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解析日本海自三型潜艇的船体​奥秘

●“亲潮”级

“亲潮”级潜艇的7号舰黑潮号

“亲潮”级潜艇在设计时,采用了两个主要的研究成果。一个是提高对主动声呐探测的隐匿性,另一个是为提升探测能力,装备了舷侧阵声呐。

采用的结果就是前面提到的雪茄型船型,与海自“春潮”级之前的几型水滴形潜艇所采用的外框式双壳体结构不同,“亲潮”级采用了混合壳体结构,在艇体舯部的耐压壳采用了内框式的单壳体,而在艇艏和艇艉耐压壳采用的是外框式双壳体结构。之所以在艇体舯部采用单壳体结构,是为了在此处安装舷侧阵声呐。

此外,由于6具鱼雷发射管都集中配置在艇艏部位,艇艏形状类似于抹香鲸的头部,因此这种船型也被称为抹香鲸型。

作为对主动声呐的对抗措施,“亲潮”级的围壳和艇体上部侧面均设计为向内侧倾斜的形状,使主动声呐的声波反射到其他方向。而且围壳侧面敷设了新研制的水下吸音材料。艇底部还首次在海自潜艇上采用了压载龙骨。

“亲潮”级的指挥台围壳比“春潮”级布置得更靠近艇体舯部,围壳两侧设有出入口,在需要进行维护或了望警戒时,艇员可经出入口通到围壳舵上。围壳上部广泛使用了复合材料(FRP),以降低自身噪音和提高可维护性。

艇艉为十字舵,各由两片控制方向的垂直舵和控制航行姿态的水平舵组成。设在作战指挥中心内的操舵装置,“春潮”级为2组(双人操舵,末号艇“朝潮”号为1组),“亲潮”级为1组(单人操舵)。

西方国家的常规动力潜艇中,英国的“支持者”级和德国的209型也采用了雪茄型船型设计。如果单纯从流体力学角度来说,作为潜艇的基本船型,虽然水滴形最具优势,但采用雪茄型设计的常规动力潜艇在速度上基本与水滴形没有差距。

“亲潮”级的艇内水密区画与“春潮”级相同,都划分为5个水密舱段。不过,水滴形和雪茄型潜艇在各舱段的配置上存在很大区别。

最前部靠近艇艏的第1水密舱段,配置有鱼雷发射管舱和成员居住区,通往艇外的前部紧急逃生口和鱼雷装填口均设在此。在水滴形潜艇上,鱼雷发射管舱位于作战指挥中心下方的第2水密舱段。

第2水密舱段基本位于指挥台围壳正下方,设有围壳升降口、作战指挥中心、艇长室、无线电室、机电室、乘员居住区、前部蓄电池室等。

第3水密舱段设有舯部升降口、士官室、餐厅、厨房、后部蓄电池室等。

第4水密舱段是机舱,舱段上部有后部紧急逃生口,第5水密舱段是电动机室。

“亲潮”级的艇内空间比较富裕,近几年开始接收女性艇员上艇。

●“苍龙”级

“苍龙”级潜艇

“苍龙”级的船型设计在第一代雪茄型“亲潮”级的基础上又进一步优化,具备更好的流体力学特性。与“亲潮”级相比,“苍龙”级的全长增加了2米,宽度增加了0.2米,长宽比仍保持9.2。

“苍龙”级的艇体上部与“亲潮”级有棱有角的形状相比,特意考虑了减少流体阻力的设计,采用平缓的形状,高度也适当降低。

围壳位置与“亲潮”级相比,略微靠前一些,围壳顶部也设计为减少流体阻力的形状,而且围壳前部与艇体的结合部位增加了填角。填角可以减弱或消除围壳根部由前缘向下游发展的马蹄涡,从而降低流体噪音。

“亲潮”级上主要敷设在围壳侧面的消声瓦,在“苍龙”级上将敷设部位扩大到了艇体,但具体安装方式在前期和后期建造的艇上似乎存在差异。

“苍龙”级的尾舵没有延用“亲潮”级的十字舵,而是采用了机动性和抗损性更好的X舵。X舵的4个舵面各倾斜45°安装,所有舵面都可实现方向和姿态的双重控制。“苍龙”级利用计算机可同时控制艇艉X舵的4个舵面和2个围壳舵。

X舵的其他优势,在沉座海底时舵面受损的风险要小于十字舵,由于通常是4个舵面联动操作,每个舵面的负荷较小,可以减小水下噪音。而且在受到主动声呐发射的声波信号探测时,倾斜的舵面可以使声波反射方向上下弯曲。

艇内的水密区画基本沿袭了“亲潮”级的配置,只不过由于AIP装置布置在机舱面前,又单独增设了一个AIP水密舱段,全艇共分为6个水密舱段。“苍龙”级艇内设备集成度和布置密度较高,全长仅比“亲潮”级增加了2米,不过AIP系统体积较大,也导致居住环境比“亲潮”级变差。

与“亲潮”级相同,“苍龙”级靠近艇艏的第1水密舱段内配置有鱼雷发射管舱和乘员居住区,设有通往艇外的前部紧急逃生口和鱼雷装填口。在“亲潮”级上配置在第2水密舱段的围壳升降口,在“苍龙”级上改为配置在第1水密舱段。

第2水密舱段内配置有作战指挥中心、艇长室、无线电室、机电室、居住区、前部蓄电池室等。

第3水密舱段内有舯部升降口、士官室、餐厅、厨房、后部蓄电池室等。

第4水密舱段为AIP区画,配置有4台斯特林主机和2个液氧储罐。

第5水密舱段的为机舱,区画上部为后部紧急逃生口。“苍龙”级上由于采用了MK10单人脱险装具,因此紧急逃生口的尺寸有所改变。第6水密舱段为电动机室。

“苍龙”级的第11、12号艇采用的是锂离子电池,第4水密舱段取消了AIP装置和液氧储罐,而是在此舱段增设了上下两层蓄电池室。

●“大鲸”级

“大鲸”级潜艇

如前所述,“大鲸”级从计划之初就是以搭载锂离子电池为前提进行设计,采用了第三代雪茄型船型。目前,关于该型潜艇的资料还很有限,主要根据预算相关的公开资料及研发资料、日本防卫省公布的1号艇剖面图为基础进行推测。

“大鲸”级是以22艘潜艇体制为前提所计划的第一艘艇。2007~2014财年,日本防卫省技术研究本部(现防卫装备厅)进行了名为“防止被探测·耐冲击潜艇构造研究”项目的初始研究,研究内容是潜艇减震浮筏和新型推进器。

减震浮筏就是将潜艇内各种机械装置安装在底部为橡胶制成的减震基座上,来减少机械装置由于振动产生的噪音,也可以减轻艇外冲击对设备和艇员带来的损害。“苍龙”级的AIP区段已经采用了减震浮筏,估计“大鲸”级将全面采用这种技术。

从防卫省公布的剖面图来看,“大鲸”级的艇内水密区画配置基本沿袭了“苍龙”级,与“亲潮”级同样分为5个水密舱段。

第1水密舱段配置有鱼雷发射管舱和乘员居住区,虽然在公布的剖面图上没有显示,但应该设有前部紧急逃生口和鱼雷装填口。如果围壳升降口与“苍龙”级的配置相同,估计会在这个舱段,如果围壳配置比“苍龙”级更靠近舯部,那么有可能围壳升降口会配置在第2水密舱段。

第2水密舱段内有作战指挥中心、艇长室、无线电室、机电室、居住区、前部蓄电池室,第3水密舱段内有舯部升降口、士官室、餐厅、厨房和后部蓄电池室等。

第4水密舱段为机舱,上部是后部紧急逃生口,第5水密舱段为电动机室。

采用第三代雪茄型船型的“大鲸”级,全长和宽度与“苍龙”级相同,外观也没有太大变化。只是围壳上层构造的线型介于“苍龙”级和“亲潮”级之间,厚度有所增加,消声瓦的敷设似乎与“苍龙”级相同。艇艉与“苍龙”级一样,也采用了X舵,艇底部与“亲潮”级和“苍龙”级一样,也安装有压载龙骨。

文章内容摘选自《兵工科技》2022年第11期,原文作者:云海天。

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