潜艇单双壳体结构的差异与利弊.doc

浅述潜艇单、双壳体结构的差异与利弊在建中的德国214型单壳体潜艇分段一、潜艇单壳体与双壳体结构的区别单壳体潜艇的艇体由耐压壳体组成，在耐压壳体外没有包覆物，耐压艇体直接裸露在外双壳体潜艇的耐压艇体全部被耐压和非耐压的外壳体所包覆， 这层外壳除了在肿部有一段是耐压的（耐压液舱），其余都是非耐压的轻外壳为了让第一次接触潜艇壳体结构的朋友， 有个一目了然的感受，下面通过一系列的结构图来阐述两种壳体结构之间的差异和特点图1单壳体结构潜艇的横剖面图 图2双壳体结构潜艇的横剖面图图1为德国205型艇的艇体横剖面图，在该图上可以清楚的看到单壳体潜艇的一些特点如耐压壳体直接暴露在外， 耐压艇体外也没有任何包覆物， 艇体结构也较为简单 图2是前苏联633型R级双壳体潜艇的横剖面图，可以清楚的看到在该艇的耐压壳体外还有一层轻 外壳包覆，两层壳体之间形成了一个舷侧空间双壳体艇的主压载水舱、燃油舱、 燃油压载水舱、浮力调整舱等都布置在这里由于双壳体潜艇比单壳体潜艇多一层壳体， 多一个舷侧空间结构，所以双壳体潜艇的结构要比单壳体艇复杂一些光看结构线图可能比较抽象，为了直观明了下面再用实艇图来做对比图1构潜艇建造中的双壳体结构潜艇图2 建造中的单壳体结左图为在建中的双壳体艇， 内外壳体已基本完成， 上层建筑尚未搭建。

舷侧空间里可以看 到用于维持舷间液舱稳定的肘板、 肋骨和大量支撑角钢等构件 右图为在建的一个单壳体艇 分段，与左图的双壳艇相比，结构简单的多，舱段内可以看到单壳艇内置的肋骨妲*宝址也血巧㈣|昼旳\fciwc IkKc图1单壳体的凯旋级战略核潜艇的纵剖面图图2双壳体的VIII型攻击核潜艇的纵剖面图上两图为单、双壳体结构潜艇的纵剖面图 图1里是单壳体结构的凯旋级潜艇， 现代单壳体潜艇的主压载水舱一般都像凯旋级这样布置在艏艉部分 主要是利用艏艉段耐压锥壳直径较小的特点，在耐压锥壳外包覆一层轻外壳较为容易， 两层壳体间的空间就可以便利的布置为主压载水舱（艏艉浅绿色部分即为凯旋级的主压载水舱） 凯旋还有一段较小的非耐压、非水密的上层建筑，用来容纳导弹发射筒超出耐压壳的部分 除此之外，艇体的绝大部分都和其他的单壳体潜艇一样，耐压艇体是直接暴露在外的图2是一艘俄罗斯的671RTM型VIII级攻击核潜艇，为典型的双壳体结构，耐压艇体外 从首至尾都有轻外壳包覆像 VIII这样的双壳艇，不仅有艏艉组主压载水舱，舷侧空间内还有数量不等的中组压载水舱 而一些耐压液舱如调整水舱、 快潜水舱等，双壳体艇也布置到舷间，单壳体艇则要布置到耐压壳内，会占据宝贵的耐压舱室容积。

经过上面详细的图片对比后，相信大部分朋友都会对单、双壳体潜艇的结构形式有了基本 的认识在这个基础上， 就可以来简单的说一说单、双壳体潜艇各自的一些性能特点， 及其衍生的利弊关系在建中的美国弗吉尼亚级核动力潜艇，该艇属于单壳体结构二、单壳体结构的特点与利弊1单壳体结构的优点1 ）结构简单与双壳体艇相比，单壳体艇因为少了一层外壳体，也没有了双壳体艇复杂的舷侧空间结构， 所以结构相对简单在工程施工量上要比双壳体艇少 就单纯的工程角度而论，单壳艇的建造公时、占用人工和建造材料都会比双壳体艇少 如设计要求相同，则采用单壳结构有利于减少建造时间，扩大建造产量，降低单艇建造成本2）水下快速性好与双壳体和个半壳体以及混合壳体结构相比， 在耐压舱室容积相同的前提下， 单壳体艇的湿表面积最少因为单壳体艇的耐压艇体外没有包覆物， 耐压艇体直接裸露， 湿表面积就是耐压艇体的浸湿面积 而其他的壳体结构， 在耐压艇体外或多或少都包覆有比耐压艇体直径 更大的轻外壳，大大增加了艇体的浸湿表面其中双壳体艇的湿表面积最大， 因为双壳体潜艇从艏至艉都完整的包覆有轻外壳， 舷侧空间也最为宽裕，外壳体直径往往比耐压艇体要增加1.6-2米之多，所以其浸湿表面积要比耐压艇体裸露的单壳体艇大的多。

湿表面积越大潜艇在水下与水接触的面积越多，摩擦阻力也就越高潜艇的总阻力值中摩擦阻力占比84%左右，湿表面积大的潜艇阻力大，水下快速性差 单壳体艇因为最小的浸湿表面积，水下快 速性也最佳单壳体艇主压载水舱只有艏艉段有，储备浮力低一般只有 13%左右，低的甚至不到 7%储备浮力低当然有其弊端（后面详细展开） ，但是也有其优势与双壳体艇 30%左右的大储备浮力相比，单壳体艇在水下的满排吨位就要小的多 打个比方，两艘水上正常排水量同为6000吨的单双壳体艇，到了水下单壳艇的满排最多增加 13%的储备浮容积和4%左右的其他非耐压非水密结构容积，此时单壳艇水下满排不过 7020吨双壳体因为高达 30%的储备浮容积和10%以上的非耐压非水密容积（双壳体艇上层建筑较大） ，水下满排将达到 8400吨之巨换句话说两艘水上排水量相同的单、 双壳体艇，到了水下双壳的要比单壳的多带 1380吨的水在同等推进功率下， 水下吨位少的潜艇自然跑的更快， 因此单壳艇的水下快速性远比双壳艇要优秀的多对于潜艇来说，水下最高航速指标有重要意义， 关系着潜艇能否及时到达指定地点， 去完成指挥部下达的重要任务 在潜艇占位攻击和逃避敌反潜力量追剿过程中， 较快的航速指标也能提高潜艇的攻击成功率和规避成功率。

所以，让潜艇拥有良好的水下快速性几乎是每个体结构潜艇不能比拟的■ arJh '吏，科 villi hjhi片Ta EclflnviKn Type 214 .dto vaunnyeiuU p -建造中的214型单壳体艇的分段国家海军的基本要求在这点上，单壳体结构潜艇具备原生性的无以复加的优点， 是其他壳（3）下潜速度快、艇表开口少艇体光顺度好、声反射面积小隐蔽性好单壳艇的主压载水舱容积小， 只有艏艉端有两组主压载水舱， 储备浮容积不过13%左右相比双壳体艇的十几个主压载水舱，单壳体艇从水面状态转入水下状态的时间少下潜速度 快现代潜艇逐渐以水下航行为主， 但是非核动力潜艇水面航行时间还是较长的， 为了避免敌航空反潜力量攻击， 提高潜艇生存力，一定的下潜速度还是较为重要的， 在这点上单壳体艇因为主压载水舱容积小，储浮少下潜时间快，有一定的优势单壳体艇的压载水舱少，上层建筑等非耐压非水密部位的容积也小（详细见《国产潜艇 的洞洞为什么那么多》此处不再赘述），这些部位的艇表开口数量也就比双壳体艇要少的多， 艇表开口较为容易控制， 在改善艇表光顺度上比较有利 这对于提高潜艇的水下快速性， 降低高航速下的流体噪音，提高本艇声纳有效工作距离有利。

在相同耐压舱室容积下，单壳体艇的湿表面积最小浸湿表面积少，意味着声反射面积小，敌主动声纳入射强度就低， 敌对我潜艇的搜索距离和跟踪距离就小 便于规避敌反潜兵 力的搜索和鱼雷末主动导引头的搜索跟踪， 对于提高潜艇隐蔽性， 规避敌方反潜武器攻击都 较为有利，能提高战时潜艇的生存力向分段吊装设备的美国弗吉尼亚级核潜艇2、单壳体结构的弊端1）储备浮力小、不沉性差、生命力低单壳体艇的耐压艇体直接暴露在外， 耐压艇体没有任何保护在发生撞击事故和遭受反潜武器打击下，耐压艇体容易破损并导致舱室内进水 单壳体艇的主压载水舱又小， 储备浮力只有13%左右西方国家的单壳艇又采用大分舱结构，一旦耐压艇体破损进水，失事舱室 的进水量，往往比该艇的储备浮力大的多潜艇要靠排除压载水舱所获得的浮力重新上浮到 水面很难，失事潜艇容易丧失自救能力后座沉海底， 给潜艇和艇内官兵的安全带来较大的威胁单壳体艇的主压载水舱少而且过于集中，艏艉段两组压载水舱如同时遭到损失，潜艇将立 刻失去所有储备浮力，潜艇的不沉性将彻底丧失如果艏艉组压载水舱中的一组失去水密性， 则容易使潜艇失去纵倾平衡 比如艉组压载水舱失事， 就会导致潜艇大角度尾倾， 严重影响潜艇潜航时的安全。

一旦首组压载水舱失事， 则会出现大角度首倾，在这种情况下，潜艇要 以正常姿态回到水面几乎不是可能的 如果潜艇失事时航速较高，事故潜艇的首倾角度往往难以挽回，造成潜艇撞击海底或者突破极限深度，出现严重的安全事故所以单壳体艇与其他壳体结构特别是双壳体艇相比， 生命力要差的多，这同样也是壳体结构特性所决定的2）均衡难度大、操作要求高、肋骨内置、对线形适应能力差单壳艇主压载水舱少， 又分布在艏艉端，潜艇进行均衡的难度较大， 在上浮下潜和潜航过 程中，艇体均衡的操纵能力较差， 对操作要求较高这就对潜艇操纵的自动化有了较高的要 求，对舵信人员和指挥部门长也有较高的业务要求单壳艇耐压艇体上的环形抗压肋骨是内置的， 当潜艇进行内装时， 大量的电缆、管路要进行穿肋作业，增加了工艺复杂性， 提高了工程难度突出的环形抗压肋骨又占据了宝贵的耐 压舱室容积，也会影响舱室内一些设备的布置单壳艇对线型的适应能力差， 要把又厚又硬的耐压壳体板， 加工成带复杂曲率的线型 （比如纯水滴型）在施工工艺和施工难度上要求都很高采用纯水滴线型的单壳艇耐压舱室短， 带曲率的耐压舱室形状也较为复杂， 给舱室的功能性安排和舱室内的设备布置都带来了很多困难。

这对于提高潜艇作战性能，改善艇员生活环境，控制建造成本， 降低建造难度都非常不利所以美国的大青花鱼、长颌须鱼和日本的涡、夕、春等采用纯水滴线型的潜艇，就都 用了双壳体结构而美国也在鰹鱼级后就放弃了在单壳体潜艇上采用纯水滴线型的做法， 用建造简单的拉长水滴线型代替了最初的纯水滴线型单壳体结构的特点和利弊就基本是这些了， 下面就该说说以俄罗斯为代表的东方流派所坚持的双壳体结构的优缺点了拆毁中的俄罗斯双壳体核潜艇三、双壳体结构的特点与利弊1、双壳体结构的优点1）耐打击能力强、抗沉性好、生命力优秀双壳体潜艇在整个耐压艇体外多了一层完整的外壳体，使得耐压艇体多了一个保护壳，耐 压艇体在事故中遭到撞击后破损进水的概率就要比单壳艇低的多 由于双壳艇的舷侧空间较 大，在舷间又有众多的支撑加固结构， 加上压载水舱中水的阻隔， 双壳艇面临鱼雷攻击时耐 压艇体遭受的损伤也要比单壳艇好的多 （鱼、水雷等反潜武器的战斗部爆炸威力随距离的 增大反比降低 ）以苏俄的双壳体结构潜艇为例， 舷侧空间一般在 80公分到 1米左右， 个别 夸张的如 949 奥斯卡这类的巡航导弹潜艇， 可以达到惊人的两米多， 而其舷间的导弹发射筒 也为装甲加固的耐压结构， 常规的小口径反潜鱼雷要击穿它的耐压艇体就较为困难。

所以前苏联为代表的双壳体艇的耐打击能力、耐撞击能力都要比单壳体艇好的多双壳艇的主压载水舱多，一般有十几个艏艉和中组压载水舱，其储备浮力往往高达 30% 左右所以双壳体艇的压载水舱损失冗余大， 在一般情况下破损一两个主压载水舱不会对双 壳艇的生命力造成重大影响 前苏联在双壳艇上采用了小分舱的结构， 即使耐压艇体破损进 水，小分舱结构可以保障艇内其他分舱的水密性不被破坏 而失事舱室的容积小进水量也有 限，在双壳体艇较大的储备浮力下， 潜艇能够保证自浮至水面， 将水下失事挽救为水上抢险， 对保证作战潜艇不损失，艇内人员安全脱离有利双壳艇的生命力在所有壳体结构中是最优秀的，这取决于双壳体结构特有的储备浮力大， 压载水舱多的结构特点 举个例子， 单壳体艇。