解析潛艇單雙殼體結構優劣 為何美蘇出現不同發展模式?

2020-12-06 DS風清

潛艇結構圖

  現代的潛艇結構的發展大致分為兩個類型,分別為單殼體結構與雙殼體結構。單殼體結構就是以一層殼體承受艇外壓力,維持艇內氣壓。雙殼體結構則是在一層殼體外面再加裝一層殼體,這層殼體被稱為外殼體,輕殼體通常也被稱為非耐壓艇體。這個外殼自身不承受壓力,其內部的殼與單殼體結構一樣承受外壓維持內壓。

  早在一戰時期,潛艇設計中,最適航行、並且能夠很好抵擋外部水壓的同時又要簡化製造工藝的方法只有在外形上進行改變(水滴型)或者使用雙殼體。雙殼體的主要目的就是:外殼保持艇型,內殼維持壓力。直到二戰末期部分潛艇的上甲板部,船首和船尾仍然加裝一個很薄的外殼以維持外形。德國的U-XXI型是第一種完全雙殼體結構的潛艇,而盟軍則採用部分雙殼體的結構。

建造中的潛艇

  二戰之後,西方國家與蘇聯在潛艇的結構上開始分離。蘇聯將原來的與西方國家相似設計結構設計方式轉為了雙殼體結構。直到現在,雙殼體結構依舊是蘇聯/俄羅斯潛艇必須設計結構。相比之下,美國以及其他西方潛艇則開始轉向全面單殼體的設計方式。通過材料學以及流體動力學的進步,西方潛艇普遍做到了以單耐壓艇體抵抗壓力,維持形狀和內壓得能力。西方潛艇雖然稱為單殼體結構,但實際上大多數潛艇的艇首和艇尾都需要加裝一層輕殼。

  單殼體的優勢在於,結構比較簡單,水下快速性好,下潛速度快,潛艇表面開口少、艇體光滑度好,聲音反射面積小、隱蔽性好。缺點是,儲備浮力小、抗沉性差、生命力低。均衡難度大、操作要求高、肋骨內置、對線形適應能力差。

建造中的潛艇

  雙殼體的優勢在於,對耐壓艇體材料要求度比單殼體要低很多,而且可以設置很多耐壓設備,例如聲納探頭安裝非耐壓艇體中,這樣不僅減小耐壓艇體內的空間而且還能大大減小耐壓艇體由於運轉這些設備時產生抗壓力下降和耐壓艇體形變。在實戰中,潛艇一旦受到震蕩,撞擊等時候,外部殼體雖然可能遭到毀滅打擊,但由於其有效保護了內部耐壓艇體,造成潛艇的安全性得到有效保護。同時外殼體內部加裝消聲材料也可以大大降低內部噪音,提高安靜能力。再有就是雙殼體結構的潛艇儲備浮力都很大,抗沉性都普遍高於單殼體潛艇。

  不過相比之下,雙殼體的缺點也非常大。首先雙殼體潛艇的排水量都偏大,這造成了潛艇阻力和噪音的增大。其次雙殼體結構的焊接工藝的要求和耗費要比單殼體高很多,這樣無形中增加了潛艇的製造周期和降低性價比。

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