03.04 军用潜艇为什么非要在背上设计个大鼓包?

韩泽秀


潜艇上的“鼓包”是潜艇的指挥塔(或者舰桥、指挥台)或者战略核潜艇的“导弹发射管”!

俄罗斯“德尔塔-IV”战略核潜艇背后的“鼓包”下面就是导弹发射管

部分型号的战略核潜艇背后有“鼓包”,主要有两个方面:一是潜艇制造工艺水平不够,无法将潜艇艇体设计的足够大以容纳潜射导弹;二是潜射导弹的小型化水平不够,在满足射程的要求下无法进一步缩小体积。所以说,目前背后有“鼓包”的战略核潜艇也是不得已而为之!
美国的“俄亥俄级”战略核潜艇,上部指挥塔还装有水平舵,但是背后导弹发射管处没有明显的“鼓包”



对于潜艇上的另一个突出的“鼓包”,就是潜艇指挥塔,潜艇在水面航行时,最突出的结构就是指挥塔!指挥塔的主要功能有2个方面:

1)容纳观通设备:包括通气管、潜望镜、通信天线甚至对空搜索雷达等。这些都是精密设备,是潜艇执行水面航行、离靠码头、收发信息、实施观测和指挥的关键设备。为减少腐蚀和防止破坏,这些设备平时都须放置在舰桥;另外,对于常规潜艇,指挥塔还需容纳柴油机水下排烟系统;

英国“机敏级”核潜艇的指挥塔容纳了多种电子探测、观察设备

2)指挥和观察、通讯:指挥抬围壳顾名思义就是指挥用的,潜艇在水面航行或者离靠码头的时候,需要潜艇指挥官在舰桥上指挥,目前的各类潜艇都采用这种方式(核潜艇和常规潜艇)。

航行中的美国“海狼级”核潜艇,上面围栏处是指挥室

潜艇的指挥塔结构突出,在航行中增大了潜艇航行的阻力,特别是半潜状态,其影响比在水下和水面都要大,并且紊流比较严重,增大了潜艇航行时的噪音,这对于潜艇隐身不利;因此,目前最新设计的潜艇,其指挥塔迎水面均采用了“填角设计”,可以进一步降低航行阻力、减少紊流噪音。

美国“弗吉尼亚级”核潜艇的指挥塔采用了“填角设计”

俄罗斯最新的“亚森级”攻击核潜艇,采用流线型指挥塔(尺寸也很大)

此外,潜艇指挥塔对于潜艇上浮影响也非常不利,潜艇在下潜时,指挥塔也充满水,使得潜艇重心向上偏移,如果潜艇紧急上浮,很可能出现艇体已出水,而舰桥里的水还没有排完,容易造成潜艇失衡引发重大事故。壮观的核潜艇紧急上浮景象!

以后随着科技的进步,也有可能采用全电子化探测的手段,进一步缩小指挥塔结构、甚至取消,但目前来看,潜艇指挥塔的设计仍将持续相当长的时间!

美国在研发的下一代战略核潜艇仍保留指挥塔设计,但是发射管处也没有明显的“鼓包”

以上为个人的理解,欢迎关注“威呐解析”、讨论交流。


威呐解析


所有军用潜艇都有鼓包……


你确定这俩潜艇背后有鼓包?

军用潜艇分为核潜艇和常规潜艇。常规潜艇只有攻击型而核潜艇分为攻击型和战略型两种。只有战略核潜艇才有鼓包,而攻击型核潜艇和常规潜艇并没有鼓包。

战略核潜艇必须要携带大型的洲际弹道导弹,而这种导弹甚至要比核潜艇的艇体直径还大,再加上发射装置内的其他设备,战略核潜艇的导弹发射筒长度会远远大于其艇身直径,肯定会突出艇身。比如美国的俄亥俄级弹道导弹核潜艇的艇身直径只有13米,但是携带的三叉戟2D5导弹长度却达到了13.42米,再加上发射桶内部的发射装置长度会更长,远大于艇身直径。为了减少突出艇身的导弹发射筒造成的流体噪声和阻力,龟背就是一个比较好的选择。由于战略核潜艇的巡航速度比较低,龟背在低速下的阻力和流体噪声也不明显,存在龟背对于战略核潜艇来说是可以接受的。


俄亥俄级携带的导弹长度大于艇身直径,采用龟背的设计理所应当

而攻击型核潜艇和常规潜艇就没有携带洲际弹道导弹的要求。鱼雷和巡航导弹体积都比较小,足以轻松装进潜艇的艇体内,并不需要使用龟背来进行修型。更何况攻击型潜艇有高航速的需求,龟背在高航速下的阻力和噪音非常明显,设计师必定不会忍受龟背对于潜艇性能的影响。这几个理由加在一起,攻击型潜艇使不使用龟背就很明显了。
阿尔法级攻击型核潜艇航速可以达到42节,这种速度下龟背对潜艇性能的影响十分严重

不过凡事都有例外,有的战略核潜艇就没有龟背。

实际上弹道导弹的大小跟导弹先进性、射程需求和载荷等很多因素有关。俄罗斯的战略核潜艇可以在北冰洋发射导弹,这时导弹攻击美国只用走北极弹道,射程达到8000km就够了。而中国的弹道导弹如果要从南海发射攻击美国,射程就必须达到11000km(实际上达到14000km才能覆盖美国全境)。对比俄罗斯的洲际弹道导弹,中国的导弹的体积就必须增大。而在弹道导弹上使用碳纤维壳体和碳碳复合材料也可以大大减小重量从而减少导弹的体积,使用更先进的固体火箭燃料和发动机也可以减少导弹的体积质量提高射程。美国的海神C3和三叉戟D1弹道导弹的体积差距不大但射程却差了近一倍就是技术进步的结果。而减少核弹体积质量和再入装置的质量也可以在威力不变的情况下缩小弹道导弹弹体增加导弹射程。所以并不是所有洲际弹道导弹的长度都大于艇体直径,如果弹道导弹的技术有了非常大的进步,战略核潜艇的龟背是有可能消失的。

法国凯旋级弹道导弹核潜艇就是这样的例子。由于凯旋级搭载的M51洲际弹道导弹射程只有8000km且使用了大量先进技术比如导弹外壳全部是用碳纤维增强复合材料制成和火箭发动机采用了复合材料壳体,法国战略核潜艇的弹道导弹可以完全收入潜艇艇身中,基本上消除了龟背。所以说未来的弹道导弹核潜艇是完全可能消除龟背的。





法国凯旋级
战略核潜艇就基本上消除了龟背

苏联的台风级战略核潜艇则采用了加大艇身的方式消除龟背。
从建造
图上可以看出,台风级采用了多个圆柱形耐压壳体并排布置的方式,弹道导弹就放置在潜艇前部的两个耐压壳中间。由于采用了多个耐压壳体平行布置,台风级的艇身高度超过15米,远远超过俄亥俄级13米的耐压壳直径。这样台风级就不会存在龟背,完全消除了龟背的影响。不过这种方式导致台风级的水下排水量达到了45000吨,极大的提高了造价增加了噪音,即使是苏联也无法大量建造昂贵的台风级,可以说这种思路是错误的。



台风级为了消除龟背水下排水量达到了45000吨,堪称水下战列舰,成本巨大但性能并没有比俄亥俄级高多少

所以说并不是所有潜艇都有鼓包,随着技术的发展战略核潜艇的鼓包会慢慢减少直到消失,现在核潜艇的鼓包只是因为洲际弹道导弹体积过大于是不得已而为之。


超视距天波雷达


题主提问不太明确呐,潜艇背上的两个“大鼓包”有两种,一种是潜艇指挥塔,一种是战略导弹核潜艇的“龟背”。

潜艇指挥塔主要起到两种作用,一是协调鱼雷攻击,在潜艇攻击声呐测向精度较低的时代,潜艇对水面舰艇发动鱼雷攻击主要靠潜望镜目视测算舰艇方向角与航速,手动为鱼雷装表并打击敌舰。这就要求潜艇的潜望镜要足够长,而艇体又要保持在水下一定的深度以确保隐蔽性,高耸出艇体的指挥塔正好起到了这样的作用;二是水面航行时的瞭望与指挥,潜艇由于在水面航行时大部分艇身依然在水下,如果在艇身上指挥航行,瞭望视野较差,航行安全难以得到保证,且艇身容易上浪,舒适性较差,指挥塔正好抵消了这一缺点。目前,随着潜艇的鱼雷攻击越来越依赖于主/被动声呐,指挥塔用来目视指挥鱼雷攻击的作用已经逐渐消失,但是水面航行时的指挥功能依然无法消除,因此指挥塔依然在所有的潜艇上保留了下来。

至于弹道导弹核潜艇艇身上的“龟背”,则是由于核潜艇携带的潜射弹道导弹(SRBM)与耐压壳体的直径匹配问题所导致的折中性措施。大部分潜艇的耐压壳体只有10到13米左右,而大部分潜射弹道导弹由于需要保证射程,再加上弹底的伺服机构,往往会超过这个数字,因此就需要潜艇在背上设置保型结构以确保潜艇的水声动力学特性,具体的体现就是凸出艇背上的长条状大鼓包,俗称“龟背”,当然,也不是所有的战略导弹潜艇都有“龟背”,比如法军的“凯旋”级,由于M51导弹相对小巧,其艇身就十分平滑。


军武次位面


琢磨了一下,你这问题里的鼓包,到底指的是指挥塔围壳还是弹道导弹核潜艇的导弹舱段?

既然说“似乎是所有的潜艇背上都有这个大包”,估计还是指指挥塔围壳。但这东西并不是所有潜艇都有,算是袖珍以上的军用潜艇和其他大型民用潜艇才有的东西,到现在为止很多袖珍潜艇,因为潜深小,速度慢,同时载人比较少,并不需要搞指挥塔围壳。

1902年之前的潜艇,也没有这套设计,比如美国邦联海军的“汉利”号就没有。当霍兰搞出近代最初的实用性军用潜艇时,他为了方便潜艇人员上下和水面航行的指挥,设计了最初的指挥塔围壳,当时围壳的尺寸和样式还真像个鼓包。

但这个架构在各国的航海专业词汇中有着不同的表述。低地国家和英国都将其称为“fin”,据说霍兰就是看到鱼背鳍才想到设计这样一个结构的。法国人称之为凉亭,美国人则称之为“帆(美国说法是霍兰亲自定名,也知不道应该信谁)”德国人直接称为“指挥塔”。

但随着潜艇的指挥中心缩到艇体内部,指挥塔这个提法似乎越来越不准确,顺便说一句法国人管指挥塔围壳顶部的小面积指挥甲板叫“澡盆”。

现在潜艇的围壳大多建造的更像一片鱼鳍,而且其作用也确实主要在于控制潜艇水下高速航行时不至于因为转舵而出现倾覆的情况。美国人和苏联人都曾多次设计过小型围壳甚至试图取消这一看起来很累赘的结构,但结果就是潜艇水下横向稳定型大幅降低。当然对于袖珍潜艇这样通常在浅水区域低俗行驶的潜艇而言,有没有围壳对于稳定性影响不大,那倒是可以省掉。


强武堂


题主所说的大鼓包有两种可能,一种是潜艇的指挥塔台,还有一种就是战略核潜艇用来搭载洲际导弹的龟背。我将详解这两种大鼓包的区别。


(德国潜艇)

军用潜艇有两种,常规动力潜艇和核动力潜艇,这两种潜艇有一个共同特征,就是都拥有指挥塔台,又称潜艇舰桥,内部容纳很多设备,包括潜望镜,雷达,通信天线等。最重要的作用还是作战指挥,里面有一个升降口和指挥舱相通,潜艇在水面航行时,潜艇指挥官都是在舰桥上指挥的。

(中国潜艇)

指挥塔台的地位很重要,缺点也很明显,就是增大了航行的阻力和航行时的噪音,紊流也很严重,不利于潜艇隐身,舰桥还对潜艇上浮有很大影响,出水瞬间要是把握不好时机,很容易造成舰桥里的水无法及时排出,使得潜艇侧翻在水中,酿成大事故。鉴于指挥塔台的关键作用,短期内还无法取代。



(指挥塔台)

核潜艇也有两种,战术攻击核潜艇和战略核潜艇,以战略核潜艇为例,为了容纳体积巨大的洲际导弹,有些型号的潜艇就会出现龟背,战略核潜艇的耐压艇体受加工技术的限制,直径是有限的,有些洲际导弹的长度超过潜艇高度,为了保证艇体的流线外形并减小潜航阻力,只能在艇体导弹发射舱的上部,增加了这样一个类似于“龟背”的整流罩。


(094)

很多人常说没有龟背的核潜艇才是好潜艇,这样说并不准确,龟背对潜艇的水下隐蔽并无太大影响,战略核潜艇的巡航速度通常为8-14节,在这样低的速度下,“龟背”并不会产生低频共振噪声,结构本身的优化结构也使得产生噪声的几率进一步降低。中国094战略核潜艇搭载12枚洲际导弹,在材料冶炼技术一时无法突破的前提下,这也是最保险稳妥的方式了。

(俄亥俄级潜艇)


装甲解析


按照题主的配图来看,题主所说的潜艇背上的鼓包指的是潜艇的指挥塔。

从名称叫做指挥塔就可以知道这个“鼓包”对潜艇有多重要了。在这个小小的指挥塔里(相对艇身而言)容纳着潜艇的潜望镜、雷达、通信浮标等重要电子光学设备,常规潜艇还会把通气管放在指挥塔里,有的潜艇还会在指挥塔根部配备大型逃生舱。在指挥塔的下面就是潜艇最为重要的Combat Information Center(简称CIC)室,也就是作战情报中心,指挥塔里的设备直通这里。因为潜艇内部空间狭小,所以这里也是潜艇在水下航行时的航行舰桥。情报分析、航行控制、作战指挥都在指挥塔下的CIC室这里,因此这里也被称为潜艇的大脑。

(台风级战略核潜艇)

当然,指挥塔并不是只是用来容纳电子光学设备而已。当潜艇在水面航行时,因为潜艇光滑的艇身随时会有涌浪冲刷艇身露在水上的部分,这种时候对在潜艇外部作业的艇员来说十分的危险,而潜艇又没有舷窗,因此指挥塔就成为最好的航行观察指挥平台。艇长可以原理危险的艇身,在指挥塔顶部指挥潜艇舵手控制潜艇航行,同时比艇身高的指挥塔也可以提供优良的视野,这对潜艇在狭窄水域航行时尤为重要,比如进出港时就需要引水员在指挥塔顶部指挥舵手操控潜艇移动。

(基洛级常规潜艇)

除了视野,远离海面也可以避免潜艇在水面航行时,从指挥塔里伸出来的雷达和通气管遭到海水的冲击。常规潜艇的通气管连通的是潜艇的柴油发电机,一旦海水从通气管倒灌进去将会使柴油机遭受不可逆转的损害,因此通气管能离海面多远就离多远,指挥塔就理所当然的成为通气管的放置部位啦。

在美国和苏联/俄罗斯的潜艇里,指挥塔还有破冰的功能,这个技能对于在北冰洋潜航的潜艇来说十分的有用。这个并不是从海面破冰前进,而是从水下顶破厚厚的冰层使潜艇露出来,流程一般是在水下一定深度,然后排空压载舱的水,加速上浮,利用指挥塔顶破冰层,随后再整个艇身顶破冰层。一般这么干的时候就是要发射导弹了,毕竟海面的冰层不顶破的话潜射导弹无法跃出水面发射,当然也不排除像美国弗吉尼亚级攻击核潜艇这种,以训练为名顶破冰层到水面换气休闲。

(这是一艘没能彻底顶破冰层的弗吉尼亚级攻击核潜艇)


区域拒止


题主应该说的是潜艇的指挥塔吧?还是核潜艇的导弹发射台?

图片上的是俄罗斯的最新的“北风之神”级弹道导弹核潜艇,可以看到背上有很大的鼓包,看图下面的这艘潜艇,左边穿红衣服的人站的地方,他们脚下的成矩形的大包,里面装的就是老毛子的镇国神器-—潜射弹道导弹。至于为什么设计成这样,主要是因为导弹太长了,但是你必须要把导弹竖着放在潜艇的中间部分。至于为什么要放在中间,因为要考虑潜艇的平衡性能。你把导弹打出去了,它占的重量就没有了,潜艇就要重新通过排水或者进水来维持本身的平衡性。所以必须要放在中间,你放在其他地方,导弹打出去,对平衡性影响更大。很容易翻船哟。

再看另一群人围着的那个又粗又长又黑而且看起来很硬的东西。是不是很“大根”啊

吼吼~~ 不要想歪,那是潜艇的“大脑”。叫潜艇指挥台,又称潜艇指挥塔。海军都叫舰桥。这个大根里面装的是各种通信装置、潜望镜观察设备、通气管。在潜艇浮上水面进行航行的时候、离港、靠港、通信联络、观测指挥的地方。

是电影《猎杀U-571》的截图。他们这就是站在“大根”的头部进行水面航行、观测、指挥的。与现在不同的是,当时为了增加潜艇的火力,一般都会给“大根”装上一挺机枪,还有装小口径炮的。现在为了考虑潜艇的隐蔽性、静音性,以及本身的火力足够强大就取消了。外貌也变成了现在的封闭的(“大根”把头藏在一层厚厚的皮下面了)


题主说的要设计成可伸缩的“大根”,现在来说还不太现实,主要是考虑到潜艇本身的空间就有限,可伸缩由要占用很大的地方,这对于“寸土寸金”的潜艇来说,牺牲太大。而是可伸缩的稳定性要打一个大大的问号,万一关键时候它伸不出来、变大不了,岂不是很着急。

题主再说的牺牲潜艇的速度和安全,速度是肯定要牺牲的,“大根”是潜艇在水下航行的最大的阻力来源。但是潜艇本身对速度是没有很高的要求的。对于安全这方面,潜艇只要静音性能好,就足够安全了。现在的反潜艇作战,要发现潜艇主要靠的就是“声呐”。反潜舰也好,反潜直升机也好,潜艇反潜也好,都是如此。在水下,雷达探测、光学探测都不起作用。所以潜艇只要静音性能好就安全。而“大根”对静音性能的影响不是没有,但不是主要的。潜艇的噪音来源主要是潜艇的动力设备以及尾浆转动时搅动水流产生的噪音,再加上艇体与水流摩擦、艇体本身的震动所产生的噪音。


所以说“大根”是一定要这么一直顶天立地的站着的!大家说对不对啊?


人民路往西走


图注:瑞典A26型潜艇,指挥台围壳设计非常新颖

这里提到的“大鼓包”,应该指的是潜艇指挥台围壳吧。指挥台围壳,是潜艇设计不可缺少的组成部分,最初它的功能是提供人员进出和观察瞭望,后来技术发展,指挥台围壳的功能越发多起来,像潜艇探测通讯的众多设备,如光电桅杆、通讯天线、导航雷达,还有通气管之类,都将指挥台围壳当作容身之所,且可以伸缩,潜艇上浮状态时伸出来,潜艇下潜时缩回围壳里面去。

围壳的存在确有必要,但毕竟对于潜艇在水下的航行来说,是不小的阻力因素,为了提高潜艇的水下航速,人们对指挥台围壳不断进行更新改造,所以我们能看到,世界上很多国家的不同类型潜艇,其指挥台围壳的情况是千差万别的。仅以俄罗斯潜艇为例,其指挥台围壳的设计就有两个流派,一种是中规中矩的四方样子,或者大概如此的样子,比如德尔塔级、北风之神级等;一种是圆润的流线形的样子,比如阿库拉级等。可以说,不同设计效果的指挥台围壳各有优缺点,比如流线形围壳,水下航行时水流特性良好,噪音小,但湿表面积比较大,不利于提高水下航速。

如今,潜艇还在持续发展,有关围壳的设计依然是潜艇设计的重点,很多国家在探索围壳设计的新元素,比如瑞典最新推出的一款常规潜艇A26,其围壳设计别出心裁,样子与现有围壳的效果很不相同,状似马蹄形,仿真试验证明这种形状对水下高速航行十分有利,当然这绝不会是潜艇围壳设计的唯一样式,未来应该会有更多新颖且有优良性能效果的围壳外观不断涌现。


兵工科技


实际上这是两个部分组成的啊,当然,一般来说,攻击型核潜艇或者是美国的战略导弹核潜艇,他是只有一个部分。

我们去看美国和俄罗斯的战略导弹型核潜艇的话,我们会发现一个重要的,二者区分的特征就是在指挥塔的后面,俄罗斯的战略导弹核潜艇,它会有一个大大的鼓包,美国这个东西没有,或者说只能稍微的看见一些凸起的部分。

为什么会造成这种情况?我了解这个情况的时候,是在纪录片里面,当时中国核潜艇之父在那儿说这件事情的时候,我稍微了解了一下。

原来导弹核潜艇在后面有鼓包,这个东西完全是无奈之举,(今日头条漩涡鸣人yy首发于悟空问答)谁不乐意自己的潜艇是完美的,水滴状啊,这样的话减小了阻力,而且航行起来更加便利,但是只能够说当时前苏联的导弹核潜艇,它的整体的技术水平仍然还是比不上美国,主要是两个方面。

首先第一个就是俄罗斯的潜艇实际上是双壳设计,这是由于当时俄罗斯对于自己核潜艇的材料感到不放心,所以弄了一个双壳的设计,双壳的设计会造成什么结果,缩小整个潜艇内部的空间,这样的话,放自己导弹的长度将会大大缩减,反而美国的潜艇是单壳设计。

宿舍如此,理论上来讲是前苏联的潜艇更加结实,耐操,但是事实证明,前苏联的潜艇由于人为方面的原因,由于人为的操作失误,由于对于安全事故的不重视,所以前苏联的核潜艇事故概率是全世界第一。

当然这是后话,我们今天主要讲讲的是他那个鼓包,与此同时,由于他的导弹太长了,这个时候,前苏联的导弹技术还不能够将这些导弹再给缩短,缩短的代价就是你这枚导弹射程将达不到美国,万般无奈之下,前苏联在核潜艇的放导弹的位置弄了一个鼓包,我空间不够,我创造空间也得把导弹放进去。

所以我们仔细去观察两个国家的战略导弹核潜艇的话,我们发现,美国只有一个小小的指挥塔放在核潜艇的最上面,但是前苏联的战略导弹核潜艇背上背的背包就有点大。

第二个组成部分,也就是他的指挥桥。这是现如今所有的核潜艇上面所必须要有的部分,这个东西,顾名思义,它首先一个最重要的作用就是用来指挥整艘核潜艇的指挥部所在的地方。

为什么不能把这个东西放在核潜艇的主体内部,而是一定要把这个东西给设置在核潜艇主体上面呢?

事实上,这是一个很好的放置观瞄设备,比如说潜望镜。比如说各种各样的天线,当然这里面还有通气的通道,能够使得潜艇浮出水面以后拥有与外界空气交换的一个通道。

与此同时,由于是一个小小的指挥塔露出水面,所以使得雷达照射在。前景上面的面积水下的部分照射不到,只有很小的雷达照射面积,这样的话可以保证潜艇的行踪的隐秘性。

同时小小的一 个指挥桥也可以担当水平稳定翼的作用,因此这种指挥桥的设计从潜艇诞生之初,一直保留至今。


漩涡鸣人yy


我们国家的早期的核潜艇,在设计上仿造前苏联早期核潜艇的特点,背上设计一个大鼓包,其实就是当时制造潜艇工艺技术相对落后,没有大尺寸的卷板机,制造不出大直径的艇壳,造成潜艇的围壳直径较小,而艇上的导弹又是携带核弹头的战略核导弹,射程都在万公里以上,又都是垂直发射,在这种情况下科学家们在潜艇原尺寸基础上加了一个鼓包,就是存储发射核导弹专用设备,这个鼓包虽然解决了核导弹存储发射的问题但在潜艇潜航的过程中,由于不符合流体力学的原理,给潜舰带来了较大的噪声,随着科技的进步这种落后的设计逐步舍弃。


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