竇光宇

潛艇是一種能夠潛入水中航行并具有一定功能的艦艇，原本用于軍事偵察和作戰(zhàn)?，F(xiàn)在，潛艇的應(yīng)用領(lǐng)域大為擴(kuò)展，在人們的工作和生活中同樣能夠大顯身手。

潛艇之父：約翰·霍蘭

在潛艇的設(shè)計(jì)和研制中，愛(ài)爾蘭人約翰·霍蘭有著杰出的貢獻(xiàn)，被后人親切地稱為“潛艇之父”。

1841年2月24日，約翰·霍蘭出生在愛(ài)爾蘭的利斯凱納鎮(zhèn)。因父親是英國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)員，所以，霍蘭從小就對(duì)海洋及戰(zhàn)艦充滿了好奇。由于家境貧寒，霍蘭中學(xué)還沒(méi)畢業(yè)就開(kāi)始工作。在那段時(shí)間，霍蘭一邊工作，一邊設(shè)計(jì)自己喜歡的潛艇。在當(dāng)時(shí)，潛行水中的想法一直被人們視為不誠(chéng)實(shí)的鬼鬼祟祟的行為。而且早期出現(xiàn)的潛艇設(shè)計(jì)幾乎都是形狀怪異。所以，他不僅遇到了技術(shù)上的難題，還經(jīng)受著道德觀念的壓力，從理論到實(shí)踐都不被人們所接受。

1875年，霍蘭來(lái)到美國(guó)。在這里，他得到一個(gè)愛(ài)爾蘭社團(tuán)的資助，開(kāi)始自行研制潛艇。1881年，霍蘭設(shè)計(jì)的“霍蘭－2”號(hào)潛艇順利下水。這艘潛艇長(zhǎng)約10米、排水量19噸、裝有1臺(tái)15馬力的內(nèi)燃機(jī)。潛艇上首次安裝了使?jié)撏г谇斑M(jìn)中下潛而保持縱向穩(wěn)定的升降舵。這一設(shè)計(jì)在潛艇發(fā)展史上被認(rèn)為是一個(gè)重要的里程碑。后來(lái)，霍蘭因?yàn)楹唾Y助他經(jīng)費(fèi)的社團(tuán)意見(jiàn)不和，只得被迫中止了這項(xiàng)潛艇的研制試驗(yàn)。

1893年，美國(guó)海軍部舉行了一次潛艇設(shè)計(jì)大賽?；籼m在大賽中奪魁，還接到了制造一艘潛艇的訂單。為了建造更為像樣的潛艇，霍蘭設(shè)計(jì)了采用最新雙推進(jìn)裝置的潛艇“霍蘭一5”號(hào)。這艘潛艇在水面航行時(shí)使用蒸汽機(jī)動(dòng)力裝置，而在水下潛航時(shí)使用電動(dòng)機(jī)動(dòng)力推進(jìn)裝置，所以被稱作雙推進(jìn)裝置。

1897年5月17日，時(shí)年56歲的霍蘭再一次成功地制造出另一艘傳奇式潛艇。這艘潛艇長(zhǎng)15米、裝有33千瓦汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和以蓄電池為動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)，下潛迅速機(jī)動(dòng)靈活，能在水下發(fā)射魚(yú)雷。這是霍蘭設(shè)計(jì)的第6艘潛艇，也是他一生中設(shè)計(jì)建造的最后一艘潛艇。為了紀(jì)念霍蘭這位偉大的先驅(qū)者，人們將這艘潛艇稱為“霍蘭”號(hào)。1899年12月，“霍蘭”號(hào)潛艇在華盛頓舉行的潛艇展覽中，在水下航行了5100英里，超過(guò)了當(dāng)時(shí)任何潛艇的航程。

1924年，約翰霍蘭終因積勞成疾和滿懷憂郁而病逝，享年73歲。他的一生，創(chuàng)業(yè)路程歷經(jīng)艱難，然而，對(duì)人類(lèi)未知領(lǐng)域勇于突破的理念和追求科學(xué)的不屈不撓的精神，至今仍為人們所贊頌。

龐大的潛艇家族

潛艇可以說(shuō)是一個(gè)人丁興旺的家族，按推進(jìn)動(dòng)力源劃分，可分為常規(guī)動(dòng)力潛艇和核動(dòng)力潛艇及超導(dǎo)潛艇等類(lèi)別。

常規(guī)動(dòng)力潛艇也叫“柴油蓄電池動(dòng)力”潛艇，主要?jiǎng)恿υ词遣裼蜋C(jī)、蓄電池和電動(dòng)機(jī)等。

核潛艇也叫核動(dòng)力潛艇，是一種以核能為推動(dòng)力的新型潛艇。核能的先進(jìn)性使得核潛艇具有許多常規(guī)動(dòng)力潛艇所不及的優(yōu)點(diǎn)。一是續(xù)航能力強(qiáng)，換裝一次核燃料，可連續(xù)使用3～10年。二是潛艇在水下逗留時(shí)間長(zhǎng)。一艘潛艇能在水下呆多久，主要取決于潛艇上的空氣再生設(shè)備和它的再生方法。常規(guī)動(dòng)力潛艇采用氧氣再生法，潛艇上人員在水下逗留時(shí)間通常為600小時(shí)左右；而核潛艇采用的是電解水法，能連續(xù)供氧。從理論上講，人員可長(zhǎng)年累月在水下航行，但考慮到入長(zhǎng)期在水下工作和生活所能承受的體力，通常不超過(guò)3個(gè)月。三是排水量大，大型常規(guī)動(dòng)力潛艇的排水量在2000噸以上，而核動(dòng)力潛艇排水量通常在3000噸以上。別看它排水量大，在水下航速卻比常規(guī)動(dòng)力潛艇快得多，可達(dá)20～42節(jié)(1節(jié)等于1海里／小時(shí))。四是下潛深，核潛艇下潛深度通常為300～600米，最大可達(dá)900余米。核潛艇的問(wèn)世是潛艇發(fā)展史上的一次重大飛躍。從1955年美國(guó)建成世界上第一艘潛艇以來(lái)，至今美、俄、英、法、中等國(guó)在役的核潛艇近400艘。當(dāng)前的核潛艇美中不足之處是水下輻射噪音大，容易遭敵方聲納探測(cè)，以后的方向是提高無(wú)聲航速，發(fā)展“寧?kù)o型”核潛艇。

現(xiàn)在，一種具有優(yōu)異性能的軍用超導(dǎo)潛艇已經(jīng)問(wèn)世。與正在使用的常規(guī)潛艇或核潛艇相比，超導(dǎo)潛艇具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推力大、航速高、無(wú)噪聲、無(wú)污染、造價(jià)低等顯著優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)潛艇獨(dú)特的推進(jìn)原理和極高的能量利用率將使?jié)撏Ь哂懈玫膭?dòng)力性能，航行速度無(wú)疑將會(huì)大大提高。據(jù)推算，超高速超導(dǎo)潛艇的航速可達(dá)60節(jié)以上。其次，潛艇所載彈藥數(shù)量將因動(dòng)力系統(tǒng)體積的減小而大量增加，潛艇的攻擊力將顯著增強(qiáng)。一艘性能十分先進(jìn)的超導(dǎo)潛艇，其外型尺寸可能只有今日同類(lèi)潛艇的一半，但所載彈藥數(shù)量可能是現(xiàn)在的幾倍。最重要的一點(diǎn)是由于磁流體推進(jìn)技術(shù)取代了傳統(tǒng)的螺旋槳推動(dòng)，超導(dǎo)潛艇的噪音顯著降低，普通的反潛聲納對(duì)它束手無(wú)策，這將大大提高潛艇的隱蔽性和生存能力。隨著超導(dǎo)技術(shù)的不斷完善，動(dòng)力先進(jìn)、隱身性好、攻擊力強(qiáng)的小型高速超導(dǎo)潛艇將成為未來(lái)海戰(zhàn)兵器中一顆耀眼的新星。

先進(jìn)性能集于一身

目前，日本擁有世界一流的潛艇技術(shù)，在新型潛艇的研發(fā)制造技術(shù)上不斷取得成就，最突出的特點(diǎn)是把各種先進(jìn)性能集于一身。

靜音性在潛艇所有性能指標(biāo)中擺在頭等重要的位置。據(jù)日本媒體報(bào)道，為了切實(shí)增強(qiáng)靜音性能，新研制的潛艇在外觀設(shè)計(jì)上參考比目魚(yú)的造型，制成純流線型艇體，盡可能減少海水在艇身結(jié)合部流動(dòng)時(shí)引起的噪音和阻力。新潛艇還將取消螺旋槳，改用泵噴推進(jìn)裝置。這樣一來(lái)，潛艇的航速雖然會(huì)有所下降，但原來(lái)螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的空泡噪聲隨之消失，從而大幅降低潛艇的推進(jìn)噪聲，提高隱蔽性。此外，潛艇還在表面鋪設(shè)大量由內(nèi)部設(shè)有消音空腔的橡膠板塊或聚氯酯材料制成的消音瓦，既能大幅度吸收探測(cè)聲波的能量，減少對(duì)聲納聲波的反射，又可抑制艦體振動(dòng)，減小潛艇內(nèi)部產(chǎn)生的機(jī)械輻射噪音，還可以改善艇體表面的流體動(dòng)力特性，減少航行阻力。使?jié)撏瘛昂５捉甘粯蛹澎o”，從而可以迅速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，執(zhí)行遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)任務(wù)。

在制造的材料上，日本近幾年對(duì)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行了深入研究，其中包括美國(guó)海軍使用的Y-100和HY－130型鋼，先后研制出NS－63和NS－80高強(qiáng)度合金鋼。為獲得品質(zhì)更好的潛艇艇殼鋼材，日本經(jīng)過(guò)不斷探索和努力，最終生產(chǎn)出了NS－110超高強(qiáng)度合金鋼，使?jié)撏У臐撋钸_(dá)到了350米左右。現(xiàn)在，日本新一代潛艇完全采用NS－110超高強(qiáng)度合金鋼制造艇殼，不僅使?jié)撏У臐摵缴疃冗_(dá)到500米，而且具有耐沖撞的特性，可以有效地增強(qiáng)潛艇的耐沖擊能力，減少戰(zhàn)斗時(shí)沉沒(méi)、重創(chuàng)等危急時(shí)刻物質(zhì)和人員的損失。為吸取美俄核潛艇以前發(fā)生過(guò)水下相撞

事故的教訓(xùn)，日本科學(xué)家還在新艇研制方案中加入了結(jié)構(gòu)強(qiáng)化項(xiàng)目，進(jìn)一步強(qiáng)化耐沖撞特性。

此外，日本在潛艇上安裝拖曳式聲納，為潛艇提供了有效的探測(cè)手段。還加裝了能夠有效偵測(cè)潛艇左右舷遠(yuǎn)距離目標(biāo)信號(hào)的舷側(cè)被動(dòng)式聲納，在整體上形成一個(gè)強(qiáng)大的聲納探測(cè)系統(tǒng)，能夠較好地探測(cè)來(lái)自水中各個(gè)方向的遠(yuǎn)距離目標(biāo)信號(hào)。

新穎的太陽(yáng)能潛艇

最近，美國(guó)研制出世界上第一艘太陽(yáng)能自動(dòng)潛艇，為太陽(yáng)能交通工具家族增加了新的成員。

太陽(yáng)能自動(dòng)潛艇長(zhǎng)2米，寬l米，“背部”是一張大大的太陽(yáng)能電池板。在用于水下監(jiān)測(cè)時(shí)，每次可以潛入到500米的深水中。這種潛艇的“腹部”安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器和微型電腦；它的頭部有“鼻子”，可以“聞到”水質(zhì)的好壞，并把監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)傳感器傳輸?shù)轿⑿碗娔X；它的“尾巴”上有一根小小的天線，地面工作人員可以通過(guò)這根天線控制它的行程。

在試驗(yàn)中，太陽(yáng)能潛艇在水中呆了10天，并且一直保持著運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在重新潛入深水之前，只需浮到水面上曬一會(huì)兒太陽(yáng)，又可以“精力充沛”地回到水下工作。遇到連續(xù)陰雨天氣，實(shí)驗(yàn)人員就把它引到岸邊，讀取采集到的數(shù)據(jù)。

由于目前太陽(yáng)能電池板的能量轉(zhuǎn)化效率還很低，太陽(yáng)能自動(dòng)潛艇還不可能作為大型水下運(yùn)輸工具使用，一般用于水下檢驗(yàn)河流和海洋的水質(zhì)，將為各種水域的環(huán)境監(jiān)測(cè)提供有用的數(shù)據(jù)，為生物學(xué)家研究水生動(dòng)物提供幫助。在戰(zhàn)場(chǎng)上或者可能被恐怖分子攻擊的區(qū)域，這種潛艇還可以用于檢測(cè)水域的安全性，防范敵人從水下進(jìn)行恐怖襲擊。

個(gè)人潛艇進(jìn)展可喜

荷蘭沃克斯?jié)撏Ч窘?jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)3年的研發(fā)及測(cè)試，成功地實(shí)現(xiàn)了個(gè)人潛艇的下水使用。

這艘個(gè)人潛艇長(zhǎng)2.8米，寬1.9米，左右及下方各有一個(gè)螺旋槳推進(jìn)器，用電力驅(qū)動(dòng)。充電12小時(shí)，可在水下航行2.5小時(shí)，最高時(shí)速約等于10千米。它浮在海面時(shí)穩(wěn)定性很好，乘員從上方的望圓頂進(jìn)入，就像登普通船只那樣方便。小艇設(shè)計(jì)得很輕巧，只有1.03噸重，利用運(yùn)輸船常備的吊車(chē)就能將它放到海面。蓋上頂蓋通過(guò)手中游戲桿似的操作桿，就能指揮下潛。在整個(gè)航程中，哪怕到達(dá)水下50米，座艙始終保持在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，潛水人員可以自由呼吸。耳朵不會(huì)嗡嗡響，需要面罩、呼吸器，肺部總是維持正常的壓力；返回水面時(shí)不會(huì)因過(guò)快而引起“沉箱病”，可以長(zhǎng)時(shí)間地待在水下。由于潛艇座艙的氣壓和水面相同，非但能如愿下潛，還能在2分鐘內(nèi)不作任何停頓、從50米深處浮上水面，不需要減壓措施。

個(gè)人潛艇以多重系統(tǒng)測(cè)定，配置了速返水面的裝置。而當(dāng)下沉到臨界深度時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出提醒，潛水員按一個(gè)按鈕，就能將空氣泵入容器，擠出“壓艙水”，推動(dòng)船體上浮。另外，高頻無(wú)線電話、水中通訊和聲納，都可能提高特定環(huán)境下的安全系數(shù)。在個(gè)人潛艇中還設(shè)有先進(jìn)的生活支持系統(tǒng)，保證呼吸空氣總是新鮮。在不能升至水面的緊急情況下，艙內(nèi)的儲(chǔ)氧箱和二氧化碳濾氣器可以維持達(dá)36小時(shí)，直到救援到達(dá)。特別是頂部的圓頂，更是按最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)制作。它由計(jì)算機(jī)模擬程序確定高度，圓弧部分高度同心，以提供最大的承壓力和最好的能見(jiàn)度；圓頂承受壓力的安全系數(shù)設(shè)為9。特別的不銹鋼護(hù)架保護(hù)在碰撞的情況下不致受損。

此外，船體用高度可靠的潛水級(jí)鋁材制成，輕結(jié)構(gòu)能抵抗水下存在的巨大壓力。聚酯纖維制成的外殼包裹在外，而所有接觸水的部件都設(shè)計(jì)成水密性。船體送到法國(guó)布勒斯特的海洋研究所，根據(jù)客戶操作時(shí)可能經(jīng)歷的各個(gè)深度逐級(jí)測(cè)試，確保承受5倍于可能壓力的強(qiáng)度。