“海狼”级潜艇于1989年开始首艇建造,1998年开始装备美海军。该级艇原计划建造30艘,总开支达360亿美元,用于对付苏联的大洋深水潜艇的威胁。然而由于冷战的结束,近年美海军新战略的出台,促使美国改变了原计划,确定只建拉3艘深海型“海狼”级潜艇,转而研制适于在沿岸浅海水域作战的、可用于执行多种作战任务、对付地区性冲突的新型核动力攻击潜艇。“海狼”级潜艇,是目前世界上{zxj}、最有战斗力的多用途的攻击型核潜艇。它艇长 107. 6米,直径 12. 9米,水下排水量9317吨。“海狼”级潜艇具有以下特点:
{dy},适应多用途、多种区域作战。其艇体设计独特,采用较小的长宽比,指挥台围壳设计成流线型而不是传统的矩型,改善了机动性和阻力特性;艇体坚硬足以穿透冰层,且覆有吸声吸层以提高安静性,可执行包括北极冰下海区的作战任务;尾部首次采用呈“木”字形的6个安定面,提高了可靠性。采用S6W大功率高性能反应堆,输出功率达60万马力,水下航行速度在35节以上。
第二,隐身性能提高。该级潜艇采用喷水推进,艇体表面敷设消声瓦,各种升降装置采用了反雷达波的迷彩涂层以及其他先进的隔振降噪措施,隐身性能极为突出。其推进系统和螺旋桨噪声仅为改进型“洛杉矾”级的十分之一,是{dy}代“洛杉机”级的七十分之一。
第三,作战效能高。“海狼”级的武器装载量极大。通常装备有12故“战斧”式对地攻击导弹、若干权反舰巡航导弹以及MK48重型鱼雷、“鱼叉”反舰导弹等,总备弹量达50枚,为现役“洛杉矾”级武器装载量的2倍。此外还有8具660毫米直径的鱼雷发射管。MK48-5型重型鱼雷既能攻击舰又能反潜,是目前“洛杉矾”级使用的MK48-4型鱼雷的改进型。该型鱼雷航速60节,航程4.6万米,潜深1200米,战斗部装药100千克~150千克,制导方式为线导加主被动声自导,除在一般海情工作外,还能适应恶劣海情,可在浅水海域和冰层以下有效工作。“战斧”式巡航导弹既可用于攻击海上目标,又可用于对陆上目标实施打击,并具有战术和战略两种作战能力。“鱼叉”式反舰导弹,主要用于攻击水面舰艇,是美国核潜艇普遍装备的一种导弹。
第四,光电设备先进。该级核潜艇装备了目前{zxj}的N/BSY—2型综合作战系统,从而使其战斗性能超过以往任何一种攻击型潜艇。另外,还装备了由 AN/llQQ-SD型主动被动综合声纳T13一16被动施曳基阵声纳和T13一23型基阵拖曳声纳等组成的声纳系统,因此,其水下探测距离成倍的增加。“海浪”级潜艇由于造价太高(平均每艘造价24亿美元),所以其第三艘的建造计划曾一度被中止,直到1993年才得到美国国会批准继续建遗,不过,该艇将是“海狼”级潜艇的{zh1}一艘。由于“海狼”级潜艇建造计划受到挫折,一个以多任务为主要作战使命的新型攻击型核潜艇的计划(NSSN)“百人队长”计划正在进行。 同级舰艇
SSN-21海狼、SSN-22康涅狄格、SSN-23吉米·卡特
研制背景
目前,作为美国攻击型核潜艇主力的洛杉矶级潜艇,是一型性能先进的多用途潜艇,但因该级艇在设计时的主要使命是支援航空母舰作战,它的反潜能力不能满足过高的反潜战探测要求。与洛杉矶级潜艇同时期设计的“利普斯科姆”号核潜艇是主要用于反潜的低噪声潜艇.由于各种原因仅建造了一艘就没有再造了。要想在洛杉矶级潜艇上继续进行改装,以便使其性能全面提高几乎是不可能的。因为美国自长尾巴级攻击型核潜艇设计以后,几级新潜艇都是在前一级的基础上改进设计而来,30多年来未进行过完整的重新设计。例如:鲟鱼级潜艇是在长尾鳖和大鲐鱼级潜艇的基础上改进设计的,而洛杉矶级又是在鲟鱼级的基础上放大尺寸和增大功率发展而来的。这几级潜艇几乎等于每隔几年放大一些尺寸,进行一些可以接受的改进而发展来的。然而,洛杉矶级潜艇自1976年服役后,由于作战需要,在原有的空间里已经先后增加了许多设备。例如:自SSIH719“普罗维登斯”号开始,在首部声纳和耐压壳体前端之间安装了12具发射“战斧”导弹的垂直发射;从SSN711“圣胡安”号开始,又在腿内装设了SUBACS新型作战系统;另外,各艇还增设了AN/BQR一23型拖曳阵声纳系统以及附属设备。这些改装占据了许多容积,使得洛杉矶级潜艇改装的潜力达到了极限,再靠放大尺寸进行改型已不合适了。况且该艇是60年代末设计的产品,也不适应进一步发展的要求了,所以01要设计一型高质量的攻击型核潜艇,以作为美国海军21世纪的主战潜艇,于是SSN21海狼级的研制提到了日程。美国参议院军事委员舍海军委员舍通过决议,要求海军必须保证海狼级潜艇的各项战术技术性能均超过原苏联新潜艇,不是一般地提高性能,而是要在量级上有新飞跃,使其成为一级噪声低、航速快、下潜深、武器强的新一代攻击型核潜艇。
艇型
海狼级潜艇的外型一反美国核潜艇长期以来倾向来用的较太长宽比的传统。重新采用了象1953年建造的“大青花鱼”号试验艇那样的小长宽比的良好水滴型线型。“大青花鱼”号潜艇是在流体力学充分研究的基础上建造的试验艇,该艇试验已经证明:长宽比在7·5左右首尾呈漂亮的纺锤样式的水滴型线型,具有水下航行的最小阻力。海狼级与洛杉矶级相比,长度由109.9米减少到99.4米,缩短了10.5米 l宽度则由10.1米增加到12.9米,加宽了2.8米;长宽比由10.88降到7.7;排水量由6900吨增加到9150吨,增加了30%以上。采用这样的艇型为海狠级潜艇带来如下好处:
1.在给定排水量下,减少了艇体的湿表面积,从而使该艇对主动声纳信号的反射面积减少,增加了潜艇的隐身性能。
2.在给定排水量和主机功率下,由于艇体减少丁阻力,提高了潜艇的航速。
3.减少潜艇的回转半径,改善了机动性,
4.小长宽比线型使耐压壳体直径增大,从而使舱室领冒更加灵活,可以允许容纳更多的新型设备。
该级艇的指挥台围壳布置在距首端艇长的1/3处,其形状也改变了以往美国核潜艇所采用的较高大围壳形状,而将其设计成窄小的流线型围壳。
首水平舵重新安装在首部舷侧,其原因一是由于指挥台围壳窄小难以安装首水平舵,另一是考虑要提高首水平舵的效率。旨水平舵布置在首部以后,会给首部声纳带来流体噪声和高速航行时纵倾控制的困难.同时在靠离码头和冰区航行时也为该舵带来碰撞的危险。为此,该艇将首水平舵作成可伸缩式的,在艇中低速航行需要使用水平舵时,将舵伸出使用。而高速航行、离靠码头和冰区航行时,将舵收回到艇体以内,外面用自功启动的盖板将舵孔封闭,从而解决了该舵改变布置后产生的上述问题。
该艇的尾部布置有美国核潜艇通用的十字形交叉尾鳍,与一般潜艇不同的是在该十字形尾鳍下方左右舷45度位置增加了两块带端板的稳定翼,其目的是增加潜艇的稳定性,避免转向时出现倾角过大的现象。
结构和材料
该级艇的结构仍然是采用美国核潜艇传统的单壳体形式。对于该级艇的结构是采用单壳体,还是象原苏联潜艇那样采用双壳体结构,以便更有效地降低武器命中时的破坏程度和提高艇的生命力,专家们经过反复论证,还权衡了各种利弊,{zh1}仍然决定采用单壳体形式,以便节省腿壳材料和加快建造周期。对于艇体材料的选取,美国还不能象原苏联那样采用铝合金,原打算采用正在研制的HY—130高强度钢,该钢的屈服强度为91公斤/毫米2,但由于HY—130钢的焊接工艺等方面还存在问题,除少量结构及海水管路经过严格的检验仍采用此钢外,海狼级潜艇主要的19种结构的构架、构件均改用已研制成功的既能抗震又能抗海水压力的HY—100高强度钢制造。此种钢屈服强度为82公斤/平方毫米,海狼级潜艇采用此种钢后,其下潜深度将比采用屈服强度为56公斤/平方毫米的HY—80钢建造的洛杉矶级潜艇增加25%以上。洛杉矶级的下潜深度为450米,海狼级的下潜深度将达到560—600米。为了满足海狼级潜艇在冰区作战穿透冰层的要求,制造好的壳体全部经过淬火处理使其变得更硬。由于使用了HY—100高强度钢,减轻了耐压壳体的重量,这样更有利于平衡由于安装更重的核反应堆和泵喷射推进装置所增加的重量,使该型艇获得更高的航速。美国海军还打算在HY—130钢过关后,在海狼级潜艇的后续艇建造时使用该型艇材,这样其下潜深度将会更深。
动力装置
海狼级潜艇的核动力反应堆采用了美国海军反应堆署近年来为水面舰艇研制成功的一种新型的S6W型加压水冷式反应堆。这种反应堆结构紧凑,输出功率大。其{zd0}功率为60000马力,比洛杉矶级潜艇S6G型反应堆的35000马力功率增加了70%左右,其中,30%用于弥补其排水量的增加,另外40%用于提高该艇的航速,加上该级艇在减阻方面所采取的措施,该级艇的航速将达到35节以上,接近原苏联S级和M级攻击型核潜艇的航速。海狼级潜艇在选择反应堆时曾经考虑过鲟鱼级的S5W型,洛杉矶级的S5G型和俄亥俄级的S8G型等三型。 S8G型反应堆因为太笨重,海狼级容纳不下,首先被淘汰。其它两型权衡利弊后,因功率过小等也没有采用。{zh1}终于决定在攻击型核潜艇上首次采用S6W型反应堆。该反应堆功率大、噪声小、安全可靠、体积合适。为使该反应堆适应于深潜使用,动力装置的管路系统采用了高强度钢制造,使其更加安全。海狼级潜艇的推进装置采用了蒸汽轮机电力传动装置,并是{dy}艘采用“泵喷射推进器”的潜艇,因而使潜艇的噪声大幅度降低。
海狼级潜艇可执行反潜、攻舰、对岸攻击、布雷和为航母编队护航等项任务,是一级多用途的、先进的攻击型核潜艇。最初开始时美海军极力坚持要继续建造海狼级潜艇,直到保持30艘的规模为止。但该艇的高技术也无可避免的导致高造价。在冷战结束后,东西方的僵持已不复存在,各国都在逐年削减军费开支,而“海狼”单艇的造价已3已高达十多亿美元,如按预期目标完成30多艘艇的建造,那耗费将是巨大的,而且以目前的时局来看,实无这个必要。后经多方决定,“海狼”级一共将造四艘,而发展相对来说价格低、模块式结构,通用性的“百人队长”级多用途核潜艇,而这级核潜艇也将运用到“海狼”级上的成熟先技术,以适应未来时局的需要。
"海狼"攻击核潜艇的武器系统
海狼级攻击型核潜艇是一级真正的多用途潜艇。为适应未来作战需要,该级艇配备了{zxj}的武器装备和作战系统,增加了武器的种类和装载量,提高了探测能力和自动化程度,是美国迄今为止武器和攻击力量最强大的攻击型核潜艇。
概述
海狼级潜艇的鱼雷发射管数量由洛杉矶级潜艇的4具增加到8具,分左右两排布置在首部,每排从上到下各4具。8管中6管直径为533毫米,2管直径增大到750毫米(也有报导全部改为750毫米直径)。直径增大的目的一是可采用自航方式发射鱼雷,增加发射时的隐蔽性,另一是为今后发射更先进的大型鱼雷等武器留有余地。美海军认为,即使象MK48—5型这样的重型鱼雷,也仅能勉强对付深水中的前苏联A级潜艇。为适应术来的海战,必须研制性能更好、威力更强的新型鱼雷。该级艇为快速装填鱼雷或导弹,在首舱内鱼雷发射管后方配备有两套鱼雷自动装填设备,以便武器发射后能很快地重新装填,做好再次发射准备,提高武器的发射速度。该级艇鱼雷发射管数量成倍增加的原因在于能装载多种类型的武器和提高每个发射管的武器发射率。因为象洛杉矶级潜艇那样仅有4具鱼雷发射管,当发射MK48型线导鱼雷时,出于雷后拖着一条通过发射管的长导线,在导引鱼雷阶段和导线未被收起之前,该发射管不能重新装填鱼雷,这在很大程度上限制了每个鱼雷发射管的潜在发射率,影响了潜艇快速攻击目标的能力。如果潜艇还要同时对付几个目标,发射管装载多种武器,4具发射管显然是不够用的。为了适应短时间内快速攻击多个目标的要求,装备8具鱼雷发射管是非常必要的。鉴于该艇的8具鱼雷发射管具有快速发射能力和首部尺寸有限布置困难,该级艇不装备洛杉矶级潜艇那种垂直导弹发射筒。
武器系统
海狼级潜艇由于要装载多种武器,攻击多个目标,而每种武器又要保持一定的基数,其武器装载量大幅度的增加。与美国目前的攻击型核潜艇相比,武器数量由24枚增加到5O枚以上,增加了将近一倍。
武器的种类有MK48—5型重型鱼雷,”战斧”巡航导弹, MK60“捕手”型水雷和“西埃姆”型防空导弹等,各种武器的情况如下:
MK48—5(ADCA)型重型鱼雷:该雷的使命既能攻舰又能反潜。该雷足日前洛杉矶级潜艇使用的 M K48—4型鱼雷的改进型。改进后航速、潜深、 声学性能和自导能力均比MK48—4型鱼雷有较大的提高。MK48—5型鱼雷直径为533毫米,长度5.85米,重量1582公斤,航速60行,航程46000米,潜深1200米,战斗部装药100一150公斤,制导方式为线导加主被声自导,由于改进/电子线路,自导系统信息处理具有智能化能力。发动机为热动力斜盘机,主机功率500马力。该雷除在—般海情工作外,还能适应丁恶劣海情、浅水海域和冰层以卜有效地工作,能比较有效地对付前苏联现投潜艇。
“战斧”多用途巡航导弹:该型导弹既可用于攻击海上航行目标,又可用于对陆上目标进行常规攻击或核攻击,具有战术和战略两种作战能力。该导弹长6.2米,直径0.5米,翼展3.2米,重量1224公斤,飞行高度15一100米,速度0.7马赫。反舰导弹射程为460公里,战斗部装药454公斤;对陆攻击导弹放大射程2500公里,战斗部装药454公斤或20万吨TNT当量的核弹头。制导方式为惯性或地形匹配加末端GPS导航xx定位自导,圆概率误差为10米。
“海长矛”反潜导弹:该导弹的主要使命是反潜,是美国80年代初发展的用于代替“萨布洛克”反潜导弹的一种新型导弹。该弹长6.1米,直径533毫米‘,射程100公里,发动机用固体燃料,战斗部为M K50型轻型反潜鱼雷。该型导弹发射后按—定角度飞出水面,然后在空中飞行,采用惯性制导导向目标,到达目标点后再进入水中,MK50型轻型鱼雷开启自导装置,转入主被动卢自导进行圆周搜索,捕捉日标后自动攻击目标。
MK50型轻型鱼雷:该雷为美国{zx1}一代轻型鱼雷,是MK46型的换代产品,主要用于攻击前苏联潜艇。该雷长3.1米,直径324毫米,重量300公斤,航速为6O节,航程20000米,航深900米,战斗部装药为60公斤,定向爆炸,动力装置为闭式循环发动机,功率160马力,制导方式为主被动少自导,具有软强的抗干扰能力。该雷在航速、潜深、命中中和杀伤威力等性能方面均比MK46型反潜鱼宙有显著提高,并于1990年投入批量生产。
“捕鲸叉”巡航导弹:该型导弹主要用于攻击敌水面舰船,是美国核潜艇普遍装备的一种导弹。该弹长4.58米,直径324毫米,翼展910毫米,重量667公斤,速度0.85马赫,射程 l10一130公里,巡航高度15米,末段攻击高度2—5米,战斗部装药227公斤,动力装置为涡轮喷气发动机加固体助推器,制导方式为惯性制导加主动雷达末段制导雷。
MK60型深水水雷:该型水雷长3.68米,直径533毫米,重量908公斤,战斗部为MK46型反潜鱼雷,战斗部装药40公斤。该型水雷布放后,雷锚上装有声引信,作用半径为1000米,当声引信发现目标后,可自动释放鱼雷,鱼雷的自导装置开启导向目标。该级艇还可布放MK65型航弹水雷。
“西埃姆”型防空导弹:该型导弹是美国80年代末期研制成功的一种水下发射的自卫式近程防空导弹,主要用于对付反潜飞机;该型导弹长2.54米,直径145毫米,重量67.5公斤,采用雷达红外双模导引头导引,装有高能xx的破片杀伤式战斗部,近炸引信,{zd0}速度为超音速,动力装置为二级固体发动机。
综合电子系统
海狼级潜艇装备了美国{zxj}的新型AN/BCY—2型综合作战系统,从而使其战斗性能超过以往任何攻击型潜艇。美海军近年下大气力,研制一种先进的潜艇作战系统(简称SUBACS)。1989年,SUBACS—A型已研制成功,首装在洛杉矶级SSN751“圣胡安”号潜艇上,称为AN/BCY一1型作战系统,使该艇的作战能力显著提高。AN/BCY一2型( SUBACS—B型)是A型的改进和发展。主要的改进有以下几个方面:一是装备了新型的拖曳细线基阵和被动保角阵列,使声纳的探测距离成几倍的增加,极大地提高了潜艇的探测能力。二是增加了集中信息管理系统,使艇上各种探测设备和通信手段所获得的信息能迅速的得到综合处理和分析,为武器的使用提供了方便条件。三是改善了操作功能,显控台、标图系统、操作系统、水声电子对抗系统和外部通信系统均得到改进,使潜艇由目前的人工或有限的计算机控制改为全部由计算机自动制,从而缩短了作战反应时间,提高了武器发射能力。第四是提高了可靠性和生存能力。 AN/BCY—2型综合作战系统采用了分布式计算机系统、声学系统、控制系统和卢对抗、电于系统,并将探测、识别、跟踪、分析、传递、决策、执行等任务融为一体,通过总线与分布式计算机系统相连。如果一台计算机出现故障,另一台计算机可自动执行该机任务,增强了生命力。第五是装备了冰下声纳和导航系统,提高了该艇的冰下作战能力。所以AN/BCY一2型综合作战系统与AN/BCY—l型系统相比,提高了自动化程度,缩短了作战反应时间,改善了火力控制能力,因此作战能力明显提高。
AN/BCY一2型综合作战系统主要由声纳子系统和作战指挥、武器控制子系统两大部分组成;声纳子系统由AN/BQQ一5型主被动综合声纳、TB—16被动拖曳基阵声纳和TB一23型细线基阵拖曳声纳、被动保角阵声纳、AN/BQQ—15型冰下探测声纳、探雷避雷声纳及增强积木式的声信号处理装置等组成。作战指挥和武器控制于系统由显控台、操作板、标图系统、武器发射控制设备、卢对抗和电子战系统等部分组成。
AN/BCY一2型综合作战系统的硬件由 UYK一44型通用数字计算机、高分辨率显示器、高速度集成电路、光纤总线、接口设备等新一代的尤器件和先进设备组成。该系统之所以先进,更在于它有一套内容十分丰富和先进的应用软件,这套软件将艇上的各种音响及电磁探测装置和各种通讯手段综合为一体,迅速分析捕获到的各种信息情报,并及时向指挥员提供决策依据,需要攻击时及时向指挥员提出应使用的武器和数量,需要防御时则向指挥员提供对抗措施和本艇的机动方案,实时显示战场态势和数据,并提供平时艇员的训练功能等。因此,该软件系统十分复杂,程序量高达3200万条指令,其中200多万条使用新的ADA语言编制,完成达一软件需要800人年,由于美国工程技术人员紧张,所以AN/BCY一2综合作战系统的软件工程至今没有完成,目前已成为海狼级潜艇建造进度的关键问题。
真正安静的潜艇-"海狼"
为了提高潜艇的隐蔽性和充分发挥声纳的探测能力,各国海军都在不遗余力地进行潜艇的减振降噪的综合治理工作,以求在潜艇的安静化方面取得突破性进展,来提高潜艇的战斗力和生命力。美国60年代初的核潜艇,乔治·华盛顿级噪声为156分贝,鲤鱼级为160分贝。到1965年,新一代的拉裴特级和鲜鱼级核潜艇,噪声降到了135分贝,比其上一代艇降低20多分贝。随后,又设计建造了xx的安静型核潜艇“一角鲸”号和“利普斯科姆”号。到80年代中期,新型的洛杉矾级攻击型核潜艇的噪声降到了 l18分贝。美国在20年内潜艇噪声下降了近40分贝,使其在潜艇安静性方面一直保持着优势。
前苏联在60年代时的H、E、和N级核潜艇的噪声为160分贝左右;1975年,V—I、V—II级核潜艇的噪声降到150分贝。此后,前苏联从V—III级核潜艇开始,抓紧了对噪声的综合治理,率先在非耐压壳体外面敷设了新型消音橡胶敷层(消音瓦),使该艇的噪声降到140分贝以下。进入80年代以后,前苏联潜艇技术有了突破性的进展,其中突出的特点就是噪声大幅度降低。到1985年前后,新型的 S级、 M级和鳖鱼级攻击型核潜艇的噪声降到了125—130分贝。前苏联在综合治理潜艇噪声的10年间,使潜艇噪声下降了30分贝,大大地缩短了与美国的差距。
为了继续保持在核潜艇质量上的{lx1}地位,美国在海狼级潜艇的设计中首先对安静性给予了特别重视,在该艇上集中了美国历年来在降噪研究方面所取得的各种{zx1}成果,要求该级艇要比现役的洛杉矾级潜艇安静好几倍,在降噪量级上要有一个飞跃。
核潜艇的噪声源主要有三种,机械吸声、螺旋桨噪声和水动力噪声。机械噪声是潜艇内各种运动机械工作时产生的噪声,它们通过基座、马脚等与艇体连接的部分,将这种振动与噪声通过艇体传到水中辐射出去。核潜艇的机械噪声尤以一回路主循环泵、减速齿轮箱、液压系统最为严重,前两者是核潜艇的主要噪声源。螺旋桨噪声主要由空泡噪声、叶片噪声和螺旋桨振动产生的噪声组成。水动力噪声是水分子的湍流噪声,主要发生在艇体表面的孔穴、突出体、指挥台围壳和尾部等部位。
海狼级潜艇针对以上噪声源实行了综合治理。从艇体外型、结构、布置、设备选型、减振消声手段等各个环节进行了精心的设计,提出了严格的要求,层层把关,严格验收,以求使该艇在降噪方面有个量的突破,成为真正安静化的潜艇。为此,该艇在安静化方面采取了以下措施:
----该艇级的核动力装置采用了自然循环反应堆,降低了回路的噪声,提高了战术机动航速。一般核潜艇的反应堆,在一回路的管系中安装有较大功率的主循环水泵,其作用是使一回路的载热剂循环起来,将反应堆压力壳内核燃料所产生的热量及时带出,在蒸发器内将二回路的水加热成为蒸汽,驱动蒸汽轮机。同时,一回路的载热剂在蒸汽发生器中获得冷却,再循环回到反应堆继续工作。所以核动力装置工作时,主循环泵要不停地转动,产生了很大的振动和噪声,成为核潜艇主要噪声源之一。海狼级耐压壳直径为12.9米,较一般攻击型核潜艇直径增大了2.8米,故可采用高度较大的 S6 W型自然循环反应堆,同时可将蒸汽发生器布置得更高。因此,当反应堆运行时,利用一回路的载热剂在蒸汽发生器前后的温差和载热剂本身的重力,就能在反应堆内自然进行工作,而无需使用主循环水泵,从而有效地降低了一回路的工作噪声。海狼级潜艇靠反应堆自然循环方式工作可获得20节的战术机动航速(低噪声{zd0}航速),远高于原苏联80年代新造的S、M和鲨鱼级攻击型核潜艇10节的战术机动航速。以往美国在核潜艇上采用自然循环反应堆的还有“一角鲸”号和俄亥俄级,实践证明它们在中低速航行时,噪声比其它核潜艇明显降低。使用自然循环反应堆不但xx了主循环泵的噪声,同时还能节约反应堆的功率。因为主循环泵工作时要消耗大量的能源,高速时其消耗甚至可达10%,总功率,节约的i支部分功率可用于提高潜艇的推进功率。海狠级潜艇采用了新型的蒸汽轮机电力推进方式,取消了减速齿轮箱,从而大大地降低了潜艇的噪声。以往美国的核潜艇几乎全部采用蒸汽轮机减速齿轮推进方式,蒸汽轮机的工作转速为6000—7000转/分,而螺旋桨的{zj0}转速仅为200—300转/分,蒸汽轮机要带动螺旋桨工作,不得不在两者之间增加一个大型的减速齿轮箱来进行变速。该齿轮箱工作时将产生强噪声,是核潜艇的主要噪声源之一。
----海狼级潜艇采用电力推进后,由蒸汽轮机直接带动发电机发电,发出的电流驱动一个低转数的主推进电机,以带动螺旋桨工作。美国以往在“利普斯科姆”号核潜艇上也采用了蒸汽轮机电力推进方式.使用证明潜艇的噪声明显降低。但该艇权造了一艘,其主要原因是当时制造主推进电机的钢材太重,以至功率和足寸不能设计得太大,电机太重将使潜艇尾部过重而难以平衡,电机太大又不好布置。所以,尽管“利普斯科姆”号潜艇降低了噪声,但航速却不能提高,仅达到22节。近来美国已研制成功用于推进电机的高强度轻质混合材料,井在潜艇主推进电机上获得了应用。大功率、小尺寸、重量轻的主推进电机成为现实,为海狼级潜艇采用电力推进提供了方便。
海狼级潜艇采用了新型的“泵喷射推进器”,减少了螺旋桨的噪声。潜艇的螺旋桨由于叶片周向载荷的不均匀,旋转时将会产生空泡、鸣音和振动,发出高强度的噪声。为了降低螺旋桨的噪声,各国研究者们进行了大量的工作,先后研究出双反转螺旋桨、七叶大直径螺旋桨、香蕉型浆叶大侧斜螺旋桨、高阻尼材料螺旋桨等。这些桨不同程度地改善了桨叶处的水流和压力状态,减少了螺旋桨的振动和噪声,并在各类潜艇上获得了广泛的运用。
----“泵喷射推进器”是近期发展的新型推进器,先在美国MK48型海狼级潜艇采用的蒸汽轮机电力推进系统,去掉了减速齿轮箱。鱼雷上成功地得到运用,后推广到潜艇上来。英国在1983年建成的特拉法尔加级攻击型核潜艇上首先采用了这种推进器,其噪声级比当时英国最安静的常规潜艇奥白龙级还小。所谓“泵喷射推进器”实际上是在一个多叶片、大螺旋桨外面罩以导管、导营的前方有一圈固定的导向叶片作为定子,螺旋桨在导管内作为转子低速转动推动潜艇运动。这种推进器既能改变螺旋桨叶片的压力分布,防止空泡产生,又能改善尾流性能,减少尾波的形成,使航迹模糊,导管还可以屏蔽螺旋桨噪声辐射,从而大幅度地降低了螺旋桨的噪声,提高了潜艇的隐蔽性。
----艇上所有的运动机械都经过了严格的降噪设计,并进行丁严格的检测,且通过机械绝缘和减振的方法,来减小振动机械与结构向艇体传送振动能量,以减弱和xx噪声。为此,所有设备都安装在高效能减振机座、弹性支座和弹性减振器上,重要的主机、辅机等机械采用丁整体双层减振基座,振动较大的设备采用缓冲振动的覆盖层和空气夹层等,来减小机械振动:系统管路采用尽可能多的弹性连接管与艇体相接,对流体强烈作用的管路采用降低流速、局部管路采用阻尼软管和力口消音器的办法,来减少流体冲击振动和隔绝此种的振动传到艇体上。通过以—上措施,降低了机械噪声和管系流体噪声的辐射,从而降低了潜艇的噪声。
----该艇外表面设计得非常光滑,很少有突出体暴露。艇体与指挥台围壳上的开孔数量降到了最少,大的开孔均设计了活动盖板,该板能自动启闭,关闭后的艇体从外观上几乎看不到开孔,从而降低了艇休的水宛动噪声。另外,该艇的指挥台围壳与艇体的交接处采用了弧形圆滑过渡,减少了围壳与艇体问流体的干扰,降低了阻力和噪声。在艇体的结构设计时亦考虑到安静化的要求。主体结构采取了钢度大的单壳体形式,所有的构件都在实验室经过多次结构和激振实验,以避免产生局部振动和总振动。在轻壳体部位,甲板与耐压壳体不直接相连,其问采用弹性材料装甲连接。艇体材料使用了HY100高强度钢,使该艇的下潜深度增大到600米,增加了该艇的隐蔽性。该艇在艇体外部敷设一层厚厚的阻尼吸声橡胶 (俗称消声瓦)。该敷层既能吸收敌方主动声纳的探测声波,又能隔缘和降低本艇的噪声,使艇体表面形成一个良好的无回声层,从而达到隐身的目的。这种消声瓦是前苏联60年代首先开始研制的,并于80年代韧陆续装艇。这种消声瓦每块大小为85厘米×90厘米,厚度为80-150毫米,由合成橡胶制成。其结构为两层,外层为实心固体,内层设置了各种尺寸的尖劈形空腔和其他形状的孔洞,能针对敌方声纳系统工作频率的声波,使美国的BQQ一5型声纳系统和自导鱼雷检测前苏联潜艇的能力降低。前苏联S、M和壁鱼级攻击型潜艇敷设这种消声瓦后,据报导可使放方声纳探测能力降低50%一70%,本艇噪声降低10—20分贝。鉴于这种消声瓦隐身效果显著,西方海军国家纷纷效仿。英国的机敏级和特拉法尔加级核潜艇上均敷设了消声瓦。美国在洛杉矾级第20艘艇“圣胡安”号上开始,加装类似的吸音泡沫橡胶消声瓦。该级艇为了降低舱室内部噪声,除了在壳体内部和舱壁上大量地敷设吸声材料、在噪声强的设备上加装隔声罩、消音器和设立隔声室外,还采用了新型的有源消声技术。在空气噪声较大的战位和其它工作空间,针对该处的空气噪声特性设计出一种氏音响声源系统。该系统能发出与原空气噪声振幅相同但相位相反的音响,来抵消该处原来的空气噪声,达到安静的日的。这种主动消声技术在新建的洛杉矾级潜艇的空调部位和噪声较大的舱室已经获得应用,在英国的特拉法尔加级核潜艇上也己采用。使用证明该技术对舱室空气噪声降噪效果明显。
----海狼级攻击型核潜艇采闲以上安静化措施后,使本艇的噪声大幅度地降低。据报导该级艇的噪声降低了15分贝以上,噪声级达到90一100分贝,这一量级已经低于海洋背景噪声。如果按声传播的指数规律,辜下降3—4分贝,声传播距离减少一半,该级艇歹辐射噪声量级非常低,将使敌人声纳难以检测到该艇,使该级艇成为一级真正的安静型潜艇。同时,该级艇的建成在噪声领域内使美国潜艇又将{lx1}于世界,使海狼级潜艇成为21世纪初{zj1}威力的攻击型核潜艇。
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