区等,能够携带鱼雷、水雷、巡航导弹、反舰导弹等多种武器。

▲SMX-31潜艇的鳞片状涂层

该型潜艇在艇体表面使用类似鳞片装的特殊涂层,架上无指挥台围壳设计带来的低航行噪音,水下隐身能力十分突出。得益于折倒式光电桅杆/通信天线的出现、传感器及控制技术的进步,潜艇观通设备的收纳更为灵活、舱内观察指控效果大幅提高,使得取消围壳设计的障碍被逐步扫除。

▲法国SMX-31指控舱内景设计

综上所述,潜艇并非一定要用指挥台围壳,现代潜艇没有取消这一结构,主要还是技术不足,亦或者以现有的技术能力以牺牲某些能力来换取取消围壳的做法,得不偿失。但是随着技术的发展,迟早完全取消指挥台围壳的实艇肯定会出现的。

目前潜艇没有取消指挥台围壳的原因

▲潜艇上的观通设备

事实上二战以后,潜艇设计就开始注重水下航行性能,围壳也在逐步开始减小截面和低矮化,但目前来说潜艇的围壳内容纳了大量的观瞄、通讯、通气设备,受限于其体积和结构,若取消围壳将造成许多工程上的难题,所以暂时只能尽量将围壳设计的符合流体力学以便减阻降噪。至于有些说什么围壳可以用于破冰上浮的,那就没有道理了,实际上围壳对于潜艇在寒区破冰上浮也有不利影响,还需要特别设计使用围壳的材料和结构,潜艇破冰上浮的主要力学情况,并非是先利用围壳刺破冰层,其关键点在于探测冰层的薄弱地带和整个艇体背部的“鲸背效应”,只能说没有围壳的话,潜艇破冰上浮的结构薄弱点还会更少一些。


装备空间


俗话说 :百人百态,千人千面。潜艇“脸”其实长在背上,就是那个像“驼峰”一样的东西,全称叫潜艇指挥台围壳,英文名是 SAIL或 FIN。围壳不是水密的,作为潜艇上最大的水下附体,负责潜艇的通信、指挥、通风等等功能,围壳远离潜艇的平衡中心,对潜艇水下运动的影响很大,以德制 209 型潜艇为例,围壳只占湿表面积的8.84%,高速航行却产生 12.71% 的总阻力。其实对于高速的核动力潜艇来说,围壳的影响还要大。按理说,现代潜艇的水下性能越来越好,围壳似乎应该取消了,可实际上,世界上目前还没哪条潜艇取消围壳,而且,随着潜艇技术的发展,特别是每一次跨越式的发展,都得在围壳上做文章。在1900 年,一个爱尔兰人设计的潜艇被美国海军采用。这个爱尔兰人名叫霍兰,被公认为现代潜艇之父。霍兰潜艇已经具备了柴电潜艇的雏形。那时候还没有声呐之类的水下探测设备,潜艇必需得不时上来看看,霍兰设计潜艇的上面,设置了人员出入并进入观察的出入口,已经有现代潜艇指挥台围壳的影子,围壳前方是一个流线型的鸟嘴一样的东西,大约是考虑到降低阻力和上浪,这装置应当算最早的指挥台围壳填角吧。


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称叫潜艇指挥台围壳,英文名是 SAIL 或 FIN。围壳不是水密的,作为是潜艇上最大的水下附体,负责潜艇的通信、指挥、通风等等功能,围壳远离潜艇的平衡中心,对潜艇水下运动的影响很大,以德制 209 型潜艇为例,围壳只占湿表面积的 8.84%,高速航行却产生 12.71% 的总阻力。其实对于高速的核动力潜艇来说,围壳的影响还要大。


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如果没有指挥台围壳的话,观察起来会非常的不方便。当潜艇在水下使用潜望镜时,如果指挥台围壳,那么潜艇巨大的身躯就有可能直接暴露在水面上.还有,现代潜艇的一些辅助设备装在潜艇的内部实在浪费空间,正好可以装在指挥台围壳里。


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