潜艇的基本知识

潜艇的基本知识 船台上的俄罗斯“基洛”级常规动力潜艇。【资料图片】 潜艇是一种能潜入水下活动和作战的舰艇，也称潜水艇，是海军的主要舰种之一。潜艇 在战斗中的主要作用是：对引陆上战略目标实施核袭击，摧毁敌方军事、政治、经济中心； 消灭运输舰船、破坏敌方海上交通线；攻击大中型水面舰艇和潜艇；执行布雷、侦察、救援 和遣送特种人员登陆等。 潜艇按作战使命分为攻击潜艇与战略导弹潜艇；按动力分为常规动力潜艇（柴油机-蓄电 池动力潜艇）与核潜艇（核动力潜艇）；按排水量分，常规动力潜艇有大型潜艇（2000 吨以 上）、中型潜艇（600～2000 吨）、小型潜艇（100～600 吨）和袖珍潜艇（100 吨以下）， 核动力潜艇一般在 3000 吨以上；按艇体结构分为双壳潜艇、个半壳潜艇和单壳潜艇。 潜艇之所以能够发展到今天，是因为它具有以下特点：能利用水层掩护进行隐蔽活动和 对敌方实施突然袭击；有较大的自给力、续航力和作战半径，可远离基地，在较长时间和较 大海洋区域以至深入敌方海区独立作战，有较强的突击威力；能在水下发射导弹、鱼雷和布 设水雷，攻击海上和陆上目标。 潜艇配套设备多样，技术要求高，全世界能够自行研制并生产潜艇的国家不多。潜艇自 卫能力差，缺少有效的对空观测手段和对空防御武器；水下通信联络较困难，不易实现双向、 及时、远距离的通信；探测设备作用距离较近，观察范围受限，容易受环境影响,掌握敌方情 况比较困难；常规动力潜艇水下航速较低，水下高速航行时续航力极为有限；充电时须处于 通气管航行状态，易于暴露。 常规潜艇的自持力一般在 45 天左右，核潜艇最高纪录可以达到90 天。 二次大战中被称为“海狼”的德国海军 U型潜艇。【资料图片】 潜艇主要执行巡逻、警戒、封锁、反潜、侦察等任务。其主要攻击对象首选为敌方的运 输船或商船，而航母、战列舰、巡洋舰等大型水面舰艇由于大多拥有护航舰艇和飞机保护， 攻击风险较大。 潜艇内部主要有艇体、操纵系统、动力装置、武器系统、导航系统、探测系统、通信设 备、水声对抗设备、救生设备和居住生活设施等。 双壳潜艇艇体分内壳和外壳，内壳是钢制的耐压艇体，保证潜艇在水下活动时，能承受 与深度相对应的静水压力；外壳是钢制的非耐压艇体，不承受海水压力。内壳与外壳之间是 主压载水舱和燃油舱等。单壳潜艇只有耐压艇体，主压载水舱布置在耐压艇体内。个半壳潜 艇，在耐压艇体两侧设有部分不耐压的外壳作为潜艇的主压载水舱。 潜艇艇体多呈流线型（先进的潜艇一般设计成水滴形或者雪茄形），以减少水下运动时 的阻力，保证潜艇有良好的操纵性。 耐压艇体内通常分为艏、舯、艉三大段，分隔成 3～8 个密封舱室，舱室内设置有操纵指 挥部位及武器、设备、装置、各种系统和艇员生活设施等，以保证艇员正常工作、生活和实 施战斗。现代潜艇在艏段安装有大型球形声纳基阵和鱼雷舱，在鱼雷舱内一般安装有 4-8 具 533-650mm 鱼雷发射管。舯段有耐压的指挥室和非耐压的水上指挥舰桥。在指挥室及其围壳 内，布置有可在潜望深度工作的潜望镜、通气管及无线电通信、雷达、雷达侦察告警接收机、 无线电定向仪等天线的升降装置。艉段主要安装有动力装置和传动装置。在艇身两侧一般还 安装有声纳基阵。 操纵系统用于实现潜艇下潜上浮，水下均衡，保持和变换航向、深度等。潜艇主压载水舱注 满水时，增加重量抵消其储备浮力，即从水面潜入水下。用压缩空气把主压载水舱内的水排 出，重量减小，储备浮力恢复，即从水下浮出水面。艇内设有专门的浮力调整水舱，用于注 入或排出适量的水，以调整因物资、弹药的消耗和海水密度的改变而引起的潜艇水下浮力的 变化。艇首、艇尾还设有纵倾平衡水舱，通过调整首、尾平衡水舱水量以消除潜艇在水下可 能产生的纵倾。艇首（或指挥室围壳处）和尾部各设有一对水平升降舵，用以操纵潜艇变换 和保持所需要的潜航深度。艇尾装有螺旋桨和方向舵，保证潜艇航行和变换航向。 芬兰海军“维斯克”Vesikko号 UII型原型潜艇内部的轮机舱内的柴油主机。【资料图片】 最早期曾经尝试过做为潜艇动力来源的有压缩空气、人力、蒸气、燃油和电力等等。而 真正成熟的第一种潜艇动力来源是以柴油机配合电动马达(柴电)做为共同的动力来源。 第一次世界大战之前，潜艇开始使用柴油机配合电动马达作为潜艇的动力来源。这种动 力是第一种潜艇用机械动力。柴油机负责潜艇在水面上航行以及为电瓶充电的动力来源，在 水面下，潜艇使用预先储备在电瓶中的电力航行。由于电瓶所能够储存的电力必须提供全舰 设备使用，即使采取很低的速度，也无法在水面下长时间的航行，必须浮上水面充电。后来 出现的呼吸管则使得潜艇的潜航能力增加。 呼吸管在第二次世界大战前由荷兰开发出来，其后由德国进一步的改良并首先使用在他 们的潜艇上面。呼吸管的基本构造很简单，就是一个可以伸长的通气管，将外界的空气引导 至柴油引擎，产生的废气也经由呼吸管排送出去，另外再附加防止海水进入以及将进入的海 水排除的管线。通过使用呼吸管可以让潜艇在潜望镜深度情况下使用柴油机，这样潜艇就不 必上浮即可补充电力。呼吸管的使用大幅改变当时潜艇的作业方式与弹性。在使用呼吸管以 前，潜艇一定要浮出海面进行换气和充电的作业，而这个作业时间限制在夜间。采用呼吸管 之后，潜艇只需要将呼吸管伸出海面就得以进行充电的工作，不仅降低潜艇被发现的机率， 也扩展潜艇可以充电的时机。 针对这个威胁，盟军是利用巡逻机携带的特殊雷达来寻找微小的呼吸管，即使无法击沉 潜艇，至少也要迫使它无法充电而没有能力持续的追踪与攻击。 核动力是继柴电动力之后发展的又一种动力。核动力的原理是通过核子反应炉产生的高 温让蒸汽机中产生蒸气之后驱动蒸气涡轮机，来带动螺旋桨或者是发电机产生动力。最早成 功在潜艇上安装核子反应炉的是美国海军的鹦鹉螺号潜艇，目前全世界公开宣称拥有核子动 力的国家有 5 个，其中以美国和俄罗斯的使用比例最高。美国甚至在 1958 年宣布不再建造非 核动力潜艇。 核动力潜艇相比于传统的柴电潜艇，具有动力输出大，动力续航高（由于核动力潜艇的 燃料的补充更换通常在 10 年以上，相比于仅仅几周或几月的柴电动力潜艇要大大增加，所以 也通常被视为无限续航），速度快等优点。但核动力潜艇却有技术难度大，稳定性差，建造 费用高，噪音大以及维护要求高的缺点。由于柴电潜艇和不依赖空气推进技术的发展，核动 力潜艇已经不再是先进潜艇动力的唯一。 新加坡新 AIP潜艇“射手”号。【资料图片】 AIP 是 (Air-Independent Propulsion) 的简称，中文称为不依赖空气推进。1930 年， 德国沃尔特(Walter)博士提出以过氧化氢做为燃料的动力机系统，经过数年的研究和试验， 在二战末期，沃尔特发明了“沃尔特式动力机”，原理是通过燃烧过氧化氢推动内燃机工作， 由于过氧化氢燃烧反映产生氧气，所以不需要额外空气，但是早期的沃尔特式动力机并不可 靠，因为过氧化氢容易发生自燃反应，因此德国只生产几艘 XVIIB，以过氧化氢为动力的潜 艇。 第二次世界大战之后，许多国家开始研究其他可能的替代动力来源，以延长潜艇在水面 下持续作业时间，采用柴油机与电力马达加上电瓶的搭配，但是在潜艇中携带氧化剂或者是 其他不需要氧气助燃的设备，如此一来可以在水面下驱动柴油机进行充电，或者是由新的动 力来源为电瓶充电与驱动电力马达。 尽管不依赖空气推进拥有大大提高了柴电动力潜艇的能力，但由于过氧化氢等氧化剂的 稳定性差，使得不依赖空气推进的安全性常被质疑。实际上无论早期沃尔特试验还是二战后 美国，苏联的深入研究，都出现了或多或少的事故以及问。 现代不依赖空气推进装置类别主要为空气封闭柴油机、闭式循环汽轮机、斯特灵闭式动 力机以及燃料电池等。 潜艇的武器系统主要有弹道导弹、巡航导弹、反潜导弹、鱼雷、水雷武器及其控制系统 和发射装置等。 美国海军“三叉戟”D-5战略导弹实弹发射。【资料图片】 弹道导弹，是战略导弹潜艇的主要武器，用于攻击陆上重要目标，大多携带单个或分导 式核弹头。1 艘战略导弹潜艇装有弹道导弹 12～24 枚，如美国的俄亥俄级战略核潜艇，一次 可携带三叉戟 D5 战略导弹 24 枚，每枚携带 12 个 15 万吨级分导式核弹头，一艘潜艇一次可 以投掷 288 个核弹头，威力足以摧毁半个欧洲。 巡航导弹是战术核潜艇或者攻击型核潜艇的主战装备，有战术巡航导弹和战略巡航导 弹。战术巡航导弹，主要用于攻击大、中型水面舰船；战略巡航导弹，主要用于攻击陆上目 标。著名的有美国潜射战斧巡航导弹，射程 450-2500 公里。可用于反舰也可用于对岸核攻击。 潜射反舰导弹也是现代潜艇主战装备之一，用于攻击各种水面目标，可水下发射，射程 远，精度高，但威力不如鱼雷。 反潜导弹，是一种火箭助飞的鱼雷或深水炸弹，有的采用核装药，主要用于攻击水下潜 艇，是二战后逐渐兴起的一种武器，著名的有美国阿斯洛克反潜导弹。 鱼雷是潜艇的传统武器，除了极少数研究用潜艇和袖珍潜艇外，几乎所有潜艇都装备有 鱼雷，主要用于对舰、对潜攻击。鱼雷是破坏舰艇水下结构的利器，命中 1 枚即可重创一艘 驱逐舰，命中 1-2 枚可击沉或重创一艘万吨级商船，命中 2-3 枚可重创或击沉一艘万吨级巡 洋舰。过去主要采用无制导的应用压缩空气的直航鱼雷，二战中纳粹德国和日本相继发明了 电动鱼雷、声自导鱼雷和热动力鱼雷。现代潜艇主要装备 533mm-650mm 的重型反舰/反潜两用 鱼雷。在攻击中段一般采用线导方式，末段采用声导、尾流自导等方式进行攻击。 潜艇使用的水雷，多为沉底水雷，主要布设在敌方基地、港口和航道，用于摧毁敌方舰 船。武器控制系统多采用数字计算机，可同时计算跟踪多批目标，提供决策依据，求出最佳 攻击目标的射击阵位，并计算出数个目标的射击诸元，实现武器射击指挥自动化。 潜艇指挥员使用潜望镜对外界进行观察。【资料图片】 潜艇的导航系统包括磁罗经、陀螺罗经、计程仪、测深仪、六分仪、航迹自绘仪，自动 操舵仪和无线电、星光、卫星、惯性导航设备等。惯性导航系统能连续准确地提供潜艇在水 下的艇位和航向、航速、纵横倾角等信息。“导航星”全球定位系统使用后，潜艇在海上瞬 间定位精度达 10 米左右。 潜艇的探测设备主要有潜望镜、雷达、声呐以及雷达侦察告警接收机。潜艇在水下将潜 望镜的镜头升出水面，可用目力观察海面、空中和海岸情况，测定目标的方位、距离和测算 其运动要素。现代潜艇在潜望镜上安装有激光测距、热成像、微光夜视等传感器，具有夜间 观察、照相和天体定位等功能（见潜艇潜望镜）。雷达，通过雷达升降天线能在水下一定深 度测定目标的方位、距离和运动要素，保证潜艇航行安全和对水面舰船实施鱼雷或导弹攻击， 雷达侦察告警接收机的天线采用专门的升降桅杆或寄生于其他升降装置上，保证潜艇在潜望 镜航行状态时对敌方雷达的侦察告警。声呐是潜艇水下活动时的主要探测工具，有噪声声呐 和回声声呐。噪声声呐能对舰船进行被动识别、跟踪、测向和测距；回声声呐能主动测定目 标的方位、距离和运动要素。此外，还有探雷声呐、测冰声呐、识别声呐和声线轨迹仪等。 潜艇的通信设备主要有短波、超短波收发信机，甚长波收信机，卫星通信和水声通信设 备等。潜艇向岸上指挥所报告情况主要利用短波通信，接收岸上指挥所电讯主要用甚长波收 信机，同其他舰艇、飞机或沿岸实施近距离通信联络主要利用超短波通信。潜艇可以利用升 降天线在一定深度收信，若使用拖曳天线，能在较大深度收信。卫星通信，可使潜艇通过卫 星与岸上指挥所实施通信，通信距离远。水声通信，用于同其他潜艇、水面舰艇的水下通信 和识别。为保证通信的隐蔽性，潜艇一般采用单向通信方式，使用超快速通信系统，能使潜 艇在极短的瞬间向岸上指挥所发信。 水声对抗设备主要有侦察声呐和水声干扰器材等。侦察声呐，用于侦察目标主动声呐发 出的声波信息及其技术参数。水声干扰器材主要有水声干扰器、水声诱饵（潜艇模拟器）和 气幕弹，用于压制、迷惑、诱开敌方声呐的跟踪或声自导鱼雷的攻击。 俄罗斯潜艇正在吊装潜艇救生舱。【资料图片】 救生设备主要有失事浮标和单人救生器等。潜艇失事时，放出失事浮标以标志潜艇失事 的位置，并与外界取得联系。单人救生器可供艇员通过鱼雷发射管、指挥室或专为脱险用的 救生闸套离艇出水。在潜艇主压载水舱内还装有应急吹排水系统，潜艇失事时，可由潜艇或 救生艇注入高压气体排出主压载水舱内的水，使潜艇浮出水面。 居住生活设施包括空气再生、大气控制、放射性污染检测、温湿度调节系统、生活居住 以及饮食、用水、照明、排泄、医疗等设施，用于保持艇内适宜的生存和活动环境，保障艇 员健康。 潜艇艇员呼吸的氧气主要来自四个方面：通气管装置、空调装置、空气再生装置和空气 净化装置。 通气管装置是一种可以升降的管子，在近海海域或夜间航行时，潜艇有时上浮至潜望镜 深度，在距水面几米或十几米深的地方伸出潜望镜观察水面及空中敌情，如条件允许，可将 通气管升出水面，空气经管子进入潜艇舱室，舱内污浊空气可通过设在指挥台围壳后部的排 气管装置用抽风机排出，使艇内空气对流，可以保持新鲜空气。潜望镜深度在战术术语中称 作危险深度，为了隐蔽起见，潜艇一般都不敢使用这种工作状态，因为它极易被敌反潜兵力 发现，在近海还容易撞击或搅乱渔网等。 空调装置主要是保持艇内的温度、湿度等，使艇员有一个舒适的生活环境和工作条件， 同时保证电子设备的正常工作，它本身并不能产生氧气。 空气再生装置是一种可以生成氧气的装置，它由再生风机、制氧装置、二氧化碳吸收装 置等组成。工作时，风机将舱内污浊的空气经风管抽至二氧化碳吸收装置，消除二氧化碳， 再在处理过的空气中加进由制氧装置产生的氧气，然后经风管送到各舱室供艇员呼吸，如此 循环，以达空气再生的目的。这种空气再生装置通常还可用电解水来制氧，它分解出的氧气 可供 70～100 人呼吸数小时，但由于耗电过多，不适于常规潜艇。此外，还有一些预储氧气 的方法，如再生药板、氧气瓶、液态氧和氧烛等。再生药板是一种由各种化学物质及填料制 成的多孔板，空气流过时，就能产生化学反应，生成氧气。一般潜艇上带的再生药板，可使 用 500～1500 小时。氧气瓶是将氧气储存起来的一种高压容器，使用时打开阀门即可放气， 主要供潜水钟、深潜器等使用。液态氧也是一种与氧气瓶类似的高压容器，它可供 100 名艇 员使用 90 天。氧烛是一种由化学材料等制成的烛状可燃物，点燃后即可造氧。一根 1 尺长、 直径 3 寸的氧烛所放出的氧气，可供 40 人呼吸 1 小时。 空气净化装置是将艇内空气中的有害气体和杂质控制在允许标准值以下的一种处理装 置，常用的有以下四种：一是消氢燃烧装置，它主要是用电加热器将流过的空气加温，然后 在催化燃烧床的催化作用下使氢、氧发生化学反应而生成水蒸气，氢就被燃烧掉了。二是有 害气体燃烧装置，其工作方式与第一种基本相同，只不过它所燃烧掉的是有害气体。三是二 氧化碳净化装置，它通过一种特殊药液来吸收二氧化碳。四是活性炭过滤器，它是用活性炭 作滤料，是由特制的炭组成的多孔性吸附剂来吸收各种有害气体，进而达到净化空气的目的。