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剪水鹱的博客

Above stormy seas we soar.

 
 
 

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核动力潜艇四魔王  

2016-06-12 14:47:43|  分类: 潜艇 |  标签: |举报 |字号 订阅

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核动力潜艇四魔王 - puffinus - 剪水鹱的博客

此处的魔既非魔力之魔,也非魔鬼之魔,而是走火入魔之魔。冷战时期红色海军平台研发采购资源向潜艇倾斜的程度之高,用走火入魔形容毫不为过,其最具代表性的症状则是量产型核潜艇四魔王: 705 “七弦琴” - 北约代号 “阿尔法”,945 “梭鱼” - 北约代号 “塞拉”,949/949A “花岗岩”/“安泰” - 北约代号 “奥斯卡”,941 “鲨鱼” - 北约代号 “台风”。


核动力潜艇四魔王 - puffinus - 剪水鹱的博客
 
705 号工程 "七弦琴" 型攻击型核潜艇是迄今为止批量生产的军用潜艇中的速度冠军,在反应堆技术,自动控制,水动力学等方面都有突破性的进展。但作为实战武器系统,705 却是代价高昂而效用有限的失败设计。

"七弦琴" 是追求水下高航速和高机动性的产物。由于推进功率随速度增长急剧攀升,要实现超过 40 节的设计航速,单靠使用尽可能流线型的外形来减少水阻力是不够的。开创水滴形回转体的帝国海军 AGSS-569 “大青花鱼” 在配备同轴双桨推进器后,海军部系数已经超过 360,继续减阻的空间极为有限。流线化最多只能挤出几个百分点的额外航速,前无古人的水下狂飙能力只有靠超常的功率重量比才能得以实现 - "七弦琴" 的功率密度必须比航速 30 节左右的常规战术核潜艇高出近 200%。

常规压水型反应堆的冷却回路需要承受高温水巨大的压强,管道系统异常沉重,功率密度无法大幅度提升。"七弦琴" 通过在反应堆一回路使用蒸汽压极低的铅-铋合金冷却剂绕过了这一瓶颈,其反应堆体积紧凑,能量转换效率高,机械功率高达 40000 轴马力。相比之下,帝国军的 SSN-688 "洛杉矶"级是当时西方速度最快的军用潜艇,体积达到"七弦琴" 的两倍,推进功率则 “只有” 35000 轴马力。为了补偿功率巨大的动力系统对结构重量的侵蚀,"七弦琴" 选用强度高重量轻的钛合金建造耐压艇壳,并为此特别研制了先进的等离子焊接系统。

良好的流线型设计和巨大的功率密度使 "七弦琴" 的动力性异常优秀,堪称潜艇中的法拉力,紧急状态下能跑出近 45 节的高航速,反应堆以正常最大输出功率运行时的持续航速也超过了 41 节,从静止加速到全速仅需一分钟,全速航行时能在 40 秒内完成 180 度转弯。 "七弦琴" 相对于其它潜艇的速度和机动性优势,绝不亚于 F-22 和 J-20 相对于常规战斗机的速度和高速机动性优势。"七弦琴" 刚服役时,对既有的反潜鱼雷基本上完全免疫。但是与 F-22 和 J-20 相对于常规战斗机拥有巨大的隐形性能优势不同,"七弦琴" 的低噪音航速并不比常规潜艇更快,全速航行时的噪音更是惊天动地,极易被美国的声呐监视网捕获, 西方针对高速潜艇研制的新一代反潜鱼雷很快陆续服役, "七弦琴" 付出巨大代价获得的速度和机动性并没有转化为得以长期保持的战术优势。

使用钛合金结构艇体,超时代的自动化控制系统,以及独特的铅-铋合金冷却反应堆使得"七弦琴" 的造价异常高昂。铅-铋合金冷却液必须维持在 125 °C 以上,否则会在管道系统内凝固,造成整套反应堆报废。潜艇基地因此必须安装成本很高的过热蒸汽加热系统,为反应堆处于关闭状态的 "七弦琴" 一回路管道供热。实际运行中基地加热设施经常不能可靠工作, "七弦琴" 的反应堆被迫长时间持续开机,接二连三地出现重大技术故障。"七弦琴" 高昂的造价和维护成本很快在整个红海军臭名昭著,被讽刺地戏称为 "金鲤鱼"。

705  天文数字般的巨额投入并未令红海军及帝国决策层知难而退,三条更大的 “金鱼” 不久之后便接踵而至。

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945 “梭鱼” 是 705 的直系后裔。 “梭鱼” 放弃了华而不实的极速性能,改用热功率 190 兆瓦,机械+电气功率 40 兆瓦级的 OK-650 型压水堆,最大水下持续航速下降到与白头鹰帝国海军 SSN-21 “海狼” 级相同的 35 节。“全状态” 版 945A 的排水量上浮到 “海狼” 级的水平,安静性与居住环境较基线版 945 进一步改善,但付出了 2 节的航速代价。945 的结构材料比重显著高于 “跑车化” 的 705,耐压壳继续使用钛合金制造,测试下潜深度从 705 的 350 米增加到了 600 米 (正常运作时所允许的极限值,与战斗机设计使用过载类似,留出了必要的余量以确保安全。为了避免过快燃尽结构寿命,和平时期战斗机很少拉到设计过载上限,军用潜艇接触测试深度的次数也非常有限)。

OK-650 属于弱自然循环反应堆,自然循环状态下所能带出的功率大概只有总功率的 10%,除了满足正常用电之外,只能支持 5-6 节的 “蠕行” 航速。SSN-21 的 S6W 和香水鸡 “凯旋” 的 K15 为中自然循环反应堆,自然循环工况可带出最大功率的大约 30%,使安静航速达到最大航速的 60%。能够依靠自然循环带出全部或大部分输出功率的强自然循环反应堆,目前可能只有 SSBN-726 “俄亥俄” 级的 S8G 与日落牛 “前卫” 级和 “机敏” 级安装的 PWR2,二者的功率密度都诡异地远低于其它主流压水型潜艇堆。
  
945 项目早期的计划建造数量曾一度达到令人震惊的 40 艘。每艘 945/945A 使用的钛合金足以供养至少 10 个团的重型高性能战斗机,40 艘 945/945A 的画面太美我不敢看...... 

945 与 945A 最终各完成 2 艘。另有 2 艘半成品艇壳随着红色帝国解体而被拆毁。这也成为了钛合金耐压壳作战潜艇的绝唱。

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单价达到 1143.5 中型舰队航母 1/2 的 949/949A 反舰巡航导弹潜艇。其计划建造数量为 20 艘,实际完成 2 + 11 艘。为了在发射导弹后迅速逃离危险海域,吨位与白头鹰帝国海军 “俄亥俄” 级战略导弹潜艇相当的 949/949A  安装了 2 台 OK-650 型核反应堆,是迄今为止推进功率最为强大的战术型核潜艇。

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941 “鲨鱼” 计划产量 8 艘,实际完成 6 艘,其单价与大型舰队航空母舰相当。北极熊海军方面表示翻新升级 1 艘 941 所需投入的资源可供建造 2 艘全新的 955 “北风之神”。

单单是最终完成的 13 艘 949/949A 与 6 艘 941,对国家财力的消耗已经不亚于 10 艘核动力舰队航空母舰。从白头鹰帝国海军的视角来看,红海军核动力潜艇四魔王的性价比确实是妙不可言。
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