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剪水鹱的博客

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军用潜艇耐压壳直径  

2014-06-08 08:19:25|  分类: 潜艇 |  标签: |举报 |字号 订阅

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共军潜艇耐压壳直径 - puffinus - 剪水鹱的博客

能容纳两层甲板的耐压壳直径下限为 14 英尺/4.27 米,能容纳三层甲板的耐压壳直径下限为 23 英尺/7.01 米,能容纳四层甲板的耐压壳直径为 31 英尺/9.45 米。以上为半个世纪前的标准,对居住舒适性等方面问题考虑不多,已落后于现代潜艇设计实践。

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美军第二,三,四代核潜艇的设计实践显示四层甲板耐压壳直径下限为 32 英尺/9.75 米,五层甲板耐压壳直径下限为 41 英尺/12.50 米 (此处有猫腻)。随着居住性指标的日益严苛,潜艇耐压壳直径也逐渐增大。同样是四甲板设计,SSN-593 “长尾鲨” 级和 SSN-637 “鲟鱼” 级的耐压壳直径为 32 英尺级,SSN-688 “洛杉矶” 级则达到 33 英尺级,SSN-774 “弗吉尼亚” 级更扩充至 34 英尺级,增肥幅度达到每代 1 英尺。类似地,“俄亥俄” 级后续型号 SSBN 的耐压壳直径达到 43 英尺,比 “俄亥俄” 的 42 英尺增大了 1 英尺。上图显示耐压壳直径 40 英尺/12.2 米的 SSN-21 “海狼” 级为四层甲板设计,差 1 英尺未能冲入五层甲板俱乐部,但 “海狼” 比 “洛杉矶” 和 “弗吉尼亚” 等美军典型攻击型核潜艇增加 1 层鱼雷舱以保证火力通道数量 (线导鱼雷转入全自主状态前其发射管无法挪作他用),理应属于五层甲板型号,其艇内可用甲板面积需求也意味着四层甲板设计并不可取。另有参考资料显示五层甲板艇型耐压壳临界直径为 12 米 (下)。每增加 1 层甲板需要的耐压壳直径扩张幅度最低为 7 英尺,考虑到 “洛杉矶” 级耐压壳直径为 33 英尺,“海狼” 当为五层甲板设计无疑。甲板层数固定时,耐压壳直径越大,单位容积的可用甲板面积越小,而耐压壳的加工难度则随着直径的增大而上升。此外,甲板增至五层后,继续添加甲板所获得的甲板面积/艇内容积比增量开始显著下降,50 英尺/15.24 米级或更大直径耐压壳的潜艇恐怕永无出头之日,“俄亥俄” 及其后续型号将代表军用潜艇耐压壳尺寸的极致。

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为中近海环境设计的柴电动力攻击型潜艇以双层甲板构型居多,耐压壳直径通常为 5-6 米级,如汉斯 209 系列,瑞典“哥特兰”级,共军 035 型,雄鸡国“阿戈斯塔”级,共军 039G 型等 (从上至下)。035 型是较为苗条的双壳潜艇,耐压壳直径估计为 5 米级,小于强调舒适性的西方单壳或混合双壳设计。039G 比 035 更为壮实,但仍不足以支持三层甲板。该艇受雄鸡国 “阿戈斯塔” 级影响颇深,耐压壳直径应为 6 米级,可看作双壳化的 “阿戈斯塔”。

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“阿戈斯塔” 结构剖视图。
 
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039A/B 比 039G 更为肥硕,有条件采用空间利用率更高的三层甲板设计,根据其外形尺寸判断,耐压壳直径可能在 7+ 米级。

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同样采用三层甲板耐压壳的还有毛子的 “基洛” 级

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“圣彼得堡” 级本质上是混合双壳化的升级版 “基洛”,耐压壳直径 7.1 米,三层甲板。

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雄鸡国口袋版攻击型核潜艇也是三层甲板结构,耐压壳直径 7.6 米。该艇的外形尺寸与共军 039G 柴电潜艇甚为接近。 

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“梭鱼” 级攻击型核潜艇的体积较 “红宝石” 翻倍,但仍然沿用了后者的三层甲板构型,艇宽 8.8 米。过大的层高对有效利用艇内空间不利,很可能主要由核反应堆等设备的尺寸驱动。与 “戴高乐” 级核动力航空母舰类似,“梭鱼” 级是 how not to design... 的恶劣典型,其战斗力远未达到 5000 吨级现代化攻击型核潜艇应有的水平。

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共军 091 型攻击型核潜艇宽度约为 10 米,耐压壳平均直径当不低于 8 米,介于雄鸡国两代 SSN 之间,否则储备浮力将高到离谱的地步。

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093 据报道体型比 091 更大,有条件采用空间利用率较高的四层甲板设计,其耐压壳直径应不低于 9.5 米。该艇全长略大于 100 米,长径比约 9,为保证双层壳体之间的 0.6 米最小间隔,耐压壳直径宜控制在与 “洛杉矶” 级相似的 10 米级。代表四代艇居住性标准的 “弗吉尼亚” 级显然不会是以三代艇为性能标杆的 093 的仿效对象。
 
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原则上耐压壳直径应接近甲板层数确定时的下限,以尽可能提高空间利用率。考虑到舒适性要求,现代化潜艇的耐压壳直径通常较临界值有所放大,譬如袋鼠国“柯林斯”级耐压壳直径 26 英尺,比三层甲板设计的最小限度增加了 3 英尺,“俄亥俄” 级后续艇耐压壳直径 43 英尺,比以“海狼”级为基准的临界值同样高出 3 英尺。更大的平均层高往往受到其它因素如核反应堆尺寸的影响。

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2400 型等远洋型柴电潜艇往往采用容积较大,空间利用率较高的三层甲板设计。 
 
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10 米级 4 层甲板耐压壳是军用核潜艇的主流选择。采用 12-13 米级耐压壳的型号屈指可数,SSN-21 “海狼” 级 (照片中为加长艇身的 SSN-23 “卡特” 号) 是其中唯一的战术潜艇。在可预见的未来,12-13 米级耐压壳仍将是大型战略潜艇的天下。

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SSN-774 “弗吉尼亚” 级倒退至 10 米级耐压壳并非出于提高浅水活动能力的考虑 (现代潜艇的水下机动模式类似于固定翼飞机,由于长度较 SSN-21 有所增加,SSN-774 在深度较浅海域的垂直机动能力实际上还略为下降),而是为了降低建造成本。由于性能指标显著放宽,SSN-774 不必采用支持双层鱼雷舱和大型自然循环反应堆所必需的 12+ 米级耐压壳。艇型拉长虽然对水下机动性和航速不利,但却使得首部压载水舱有足够的轴向空间用以安装 12 具 “战斧” 巡航导弹垂直发射管。武器基数更大的 “海狼” 级缺乏垂直发射装置,一次齐射的 “战斧” 导弹数量不超过 6 枚 (假定 2 具鱼雷发射管内时刻装填反潜武器以备不测)。SSN-21 与 SSN-774 的关系有些类似于 F-22 和 F-35,只不过 SSN-774 的战斗力更为平衡全面,且实现了控制成本的初衷。“弗吉尼亚” 级单价约为 “海狼” 级实际造价的 1/2,与按照相同频率采购的 “海狼” 相比,预期仍可存在 30% 左右的价格优势,对于水下无敌而经费紧张的美国海军而言显然是明智的选择。事实上尽管 SSN-774 “价廉物美”,美军攻击型潜艇部队的远景规模仍在不断下降。

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设计于 SX 时期的 “白蜡树” 级合并了 “阿库拉” 级反潜潜艇和 “奥斯卡” 级反舰潜艇的功能,火力之强尤在 “弗吉尼亚” 级之上,但数量稀少,安静性和传感器性能与美军第四代型号相比也略逊一筹,尚不足以对 MD 构成实质性压力。共军屈指可数的 093 比 “海狼” 和 “弗吉尼亚” 落后一代,自然更不足为虑。
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