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1 # 潛望鏡kangjixiang
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2 # 威吶解析
潛艇是大國海軍必不可少的重要裝備之一,尤其是現代先進潛艇,不僅隱蔽性好,而且自身擁有強大的探測和打擊能力,即便是美國大型核動力航母編隊這樣的強大海上作戰單位,也會時不時會被其他國家的潛艇突破防線,因此發展潛艇也是一般國家海軍制衡大國海軍的有效方式之一。排水量數千噸甚至數萬噸的鋼鐵製造的潛艇,在設計時如何考慮保持穩定性而不會傾覆的呢?主要是兩個方面:2018年南海閱兵展示的094改進型戰略核潛艇
1)橫向穩定主要靠艇體“重心”與“浮心”設計:“重心”是指潛艇的重力中心,比較好理解;“浮心”是指浮體或潛體水下部分體積的形心,當浮體方位在發生偏轉時,其水下部分的體積雖保持不變,但其形狀卻發生變化,因而浮心的位置也相應地移動。重心與浮心如果不在同一垂直直線上,就會產生力矩,對於水面艦艇以及在水面上航行的潛艇來說,重心與浮心間的力矩是決定潛艇及水面艦艇橫向穩定性的關鍵因素。在現代水面艦艇和潛艇設計中,結構上基本都是左右對稱佈置,這也是為了儘可能的降低艦艇重心與浮心始終保持在同一直線上,降低側向力矩、保持穩定性。水面艦艇“浮心”與“重心”力矩的形成(潛艇也一樣)
而對於潛艇水下航行的穩定性,也同樣決定於浮心與重心之間的距離,即水下穩心高。浮心在重心之上,則穩心高為正值,潛艇可以自動恢復到原平衡位置,使潛艇處於穩性平衡狀態;浮心與重心重合,則穩心高為零,潛艇既無扶正力矩,也無使潛艇繼續傾斜的力矩,潛艇將停留在傾斜位置,使潛艇處於中性平衡狀態;浮心在重心之下,則穩心高為負值,扶正力矩與傾斜方向一致,起著傾覆作用,當外力作用消失後,潛艇將在此傾覆力矩作用下,繼續傾斜,使潛艇處於不穩定平衡狀態,直至傾覆。在設計時,既要考慮潛艇水下航行的阻力,也要考慮潛艇穩定性,出來幾何結構上考慮穩心高的因素外,在艇內裝置佈置上也須考慮對穩心高的影響,如類似發動機、蓄電池、配重等大重量的裝置都會放置在最底部,這其實也是保障潛艇穩定性的重要因素。潛艇水下“穩心高”示意圖“海上不倒翁”海巡06117,典型的正穩心高設計,可以“360度迴旋”!
2)縱向穩定性重要靠控制“艇內自由液麵”實現:影響潛艇縱向穩性的主要因素是艇內“自由液麵”的流動和在縱向上移動載荷。壓載水艙內的水及燃油等“自由液麵”流動,也會可減弱潛艇縱向穩定性;而艇內縱向移動載荷(如密封艙進水、魚雷位置移動等)易使潛艇產生縱向不平衡力矩。由於潛艇長寬比很大,水下縱向扶正能力差,產生的縱向不平衡力矩往往很大,使潛艇易出現大縱傾,一旦監控或操作不及時就會發生沉艇的風險。在潛艇設計中,縱向穩定性可以利用艇艏或指揮圍塔上“升降舵”及尾部尾舵來增強;水面橫向穩定性還可以透過增設“減搖鰭”強化,而潛艇目前還沒有這種設計;總之,潛艇的穩定性是設計時需要考慮的關鍵因素,而且,在惡劣海況下也不會暴露在波濤洶湧的海面。美國“俄亥俄級”戰略核潛艇長170.7米、寬12.8米,長寬比超過13(目前主流水面艦艇長寬比在8-10左右)!縱向穩定性不好控制“北風之神級”戰略核潛艇結構
指揮圍塔上的“升降舵”
現代潛艇的設計、建造是一項技術含量很高的系統工程,能夠獨立設計、建造先進潛艇的國家屈指可數,而且海上對抗需求的不斷提升,潛艇的技術含量和噸位也將不斷增大,在潛艇方面的競爭也會瑜伽劇烈。保證潛艇的穩定性只是最基本的設計要求,進一步降低潛艇噪音、提升探測和打擊能力才是難點。美國正在研發的下一代戰略核潛艇“哥倫比亞級”
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潛艇在航行中?有兩個狀態,既水上航行和水下航行,潛艇和水面艦艇在水上的抗風、抗湧能力都是很強的,12級風沒問題的,潛艇在水下就共沒問題了,潛艇在水下比在水上共安全,均衡好的潛艇在水下活動共靈活和自由,而且還不受氣象環境的影響,機動和神秘並存。