美國常規動力潛艇的絕唱 現代潛艇的探路者——「長頜須魚」級

2020-12-23 雛菊西瓜Peterpan

1990年對美國海軍潛艇部隊來說是一個劃時代的年份,當年10月30日,最後一艘戰鬥常規潛艇SS-581「紅大馬哈魚」號退役,從此美國的潛艇部隊進入全核動力化時代,成為世界上第一支全核水下艦隊。當時的美國潛艇部隊正處於新老級別的核潛艇交替階段,所以型號較為繁雜,攻擊型核潛艇包括「洛杉磯」級、「鱘魚」級和「長尾鯊」級,彈道飛彈核潛艇包括「拉斐特」級和「俄亥俄」級。而「大馬哈魚」號所在的「長頜須魚」級常規潛艇是美國戰後第三代也是最後一代常規潛艇,與實驗艇「大青花魚」號共同對之後潛艇的技術發展帶來了重大影響。

「大青花魚」號實驗潛艇

說到「長頜須魚」級常規潛艇就不得不提他的前輩AGSS-569「大青花魚」號常規潛艇,這是一艘比較特殊的潛艇,沒有武器裝備,但對之後潛艇的發展帶來了極為重要的影響。

二次世界大戰中期及以前的潛艇受到動力系統限制大都以水面航行為主,大部分時間都在水面航行充電,只有需要的時候按才下潛。所以那時候的潛艇基本注重的是水面航行能力,採用和水面艦艇類似的常規型艇型設計,水面航行的興波阻力較小,可以保證水面航速。但隨著二戰中後期各國反潛手段開始不斷增強,潛艇的生存能力得到嚴重的壓縮,所以各種新的潛艇技術也不斷推出,其中水下航速又是潛艇突防的重中之重,而速度的提升也必須推翻以前傳統的潛艇設計思路。

美國「石首魚」號潛艇 注意傳統的常規性艇型設計 艇艏類似於水面艦艇

1948年美國開始立項新一代具備水下性能的常規動力潛艇的設計,從1949年開始美國在DTMB著手進行水池試驗,之後在美國航空研究所蘭利風洞進行輔助實驗,最終在27個模型中確定水下高速潛艇的採用水滴線形,且艇體長寬比不宜太大,艇體各段橫截面儘量接近原型。1952年3月,排水量1837噸的AGSS-569「大青花魚」號常規試驗潛艇開工建造,次年8月1日服役。自服役之日起,「大青花魚」號就不斷接受改造,進行不同項目的驗證,包括材料(HY-80鋼)、動力(銀鋅電池組)、聲吶(數字式多波束掃描聲吶)、尾舵(十字舵和X型尾舵)、艇型(水滴形),單葉螺旋槳等等。

最終,採用常規動力的「大青花魚」號所獲得高達33節的水下航速,大大超過採用過渡艇型設計的核動力「鸚鵡螺」號的23.3節水下航速。而之後採用水滴形艇型和大直徑五葉螺旋槳的「鰹魚」級核動力攻擊型潛艇的水下航速則達到28.3節,比「鸚鵡螺」號要高5節之多,也證明了「大青花魚」的思路是成功的。

另外,在「大青花魚」號使用的HY-80型實驗鋼材被廣泛用於冷戰時期美國各型潛艇,並深遠著影響了西方國家潛艇材料標準。而水滴形艇型更是打破了之前的常規型潛艇設計,另外以阻力較小的單軸推進使潛艇儘可能在水下獲得最大的推進效率,這一理論對之後潛艇發展構成重大影響,成為水下高速潛艇的母型,也包括核潛艇的發展。從目前潛艇的發展來看,不管是美國「洛杉磯」級還是之後的「維吉尼亞」級,也包括其他國家一系列的潛艇發展,其設計思路基本沒有脫離「大青花魚」號潛艇,或者說大家最終都在指向與「大青花魚」號同樣的結論和設計思路。所以「大青花魚」號也被視為戰後潛艇發展的裡程碑。

「維吉尼亞」級攻擊型核潛艇 典型的水滴型艇型

「維吉尼亞」級攻擊型核潛艇 單軸+十字尾舵

「長頜須魚」級橫空出世

「大青花魚」號的試驗成功給新一代潛艇帶來了曙光,但「大青花魚」畢竟只是實驗潛艇,不帶有任何武器系統,如果將其成果應用於戰鬥潛艇是否能達到同樣的效果?雖然1954年美國下水了世界上第一艘核潛艇「鸚鵡螺」號,但該艇只是用於核動力系統的驗證,「大青花魚」號的實驗成果並沒有在「鸚鵡螺」號上得以體現。所以1956年,美國進行實戰技術驗證的新一代常規動力潛艇列入建造計劃,這就是美國戰後第三代也是最後一代常規動力潛艇「長頜須魚」級。

1956年5月18日,首制艇「長頜須魚」號在樸茨茅斯海軍造船廠開工,1958年7月19日下水。另外2艘「大馬哈魚」號和「北梭魚」號在1957年分別在英格爾斯造船廠和紐約造船廠開工建造。

SS580「長頜須魚」號

SS581「大馬哈魚」號

ss582「北梭魚」號

水滴形艇型和武器系統的結合

「長頜須魚」級潛艇和「大青花魚」在外形上頗有相似,都是採用水滴形艇型、十字形水平舵和垂直尾舵、摺疊式首水平舵、螺旋槳也都在尾舵後方。但上面我們也說過,「大青花魚」是實驗艇,因為沒有武器系統所以太過於理想,外形可以按照最小水下阻力來設計。但作為戰鬥潛艇的「長頜須魚」級必須考慮武器系統、聲吶和指揮系統,所以在設計上「長頜須魚」級顯得更胖一些

總整體上講,「長頜須魚」級潛艇主體結構為雙層殼體,由1.5英寸厚的HY80鋼製成,內部主要分成三個大的艙區,從前到後分別是魚雷艙、指揮控制和居住艙、動力艙。

位於艇艏的是魚雷艙,包括艏魚雷艙和首部聲吶。魚雷艙裝備6具MK58型533毫米魚雷發射管,分為上下兩層布置,每層3具。與二戰時期相比,這種上下層布局比較新穎,因為二戰時期的潛艇採用和水面艦艇一樣的常規艇型,可以左右對稱每側3部發射管。但「長頜須魚」級採用的水滴形設計使其無法進行左右布局,而是採用了上下對稱布局。艇內共攜帶18枚MK48型533毫米魚雷,其中發射管內6枚、備用12枚艇。艏位置魚雷發射管上方和下方分別布置AN/BQS-4型主動聲吶基陣和AN/BQR-2被動聲吶基陣,這種聲吶布局方式在之後的「喬治華盛頓」級彈道飛彈核潛艇也有應用。

SS580「長頜須魚」號 注意艇艏魚雷發射管的布局

MK58型533毫米魚雷發射管

潛艇舯部為指揮和居住艙 ,整體分為上下三層:

上層為指揮控制室和作戰指揮中心(含姿態操縱和壓載水控制)。

中層為士兵艙、餐廳、聲吶室和蓄電池密封艙。

下層為蓄電池艙和儲藏室。

其中下層蓄電池艙分為前蓄電池艙和後蓄電池艙,分別儲存252個蓄電池。中層由前往後分別是盥洗室、首士兵艙、聲吶室和士兵艙,還有士兵餐廳,基本是生活區。上層是整個潛艇的核心位置,整艘潛艇的姿態以及壓載水控制、作戰指揮和電子對抗偵查、軍官會議室、艇長室和軍官寢室全部位於上層。這種大三艙設計也算是個首創的模式,因為在此之前的常規動力潛艇基本上是按照7-8個小艙室設計,這種設計通常被認為是抗沉性較差,因為分艙較少會導致一個艙室進水後就沉沒。但反過來說,按照「長頜須魚」的艙室布局,只要中間艙不進水,那麼大部分艇員都可以通過艇艏或艇尾逃生生存,疏散速度也更快。另外,大艙室的設計減小了內部容積的浪費,增大了空間利用率。在這點上,美國人可能有自己獨特的考慮,抗沉性是一方面,生存能力又是另一個方面。

潛艇尾部為動力艙,配備3臺Fairbanks-Morse型對置式活塞柴油機(單機功率1500馬力)驅動3臺發電機(單機功率940千瓦),主推進電機為埃利奧特型電動機,功率為4820軸馬力。水下航行時,電動機由2組蓄電池驅動,水下最大航速19節,續航力174海裡/3節。水面航行時由柴油機提供動力並為蓄電池充電,水面最大航速14節,續航力14000海裡/10節。

與之前「大青花魚」相比,「長頜須魚」級潛艇因為安裝了武器系統和電子系統,所以從外觀上看變得「豐滿」一些,這樣帶來的是水下航行阻力也有所提升。再加之噸位由「大青花魚」的1837噸提升至2637噸,所以其水下最大航速也下降至19節,但這不影響「長頜須魚」級潛艇在航速方面的突破,因為他首次實現了戰鬥潛艇水下航速超過水麵航速。

深遠的影響

作為世界上第一款採用水滴形艇型的作戰潛艇,「長頜須魚」級和之前進行試驗的「大青花魚」號深遠著影響後來的作戰潛艇,在60年代颳起了一股「水滴形」的潮流。1961年,「長頜須魚」級接受改造,將首水平舵改到指揮圍殼,再次引領了一波潮流。日本在1960年代開工的「渦潮」級常規動力潛艇充分吸收了當時美國最新的潛艇技術,將「長頜須魚」的水滴形艇型、十字尾舵、單軸推進實際應用,在尺寸和排水量也基本接近美國「長頜須魚」。而「渦潮」級的出現又在影響後來的2450噸的「夕潮」級和3200噸「春潮」級常規潛艇的發展,延續這條路將日本的常規潛艇越造越大。

「渦潮」級常規動力潛艇

「夕潮」級常規潛艇

除日本之外,荷蘭也是較早應用「長頜須魚」成果的國家。1966年,荷蘭開工「旗魚」級常規動力潛艇,近似圓截面的艇體以及水滴型外型,十字尾舵、單軸推進、艏水平舵改設在指揮臺圍殼,排水量達到2800噸,是當時世界上排水量較大的作戰常規動力潛艇,比美國「長頜須魚」還要大100噸。而「旗魚」級潛艇的設計又影響著後來的「海象」級以及「海龍」級常規潛艇。

荷蘭「旗魚」級常規動力潛艇

荷蘭「海象」級常規潛艇

所以我們說,為什麼「大青花魚」和「長頜須魚」都是潛艇發展史上的裡程碑,就是因為這種系統化的全新設計思路大大提高了潛艇的機動性能和突防能力,一定程度上這也改變了冷戰時期的潛艇作戰戰術和運用模式。

常規潛艇的退出

不管是「長頜須魚」還是「大青花魚」在潛艇發展的地位上是毋庸置疑的,即便是美國海軍自己也給出來高度的評價,但為什麼在美國海軍當中卻成了常規潛艇的絕唱。「長頜須魚」的建造是在「鸚鵡螺」號和「海狼」號攻擊型核潛艇之後,由於核動力系統體現出無比優異的續航能力,所以3艘「長頜須魚」完成建造後引起質疑:

3艘「長頜須魚」的造價相當於1艘攻擊型核潛艇,但3艘是否能達到1艘核潛艇的實戰價值呢?

雖然從戰術上,3艘常規潛艇可能會帶來更高的價值。但是從長期的戰略和戰術綜合效費比去考慮,常規潛艇無論如何也達不到核潛艇的水平,面對大西洋和太平洋的美國,顯然核潛艇價值更高,融合了「大青花魚」和「長頜須魚」的核潛艇會更有價值,所以轉為繼續建造「鰹魚」級和「長尾鯊」級攻擊型核潛艇。直到今天,即便是裝備有AIP系統的大型常規動力潛艇也別認為通常無法與核動力攻擊潛艇相抗衡,所以五大常任理事國依舊不斷發展最新一代的攻擊型核潛艇。所以1957年6月開工的三號艇SS582「北梭魚」號成為美國海軍建造的最後一艘戰鬥常規潛艇。1990年10月30日,二號艇SS581「紅大馬哈魚」號退役,美國終結了常規潛艇時代,全面進入核潛艇的時代。

「鰹魚」級攻擊型核潛艇

「長尾鯊」級攻擊型核潛艇

結語

在整篇文章中,我們不斷強調「大青花魚」和「長頜須魚」級常規潛艇的裡程碑作用以及對後續潛艇的意義。雖然美國最終擯棄了常規動力潛艇,但這兩型潛艇所帶來的突破不僅僅局限於常規潛艇,而是整個潛艇系統的一次大革新,其設計思想也成了美國海軍核潛艇的模式,日後各國無論是常規潛艇還是核潛艇都產生了巨大的影響並指明了方向,其意義並不比核動力的「鸚鵡螺」號要小。SS581「紅大馬哈魚」號退役後一直停泊在美國俄勒岡科學與工業博物館內對外開放參觀,「鸚鵡螺」號作為世界上第一艘核潛艇被保留下了下來,「大馬哈魚」作為第一艘水滴形作戰潛艇被也被保留了下來,或許這就是跨越時代的見證吧。

ss571「鸚鵡螺」號核潛艇博物館

SS581「大馬哈魚」號博物館

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