潜水艇的发展历史及分类

摘要:潜水艇的发展有上千年的的历史, 但真正到了16世纪左右以及两次世界大战, 潜水艇的技术才趋向与成熟, 种类也变得很丰富. 潜水艇整个发展过程就是一个创新的过程, 从起初木质人力驱动, 到后面的铁甲柴油动力, 再到现在的合金外壳核动力, 最近几百年里取得了飞跃性的发展, 而每次大发展都和战争有着关联. 本文着手于讨论潜水艇的分类以及发展.

关键词:潜水艇, 核动力, 战争, 柴油动力.

1. 前言

潜艇或称潜水船、潜舰, 是能够在水下运行的舰艇. 潜艇的种类繁多, 形制各异, 小到全自动或一两人操作、作业时间数小时的小型民用潜水探测器, 大至可装载数百人、连续潜航3-6个月的俄罗斯台风级核潜艇. 按体积可分为大型(主要为军用)、中型或小型(袖珍潜艇、潜水器)和水下自动机械装置等. 潜艇也是较早期就有的匿踪载具.

大型潜艇多为圆柱形, 船中部通常设立一个垂直结构(舰桥), 早期称为“指挥塔”, 内有通讯、感应器、潜望镜和控制设备等. 如今的深海潜艇或专业潜艇常已无此设计.

自第一次世界大战后, 潜艇得到广泛运用, 担任许多大国海军的重要位置, 其功能包括攻击敌人军舰或潜艇、近岸保护、突破封锁、侦察和掩饰特种部队行动等. 潜艇也被用于非军事用途, 如海洋科学研究、抢救财物、勘探开采、科学侦测、维护设备、搜索援救、海底电缆维修、水下旅游观光、学术调查等, 超级富豪甚至用为海下移动豪宅.

潜艇是公认的战略性武器(尤其是在裁军或扩军谈判中), 其研发需要高度和全面的工业能力, 目前只有少数国家能够自行设计和生产.

2. 潜艇的分类

2.1军用潜艇

2.1.1常规动力潜艇

常规动力潜艇是一种采用柴油机-蓄电池动力、能在水下隐蔽活动和战斗的潜艇. 它的特点是隐蔽性好, 机动性强, 突击威力大.

它可以不依赖其他兵种的支援, 长期在海上活动, 进行独立作战, 具有很大的威慑性. 但常规潜艇也存在航速低、通气管航行状态充电时易暴露自己和自卫能力差等缺点.

目前比较先进的常规动力潜艇有德国212型潜艇、日本“苍龙级”潜艇、俄罗斯“拉达/阿穆尔”级常规潜艇、中国“元”级潜艇, 他们都使用了先进的AIP(airindependent propulsion, 不依赖空气推进装置)动力装置.

2.1.2核动力潜艇

2.1.2.1 弹道导弹潜艇

弹道导弹潜艇是冷战“相互保证毁灭”思想的重要工具. 旨在当我方遭受到敌方毁灭性的核打击, 陆基弹道导弹和空基战略轰炸机等核武器投射力量已经被毁灭之后, 弹道导弹潜艇作为隐蔽的核攻击力量通过发射带核弹头的洲际弹道导弹给与敌方毁灭性的打击, 这被称作“第二击”. 弹道导弹核潜艇属于战略威慑性武器. 目前全世界比较先进的弹道导弹核潜艇有美国的“俄亥俄”级三叉戟弹道导弹核潜艇; 俄罗斯的“北风之神”级、“台风”级和“德尔塔”—IV(D-IV)级;英国的“先锋”级;法国的“凯旋”级.

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2.1.2.2攻击型核动力潜艇

所谓攻击型潜艇其实是区别战略型潜艇而论的. 这种潜艇主要的是以攻击敌方船只, 潜艇等海上及海下目标为主要任务. 通常很少具备, 或仅仅拥有很少量级的对陆对空能力.

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2.1.2.3巡航导弹核潜艇

随着潜艇的发展, 而另一种武器——导弹则成为了潜艇发展的另一个方向, 就是巡航导弹核潜艇. 将巡航导弹和潜艇结合起来自然引起了各国的重视, 德国最早将V-II导弹放到潜艇上, 但随着战争的结束, 其相关技术和科学家都被美国缴获, 但随着美国在20世纪60年代末期至70年代这一时期潜艇弹道导弹的迅猛发展, 潜艇巡航导弹研制随之放弃. 苏联则在巡航导弹潜艇的发展上下了很大的功夫. 1956年, 苏联海军将一艘W级潜艇改装携带SS-N-3C型导弹并且成功进行了发射试验, 随后苏联开始研制了第一级巡航导弹潜艇E级核潜艇, 自此之后苏联发展了一系列巡航导弹潜艇. 到了“奥斯卡”级核潜艇, 苏联的巡航导弹潜艇已经发展到了一个相当高的高度.

随着苏联的解体, 国际形势的变化, 2002年9月, 美国开始为四艘“俄亥俄“级核潜艇改装为巡航导弹发射以及特种部队投放艇. 并且随后发展的弗吉尼亚级核潜艇也安装了12个巡航导弹发射筒.

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2.2民用潜水艇

2.2.1科研用潜艇

潜艇最早原本就是用于水下探秘的一种工具. 最早潜艇则是由潜水钟发展而来, 潜水钟通常自身没有动力, 需要水上船只托拽行进. 但后来潜艇的军事化使得潜艇的民用用途一度停滞. 随后伴随二战结束以及对于海洋科学研究的兴起, 民用科研潜艇复兴. 在民用科研潜艇上, 美国和日本的技术发展最为先进. 1960年1月23日, 美国人皮卡尔和沃尔什乘“里亚斯特—2”号, 在太平洋的马里亚纳海沟潜到了10916米的深度, 创下了载人潜水器下潜深度的世界纪录. 1995年, 日本“海沟”号在世界最深的马里亚纳海沟进行了水深达10970米的潜航, 创下了无人潜水器的最深下潜纪录.

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2.2.2观光用潜艇

随着科技的发展和潜艇市场的开放, 观光潜艇成为了一些富人的新式“移动豪宅”, 同样也成为了一些靠海的热门旅游地的海峡观光设备.

3. 潜水艇的发展历史

3.1潜水艇的早期历史

水下船只的概念在古时候就已经提出来了. 可以从存世的图画中可以看到关于预付口衔中空呼吸管, 在底比斯神庙的水下捕鱼的绘画. 根据伯罗奔尼撒战争史的记载, 最早在围困叙拉古期间(公元前413年), 人们就曾使用on根据在水下清理障碍. 而据亚里士多德说, 在围困提尔古城时(公元前332年), 亚历山大大帝又一次使用了这种水下工具. 后来12世纪时, 在埃及亚历山大港有传说, 成亚历山大大帝曾最早使用原始的潜水器来完成水下勘察任务, 这种潜水器大概是一种潜水中, 在16世纪时的伊斯兰绘画作品中有所描绘, 这些都是最早的潜水器.

潜艇最早可追溯到15~16世纪的列昂纳多·达芬奇. 据说他曾构思“可以水下航行的船”, 但这种能力向来被视为“邪恶的”, 所以他没有画出设计图. 直至一战前夕, 潜艇仍被当成“非绅士风度”的武器, 其被俘艇员可能被以海盗论处.

16世纪, 真实意义的潜艇出现. 1578年, 英国数学家威廉·伯恩著书《发明与设计》描述潜艇. 1620年, 首艘有文字纪载的“可以潜水的船只”(submerible vehicles)由荷兰裔英国人克尼利厄斯·雅布斯纵·戴博尔(CorneliusJacobszoon Drebbel)建成, 主要即依据前者的设计, 推进力由人力操作的橹产生,如图3.1. 但人们对这台潜艇的性能历来都有些争议, 有人认为那只是“缚在水面船只下方的一个铃铛状东西”, 根本不能算潜艇, 它有两种改良型于1620年和1624年在泰晤士河上进行了实验. 戴博尔的潜水船被认为是潜艇的雏形, 所以他被称为“潜艇之父”.

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虽然最早的潜水器是人类在水下进行探索的工具, 但是没用多长时间, 它的发明者们便意识到了潜艇潜在的军事用途. 1648年, 切斯特主教约翰·维尔金斯著书《数学魔法》(MathematicalMagic)指出潜艇在军事战略上的优势:

1.私密性:前往世界任何海岸附近, 并且不被发现或被制.

2.安全性:海盗和劫匪无法抢劫水下船只; 无常潮汐和强烈风雨无法影响海面下25-30英尺; 冰和霜冻也无法危及潜艇乘员, 即便在南北极海域.

3.有效抵抗敌人海军, 破坏和击沉水面船只.

4.支援被水环绕或接近水的地方, 无声无息运送补给品.

5.本身作为有益的水下试验场所.

第一艘军用潜水艇是1776年制造出来的“海龟”号,是由美国耶鲁大学的戴维·布什内尔建成, 内部仅容纳一人操作方向舵和螺旋桨. 人们普遍认为他是第一台可独立在水下操作和行动的潜水艇, 也是最早使用螺旋桨推动潜水艇, 如图3.2.

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“海龟”艇外形酷似海龟, 艇内空气可供驾驶员呼吸半小时. 在艇的上部还有2根通气管, 上浮时打开, 下潜时关闭, 补充新鲜空气. 艇内设有压载水舱以控制潜艇的上浮和下沉, 用手泵控制水柜内的水, 艇内还备有一块90千克重的铁块, 紧急情况下还可以抛弃铁块, 迅速上浮逃生. “海龟”号的武器则是挂在艇外的一个重约68千克的炸药包. 1776年9月7日, 美国独立战争期间, “海龟”号由美国大陆陆军埃兹拉·李中士驾驶, 成功潜到停泊在纽约港的英国战舰“老鹰”号的尾部进行攻击, 用钻头在舰艇底下钻孔安放炸药. 但由于打钻的地方正好是一块金属板, 半小时后仍没能钻透, 只好上浮返回, 史上第一次潜艇攻击告吹. 尽管进攻失败, 但“海龟”号因其与现代潜艇的相同设计原理, 赢得了世界上“第一艘军用潜艇”的美名, 在世界潜艇发展史上占据了一席之地.

3.2第一次世界大战的发展

世纪之交是潜水艇发展过程的一个关键时期, 19世纪末至20世纪初一系列重要新技术不断涌现, 越来越多国家开始在军事领域使用潜水艇. 柴油机电子驱动逐步取代人力成为潜水艇最主要的动力系统, 铁甲、钢板和铜板材料在潜水艇上得以应用, 潜望镜也逐渐成为潜水艇上的标准配置. 很多国家都对潜艇战的有效战略和武器装备进行了大量实验. 所有这些, 都对第一次世界大战产生了巨大影响.

20世纪初, 直到爱尔兰人赫尔·荷兰德提出现代战争的构想之前, 全世界尚未真正认识到潜水艇在战争中的作用. 他认为, 一旦战争爆发, 从水下攻击敌舰将成为重要的打击力量.

1876年, 荷兰德建造了一个模型潜水艇, 并在两年的数次失败后, 制成了潜艇的原大模型. 1896年, 设计了“荷兰德六号”潜水艇, 图3.3所示, 这是第一台在海面使用燃料发动机, 在海面下使用电池驱动的潜水艇. 1897年5月17日, “荷兰德六号”潜水艇在圣·路易斯尼克松克莱森特造船厂下水, 并最终被美国海军在1900年4月11日购买, 成为美国海军第一艘正是征用的潜水艇, 更名“荷兰德”号.

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第一次世界大战中, 德国的图3.4所示U型潜艇, 在大西洋首战中见证了潜艇的威力. 1905年, 德国建成自己的“卡普”("Karp")号潜水艇, 即U-1级潜艇. 它是双壳体结构, 动力为科庭式煤油引擎, 仅有一具鱼雷发射管. 下一艘为U-2级, 体积已大了一半, 发射管两具. 1912年、1913年间, 柴油引擎开始装在U-19级. 一战开打时, 德国共有潜艇13级48艘, 当中29艘服役, 其余建造中. 在这场战争中, 德国一共建造了360艘潜艇, 战争中损失了178艘, 剩余都在战争结束后投降. 一战的四年间, 各国潜艇共击沉商船约5000余艘, 达1400万吨, 德国U型潜艇共击沉协约国商船就占1300余万吨, 战绩十分惊人.

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3.3第二次世界大战的发展

第一次世界大战后, 各主要海军国家更加重视建造和发展潜艇. 潜艇的数量不断增加, 种类增多, 到第二次世界大战前夕, 共有潜艇600余艘. 第二次世界大战期间, 潜艇战术技术性能有很大改进. 排水量增加到2000余吨, 下潜深度100~200米, 水下最大航速7~10 节, 水面航速16~20节, 续航力达1万余海里, 自给力1~2个月, 装有6~10个鱼雷发射管, 可携带20余枚鱼雷, 并安装1~2门火炮.

由于一战后的凡尔赛条约严格限制德国建置水面舰艇和潜艇, 发动二战时, 德国仅拥有65艘潜艇, 在战争爆发时海上供油21艘潜艇, 不过德国很快在战争过程中建成了世界上最大的潜艇舰队. 海军运用了新式无线电机、恩·尼格玛密码机和狼群战术, 让潜艇变成杀伤力空前的武器. U潜艇先部署于某些海域搜寻敌方运输队, 发现时不立即攻击, 而是通报其他潜艇聚拢, 再如同“狼群”一般的围攻, 且基本于夜间进行. 1939年到1943年间, 图3.5所示德国U潜艇的狼群战术空前成功, 击沉众多敌方运输船只, 但因为种种原因没获得战略性的成功. 1943年春, U潜艇的建造能量达到顶点, 但相比于盟军护航舰只越来越多、航空部队投入护航, 和侦查搜索科技进步(如雷达和声纳), 德国潜艇部队逐渐日薄西山, 最终退出大西洋的通航线.

二战中, 德军潜艇损失807艘, 击沉盟军商船与战斗舰只2882艘, 共达1440万吨. 重创者有264艘.

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3.4第二次世界大战后的发展

第二次世界大战后, 世界各国海军十分重视新型潜艇的研制. 核动力和战略导弹的运用, 使潜艇发展进入一个新阶段.

二战结束后, 以苏联为核心的华沙组织和以美国为首的北约组织成为了世界的两级势力集团, 他们从德国投降中各自一定程度获得了德国的潜艇技术和潜艇专家, 并与各自的现有技术结合, 大大推动了潜艇技术的发展. 加之, 原子能技术的发展应用和冷战军备竞赛进入白热化, 潜艇技术由常规柴油动力潜艇向核动力潜艇快速发展.

20世纪50年代开始, 随着核动力技术的发展, 核动力化的潜艇逐渐开始替代传统的柴电动力潜艇, 而氧气也可以通过设备电解海水补充. 这两项革新使得潜艇的潜航续航力从仅仅几小时增加到了数周乃至数月. 同时伴随材料学和焊接技术的进步, 使得以前从不敢想的海下航行得以实现. 1954年, 美国也使全世界第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号下水服役, 1958年该艇成为世界第一艘抵达了北极点和北极冰盖的潜艇; 1960年, 美国核潜艇海神号(USS Triton)完成了环球潜航. 对于现代潜艇来说, 动力燃料和氧气不再是限制条件, 最大的限制条件变成了舰艇提供的食物和淡水限制以及封闭空间对于艇员的心理影响.

潜艇作为武器性质性改变则发生在1959年和1960年. 苏联弹道导弹潜艇H级和美国弹道导弹潜艇乔治·华盛顿级先后服役参与战略值班. 自此之后由潜艇为主力的“第二次核反击力量”诞生, 这可以说是“相互保证毁灭”理论发展到的顶峰. 也是从那时候, 冷战双方都建造了一批弹道导弹潜艇, 这些弹道导弹潜艇中苏美任意一方所携带的弹道导弹都足以数次炸平对方每个角落. 根据公开的资料, 1985年, 苏联仅仅参与战备值班的潜艇所携带的弹道导弹达到了982枚, 而且这些导弹至少携带2个当量为0.1兆吨的核弹头. 而根据美国公开的资料, 冷战时期每一艘战备值班的弹道导弹潜艇中都有一发弹道导弹所携带的弹头指向莫斯科, 基辅和列宁格勒(今圣彼得堡).

在冷战最激烈的时候, 美国和苏联双方的潜艇都在进行一种“猫捉老鼠”的游戏. 在冷战初期, 潜艇由于没有拖拽雷达, 苏联潜艇为了追踪美国潜艇而时常使用“疯狂伊凡”战术. 冷战时期虽然双方都没有确实证据证明双方开火, 但冷战时期双方的核潜艇仍有出现不幸.

4. 未来潜水艇发展展望

随着苏联的解体和冷战时代的结束,爆发世界大战的可能性变得越来越小,但地区冲突的危险依然存在,并且有不断加剧的趋势,如英阿马岛之战,海湾战争以及最近刚刚熄灭的科索沃战火. 在这些局部战争中,潜艇仍是一支重要的战斗力量. 因此,世界各国仍然热衷于发展潜艇,仍将拥有现代潜艇视作是现代海军军事力量的最基本要求. 常规动力潜艇往AIP(动力发展, 许多国家都在研制AIP装置,如燃料电池,斯特林发动机、闭式循环柴油机等,以减少潜艇浮出水面的时间, 提高潜艇的生存能力; 核动力潜艇往高功率密度核动力、艇体构型改进、减振降噪、探测通信改进、有效负载提升、模块化设计建造等发展. 潜艇的续航力、隐匿性、自动化程度、安静性都将会得到质的飞跃, 未来AIP装置潜艇将在浅海区域发挥更大的作用, 攻击型核潜艇和弹道导弹核潜艇在深海在全球威慑中的作用也将更加凸显.

本文内容于 2014/1/13 0:21:13 被黃雲東编辑

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