前言
在美國核潛艇服役歷史中，曾有有一艘叫獨角鯨號（Narwhal）核潛艇。正如它的名字一樣，這艘舷號SSN-671的潛艇是這一級的獨苗。它的滿載排水量只有5300噸，在核潛艇裡算是小個頭，但在這一型潛艇上應用的新式反應堆和降噪技術，使得它成為70年代靜音能力最強的核潛艇，因而常常被部署在北極、大西洋和地中海地區用於偵查和跟蹤蘇聯的潛艇，無一失手。它的靜音設計且深深地影響了後世的海狼級、俄亥俄級，而且由於過於超前，後世的核潛艇也並沒有採用它身上的所有創新。今天就來探究一下獨角鯨號核潛艇的超前設計。
SSN-671 獨角鯨號核潛艇航行中
獨角鯨號的獨特設計
反應堆自然循環
上個世紀60年代初期，美國海軍委託通用動力電船公司（General Dynamics Electric Boat），以鱘魚級船體，製造一艘原型潛艇。這就是SSN-671獨角鯨號。這艘潛艇在1966年1月開始動工建造，僅用了一年零八個月就下水了；1969年7月這艘潛艇就正式服役，這還是船廠1968年發生過罷工後的進度。
SSN-671獨角鯨號的下水儀式
獨角鯨號的動力艙比起她的姊妹級洛杉磯級，那是相當寬敞，而且動力室採用了兩個獨立的水密隔艙，即便一側進水，潛艇也不會沉沒，而且動力不會完全喪失。為保證潛艇足夠靜音，通用電船首先確定了幾個可以改進的地方。第一個措施就是改進是主反應堆冷卻機制。
這裡首先簡單說一下潛艇的噪聲來源。在潛艇上，任何的活動部件所產生的週期性的振動都可以構成一種帶有高識別度的噪聲，比如特定的頻率和特定的波形。而一旦被敵方聲吶蒐集到這些噪聲，加以分析和識別，就可能建立起這艘潛艇的“聲紋”檔案，如同為犯人建立指紋檔案那樣。下次蒐集到潛艇噪聲時，只要與數據庫中已有的聲紋對比就可以識別這是否是潛艇，是哪一種潛艇。傳統的艦用反應堆都需要用冷卻主泵（Primary Coolant Pump）將冷卻水循環地抽運，以帶走反應堆產生大量熱能，而冷卻主泵在工作時在重負載下旋轉，產生了固定頻率的噪聲，為核動力潛艇的“聲紋”貢獻了不少可識別特徵。
對核潛艇來講，反應堆冷卻泵，蒸汽輪機，螺旋槳都是主要的噪聲來源
為了解決這個問題，通用動力通過為獨角鯨公司設計了獨一無二的S5G壓水堆（（Pressurized Water Reactor））。它的主堆被放置在潛艇耐壓殼體靠下的位置，而2部蒸汽發生器位於反應堆上方，目的是促成反應堆主冷卻劑的自然流動。一回路中的水在高壓下順著管路進入蒸汽發生器，在那裡能量被交換到二回路，產生蒸汽。失去熱量的冷卻水，沿著迴路被送回到反應堆中，開始下一循環。
核潛艇上的壓水堆和動力系統
傳統的二回路壓水堆，主泵必須參與冷卻劑的循環
這個簡單的設計，完全是依靠熱力學循環來驅動冷卻劑，不需要機械泵來參與，在低速狀態下只需要自然循環就可以滿足功率輸出的要求。當然獨角鯨號仍然保留了主泵，在兩種情況下，主泵必須參與工作。一個是反應堆功率過低已經處於臨界狀態的時候，這個時候溫度和壓力不足以維持自然循環，必須用主泵維持冷卻劑循環；第二種情況則是核潛艇高速行進的時候，此時必須開啟主泵加速冷卻劑循環，來保證功率輸出。不過因為自然循環解決了很大一部分問題，主泵的體積可以大大減小，既減少成本，同時也節省了空間。這也是獨角鯨號比洛杉磯號動力艙寬敞很多的一個原因。
浮在水池中進行測試的S5G反應堆
這種設計因為靜音能力超強，直接被應用到了後來的海狼級上。而青出於藍的海狼級應用了更多的靜音設計，比如將螺旋槳換成泵噴，取代了獨角鯨成為世界上最安靜的潛艇。
海狼級在獨角鯨級基礎上將螺旋槳換成泵噴，成為更為靜音的潛艇
自流海水注入式冷卻技術
除了這種獨特的靜音技術以外，獨角鯨上還應用了一種技術，那就是自流海水注入冷卻（Scoop Seawater Injection）。如今自流冷卻技術在艦船上應用的已經較為普遍了，然而在當年卻是一種比較超前的技術。這套系統主要是用來給二回路的蒸汽冷凝器進行降溫，促進蒸汽冷卻凝結。
不過這套系統有一個限制，就是隻能在高於5-7節的速度下才能工作，如果是靜止和倒車的情況下無法使用。這是因為速度越高，單位時間內海水流量越大冷卻效果越好。這套系統與S5G反應堆自然循環有著同樣的目的，那就是儘量不讓機械泵工作，來避免額外噪音的引入，這樣也可以把泵做的比較小。
潛艇的自流海水冷卻系統示意圖
除去這些以外，獨角鯨還用了許多其他的獨特技術來降低噪音，比如直接渦輪驅動（不使用變速箱）、
服役30年功勳累累
網上關於獨角鯨的事蹟經不算多，可能是尚未解密的關係。儘管沒有記錄在案的實戰記錄，但可以相信的是，獨角鯨這對蘇聯的船隻和潛艇執行了多次特種“作戰”任務，這從它獲得的嘉獎記錄就可以看出，1972年獨角鯨號全體官兵獲得了海軍部隊獎章（Navy Unit Commendation），1971、1977、1979、1994和1998年則獲得了功勳部隊獎章（Meritorious Unit Commendation）。她還獲得了五次戰鬥效率獎，四次工程獎。以及反潛作戰獎，通訊獎和補給獎各一次。
總結
獨角鯨號儘管只是一艘實驗性質潛艇，卻徹底奠定了對蘇聯在潛艇技術上的優勢，並將這個優勢一直持續到了蘇聯解體。它先進的靜音技術被廣泛應用到後來的攻擊型及戰略核潛艇上，使蘇聯深刻認識到這一領域與美國的巨大差距。在它身上應用的承前啟後，帶有開創性意義的技術，至今仍然助力美國維持著全球的海洋霸權。
