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祖宗之法不可变:潜艇围壳的是与非潜艇围壳是常规潜艇不可或缺的设施。如果没有围壳:

祖宗之法不可变:潜艇围壳的是与非

潜艇围壳是常规潜艇不可或缺的设施。如果没有围壳:柴油机通气管无处安放,ssk经常需要通气管航向,需要频繁使用各种升降微言情。常规潜艇还有不少水面航行需求,人员视野需要围壳高度,围壳为艇员提供遮蔽,提供轻武器平台,等等。总之即使是未来常规潜艇,围壳也是取消不掉的。

但是对于核潜艇,围壳对航行的帮助大大减小。核潜艇无需经常潜望镜深度航行,无需频繁使用升级桅杆。然而围壳对核潜艇负面作用相当大。首先是附体阻力,据研究以洛杉矶级为例,去掉围壳可以使潜艇海军部系数提升150左右,相当于潜艇线型非常大的优化。然后是倾覆力矩,围壳越大倾覆力矩也越大,它就像一片起反作用的机翼,在潜艇转弯时因侧滑产生不对称升力,转弯角越大,速度越快倾覆力矩也越大,当突然超过潜艇横侧稳定力矩时,一把把潜艇往X轴压过去,导致潜艇倾覆。这是没有纠正机会的,潜艇不是战斗机,无法靠副翼横滚纠正。

围壳还会附加一个艇首下沉力矩,潜艇转弯时如果贴近海底,下沉力矩可能会使潜艇扎海床上。因此高速攻击核潜艇都会限制转弯速度,防止突然姿态失稳,高速冲向海底。再就是噪声影响。围壳会拉出一道马蹄涡,冲击垂直尾翼,然后再冲击螺旋桨,冲击尾翼会造成周期振动噪声,冲击螺旋桨产生调制噪声,桨叶有规律产生稍涡空派和振动。潜艇为减重围壳板材厚度较低,速度提升层流最先转捩,产生幅度很大的结构振动噪声。面对主动声呐一大块平板结构会产生镜面反射,令敌方声呐很远就探测到潜艇。

美俄各有自己的解决办法。美国的做法是限制围壳大小,长尾鲨用了个很小的围壳,但是到了鲟鱼又加大了,到洛杉矶又再度缩小。美国核潜艇围壳较靠近艇首,对倾覆力矩是不利的,目的是拉远与螺旋桨的距离,降低噪声,同时也与美国潜艇长度大,指挥室靠前有关系。到了海狼级围壳加了前导流罩,对降低马蹄涡强度有好处,也降低干扰阻力,以及与艇身结合部的湍流噪声。美国将来可能真的取消围壳,或者设计成仅容纳桅杆而无人员指挥台的小型围壳。

苏俄因为地处寒带,围壳有很重要的水面航行需求。他们有两条线,第一条线是红宝石设计局的战略核潜艇以及天青石设计局的945型核潜艇,共同特点是硕大的常规造型围壳,战略核潜艇的带有全包围指挥室,供艇员水面航行躲避暴风雪。第二条线是天青石设计局的攻击核潜艇,流线型三元线型围壳是他们的特点,从671到971,都是如此。三元围壳水动力性能很好,马蹄涡相对较轻,靠近艇体中线倾覆力矩也相对较小。俄罗斯潜艇指挥室靠后,围壳也靠后,为避免围壳涡对螺旋桨形成过多冲击,拉长了轴承长度,形成一个流线型延长尾。

不过延长尾对传动轴激励壳体振动噪声是很不利的,传动轴的轴频、轴频谐波会使壳体发出50hz左右的规律性振动,而苏俄潜艇又是双壳体,轻壳更容易被激励,对长拖曳阵声呐,此振动是检测低速核潜艇的重要信源。885核潜艇围壳相对靠前,尾部缩短。苏俄阵营中跑的最快的是705和661,705围壳就比661合理的多,661在高速航行时围壳会发出巨大的噪声,该级艇几乎是顶着围壳阻力跑高速,其围壳很容易产生结构损坏。

未来核潜艇完全取消围壳不太可能,可行方案是围壳改成一个一米多宽,两米多长,四五米高的椭圆立柱,仅作为桅杆通道而取消人员指挥台,水面航行靠高分辨率光电桅杆传输360度监视信号到ar眼镜之类的环显设备,指挥潜艇水面航行。靠港时在平静水域人员可甲板指挥,或者在立柱顶部搭临时观察台。如果完全取消围壳,需要精密的主动控制技术使潜艇使用桅杆时不露出水面,不过这个限制比较大,海浪会使近水面控制不可避免的产生姿态起伏。

折叠桅杆也是可以的选项。艇体上部设一流线型矮上层建筑,里面容纳可以竖起、放倒的桅杆保护套,潜望镜升起前保护套竖起固定好,潜望镜从中间的垂直通道经过,这样就可以保护潜望镜下段,起到和围壳一样的作用,是一种比较好的折中方案。当然完全取消围壳也是可选的,人员在低矮的上层建筑内指挥航向,升起潜望镜前先升起潜望镜保护套,再升起潜望镜,不过可能要舍弃光电桅杆不穿舱板的优点。