094加龜背是耐壓殼直徑真的做不大嗎?

譚佳輝


目前世界上5常國家裝備的戰略核潛艇中,就數我們的094級的龜背又大又高(當然俄羅斯的德爾塔也是一個德行,但是人家有北風之神),被廣大軍迷紛紛吐槽。

094龜背高主要有2個原因。第一,的確我們當時094的耐壓殼直徑做不大,在90年代我們缺乏大型的艦船用鋼板卷板機,加工能力有限,只能加工直徑在11米左右的耐壓殼,而美國,英國能達到12.8米,俄羅斯的北風之神甚至達到13.5米,加工直徑小了,自然潛艇就小上一圈。

除了加工能力有限外,導彈的小型化上也有不足,比如JL-2直徑2.2米長13米射程8000km,而同樣射程的美國三叉戟導彈直徑不足2米,長度只有10.38米,由此可見小型化上的差距。之所以在小型化上有如此大的差距,最主要就是因為推進劑性能落後。我國的推進劑N15(國產NEPE推進劑)燃燒比衝為2500牛.秒/千克,而美國法國用的NEPE推進劑燃燒比衝為2685牛.秒/千克,可別小看這185牛.秒/千克差距,這點差距足以讓射程發生巨大該變。例如我們DF31初期採用的HTPB推進劑,燃燒比衝2400牛.秒/千克,射程為8000km,而改進後的DF31A採用N15後,在導彈體積不變的情況下,射程提升到11000km,所以優秀的推進劑是導彈小型化的關鍵。

以上兩點導致094龜背大的主要原因現在均已得到解決,大型軍民個兩用卷板機已經在2014年通過技術鑑定,可以製造13米直徑以上的耐壓殼了,096的直徑將會更大,至少也會與美國俄亥俄同級。新型推進劑燃燒比衝據聞也提升到2900左右,超過美國三叉戟的推進劑性能,採用新型推進劑的JL-3相比JL-2或許體積更小,射程更遠。所以下一代的096的龜背將會徹底得到解決。

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軍備時刻


說白了就是耐壓艇殼直徑達不到,所謂的反應堆功率和噪聲說到底還是耐壓艇殼直徑的問題。聽慣了吹牛咱們聊點現實的,耐壓艇殼直徑這個參數在大部分軍迷眼裡根本不起眼,沒有多少人會主觀上注意這個參數的存在,但恰恰就是這個耐壓艇殼直徑決定了整個核潛艇的性能。下圖前面那艘就是094,龜背其實挺突兀的

先說下094的問題吧,094是90年代初開始研製,90年代末開始建造,2004年左右交付,現在服役數量推測為6艘。094的整體佈局其實並沒有脫離原先092的方案,你可以看做是092的大改版,耐壓艇殼直徑依舊是個硬傷。雖然094型寬達到12.4米,但是你要考慮到094是雙殼體設計,實際耐壓艇殼直徑大概8-9米,這個直徑實際上在核潛艇方面並不算是優秀。既然沒有大直徑耐壓艇殼,那麼巨大的潛射洲際導彈只能用大龜背彌補這個高度差,所以094的龜背顯得特別突兀。

還有個問題就是潛射彈道導彈(SLBM)的問題,不過這個影響倒是沒有那麼大。094攜帶的是12枚巨浪2,屬於洲際導彈行列,射程為8000-8500公里左右,長度根據公佈的資料是13米(與耐壓艇殼直徑相差達到4米左右),直徑2-2.2米左右,載荷為1枚大當量彈頭或4枚小當量彈頭。與之對比是美國UGM133A三叉戟2洲際彈道導彈,彈長13.5米,直徑2.11米,雖然外形尺寸略大,但是射程達到12000公里,載荷為8枚大大量核彈頭或14枚小當量核彈頭,在這方面差挺大。所以,想要達到同性能情況下彈體尺寸壓縮不下來,也是造成龜背的一個因素。

總的來說,094其實就是受制於當年的製造水平,特別是冷軋卷板機這個設備,自己沒能搞出大直徑的,國外的又搞封鎖,這也是在當年沒辦法的事。至於改進版能不能取消龜背的問題,其實龜背這個東西並不說一定要完全取消,俄亥俄其實也有龜背,只是與艇身融合的好一些,從某些角度看不出有龜背的,而且俄亥俄耐壓艇殼直徑達到12.5米,與三叉戟2長度差距在1.5米左右,所以這個龜背沒有像094那樣那麼的突兀。下圖為俄亥俄的龜背,一方面龜背沒有那麼高,再就是融合比較好

如果你非要一點不要龜背,要不然突破15米以上大直徑耐壓艇殼技術,把導彈直接包裹在耐壓艇殼裡面,但是這個短時間內不大可能。要不學蘇聯颱風級,放大潛艇尺寸,蘇聯的P39潛射導彈尺寸控制不住,長度達到15米,但是蘇聯沒有15米耐壓艇殼技術,所以乾脆搞了2個小的耐壓艇殼,中間位置夾導彈也就是下圖所示。但是帶來的問題就是艇寬急劇上升,排水量也非常巨大,達到水下36000噸,但是雖然比俄亥俄大很多,不過作戰效能基本上不如18000噸的俄亥俄。所以,在潛艇設計的過程中,龜背這個事情是要綜合考慮的,你非要一點沒有那麼肯定要付出噸位和艇體尺寸的代價,對於隱蔽性和機動性也是有負面影響。在不影響綜合能力的情況下有龜背也是可以的,但是像092和094那樣那麼突兀就是有點技術不過關的因素在裡面。

最後說下耐壓艇殼直徑,我開頭說過“耐壓艇殼直徑這個參數在大部分軍迷眼裡根本不起眼”,覺得他沒有反應堆和彈道導彈重要,其實這個是不對的,耐壓艇殼可以說直接影響到核潛艇性能,說白了直徑越大內部空間越足,可以安裝的設備就更多。一方面是武器,這個不用過多解釋,大直徑耐壓艇殼允許適配更多的武器,比如對陸巡航導彈、大型反艦導彈和潛射洲際導彈,直徑不夠要不然別裝,想裝就要帶大龜背。第二個問題就是反應堆性能的問題,核潛艇反應堆體積和功率是正相關,想要堆的輸出功率大那麼就要體積大,但是你耐壓艇殼直徑不夠就放不進去,這樣就制約了核潛艇的機動能力。再就是麻煩的噪音,解決噪音問題一個辦法是減少反應堆一回路的冷卻液泵的開啟,因為這個是個主要的噪音源,但是那種自然循環堆高度比較高,這就需要耐壓艇殼直徑夠大能把自然循環堆塞進去。另一個辦法就是加減震浮閥,減震浮筏就是說把反應堆和動力系統懸浮起來,降低直接傳遞到外界的噪聲大小,但是減震浮筏的安裝還是需要空間,沒有大直徑耐壓艇殼還是白瞎。所以耐壓艇殼這個不起眼的參數其實決定了核潛艇的作戰性能。

以前中國的核潛艇出門就被嘲笑,人家都說從廣州出港在越南就能聽到,其實就是技術不到位。至少091-094基本是在五常國家墊底,這事其實也挺尷尬。至於095和096的進步,這個是毋庸置疑的,耐壓艇殼直徑可能能到11米,比這幾艘強很多,不敢多說,至少有資格平起平坐。這個東西只能說一步步積累,別整天跟網上說的似的超車比別人高几十年,該走的步驟和路子一定要走的。加油吧


雛菊西瓜Peterpan


094戰略核潛艇之所以有碩大的“龜背”,耐壓殼體直徑不足是一個方面,另外一個原因就是潛射彈道導彈小型化和艇體結構設計不夠優化!目前世界上大部分戰略核潛艇都或大或小具有“龜背”結構,這也是在設計中權衡“艇”和“彈”的綜合需求造成的結果!


參加南海閱兵的094改戰略核潛艇,可以看到明顯的“龜背”結構

現役戰略核潛艇中,“龜背”結構最明顯的是094戰略核潛艇和俄羅斯的“德爾塔-IV”戰略核潛艇。根據公開的數據,094戰略核潛艇艇體直徑約12.5米、艇長約135米、水下排水量約11000噸;094級搭載的“巨浪2”潛射彈道導彈長約13米、直徑約2.2米、重約40噸,最大射程約8000公里。從上面的數據可以看出,“巨浪2”導彈的長度明顯超過了094艇的直徑,考慮到導彈發射管底部和頂部也需要佔據一定的空間,發射管的長度比艇體直徑大的更多,發射管裝艇之後必然要露出一截,這就造成了094核潛艇指揮塔後碩大的“龜背”結構。


試射中的“巨浪2”潛射彈道導彈
我國4型核潛艇對比,可以看出094(最下)的“龜背”結構明顯比092(上數第二)大很多,這主要是“巨浪2”導彈的尺寸造成的。

戰略核潛艇中,“龜背”結構最不明顯的是美國的“俄亥俄級”和法國的“凱旋級”(俄羅斯“颱風級”雙艇體結構的就不說了)。以“俄亥俄級”為例,其艇體直徑約12.8米、艇長約170米、水下排水量約18000噸;其搭載的“三叉戟2-D5”潛射彈道導彈長約13.4米、直徑約2.1米、重約58噸,最大射程約11000公里。而法國“凱旋級”戰略核潛艇直徑約12.5米、長約138米、水下排水量約14000噸,搭載的M-5導彈長約13米、直徑約2.35米、重約55噸。雖然二者所搭載的導彈尺寸也都超過了艇體直徑,但是,美、法在設計上做了大量優化,通過包容性設計將突出的發射管部分與艇體融合(艇截面不是圓形,而是上凸的橢圓形),將“龜背”結構與艇身完全融合,外形上就看不到突出的“龜背”了!
美國“俄亥俄級”戰略核潛艇,其“龜背”延伸的更長,不過設計的流線型過渡較好!


美國下一代戰略核潛艇“哥倫比亞級”的發射管,可以看出其發射管也要貫穿艇體
法國“凱旋級”戰略核潛艇,其“龜背”結構進行了一體化整合,外表看不出來。

其實,從艇體直徑和搭載的導彈尺寸來說,我國094級戰略核潛艇與其他國家不存在明顯的差距。至於問題中所說的耐壓殼體直徑不足,個人認為這不是導致094“龜背”的核心因素,在目前的基礎上,如果進行包括髮射管、艇身結構設計上的優化,是可以大幅消除“龜背”結構影響的!當然,如果能夠在保證性能指標的前提下進一步縮小導彈尺寸,那無疑是最有效的手段!
網傳096與094對比圖,可以看出096的設計更加流線化,“龜背”結構處理的也很平滑!


威吶解析


以前加工水平的限制

做不做的大取決於你的加工設備,都知道潛艇耐壓殼加工是通過卷板機卷圓的,最後一步是焊接,所以你卷板機的加工能力決定了你核潛艇的直徑,當然094核潛艇本身直徑不大,所以排水量也只有9000多噸。

再者由於我國導彈小型化做的不好,很重要的原因就是推進劑,這個推進劑屬於基礎材料科學,所以我國這方面實在是太落後了,和國外同類型的相比同樣射程的情況下我國的導彈大很多。

這樣的情況下由於使用最新的巨浪2,這種導彈射程增加但是彈體更長更粗,所以094還是094A看起來龜背非常高大。

所以這兩種因素的結合造成了094龜背問題,就算我國解決了大直徑耐壓殼的加攻擊技術,還需要攻克導彈小型化技術,並不是說殼做大了龜背就解決了,因為在新型的巨浪3前面,體積會比巨浪2更大。

以前做不大殼體是導致龜背的主要原因,但是現在基本解決了這個問題。如果096還有龜背,那麼肯定是導彈小型化做的不夠好,如果一味放大艇體來減小龜背是一種盲目的做法,正確的做法是保證導彈數量、射程和威力的情況下,把潛艇做的小一點而不是更大。


李曉偉


龜背是彈道導彈核潛艇所特有的外狀特徵。這是由於工業製造工藝和技術落後造成的。中國兩代戰略核潛艇都沒有解決龜背問題,這不光是看上去礙眼、實際上也嚴重影響性能。

目前世界上該技術解決最好的是美國,在上世紀80年代“俄亥俄”級核潛艇上就解決了該問題。即便是蘇聯也沒有完全解決,而是使用大量合金技術做代替。

即便今天的俄羅斯“北風之神”核潛艇也有此問題存在。那麼究竟造成龜背的原因技術瓶頸在何處?

我們把它叫做大口徑卷板技術。你猜對了,就是把鋼板捲成管子。但這個管子的直徑需要10幾米,而中國094核潛艇的直徑卷板能力只能達到7米級,那麼剩下的只能加龜背。

因為隨著直徑的加大,對加工機械的要求和精度非常高,對焊接工藝更高。在水下幾百米水壓之下,增加一個直徑數據都是科技工藝的突破。

2014年中國科技報報道,中國研發成功大口徑卷板機床。同時曝光的還有焊接機器人,這兩項技術都是戰略核潛艇耐壓外殼所必備。有國內外軍事專家指出,中國可能借此突破戰略核潛艇大口徑耐壓殼技術,也就是龜背問題。


核子獵潛艇


為了減少流體噪音,北風之神級已經把龜背做平了。

在潛艇的種類中,一般都是戰略核潛艇會有有龜背這種設計。而至所以出現龜背造型,本質上就是想為潛艇裝比較長的導彈,但是又不想把排水量搞得太高而採用的一種設計方法。

長度比較長的導彈肯定是射程上會有優勢,但是如果要是根據導彈的長度來造潛艇,完全把導彈包成潛艇的耐壓殼裡,那麼在導彈燃料技術沒達到相當高的水平下,導彈長度是降不下來的。這時,如果想把導彈全塞進耐壓殼裡,這個潛艇就需要做得相當的大,比颱風級核潛艇,就沒有龜背,因為颱風級是有兩層外殼,裡面那層是耐壓殼,外面是非奈壓殼,要用這兩層殼中間的空間來容納潛射導彈多餘的長度。但是這樣也使得它的排水量也達到了恐怖的2.5萬噸級,比一些輕型航母還要大。平時兩層殼中間還不是空的,裡面裝滿水了。噸位一大會讓速度下降,水裝多了就需要更多的排水孔,這會產生額外的噪音。這樣一來還不如一些拉平的龜背靜音效果好呢。

俄軍德爾塔IV戰略核潛艇的龜背過於突出,導致其流體噪聲相當大。

對於這個耐壓殼的直徑大小,這樣看建造國家的加工能力有多強。潛艇是一個圓柱體,因此潛艇的耐壓殼需要特殊的巨型加工設備比如滾板機,用這種設備來對鋼板進行壓圓處理,一般是兩個分段上下各滾一個圓桶就好了,這樣時間快,還能保證兩個部件的真圓度。但是你要沒有這個設備,那就比較麻煩了。雖然可以通過分段帶弧度的耐壓殼板拼接焊起來,但是分段太多,焊縫太多,需要花相當大的時間來檢測焊縫的質量,還要保證每個分段的真圓度,這個花費的時間可要比滾板機高出太多了。如果在戰時基本上是不可行的。所以耐壓殼能做多大,一要看建造國的工業水平,二要看潛艇設計時的需求,三還要看導彈研發水平,比如固體燃料的質量。四要考慮最佳成本問題。一般情況下縮短導彈的長度,加大直徑的方法,技術上有難度,實現在起來成本也高。很可能還無法達到量產水平;比如固體燃料,直徑加大了,會燃燒壓力不均勻的情況,生產也費事;導彈縮短長度,對發動機的精確微調有很大影響,容易空中翻滾;導彈頭錐縮小變細,又對再入大氣層的速度有影響;因此在相對能接受的成本與技術條件內,增加龜背是一個比較合適又成本低的解決方法。上述這些問題都需要花時間花錢花精力來解決,肯定先要解決有無問題,然後再解決質量問題。


至於下一代能否解決龜背,個人覺得要是能把導彈的推進劑技術水平解決了,無論是液體還是固體,只要能過關,就能把導彈個頭相對縮短,而又不影響射程,導彈長度短了再降低龜背就容易的多。當然以後有更大的滾板機了,也就能造出更大的耐壓殼來容納長的導彈,只不過潛艇的排水量也不是說越大就越好,還是要適中~~即使是武器也得講究個經濟成本~~

實際上目前全球服役的戰略核潛艇都有龜背,只是高低的問題。美國的俄亥俄級也有,只不過人家的龜背的外部整流罩前後過渡設計做得很好,又因為推進劑水平高,可以讓三叉戟戰略導彈變粗,長度縮短又不影響射程。


陶德中士


是的,094當年出現較大的龜背就是因為耐壓艇體的直徑做不大導致的,不過這一問題目前已經迎刃而解了,可想而知,096是不會出現那樣大的龜背了。

圖為我國的093G和094G兩種新型核潛艇,都裝備了填角結構、無舷窗指揮圍殼和拖曳線陣列聲吶,外觀時髦度爆表,只差龜背了。


另外,094的導彈巨浪2體積較大,這也是他龜背較大的原因,美國同等技術水平的三叉戟D5導彈尺寸要比巨浪2小一些。巨浪2屬於東風31導彈的海基型號,巨浪1是東風21的海基型號,而目前我國已經試射成功了巨浪3導彈,他將會是尺寸更小的導彈。094導彈因為巨浪2體積較大,不僅導致出現了龜背,而且還導致他只能載彈12枚,而目前世界戰略導彈核潛艇的普遍情況是16枚。

圖為096核潛艇的設想圖。


我國目前研發成功了屈服強度達到了2200MP的高強度鋼材,要知道094上的鋼材最大屈服強度是不超過950MP的,在093的時代,我國也才開始把屈服強度785MP的高強度鋼材用到潛艇上,日本目前在蒼龍級潛艇上用的最大強度的鋼材NS110的屈服強度是1100MP,我國目前已經超過了他。

圖為俄羅斯的北風之神級核潛艇,可見他還是有小龜背的,其實俄亥俄也有,只是龜背更小一些。


最後,還有一個影響因素是卷板機,沒有大直徑的卷板機也不能加工出大直徑的耐壓艇體。我國目前研發成功了直徑14米級的大型卷板機,這樣可以製造出較大的耐壓艇體,也就有機會製造出沒有龜背的核潛艇了。


海事先鋒


龜背並不能說就是落後,094也並不落後,前蘇聯的潛艇採用這種設計外形,是因為艇體和導彈的協調性不好,導彈長度超出了潛艇的直徑,這樣彈頭暴露在外面,所以要加整流罩,讓潛艇在水下可以具備流線型的進行潛航,避免航速降低和意外的發生。而同一階段,西方國家的潛艇龜背現象則不明顯,但還是存在。舉例來說,美國一艘核彈道導彈潛艇耐壓艙直徑26米,導彈做了緊湊處理達到27.6米,多出來的部分還是需要龜背設計,但只是不明顯。

從這一點可以看出兩個方面,一方面西方導彈更加的緊湊了,另一方面西方國家潛艇的直徑也越來越大了,所以龜背不明顯,蘇聯潛艇和導彈協調性不夠好,因此凸顯了龜背,被認為是同一階段落後的象徵。而且龜背的設計可以幫助在大型核潛艇建造經驗仍處於萌芽階段的中國提供更多的水下航行視數據參考,而且在實際加工過程中龜背由於需要圓滑的和艦體過渡和進行連接,所以在生產的難度上也相對更高一些。

而西方國家之所以不使用龜背肯定和西方國家潛艇的用途都是介入而非突防有關。非龜背的設計由於挺體更光滑且流線體型更好,所以水下航行的速度一般都要比受制於正面面積大的龜背潛艇的航行速度要更快一些,這對快打快以及對反應速度有要求的西方國家是非常重要的。而且由於西方國家潛艇的發射器液壓裝置以及排水裝置的壓力要更高,所以就不用像中俄兩國潛艇一樣在艦體四周“到處打洞”並且加裝獨立的柴油機用來增壓排水。也因此,西方潛艇的彈道導彈即使再增長,也由於沒有多餘的傳動裝置和輔助液壓裝置不需要加裝龜背了,而094級12000噸的排水量註定了要有所取捨,在核反擊能力不變的的前提下,龜背的設計也是無奈。


霹靂火軍事


這個回答一下,潛艇的耐壓殼的直徑跟一個製造工具有著非常大的關係,這個東西就是卷板機。

我們知道,由於涉及水下壓強等問題,核潛艇建造對於所用鋼材和焊接技術要求極為苛刻。此外,還需要使用多軸卷板機對潛艇用鋼進行加工,卷板機決定著核潛艇的殼體直徑,進而決定著核潛艇的排水量。這對於戰略核潛艇而言,是影響攜帶洲際導彈射程的一個最關鍵的因素。早期中國因為卷板機不給力,建造的094和092核潛艇,都需要揹負一個巨大的龜背,在靜音性能方面有著巨大的劣勢。
不過現在中國已經徹底解決了這個問題。2015年的時候,中國“WEF11K-40×21000超大型數控船用卷板機通過國家驗收,這個卷板機30米長、800噸重,是世界第一臺40×21000mm超大型數控船用卷板機,加工能力超大,製件精度高,技術達到國際領先,填補了世界空白。

據知情人透露,WEF11K-40×21000卷板機可以加工厚度為400毫米,長度為21米的大型鋼板,如果用來建造核潛艇殼體,那麼可以建造直徑為13米的單殼體核潛艇,將超出目前世界上其他現役的核潛艇的直徑。

相信我,未來我們的核潛艇,將不會在出現這種問題了。


墨者善狩


在潛艇中,出現龜背造型既是為了給潛艇裝長導彈,又是為了降低排水量的巧妙設計,一般的戰略核潛艇都有龜背。長度較長的導彈肯定射程更遠。根據導彈的長度來製造潛艇,但是,如果導彈燃料技術比較低,它的長度就無法下降,導彈也就無法隱藏在潛艇的耐壓殼中。這時,如果想讓導彈包進耐壓殼,潛艇就需要做得很大。

沒有龜背的潛艇比如颱風級核潛艇,只有裡面的耐壓殼和外面的非耐壓殼;這兩層殼中間位置,就是用來包住導彈。因此,它的排水量比一些輕型航母都大,達到了2.5萬噸級。如此大的噸位,會降低潛艇速度,也需要更多的排水孔,這些都帶來很大的噪音。相比之下,拉平的龜背還會有靜音效果。

北風之神級做平龜背, 就是為了減少流體噪音。


耐壓殼的直徑粗細取決於國家的加工能力 。潛艇是圓柱體,它的耐壓殼需要像滾板機一樣的特殊的巨型加工設備,用它壓圓鋼板。兩個分段上下各滾一個圓桶,既保證了部件的真圓度,又提高了效率。如果沒有滾板機這樣的設備,也可以拼接帶弧度的分段耐壓殼板,拼接後再焊接,但是拼接太多,焊縫太多,為了保證每個分段部件的真圓度,還需要檢測焊縫的質量。這樣做的效率比滾板機低很多,在戰時基本上是不適用的。所以耐壓殼的直徑粗細取決於建造國的工業生產力和潛艇的設計需求,也取決於導彈研發能力和成本大小。一般加大導彈直徑,縮短導彈長度的操作。成本太高技術太難,無法批量生產;因此,增加龜背是一個比較合適又低成本的選擇。

俄軍德爾塔IV戰略核潛艇龜背太突出,它的流體噪聲很大。

至於下一代潛艇是否還有龜背,個人覺得,先得解決導彈的推進劑問題,無論是液體或固體,只要推進劑過關,就能縮短導彈長度,又不減少射程;降低導彈長度後再降低龜背,技術問題不大。當然,以後有了更大的滾板機,有更大的耐壓殼來容納長導彈,也不失一個好的方法。目前全球服役的戰略核潛艇都有龜背,只是龜背的高低不同。美國的俄亥俄級也有龜背,它的推進劑水平高,外部整流罩前後過渡設計又巧妙,所以,它可以使三叉戟戰略導彈變粗,長度縮短又不影響射程。

美國的俄亥俄級


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