潜艇单双壳体结构的差异与利弊
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双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较
刘元丹;刘敬喜;肖曙明;庄科挺;胡紫剑
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】依据船舶加筋板结构缩尺模型的耐撞性试验数据,结合理论计算方法,详细讨论双壳船舷侧内壳和外壳结构的碰撞损伤特性,对其进行分析和比较。
研究表明:双壳船舷侧内壳和外壳结构在耐碰撞能力方面的差异虽不是很大,但在渐进破坏过程及破坏模式方面却存在明显的区别。
这些结论对于提升双壳船舷侧结构的耐撞性能具有一定的指导意义。
【总页数】8页(P121-128)
【作者】刘元丹;刘敬喜;肖曙明;庄科挺;胡紫剑
【作者单位】华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;中国船级社武汉规范研究所,武汉430022;华中科技大学船舶与海洋工程学院,武汉430074;中国舰船研究设计中心,武汉430064【正文语种】中文
【中图分类】661.42
【相关文献】
1.基于钢-泡沫结构的双壳舷侧结构耐撞性能分析 [J], 孙霞
2.双壳结构形式对舷侧结构耐撞性能的影响 [J], 朱明罡;刘敬喜;姜薇;肖曙明
3.撞头形状对双壳结构耐撞性能影响分析 [J], 叶文兵;刘敬喜;肖曙明;李天匀
4.内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析 [J], 刘敬喜;叶文兵;徐建勇;胡紫剑
5.楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究 [J], 张敏;张祥
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潜水艇的浮沉原理潜水艇的浮沉原理是指潜水艇如何实现在水中的浮力与重力平衡,从而能够在水下进行航行和浮出水面。
潜水艇的浮沉原理涉及到物理学中的浮力、密度、压力等概念。
下面将从浮力和重力、水密性、艇体结构和控制系统等方面来介绍潜水艇的浮沉原理。
一、浮力和重力的平衡潜水艇实现浮沉的关键在于浮力和重力的平衡。
浮力是物体在液体中上浮或浮在液体表面的力,它的大小等于物体排开的液体的重量。
而重力是物体受到的由地球引力产生的向下的力,它的大小等于物体的质量乘以重力加速度。
潜水艇通过调节自身的浮力和重力之间的差异,来实现浮沉。
当潜水艇希望浮出水面时,会增大浮力,使浮力大于重力,从而浮在水面上;而当潜水艇希望下潜时,会减小浮力,使重力大于浮力,从而下沉至水下。
二、水密性的保证潜水艇在进行浮沉操作时,需要确保压力外界的水不会渗入艇体内,否则将影响潜水艇的浮力和操作能力。
为了保证艇体的水密性,潜水艇采用了多种措施。
潜水艇的艇体采用了坚固的厚钢板或高强度合金材料制造,以承受水下高压环境的力量。
潜水艇设有密封门和舱口,确保没有水进入艇体内部。
潜水艇还采用了艇壳预充气和压缩空气供应系统,用以调节压力和保持压力稳定。
三、艇体结构和控制系统潜水艇的艇体结构和控制系统也是实现浮沉原理的关键。
潜水艇通常采用双壳结构,即内外两层壳体之间充满了水或轻气体,以增加潜艇的稳定性和浮力。
艇体还设有压力舱和油箱,用于存储压缩空气、燃料和其他必要物品。
潜水艇的控制系统包括浮沉系统、舵控系统和侧推系统等。
浮沉系统可通过增减压缩空气、水泵和球ast等方式来控制潜水艇的浮力;舵控系统则用于调整潜水艇在水下的航向和姿态;侧推系统则用于进行水中的横向移动。
总结回顾:潜水艇的浮沉原理是通过调节浮力和重力之间的平衡来实现的。
潜水艇依靠增减浮力的方式来控制浮沉,同时确保艇体的水密性以承受水下高压环境。
潜水艇的艇体结构和控制系统也对浮沉起着重要的作用。
潜水艇的浮沉能力使其成为一种重要的水下航行工具,应用于军事、科研和海洋勘探等领域。
实拍潜艇横剖面图:各种管道线路密集构造相当复杂!
为了追求较高的水下航速,潜艇的外形通常被设计为水滴状。
这个时候,潜艇的横剖面往往为圆截面。
从这里,我们也可以看出潜艇的内部构造。
图为俄罗斯海军退役多年的一艘维克托级核攻击潜艇,
横剖面可以清楚地看到该潜艇独特的双壳体结构。
这个内部构造相当的精密复杂,各种管道线路和安全阀门密布,看的人眼花缭乱!
双壳体潜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。
潜艇横剖面由于年深日久,腐蚀情况相当严重。
潜艇兵可以利用的内部空间有限,长时间呆在水下也是十分清苦的。
941型台风级战略核潜艇,同一水平面内平行布置了两个耐压艇体。
什么是三体船、三体船优缺点三体船由来三体船是以军事应用为目的而发展的一种新船型,起步迄今不过20年。
与单体船相比,三体设计具有更快的航速、更低的燃料消耗、更好的适航稳定性和更出色的操纵性,战场生存能力更为出色。
三体船的平稳性比小水线面双体船型还要好得多,其宽大的甲板面积,更有利于舰载机的起降。
中间的主船体内可放置重要设备和弹药,两侧的副船体可以起到对主船体的保护作用,在遭到敌方水下武器攻击时可使中间的主船体免受损伤,大大提高了舰船的生存能力。
船体设计采用内倾斜边和雷达吸波材料,具有较小的雷达反射面积,船的外侧船体也有助于减弱推进器在水下发出的较大声响。
三体船详细介绍三体船主要由三个船体组成,其中间为主船体,尺度约占排水体积的90%,两侧并肩各有一个大小相同的辅助船体,其主要特点是中高速阻力性能优于单体船和双体船,适航性优于单体船,甲板面积宽敞,便于舱室布置;由于主船体和两侧辅体的屏蔽,全船具有隐身性和较高的生存能力。
其缺点是结构复杂,重量较大,设计难度大,操纵性稍差,建造、下水、锚泊和进坞比较困难。
也正是由于三体船具有很大的制造难度,目前各国一般在建造大中型舰艇时才考虑这一舰型。
除美国和英国外,目前日本也在考虑建造未来型三体战斗舰艇,在2007年日本防卫省军事研发机构公开展示的资料中,就出现了一种4000吨级的舰船设计。
资料显示它能够以高速或者低速航行,同时能利用雷达和材料增强其隐身能力。
其设计与LCS2十分相似。
三体船有三个瘦长的船体共享一个主甲板及上层结构,使用涡轮喷嘴发动机,通过向后喷水获取反作用力向前推进,比普通螺旋桨推动更快速,而在高速时,三体瘦长的船身能降低阻力。
而且船体稳度高,不易翻船(但若风浪过大,翻过90度后,因为没有单体船的静稳度扶正力矩,反而有灭顶之虞)尽管三体舰的“噱头”让濒海战斗舰成为世界海军界近年来最大的热点,但军事专家也指出,濒海战斗舰还存在一些深层次的问题:濒海战斗舰更多地只能担负相对单一的行动,很难一次性地完成近海海域的所有或多种作战任务。
内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析内河双壳油船舷侧结构是船舶的重要组成部分,其耐撞性对船舶的安全运行至关重要。
在内河航行过程中,船舶可能面临多种外部因素的影响,如碰撞、摩擦、波浪等,因此船舶的舷侧结构需要具备一定的耐撞性,以保障船员和船舶的安全。
首先,内河双壳油船舷侧结构的耐撞性受到船体结构设计的影响。
船体结构设计应考虑到船舶在内河航行中可能面临的各种外部力的作用,如碰撞力、波浪影响等。
为了提高船舶的耐撞性,船体结构应具有足够的强度和刚度,能够承受外部力的作用而不发生破损。
此外,舷侧结构的设计也应考虑到船舶的稳定性和抗倾覆性能,以确保船舶在受到外部力作用时不会出现倾覆或失稳的情况。
其次,舷侧结构的材料选择和工艺质量对其耐撞性也起着关键作用。
舷侧结构通常采用钢材或铝合金等优良材料制造,这些材料具有良好的强度和耐腐蚀性能,能够有效抵抗外部力的作用。
此外,船舶的舷侧结构在制造过程中还应进行严格的工艺控制,确保结构的质量和完整性,避免存在缺陷或隐患,从而提高其耐撞性和安全性。
此外,船舶的舷侧结构在耐撞性分析中还需要考虑到船舶的使用环境和操作条件。
在内河航行中,船舶可能面临的外部力作用和条件会有所不同,如航行水域的水深、水流情况等都可能影响舷侧结构的受力情况。
因此,在进行耐撞性分析时,需要充分考虑到船舶的使用环境和操作条件,进行综合评估和分析,以确保船舶的舷侧结构具有足够的耐撞性。
综上所述,内河双壳油船舷侧结构的耐撞性分析涉及到船体结构设计、材料选择、工艺质量以及使用环境等多个方面。
通过综合考虑这些因素,并采取相应的措施和优化设计,可以提高舷侧结构的耐撞性,确保船舶和船员的安全。
在今后的船舶设计和建造中,应继续加强对舷侧结构耐撞性的研究和探索,不断提升船舶的安全性和运行效率。
轴向剖分双壳体与其它结构型式双壳体泵优点对比1、整体式转子,平衡精度高,便于更换及储存备件:转子部件由叶轮、叶轮耐磨环和泵轴等零件组成,材料的热膨胀系数相同,即使发生温度突变,转子部件的间隙都始终保持不变。
泵转子做完高速动平衡后,不需要拆卸转子上的部件(如叶轮、轴套等),装配时将整个转子部件直接放入到下蜗壳内,然后将上蜗壳用螺栓把上,这样可以保证转动间隙的同心性,提高泵的可靠性,完全避免因拆卸转子部件再逐级装配造成的积累误差和同心性的变化,而影响转子的稳定性。
鉴于转子可整体组装入泵壳内,因此可整体作为备件储存,拆装不需要专业技师即可进行操作,降低了维护难度,减少了备件供货周期。
2、转子部件可以快速更换,不需要暖泵直接紧急启动在紧急情况下,转子部件可以迅速从壳体内取出并将备件装上。
同时蜗壳上下对称结构,热膨胀均匀可以达到平均的热力传导,可以冷泵紧急启动,不会发生故障。
3、快速均匀预热,热变形均匀,承受热冲击能力强:转子部件放置于水平中分的内壳体内,而内壳体放置于筒式外壳体内。
由于内壳体和外壳体之间充溢着出口压力,所以只需要很小的螺栓就可以满足密封要求的同时也对密封面的精度要求变高。
此外由于内壳体完全浸没在介质中,承受与转子部件相同的温度,因此可以承受机组的热冲击。
这种结构除了安全、高效之外,同样有利于不拆卸吸入、排出管路时的驱动机机组维护以及转子部件的磨损检测及间隙检查等。
双壳体泵也可在必要的情况下无需预热即可直接启动,而没有变形及转子被卡住的危险。
4、检修方便,不需要特殊技能蜗壳式水泵泵芯由上、下两个对称的半蜗壳体组成,中分金属面靠高压水压差密封,轻载把合螺栓容易拆装。
泵芯安装和拆卸方便、迅速,比节段式结构节省三分之二的检修时间。
对大型泵组来说,减少停机时间,经济效益很大。
5、保证定转子的同心度双蜗壳设计提供了可将转动部件的挠曲偏差加工到下部蜗壳上的可能,因泵轴是在挠曲状态下运行,这样就可以保证所有的转动间隙保持必要的同心性,保证给水泵稳定运行。
潜艇的原理潜艇是一种能够在水下航行的水面舰艇,它的原理主要是依靠浮力和推进力来实现。
潜艇的设计和原理是为了实现在水下航行,并能够在水下进行作战和侦察任务。
在这篇文档中,我们将深入探讨潜艇的原理,包括浮力原理、推进原理和潜艇的结构设计。
首先,我们来谈谈潜艇的浮力原理。
潜艇的浮力原理与一般的船只并无太大差异,都是依靠排水量大于自身重量来实现浮起。
但是,潜艇的独特之处在于它能够在水下浮起和下沉。
这是通过潜艇的球ast舱室和压水舱室来实现的。
当潜艇需要浮起时,球ast舱室会排出水,增加浮力;而当潜艇需要下沉时,球ast舱室会充入水,减小浮力。
这种设计使得潜艇能够在水下灵活地控制浮沉,实现隐蔽航行和潜艇作战。
其次,潜艇的推进原理也是潜艇能够在水下航行的重要原因。
潜艇通常采用螺旋桨来提供推进力,这种推进方式类似于一般船只。
但是,由于水的密度和阻力较大,潜艇的推进系统需要更加精密和高效。
潜艇通常会搭载多台电动引擎,通过电池或核动力系统来提供动力。
这些电动引擎能够驱动螺旋桨,使潜艇能够在水下快速航行和进行机动作战。
最后,我们来谈谈潜艇的结构设计。
潜艇的结构设计是为了满足水下航行的特殊需求。
潜艇通常采用双壳结构,外壳能够承受水压,内壳则是舱室和设备的安装空间。
潜艇的舱室内部通常会采用复合材料来减轻重量和增加强度,以应对水下高压环境。
此外,潜艇还配备了水下航行所需的设备,包括氧气循环系统、声纳系统、导航系统等,以保障潜艇在水下的生存和作战能力。
总的来说,潜艇的原理是基于浮力和推进力来实现水下航行的。
潜艇通过球ast舱室和压水舱室来控制浮沉,通过电动引擎和螺旋桨来提供推进力,通过特殊的结构设计来适应水下高压环境。
这些原理和设计使得潜艇成为一种能够在水下进行隐蔽航行和作战的重要军事装备,也为海洋科学研究和资源勘探提供了重要的工具和平台。
美国海狼级核潜艇:代号为SSN-21型,是美国第四代核动力攻击型潜艇。
由通用动力公司电船部建造,美国海军为在90年代后期和21世纪保持其核动力攻击型潜艇的优势,从80年代中期就开始研制替代洛杉矶级的SSN-21型海狼级新式攻击型潜艇,并于1989开始建造首艇,目前在建两艘。
但由于海狼级造价太高,前两艘平均造价20多亿美元,&127;因此只被批准建3艘。
海狼级潜艇长99.4米,宽12.9米,吃水10.9米;&127;水下排水量9150吨,将是美国历史上吨位最大的核动力攻击型潜艇。
该级潜艇应用现代最新技术,在动力装置、武器装备和探测器材等设备方面,堪称世界一流。
火力最强大的现役潜艇“海狼”级潜艇是美国在冷战后期设计的一种潜艇,当时五角大楼的目的是让它在苏联战略核潜艇对美国发动核打击之前将其摧毁。
因此“海狼”使用了最先进的技术,装备了最强大的武器,并创下水下航速最高、隐身性最好、机动能力最强等多项纪录。
作为“海狼”家族的最新成员,“卡特”号的技术含量最高。
它历时10年建造,成本高达32亿美元。
艇身全长135米,排水12151吨。
它在水下的巡航速度可达25节,最大下潜深度为610米。
艇上装备着50枚“战斧”巡航导弹、“捕鲸叉”反舰导弹和MK48—5重型鱼雷,另外还携带100枚水雷。
它是美军最先进、火力最强大的潜艇。
“卡特”号核潜艇的静音性比前两艘“海狼”还要好。
它采用了浮阀减震、艇体表面敷设消声瓦、泵喷射推进等降噪技术,使噪声降到了90分贝左右,在高速行驶时比“洛杉矶”级核潜艇停靠码头时的动静还小。
理想的“水下间谍”在下水之前,美海军对“卡特”号采取了极严格的保密措施,让它停靠在一个有顶的干船坞内,防止间谍或侦察卫星拍到它的组装过程。
之所以这样做,是因为该艇将执行特殊任务。
与前两艘“海狼”相比,“卡特”的艇身长了30多米,排水量增加了2500吨,这是因为它加装了一个多任务平台。
这个平台能担负新一代武器、传感器和水下航行装置的试验任务,还可以用来对水下战概念进行秘密研究、开发、测试和评估。
俄罗斯潜艇一德尔塔级弹道导弹核潜艇"德尔塔"III级弹道导弹核潜艇主尺度:艇长155米,艇宽8.7米,吃水9.3米排水量:10600吨(水上)/16000吨(水下)航速:19节(水上)/24节(水下)艇员编制:130-135名潜深:300米噪声值:135-155分贝动力装置:2座VM-4S型(OK-700A型)压水式反应堆,功率60000马力;双轴。
弹道导弹:16枚SS-N-18(P-29P)"浦鱼"(Stingray)潜射弹道导弹。
鱼雷:6具533毫米鱼雷发射管,载18枚53型鱼雷。
搜索雷达:"魔盘"(Snoop Tray)搜索雷达,I波段。
声纳:MGK-400型"鲨鱼齿"(Shark Teeth)主/被动搜索与攻击舰壳声纳,中/低频;"鲨鱼皮"(Shark Hide)被动舷侧阵列声纳,低频;MGK-519型"鼠叫"(Mouse Roar)主动攻击舰壳声纳,高频。
电子对抗:"砖浆"(Zaliv-P/Brick Pulp)无源威胁截获告警系统;"公园灯"(Park Lamp)侦察侧向设备;"圆边帽"/"克雷姆林"-2(Rim Hat/Kremlin-2)电子侦察系统。
通讯系统:2部超低频电子测位通讯浮标;卫星导航系统;船舶惯性导航系统;"欢春"(Pert Spring)卫星通信系统;"鳕眼"(Cod Eye)辐射测量六分仪。
至2003年初,有5艘部署在太平洋舰队,有可能在2003-2005年全部退役。
"德尔塔"IV级弹道导弹核潜艇排水量:108 00 t(水面),135 00 t(水下)。
艇总长:166m。
水线长:158m。
艇宽:12m。
吃水:8.7m。
潜艇科普书-回复潜艇,也被称为潜水艇或潜舰,是一种能够在水下航行和潜伏的水面舰艇。
潜艇是现代科技的杰出成果,它不仅具备潜入深海的能力,也承担着海上军事行动和科研探索等重要任务。
本文将以潜艇为主题,逐步解释潜艇的结构、原理、功能和应用。
一、潜艇的结构潜艇通常由船体、动力装置、操纵系统、导弹和鱼雷装备以及生活设施等部分组成。
船体是潜艇最为重要的组成部分,它由船壳和各种舱室构成。
船壳通常采用高强度的钢材或特种合金制作,以保证潜艇在水下的耐压性能。
舱室则包括控制室、驾驶舱、生活舱等,以提供潜艇成员舒适的居住和工作环境。
二、潜艇的原理潜艇的潜入水下主要通过调整浮力和重力的平衡来实现。
通常情况下,潜艇通过向容器注水或排水来改变浮力,从而使其能够在水下漂浮或潜入。
此外,潜艇还通过舵和螺旋桨的操作来实现航向和推动,从而在水下进行航行。
三、潜艇的功能潜艇有多种功能和用途。
首先,潜艇常用于军事方面,承担着侦察、战略威慑和巡逻等任务。
其次,潜艇也能执行海上遭遇战和水雷战任务,对敌方舰队进行鱼雷袭击。
此外,潜艇还常用于科学研究和资源勘探,如海底地质调查、生态环境监测和矿产资源勘探等。
四、潜艇的应用潜艇在军事和民用领域得到广泛的应用。
在军事方面,潜艇被广泛用于各国的海军力量中,并发挥着重要的战略作用。
许多国家都拥有潜艇战斗部队,并且根据不同需求配置不同类型的潜艇。
在民用领域,潜艇被用于深海科学考察、海洋研究和资源勘探等方面。
此外,潜艇还可以用于海底电缆敷设、海底互联网等现代通信和信息技术应用。
五、潜艇的发展趋势随着科技的发展和海洋资源的日益重要,潜艇的功能和性能也在不断提高和优化。
未来,潜艇将更加注重隐蔽性和机动性,倾向于无人化和自主化。
自主潜艇和遥控潜艇的研发将为潜艇技术带来更多可能性。
此外,潜艇在能源、材料和环保等方面的创新也将为潜艇的未来发展提供更多选择。
总结起来,潜艇是一种能够在水下航行和潜伏的水面舰艇,具备多种功能和用途。
水下潜艇结构设计与性能分析水下潜艇是一种非常重要的水下工具,它可以进行深度潜水、水下搜索、侦察、捕鱼、科学研究等许多工作。
其结构设计与性能分析对于其在水下运行的可靠性、效率以及安全性都有非常重要的作用。
本文将概述水下潜艇的结构设计与性能分析。
1.结构设计水下潜艇的结构设计是为了保证其在深度潜水的过程中能够承受外部水压力,同时还要保证其在水下运行的时候能够保持良好的动力性能和操纵性。
1.1 船身结构水下潜艇的船身主要由蒙皮、骨架、连接件和舵机等组成。
蒙皮一般使用高强度的轻质材料,如碳纤维、复合材料、铝合金等,以减轻潜艇本身的重量,同时还有良好的耐腐蚀性和抗磨损性。
骨架采用高强度的钢材,以保证潜艇在深度潜水时可以承受外部水压力。
连接件则是为了将蒙皮和骨架连接在一起,维持潜艇的整体结构。
舵机则是为了操纵潜艇。
1.2 动力系统水下潜艇的动力系统主要有电动机和推进器组成。
电动机是潜艇的动力源,推进器是将电动机提供的动力转化为推力向前推进潜艇。
推进器一般分为螺旋桨推进器和喷水推进器两种。
螺旋桨推进器是将电动机提供的动力通过螺旋桨向后推动,以推进潜艇。
而喷水推进器则是将电动机提供的动力通过喷水口向后喷出,以推动潜艇。
两种推进器各有优缺点,一般根据需要进行选择。
1.3 压力与稳定系统水下潜艇潜水时需要承受外部水压力的作用,因此需要在船体内部保持一定的气压,以保证船员的安全。
同时,船体的稳定性也需要得到保证,以保证潜艇在水下运行时的稳定性。
2.性能分析水下潜艇的性能主要涉及其深度潜水能力、速度、航行时间以及操纵性。
2.1 深度潜水能力水下潜艇的深度潜水能力是非常重要的,它直接关系到潜艇的使用范围。
一般来说,深度潜水能力越强,潜艇的使用范围就越广泛。
深度潜水能力与潜艇的结构设计密切相关,一般来说,潜艇的抗压性强,深度潜水能力就越高。
2.2 速度水下潜艇的速度对于其在水下运行中的效率有非常重要的作用。
一般来说,速度越快,潜艇所需时间就越短,运行效率也就越高。
海军舰艇介绍美国海军海狼级攻击型核潜艇海军舰艇介绍(美国海军)--海狼级攻击型核潜艇2010-06-04 23:50"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,是目前世界上最先进、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:第一,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,是第一代"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。
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,这层外壳除了在舯部有一段是耐压的(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 建造中的双壳体结构潜艇图 2 建造中的单壳体结构潜艇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。
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,是其他壳体结构潜艇不能比拟的。
建造中的214型单壳体艇的分段(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。
而美国也在鲣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。