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潜艇上毫不起眼的装备 实际作用令人意外 关键时刻决定潜艇安全

时间:2024-05-14 04:46:37

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潜艇上毫不起眼的装备 实际作用令人意外 关键时刻决定潜艇安全

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在我们的印象里,天上飞的武器就应该是归空军管、地上跑的属于陆军编制、水里游的就应该是海军的。其实潜艇作为海军的主要装备之一和军舰有很大的区别。

因为潜艇的主要特点就是可以潜水,而军舰一旦潜水就等于被击沉了。军舰的航行只需要装备控制方向的垂直舵,而潜艇除了垂直舵之外还有让自己改变潜深与保持在某一深度的水平舵。

一、潜艇的水平舵

早期的潜艇非常难操作,上面只有一套装在后面的水平舵。随着研究越来越深入,现代的大型潜艇都装备两套水平舵,多出来的一套或是安装在指挥台的外壳上,或者装在潜艇中前部的地方。这也是区分现代潜艇和二战后期老旧潜艇的特点之一。

水平舵的主要作用有3点:1、使潜艇下潜或上浮,2、保持潜艇的纵倾,3、保持深度。“纵倾”说白了就是船艏和船艉吃水深度之差,尤其是潜艇接近潜望镜深度时,对潜艇纵倾的控制要求必须十分精确。否则潜艇可能会有局部露出海面,从而暴露自己的位置。

当潜艇在较大深度上时,潜艇的机动性则显得更为重要。潜艇一旦在深度水位上失控,随时都可能沉入海底。这个时候,水平舵控制深度的变化比保持深度的稳定更重要。

为了在水下更加安静,很多核潜艇和常规潜艇都选择水滴形线型设计。这样的设计减少了水下的阻力的同时也让潜艇增加了操作难度。

因此,这样的潜艇在垂直方向上增加了上下两块舵板,与原来的两块水平舵板形成“十字形”结构。这4块舵板的尺寸大体相等,从而形成左右均匀对称的配置,使潜艇具有全方位的、良好的操纵性。

除了“十字形”的结构之外,还有“X形”构造。潜艇尾部的水平舵要比前面那套水平舵大得多,起到的作用也大得多。当潜艇处于水下深处并且纵倾不是很大时,或者当潜艇在水下航速超过12节时,只需使用艉水平舵即可控制潜艇水下姿态。

艇艉的水平舵以铰接的方式安装在水平稳定翼的后部,二者呈“X形”分布,是目前潜艇采用的主流设计。不过这种结构所产生的力学十分复杂,实际操作起来特别繁琐,基本都是依靠计算机的运算才能控制。

同时潜艇的水平舵和垂直舵有时是相互矛盾的,当一艘潜艇在水面状态行使时,主要依靠掌握方向的垂直舵,而位于艇艏的水平舵就会阻碍潜艇的前进。因为它的工作是加快潜艇下潜的速度。

当然,艇长也可以选择提高浮力,减少艏水平舵的干扰因素,可是没有进入足够的水位,艏水平舵又无法发挥工作,一旦需要马上下潜会自己弄自己一个措手不及。

二、水平舵的工作原理

水平舵主要是利用舵角和舵面积,外加距潜艇重心的距离产生了相关的力。当潜艇在水下进行回转时,特别是进行高速回转时,作用在潜艇垂直舵、指挥台围壳以及水平舵上的力是相互影响。

上述的力量是通过舵的摆动来实现的,说白了就是调整舵的角度。德国的吕贝克工程设计局曾设计了一款角度不变,但是水平舵可以在艇内自由调整长度的作品。这种设计只需操纵其中的一个舵,从而大大减轻了操作难度。

吕贝克工程设计局还在艇艉安装了一种特殊的稳定面。当潜艇以高速在水下航行时,艇艏的水平舵会使潜艇在垂直面内发生纵摇和摆动。特殊的稳定面就是为了解决这种现象。

一般来讲,在非战争时期,潜艇都是尽量避免在水下高速行驶和高速回转的,因为舵也有自己的使用寿命。以英国为代表的潜艇都有舵使用的计数器,指示潜艇上各种舵的操作次数。

三、潜艇水平舵的变形

最初,潜艇前方的水平舵都是安装在艇身的,并没有想到指挥塔的围壳。不过在实际操作中发现,当潜艇停靠码头或行进船坞时,位于潜艇中前部的水平舵特别容易与岸边发生碰撞而受到损伤。因此,许多国家海军都采取了折中办法,在潜艇上安装可以折叠的水平舵。

这种可折叠的舵会增大损耗,降低使用寿命。于是美国海军率先将艇艏舵大面积改装在了核潜艇的指挥塔围壳上。由于围壳舵向两侧伸出的宽度没有超过潜艇的最大宽度,所以不会发生碰撞损坏事故。

并且,虽然围壳舵面积较小,但它仍有足够的面积对处于水下状态的潜艇进行有效的控制、且可以十分容易保持无纵倾状态。这样潜艇在通过潜望镜侦察海面的时候,潜艇在水中处于平行状态,而不是头高脚低,这就大大简化了艇员的操作。

另外,由于艇艏的水平舵安装在了指挥台围壳上,从而避免了在靠近潜艇艏部声纳位置上产生流体噪声,提高了艏部声纳的工作效率。

不过围壳舵也是有缺点的,当潜艇在带有浮冰的海域活动时,一旦需要从水下破冰上浮时,“单薄”的舵叶极容易造成损伤。因此设计师又设计出可以转动90度结构的新型围壳舵,防止其在潜艇破冰上浮时被撞受损。

四、水平舵和垂直舵

虽然研究不断深入,装备不断升级,但是工程师仍然无法圆满解决潜艇水平舵与垂直舵之间产生的一些意外。这种意外不是简单的操作不便,而是其中一方直接卡死到不工作。

比如潜艇需要以非常高的速度向更大的深度冲去,它要克服尾部水平舵所带来的阻力。当向前的冲力以不合理的角度扭转的时候,极有可能让艉水平舵一下子卡死。

一旦发生这种情况,潜艇可能调转身形朝水面冲去,如果在冰冠下面航行,那么后果更是不堪设想。往往这个时候,需要利用尚未发生事故的艏水平舵所产生的力矩,来挽回潜艇的危险状态。

五、结语

汽车和舰船都是在平面上行使,属于二维空间。而潜艇既可在平面也可以在水中,属于三维空间,其中所装备的舵起到了至关重要的作用。

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