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简谈核潜艇

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发表于 2012-9-27 10:39:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

黄恒

广西师范大学

【内容摘要】核潜艇是核动力潜艇的简称,核潜艇的动力装置是核反应堆。作为一个神秘而恐怖的战场幽灵,潜艇在军事领域拥有着极其非常重要的地位,而拥有强大的续航能力、隐蔽性、侦查力和攻击力的核潜艇更是一种梦靥。本文将对核潜艇的发展历史、基本性能、作用和各国的核潜艇现状做一个基本的介绍。
【关键词】核潜艇;诞生;种类;现状

1、绪论
核潜艇是潜艇中的一种类型,是指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本,加上相关设备的体积与重量,只有军用潜艇采用这种动力来源。世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号,它于1952年6月开始建造,并于1957年1月17日开始试航,它宣告了核动力潜艇的诞生。目前全世界公开宣称拥有核潜艇的国家有6个,分别为:美国、俄罗斯、中国、英国、法国、印度。其中美国和俄罗斯拥有核潜艇最多。 核潜艇的出现和核战略导弹的运用,使潜艇发展进入一个新阶段。装有核战略导弹的核潜艇是一支水下威慑的潜艇。

2、核潜艇的诞生史

2.1第一艘核潜艇
file:///C:%5CDOCUME%7E1%5CADMINI%7E1%5CLOCALS%7E1%5CTemp%5Cmsohtml1%5C01%5Cclip_image002.jpg潜艇在19世纪就已经出现,到20世纪初已经获得了很大的发展,但是在二战时期的使用经验暴露出一个很大的问题,那就是潜艇可以在水面下持续航行的时间。潜艇在水面下操作的时间受到电池蓄电量的严重限制,即使以最低的速率航行,也必须在一段时间之后浮出水面进行充电。在充电的过程当中潜艇非常容易受到攻击。另外一个限制是潜艇上的电池能够发挥的最大航速以及持续的时间,尤其是水面下的最大航行速率远低于水面上的速率,若是要追随高速航行的船舰时,潜艇必须浮出海面以柴油引擎输出动力,才能够勉强追上航行速率较慢的快速船舰,可是这样一来,潜艇就失去海水对他的保护以及作战上的优势。因此,为了扩大潜艇的战术价值,大幅提高海面下持续操作时间,研发替代动力来源一直是潜艇研究的一个重要目标。因此,在核武器产生之后,核潜艇也应运而生。世界上第一艘核潜艇是由美国海军研制和建造的。1946年,以海曼·里科弗(Hyman G. Rickover)为首的一批科学家开始研究舰艇用原子能反应堆也就是后来潜艇上使用的压水反应堆。第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号核潜艇于1952年6月开工制造,并在1954年1月24日进行首次试航。【1】

3.1核潜艇的艇体结构
潜艇的艇体结构通常有三种形式——单壳体结构、双壳体结构以及介于单双壳体之间的过渡型的鞍形压载水舱壳体结构或者称为个半壳体结构。从潜艇发展的历程来看,绝大多数的潜艇或者采用的是单壳体结构,或者采用的是双壳体结构,而采用个半壳体结构的潜艇较少。特别是在二战之后,采用个半壳体结构的潜艇几乎已经绝迹。
3.1.1单壳体结构
早期的单壳体结构的潜艇,其压载水舱全部布置在耐压艇体的内部。与其它两种结构的潜艇相比,单壳体结构潜艇的特点是尺寸小,湿表面面积较小,因此水下航行阻力也较小。但是,由于单壳体的潜艇在耐压艇体内部布置了压载水舱,而且是内肋骨结构,因此艇内的有效容积被减少了许多。另外,压载水舱布置在潜艇耐压艇体内部,难以确定究竟应该使压载水舱具有多大的承载能力,因而给潜艇结构设计造成了许多困难。
二战后,以美、英为首的西方国家都倾向于单壳体结构的潜艇设计,而这时期的单壳体结构潜艇已发生了很大变化,最大的变化是压载水舱不再布置在艇内,而是布置在艇外。美国海军于70年代建造的“洛杉矶”级攻击型核潜艇便是极为典型的现代单壳体结构潜艇。该艇所有的压载水舱都分别集中在潜艇耐压艇体外部的艏艉两端,并且与耐压艇体构成了完整的潜艇流线型外形,但是该级艇的储备浮力却相对较小。此外,美国的“海狼”级攻击型核潜艇、英国的“特拉法尔加”级攻击型核潜艇、法国的“宝石”级攻击型核潜艇、德国的209型以及瑞典的“哥得兰”级常规动力潜艇等,都是典型的现代单壳体结构的潜艇。最初采用在耐压艇体外部布置压载水舱的单壳体结构潜艇是二战期间德国的U-ⅩⅩⅢ型潜艇,当时由于该级潜艇上的蓄电池的容量需求非常大,为了增加蓄电池容量,只好把压载水舱从耐压艇体内移到艇外。

3.1.2双壳体结构
双壳体结构的潜艇设计是由法国的潜艇设计师马克西姆·劳伯夫最先于1896年提出的。当时称这种具有双壳体的潜艇为“可潜舰”。这种“可潜舰”在航行的大部分时间里都处于水面状态,只有敌人的目标出现时才潜入水下。在双壳体结构的潜艇上,耐压艇体的外面还有一层轻型的艇体,这层艇体通常被称作轻外壳或非耐压艇体。在轻外壳与耐压艇体之间的空间一般用作压载水舱或燃油舱,统称为舷间液舱。有的潜艇,例如前苏联的“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇在两层壳体之间的舷间装载了24枚巡航导弹。两层壳体之间的距离主要取决于对潜艇结构和平衡方面的考虑,此外还应考虑当潜艇轻外壳被击中发生爆炸时,耐压艇体不致于遭到严重的破坏。苏联的潜艇设计师们更倾向于双壳体结构的潜艇,其主要原因是苏联的潜艇通常都在寒冷结冰的海域中航行,单壳体结构的潜艇一旦与冰层相撞有可能发生艇体破损,而双壳体潜艇的两层艇体可以起保护作用,其所具有的储备浮力亦是一个重要的安全因素。另外,两层艇体在遭受反潜鱼雷或深水炸弹攻击时也能起到很好的保护作用。许多国外专家都认为,西方国家普遍使用的像MK 46型鱼雷那样的轻型鱼雷很难击穿苏联潜艇的两层艇体。
二战后苏联建造的各种型号的潜艇,例如Z级、W级、F级、R级和K级等常规潜艇以及N级、A级、V级、C级、Y级、D级、“奥斯卡”级和“台风”级等核潜艇都采用了典型的双壳体结构。
在潜艇发展的早期,人们常常把单壳体结构的潜艇称为潜艇。就是说,单壳体的潜艇只适于潜水作战。当时的单壳体潜艇的储备浮力仅为6%~10%,而具有双壳体的“可潜舰”的储备浮力却可以达到30%~40%。由于双壳体潜艇具有优良的艇体形状,并且具有较高的干舷、较大的横稳性和纵稳性,所以,双壳体结构的潜艇水面航速高,耐波性好。另外,双壳体的潜艇还可在耐压艇体外部装设尺寸更大的肋骨,以增加潜艇耐压艇体的强度。但是,双壳体的潜艇在下潜时需要较多的时间,不过,双壳体的这一缺点在一战之前尚未充分暴露。英国海军在一战期间一直使用双壳体结构的潜艇,但是战后立即完全放弃了这种结构的潜艇。二战期间的种种事实和经验表明,双壳体潜艇需要下潜时间较长,这一缺点在很大程度上降低了潜艇的战斗力。
双壳体潜艇的另外一些缺点是,由于结构复杂而使得潜艇的建造与维修比较困难。在靠近潜艇首尾两端的部位,空间十分狭窄,建造施工、检查以及涂装都难以进行。苏联人在对他们的潜艇进行维修时,常常是不得不把潜艇部分地拆除。
file:///C:%5CDOCUME%7E1%5CADMINI%7E1%5CLOCALS%7E1%5CTemp%5Cmsohtml1%5C01%5Cclip_image004.jpg尽管单、双壳体结构的潜艇存在着各自的优缺点,但是在战后50多年的实践中,研制和建造这两种不同结构形式潜艇的国家都积累了许多成功的经验,并且使得这两种结构的潜艇都获得了迅速的发展和完善。但是最近几年来,在潜艇设计方面却出现了一个令人深感兴趣的现象。在潜艇设计上一向采用单壳体结构的德国,在90年代最新设计的212型潜艇上却一反常态采用了双壳体结构。而惯于采用双壳体结构潜艇设计的俄罗斯“红宝石”设计局,在其最新设计的“阿穆尔”级潜艇上,却放弃了传统的双壳体结构,而采用了以单壳体结构为主的单-双壳体混合结构。在潜艇设计方面出现的这种反常现象,已引起了世界各国的深切关注和反思。【8】

3.2核潜艇的动力装置
核潜艇通常采用压水型核反应堆装置,简称压水堆。核反应堆产生的核能是不能直接驱动潜艇的,必须经过几次能量转换,其基本过程是:核反应堆中的核燃料在进行核          核潜艇的反应堆
裂变时产生极高的温度,利用获得的高温加热一回路的高压水,这种高热高压水在经过蒸汽发生器后,把热量传递给二回路,使二回路的水被加热成蒸汽,然后利用蒸汽推动汽轮机运转,并通过传动装置带动螺旋桨旋转,最终驱动潜艇航行,这种推进方式称为“蒸汽轮机推进”方式.                                       

4核潜艇的种类
file:///C:%5CDOCUME%7E1%5CADMINI%7E1%5CLOCALS%7E1%5CTemp%5Cmsohtml1%5C01%5Cclip_image005.jpg核潜艇按照任务与武器装备的不同,可分以下几类:攻击型核潜艇,它是一种以鱼雷为主要武器的核潜艇,用于攻击敌方的水面舰船和水下潜艇;弹道导弹核潜艇,以弹道导弹为主要武器,也装备有自卫用的鱼雷,用于攻击战略目标;巡航导弹核潜艇,以巡航导弹为主要武器,用于实施战役、战术攻击。

6世界核潜艇的现状及我国核潜艇的发展

6.1.1.1“洛杉矶”级攻击核潜艇
“洛杉矶”(Los Angeles - SSN)级是美国第五代攻击型核潜艇,也是美国攻击核潜艇的中坚力量。在保持高航速的同时广泛应用了各种降噪措施。例如,该级艇放弃了核动力装置最大的噪声源--主循环泵,而采用了具有自然循环冷却能力的S6G反应堆,对减速齿轮箱和辅机也运用了减震/隔震技术。该级首艇“洛杉矶”号1972年2月开工,1976年11月建成服役;直到1996年3月,该级最后一艘“夏延”号才服役,建造时间长达20余年,共建造62艘,是世界上建造数量最大的一级核潜艇。   
“洛杉矶”级长109.7米,宽10.1米,吃水9.9米,水上排水量6080吨,水下排水量6930吨,水下航速35节以上,最大潜深450米,人员编制133人,从SSN751起结构与前面的艇有所不同,加装了消声瓦,同时以首水平舵代替了围壳舵。该级艇装备了七、八十年代以来发展的大量新型装备,其AN/BQQ5综合声呐集成了多种声呐,作用距离高达100海里。它还装备有完善的电子/水声对抗设备、卫星/惯性导航系统、甚高频/甚低频接收机和拖曳通信天线。它的武器系统也很齐全,舰体中部有4具533mm鱼雷发射管,可发射“战斧”巡航导弹、“捕鲸叉”反舰导弹和MK48重型鱼雷。从第32艘“普罗维登斯”号开始,该级艇在首部压载舱装备了12具导弹垂直发射装置。【2】从这些数据上看,“洛杉矶”级核潜艇已经是世界一等的核潜艇了。

6.1.2.1“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇
1974年,美国开工建造第四代,也是最先进的一代战略核潜艇--“俄亥俄”(Ohio - SSBN/SSGN)级,首艇“俄亥俄”号于1981年11月正式服役,到1997年9月,该级艇完成了全部18艘的建造计划。“俄亥俄”级长170.7米,宽12.8米,水下排水量18750吨,最大潜深300米,最大航速25节,装1座S8G压水反应堆,2台蒸汽轮机,功率约60000马力。它的艇体中部采用双层壳体,其余占全艇长60%的部分采用单壳体,装备了AN/BQQ5声呐等十余部水声、电子设备。尤其是凭借着极低频通讯系统,它在水下300米处也可接到岸台信号。该级前8艘携带24枚“三叉戟Ⅰ”弹道导弹,从第9艘“田纳西”号开始装载24枚“三叉戟Ⅱ”弹道导弹。该弹射程12000公里,携带12枚分导弹头,一种为10万吨当量W76-MK4型,另一种为47.5万吨当量W76-MK5型,圆偏差概率为90米。【3】这些惊人的数据让世界都为其退避三舍。

6.3印度核潜艇
据印度媒体报道,印度第一艘自主研发的核潜艇“歼敌者号”26日正式下水。该核潜艇排水量约为6000吨,造价29亿美元,可配备最大射程为700多公里的K—15型弹道导弹。这艘潜艇将进行为期两年的试航,计划于2011年正式服役。【1】

6.5我国的核潜艇现状

6.5.1 091型攻击型核潜艇
091型核潜艇(北约代号“汉”级)是中国第一代攻击型核潜艇(SSN),共五艘,,舷号:401、402、403、404、405(依次称呼为长征1-5号)。首艇(舷号:401)首艇1968年在葫芦岛船厂动工,1971年4月开始系泊试验,7月开始用核能发电,主机试车考核,8月15日开始海试。1974年8月7日交付海军使用。后几艘下水时间依次为1977,1983,1987和1990年4月8日。5艘汉级核潜艇都部署在北海舰队。排水量:5500吨(水下);尺寸:长100米,宽11米,吃水8.5米主机:核动力,涡轮-电力推进;1座压水堆,90兆瓦,单轴。航速:25节(水下)。编制:75名。武装:6具533毫米首发射管。拥有鱼雷、水雷、反舰导弹。声纳:可能包括法国的DUUx-5(1985年安装)。【1】这些数据显示,该型核潜艇很落后。

6.5.2 093型攻击型核潜艇
093型型攻击型核潜艇是第二代核动力攻击型潜艇。据美海军报道,093型是“一级多用途的攻击型核潜艇,其安静性、武器和传感器系统将比目前在役的第一代攻击型核潜艇有所改进。在评估武器装备的性能时,对方强调:“除鱼雷和可能装备的反潜导弹外,预计093型还将潜射反舰巡航导弹,可能为自行研制的C801的后续型”。据媒体推测,093级的噪声水平与“阿库拉”级潜艇(鲨鱼级)或“洛杉矶”级潜艇相当。其隐身性能较汉级潜艇大为改观。

6.5.3 092型弹道导弹核潜艇
092型弹道导弹核潜艇中国研制的第一种核动力弹道导弹潜艇,北约代号“夏”级,1978年动工,1981年4月下水,1983年8月交付海军使用。该型核潜艇装备“巨浪一型”(JL-1)弹道导弹(发射重量14,700kg、最大射程约2,150km),12座弹道导弹发射管,数量可能在3艘,舷号均为406。【1】
6.5.4 094型弹道导弹核潜艇
094型弹道导弹核潜艇中国海军新开发的弹道导弹核潜艇(北约代号晋级潜艇)。美国海军情报局认为,094型将是中国有史以来建造的最大的潜艇。预计将比092型弹道导弹核潜艇(北约代号“夏”级潜艇)有明显改进,安静性和传感器系统性能有所提高,推进系统也要可靠得多。094型在葫芦岛的渤海造船厂建造。据报道,094型弹道导弹核潜艇首艘已于2004年7月下水。094型核潜艇将装载新型"巨浪-2"(JL-2)洲际弹道核导弹,射程超过6000海里(据报道,最大射程约14,000km),在数目和性能上超过“夏”级核潜艇上装载的导弹。【1】因此,中国弹道导弹核潜艇能够从中国近海的活动"阵地"瞄准美国和澳大利亚的目标区。

7总结
从以上我们可以看出,无论在技术还是在数量上,美国都是当之无愧的老大。除了核潜艇上有优势外,更主要的是在导弹、航天航空、航母甚至太空方面都具有很大的优势,尤其是最近激光武器的成功研制,更让其在这世界难找到对手。除了美国的威胁外还有英国、法国、印度和日本,这些国家都我们中国都虎视眈眈,尤其是日本和印度,一直视中国为眼中钉肉中刺。值得一提到是,就连南亚的小国也对我们国家心怀不轨。再看看我们国家,虽然092型和094型比较先进,但是相对于美国来说简直是不值得一提。据美媒报道,094型核潜艇的噪声非常大,甚至连在日本关岛的“洛杉矶”级核潜艇都能探测得到。还有结构上的设计,粗大且多的排水管让其很容易被发现。这些让人很担忧。当今世界发展迅速,今天的创新很可能在明天就被淘汰。所以,作为新一代新生力量的我们要努力,为国家的富强而奋斗。




参考文献





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