潜得深,能破冰,不代表扛撞:海狼级核潜艇也有脆弱的一面

飞帅 2021-10-10 07:32:24

美国海狼级核潜艇是典型的冷战产物,它研制的初衷是为了在包括北冰洋在内的各大洋对抗乃至压制苏联核潜艇,夺取远洋水下霸权,因此海狼级采用了最先进的技术和最顶级的装备,价格也贵得吓人,90年代就高达24亿美元,但它生不逢时,定型仅两年,苏联解体,冷战结束,于是原先的29艘的被砍为3艘。

但海狼级仍然代表了当时乃至现在攻击型核潜艇的最高技术水平,它有两大鲜明特征:

一,静音水平接近海洋背景噪音。海洋背景噪声是由海洋动力噪音和生物噪音组成的,海洋动力噪音是由海浪、洋流和风产生的,生物噪声是由各种海洋生物,如鱼、虾等动物产生的。这两种噪音基本分布在200Hz—50kHz的频带上,而海洋在70%的情况下都是三级海况。在三级海况之下,200Hz—50kHz频带的海洋背景噪声大约是107分贝左右。分贝是用来衡量噪音的单位,10分贝相当于微风吹落树叶的沙沙声,30~40分贝是比较安静的正常环境,超过50分贝就会影响睡眠和休息。70分贝以上就会严重干扰工作,而长期工作在90分贝以上的噪声环境中,会严重影响人的听力或引起相关疾病。可见海洋是一个喧嚣的世界。

海狼级的静音水平接近海洋背景噪声

由此可见,美国人声称海狼级核潜艇低于的95分贝海洋噪声是不准确的。虽然有夸大的成分,但海狼级通过大量采用超前技术,对噪音的抑制确实达到了一个新的水平。这主要表现在以下几个方面:

①采用了一系列非常彻底的降噪措施。通常潜艇的噪声主要有三个来源:水动力、机械噪声以及螺旋桨产生的空泡噪声。海狼级核潜艇对这三种噪声都进行了很有效的抑制。

其艇体的接缝、舱盖与压载水舱开口等都经过精心设计,力求表面光滑简洁并尽量减少突出物,指挥台围壳前缘也被设计成了圆弧造型,这就很好的抑制了水动力噪声。

海狼级潜艇围壳前缘的弧形设计

依靠艇体较大的优势,海狼级所有的轮机都安装在双重减震平台上,轮机本身也采取了隔音措施,舰体外部也覆盖有能吸收内部噪音并降低敌方声纳回波强度的橡胶隔音瓦,这些措施最大限度抑制了机械噪声。

海狼级最大的亮点是用泵喷射推进系统彻底消除了螺旋桨空泡噪音。空泡指的是螺旋桨高速旋转时,由于桨叶的高速转动,其背部的压力必然降低,形成一个低压吸力面,当此处压力低于海水的饱和蒸气压时,就会产生大量气泡,就像水沸腾一样。饱和蒸汽压指的是,不同温度下,阻止水沸腾的压强是不同的,这个压强就是饱和蒸气压。 在20℃的海水里面,如果局部出现低于2338.8pa的低压,那么海水就会沸腾并产生气泡,这就是空泡。

螺旋桨的空泡现象

而泵喷射推进系统去掉了暴露在外的螺旋桨,彻底解决了空泡噪音问题。它由环状导管、定子和转子组成,环状导管由吸声和减振材料制造,可屏蔽内流道产生的噪声,定子是一组与来流呈一定角度的固定叶片,能够调整进入导管的水流角度。转子是类似于螺旋桨的旋转叶轮,通过与水流的相互作用产生推力,转子也会产生空泡,但因它在导管内部,不存在空泡噪音的问题了。

泵喷射推进系统结构图

②海狼级S6W核反应堆的自循环能力超过30%。这意味着对加压循环泵的依赖程度大幅降低,潜艇不需开启加压循环泵,单靠自然循环模式带来的推力,就可以达到一个可观的静音航速。

③海狼级还有26个散布于 全舰的噪音、震动侦测器。能检查本身产生的不明噪音或震源,以便及时进行修正。在此基础上,海狼级甚至应用了后来出现的主动降噪技术。

但正因为海狼级核潜艇的静音性能太过出色,反而增大了撞击异物的风险,尤其是它在并不适应的潜海,并且为了隐蔽性关闭主动声纳的情况下。

二,海狼极有极高的艇体强度,拥有破冰能力。它的艇身的耐压壳体采用了HY100高强度钢,屈服强度达690MPa,表示其可承受每平方毫米70公斤的压力。不仅如此,由于HY100钢在钢中加入了铜,提高了钢的耐腐蚀性、焊接性和机加工性。HY100曾长期被美国当作战略物资,不允许擅自出口。采用HY100特种钢后,海狼级最大下潜深度超过了600米。

此外,为了同苏联核潜艇争夺北冰洋水下霸权,海狼级还具备较强的破冰能力。为此,它采用了可伸缩的首水平舵,指挥台围壳也经过特别加强。海狼级舰首装备了一部AB/BQS-24高频近距离主动声纳,主要用途就是探冰。

但海狼级的主要活动范围并非北极,它还是无法达到俄罗斯核潜艇的破冰能力,台风级核潜艇能破3米左右厚度的冰层,美国核潜艇的破冰能力通常只有1米左右。而在冬季的北极地区,平均厚度3米以上的冰层覆盖率达73%,即使在夏季,覆盖率也高达57%。海狼级的“康涅狄格”号就曾被卡在了自己破出来的冰窟窿里,冰是破开了,但上不来下不去,动弹不得,最后还是艇员用铁镐人工清理冰面,“康涅狄格”号才得以脱困。

被困的“康涅狄格”号

但撞击又是另外一回事了。潜艇在水下受到的水压只是一个来自四面八方的均匀压力,况且核潜艇还有完备的传感器测试水压。核潜艇破冰也并非是与冰层相撞,而是缓慢上升,一点点顶开冰层的,事先还要用专门的高频声纳探测冰层厚度。而核潜艇与异物撞击的力却集中在一个点上,还要叠加双方的动能和这个点上的水压,另外,核潜艇头部的众多武器发射开口也降低了强度。可以说撞击带来的破坏力堪比深水炸弹,在这种情况下,海狼级艇体70公斤力/平方毫米的抗压能力就完全不够用了。

海底地形复杂,碰撞的风险时刻存在

本来,海狼级体形巨大,并不适合在浅海地区活动,但却反常的频繁出现,这很可能是取代它的弗吉尼亚级核潜艇性能较为逊色的结果,毕竟是前者是冷战时期不惜代价设计出来的,当初的一系列黑科技,也随着岁月的推移逐渐成熟,在这种背景下,海狼级核潜艇反而成了美国打头阵的先锋。

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评论列表
  • 2021-10-10 08:58

    证明!南海不只一条狼。祖国周边海岸线有很多海怪。

  • 2021-10-10 08:23

    如何潜艇的鼻子都不经撞。里面装的声纳系统。外边就是一个网状框架加上柔性蒙皮。因为用钢板里面的声纳发出的声音功率会大打折扣。探测距离会直线下降。

  • 2021-10-10 08:33

    撞死他,没事扔点集装箱

  • 2021-10-18 15:40

    多在南海的主要美帝巡航路线布置类似这次的障碍物,把南海的海底地形摸透,把南海经营的密不透风!功夫再高,也怕菜刀!这次就是很明显的例子!不开声呐也敢乱转,这回的教训是够他喝一壶的!还以为南海是他们家后院!继续加强设置水下声呐阵和障碍物,常规潜艇多在南海各个可能巡航的路线设伏蹲守,我们那么多常规潜艇,南海围猎美帝核潜艇,我们完全有能力![点赞][点赞][点赞]

  • 2021-10-22 20:42

    海狼级的泵推,和马明伟的泵推,在涵道驱动方式上有什么区别?