為什麼海狼級潛艇能夠被稱為水下最安靜的核潛艇?

天俊談兵


歷史小挖客說:反對八股,講乾貨。

“海狼”最重要優勢是20多節速度下時還能保持“安靜”,依賴“獨門”技術(據說東亞大國也有了,所以引號)——“自然循環”反應堆!我後面儘量通俗地講講這個技術,順便也帶上了軍迷們喜歡的“壓水堆”“金屬堆”等等。另外有傳說它用了主動降噪技術。其它的什麼減震浮閥、隔音瓦、泵噴推進、核電推進……雖然也很先進,但已經不是它獨有的技術了。

核反應堆的兩個迴路

核潛艇的動力系統,核心當然是反應堆,你可以把它理解成一個不需要加燃料就持續發出高溫的火堆。要把高溫變成動力,得把熱能引出來,通常是水送進去吸收熱能再導出來,這部分被稱為“1迴路”。為了不讓水到100度就氣化,要給1迴路的水加壓,高壓之下水可以升到更高溫度都不氣化,因此可以帶更多的熱能出來。所以這類反應堆被稱為“壓水堆”

1迴路的高壓高溫水在管道里加熱“2迴路”的水,二回路的水變成蒸汽,進入蒸汽輪機,轉換成動能,再往後或者通過減速機推動螺旋槳,或者發電帶動電動機再推動螺旋槳,潛艇就跑起來了。為什麼要有2個迴路?因為1迴路水流經堆芯,容易被汙染帶上放射性,所以不宜直接氣化成蒸汽去做功,當然現在也有直接氣化去做功只有1個迴路的,這叫“沸水堆”,“大名鼎鼎”的福島就是沸水堆。這不是我們今天是主要話題。

1迴路能不能不用水來傳熱呢?當然可以!美國用過熔鹽,蘇聯的“水下截擊機”A級潛艇用的是一種鉛鉍合金,導熱效率非常高,堆做得很緊湊,功率還很大。但是,這兩種介質常溫下會凝固!導致用這種堆的潛艇即使停在港口,甚至檢修的時候,都不能停堆,一停下來介質凝固反應堆就廢了!偏偏用這些介質的管道、閥門當時都不太完善,還很容易壞,結果這些潛艇就成了“非常火辣”的“港口皇后”,令人很是頭疼。

反應堆的“自然循環”

說回常用的“壓水堆”,1迴路的水要循環,尤其是大功率輸出的時候,就需要用到循環泵,就是第二張圖中的主冷卻劑泵,看那個頭!這個高溫高壓的循環泵是重要的噪聲源。不啟動它的時候,1迴路的水自然流動,就是“自然循環”狀態,功率一般比較小;開啟它的時候就是“強制循環”狀態,輸出功率比較大。

美國海軍很早開始研究如何讓反應堆在“自然循環”下提高功率,1969年就造出的上圖這艘“一角鯨”號,它上面的S5G反應堆採用純粹自然循環模式(一說是50%功率自然循環),結果造成

個頭和“洛杉磯”級艇的反應堆一樣大,功率只有一半,最大航速只有25節。這對用慣了30節攻擊潛艇的海軍大佬們來說很難接受,況且當時蘇聯P級核潛艇(如下圖)都44節了,於是“一角鯨”只造了一艘。事實上P級潛艇的44節也只試了1次,試航時的噪音大到“整個大西洋都能聽見”,而且鈦合金艇殼當時貴過黃金,蘇聯也只造了1艘。

“獨門”絕技“俄亥俄”和“海狼”

“一角鯨”沒有繼續造,但它的技術流傳下去,首先應用在下圖的“俄亥俄”上,使它成為最安靜的導彈核潛艇。而且“俄亥俄”級S8G反應堆“自然循環”模式下可以達到20節航速,而“強制循環”模式下能達到25節的高速。

再下來到了海狼級,沿用了“俄亥俄”的經驗,自然循環時20節(一說25節),高速衝刺可以到35節。這對攻擊型核潛艇意義重大,意味著“海狼”在20節(25節)時還能讓自身的主被動聲吶工作,搶佔發射陣位時靈活性很好。有報道稱,“海狼”在25節時比“洛杉磯”級低速還要安靜!相比之下號稱“海洋黑洞”的“基洛”級常規潛艇撐死也只能跑20節的速度。

再往後呢?沒有往後了,後續的便宜貨“弗吉尼亞”級自然循環能力基本被閹割了。所以這成了“海狼”級的獨門絕技。

最後強調一下,“自然循環”其實核潛艇基本都具備,但誰在“自然循環”時能跑得快,那才叫本事


歷史小挖客


“海狼”級核動力攻擊潛艇,是美國於冷戰期間開始規劃建造的最後一級核潛艇,原計劃取代的是“洛杉磯”級和動機攻擊核潛艇的位置。其首艦“海狼”號興建於1989年,美國海軍原本雄心勃勃,計劃在20世紀最後10年每一年都按照3艘的速度建造“海狼”級核潛艇,但第一年就發現不妥,立刻砍至年均1艘。

由於蘇聯解體,冷戰的結束,美國的軍事霸主地位再無人動搖,所以美國國防部也面臨著國防預算削減,首當其衝的便是建造代價極其高昂的“海狼”級核潛艇。美國海軍當時興建一艘“尼米茲”級核動力航母才只需要花費不到10億美元的代價,而僅僅一艘核動力攻擊潛艇,其造價竟然能夠達到30億美元,“海狼”級核潛艇三號艦“吉米•卡特”號造價更是直逼35億美元,就算是財大氣粗的美國也不可能說10年之內砸出30艘。所以到1995年,由於造價過高,與性能不成正比,“海狼”號的剩餘訂單被全部取消,美國海軍僅批准建造三艘該級潛艇就草草了事,數量不夠的潛艇由“弗吉尼亞”級核潛艇來取代。

當然,造成“吉米•卡特”號貴了5億美元的主要原因是它相較於其他兩艘“海狼”級核潛艇長了30米,並多安裝了一節多任務平臺,能夠派遣和回收水下遙控載具和蛙人部隊,同時能夠剪切海底電纜並竊聽信息,黑科技十足。由於加裝額外的多任務平臺,“吉米•卡特”號獲得的專屬改裝。

雖然“海狼”血貴,但不得不說,“海狼”級核潛艇是美國海軍乃至當時世界上水下最安靜的核潛艇,其前一級“洛杉磯”級號稱以量取勝,雖然建造62艘成為美國海軍有史以來興建數量最多的核潛艇,但性能絕對不及“海狼”級。“海狼”級雖然排水量和體型都超過“洛杉磯”級,但反倒更加安靜,更不容易被發現。

“海狼”級核潛艇一共有8具660毫米口徑的魚雷發射管,能夠攜帶併發射50枚MK-48型魚雷,或者100枚水雷。值得注意的是,“海狼”並沒有安裝有垂直髮射系統,這主要是因為“海狼”級核動力攻擊潛艇的定性就是取得海戰優勢,比如說在發現敵方的水下戰略彈道導彈核潛艇之後,通過其強大的魚雷發射能力,將其摧毀。

雖說設計就是用來海戰的,但“海狼”同時也能發射對地巡航導彈,它可以通過魚雷發射管發射UGM-109“戰斧”巡航導彈和UGM-84漁叉反艦導彈。

“海狼”級核潛艦設計的長寬比並不大(“海狼”級是9:1,而“洛杉磯”級是11:1),且安裝有六片艦艉平衡翼,有利於提升全艦的水下可操控性和穩定性,而在不使用的時候,艦艏平衡翼也可收縮至艦體,這有利於在多浮冰的海域航行。“海狼”級核潛艇能夠以水下20節的速度航行,且極難被敵方的水下聲納所發現。

另外,“海狼”級使用的是HY-100/HY-130高張力鋼板組合建造,性能相較於HY-80鋼獲得極大的提升,最大潛深可達610米,優異的水下靜音能力和深潛能力,都讓“海狼”級核潛艇成為了深海遊蕩的恐怖殺手。


科羅廖夫


美俄潛艇隱身技術強在核潛艇隱身技術方面,美俄一直走在世界軍事強國的前列。美國潛艇的噪聲一直比較低,“洛杉磯”級核潛艇的噪聲為128分貝,“俄亥俄”級核潛艇和“海狼”級攻擊核潛艇的噪聲更是降到100至110分貝,已與自然海洋的噪聲水平十分接近。美國海軍的“俄亥俄”級核動力彈道導彈潛艇為了提高隱身性,在艇上採用自然循環壓水反應堆,即在中低速航行時可以不使用主循環泵,從而降低了機械噪聲。潛艇上的機械裝置採用了浮筏減振器,並對艇上其他噪聲大的設備加裝隔聲屏蔽;在艇體外面加敷了消聲瓦等。此外,該級艇還採用了消除紅外特徵、消除磁性以及減少廢棄物排放等隱身措施。由於目前俄羅斯潛艇已經全面實現潛艇消聲瓦化,即所有核潛艇都加裝了俄羅斯研製生產的消聲瓦設備,因此,俄羅斯潛艇的噪聲從20世紀60年代H、E和N級核潛艇的160分貝,逐漸降低到目前“阿庫拉”級的115至120分貝。而將於明年服役、更為先進的俄羅斯955級“北風之神”,由於艇體表面敷設了厚度為150毫米的第二代消聲瓦,並採用了高阻尼材料製造螺旋槳、氣幕降噪、鈦合金鋼製造艇身以及加裝反音響聲源系統等獨特技術,隱身能力更為強悍,據說可以達到100分貝以下,敵方無論在水中還是太空都很難發現它。國際先驅導報特約撰稿李雨桐發自深圳 “英國海軍一旦擁有‘機敏’,就好比贏得了英超冠軍。我們將成為潛艇艦隊中的曼聯。”已在潛艇上服役25年的英國海軍上校邁克·馬克斯掩飾不住內心的得意。5月8日,英國海軍首次向公眾展示第一艘“機敏”級核動力攻擊潛艇。在首批登艇參觀的記者們面前,英國海軍官員們誇耀說,這是近20年來英國新打造的第一艘核潛艇,也是迄今世界上“隱蔽性最好”的潛艇。接下來,英國海軍計劃建造8艘“機敏”級核潛艇,以取代所有現役“快速”級核潛艇和部分“特拉法爾加”級核潛艇。潛艇隱身兩大法寶由於作戰方式的特殊,潛艇需要長期隱藏在海洋深處遊弋。因此,隱身性能就成為潛艇能否在複雜殘酷的海洋戰爭環境中生存的主要因素。據軍事專家介紹,潛艇提高隱身性能有兩大法寶,一是降低潛艇自身的噪聲水平,二是減少潛艇對雷達波和聲納探測的反射率以及降低潛艇的紅外和磁性特徵。據瞭解,將於6月下水的英國“機敏”級核潛艇安裝了噴水推進裝置,是世界上第一種不用螺旋槳推進的潛艇,螺旋槳噪聲的消除大幅提高其反偵察能力,讓其航行時產生的噪音比一條小鯨魚的動靜還小,僅為90至100分貝。比比看吧


小貝愛唱歌


“海狼”級潛艇是美國冷戰後期為了對抗蘇聯而建造的產物,其戰略目的是讓它在蘇聯戰略核潛艇對美國發動核打擊之前將其摧毀,所以反潛是“海狼”級潛艇的首要任務,這也是為什麼“海狼”級潛艇如此注重隱身性能。

特別是該型的第三艘“卡特”號採用了多項技術,使噪聲降到了90分貝左右,在高速行駛時甚至比“洛杉磯”級核潛艇停靠碼頭時的動靜還小。

我們從下面幾個方面來聊一聊為何“海狼”級潛艇能被稱為最“安靜”的潛艇。

艦艇結構

“海狼”級潛艇在艇體線型及結構上相較於“洛杉磯”級有重大改進,艇型選用水滴型,比“洛杉磯”級艇短而粗,縮小了長寬比,約為8.5,打破了美國潛艇長寬比不斷增大的趨勢。這樣作不僅可減少艇體表面積,降低反射聲吶信號的能力,還有利於減小阻力,提高航速。“海狼”級潛艇排水量雖比“洛杉磯”級增加30%,但水下航速高達38節,是美國海軍航速最高的潛艇。

該級艇指揮台圍殼比較矮小,位置更靠近艇的舯部,有利於減少阻力,提高航速,並有利於減小反射面積。

此外艇體外表敷設一層阻尼吸聲橡膠,使艇體表面形成一個良好的無回聲層;艇體外形光滑,開囗少,突出物少;艇上所有運動機械都經過降噪設計,並且都安裝在高效減振基座、彈性支座和彈性減振器上;

降噪措施

除了艦體結構的設計,“海狼”級潛艇還採用了多種方式進行降噪:

核動力裝置採用新型S6W反應堆,採用自然循環反應堆以降低一回路噪聲。

採用蒸汽輪機電力推進方式,取消噪聲大的減速齒輪箱,機械動力設備安裝採用浮筏減振裝置,並首次使用新型的“泵噴射推進器”,徹底消除了螺旋槳噪聲。

為降低艙室內部噪聲,在美國潛艇上首次使用了“有源消聲技術”,也就是在噪聲處發出與噪聲振幅相同但相位相反的音響,來抵消該處原有噪聲,實踐證明效果明顯。


在綜合運用了以上措施後,“海狼”級的噪聲達到了90-100分貝,這一量級已經低於海洋背景噪聲,這也使它獲得了“最安靜”潛艇的美譽。


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第一 潛艇的安靜是相對於海洋噪聲來講的。海洋噪聲平均95分貝,海狼級核潛艇的噪聲低到了90分貝左右。

海狼級核潛艇本身發出的噪聲低於海洋環境背景噪聲,名副其實的大洋黑洞!

海狼級作為冷戰時期巔峰之作,造價高達30億美元,美國也僅造了三艘,用黃金砸砸出的隱身!不是誰都能承受的!



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