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說說潛艇的“臉”

來源:解放軍報作者:高德政 袁梓杰責任編輯:伍行健
2021-03-08 08:02

當一艘潛艇浮出水面時,首先映入眼簾的是如“駝峰”般的潛艇圍殼。潛艇圍殼被稱作潛艇的“臉”,只是潛艇的“臉”長在潛艇的背上,形狀各異。那么,潛艇圍殼到底有什么功效?

早期的潛艇指揮臺沒有圍殼,只是一個圓柱形耐壓體。后來,指揮臺里陸續加裝了潛望鏡、雷達、導航、通信等觀通器材,導致指揮臺體形越來越大,功能越來越多,成為潛艇上不可或缺的模塊。

20世紀50年代,美蘇兩國紛紛研制出高速潛艇,水下航速提高到30節以上。航速提高,帶來了指揮臺阻力的增加。工程師在指揮臺外部包裹上一層流線型外殼,以減小阻力,保護重要的觀通設備和進排氣管。

但海水從指揮臺圍殼流過時,受圍殼阻擋水流速度會降低,在前端形成渦流。這種馬蹄渦現象會在艇體上形成規律的水動力噪聲,使潛艇容易被對方艦艇聲吶探測到。除此之外,圍殼后方還會產生不均勻伴流場,水流動到螺旋槳附近時產生剝蝕振動,增大螺旋槳噪聲。

從實戰角度出發,工程師嘗試設計取消潛艇圍殼,原因是圍殼增加高度,在淺水區潛艇距離水面越近,越容易被對手發現,也容易產生碰撞事故。當潛艇浮出水面時,巨大圍殼成為醒目標志,仿佛告訴對手“我在這里”。

工程師做了諸多設計,但均以失敗告終。既然潛艇不能沒有圍殼,那么工程師就只能想辦法去優化設計,降低圍殼產生的各種不利影響。

通過研究他們發現,從圍殼前端到艇艉的長度與整體艇長的比例保持在0.6-0.7之間最為合適,阻力系數較小,伴流場對螺旋槳的影響也較小。

此外,圍殼外形設計也是一個重點。目前,潛艇外形主要分為3類:直壁型,如美國洛杉磯級、蘇聯德爾塔級潛艇;前傾后斜的斜壁型,如英國機敏級、日本蒼龍級潛艇;圓滑流線的飛機座艙型,如蘇聯阿庫拉級、維克托級攻擊型核潛艇。

雖然圍殼外形和尺寸越來越小,但潛艇工程師仍不喜歡它,總想將它徹底消除。但從目前潛艇設計技術來看,潛艇圍殼強大的指揮、觀察、通信功能仍無可替代。在未來很長一段時間里,各式各樣的潛艇圍殼仍將與潛艇為伴,工程師將不斷優化設計,直到找到更好的替代方案。

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