潜艇的单双层壳

晨枫

台湾的“海鲲”号下水了，什么时候形成战斗力还不知道。好像还没有海试？

& y# n; Q  {3 `“海鲲”号是单层壳，但不是纯粹的单层壳，应该说是单双层混合壳体，这其实是常规。不存在纯单层壳，只有不同程度的单双层混合壳体。双层壳倒是有“纯而又纯”的。
( O& b9 s2 H, J1 O. @& @2 e6 x
7 e0 \. K& m7 I6 q! \单双层壳的优劣是争论已久的问题，“海鲲”号重新勾起这个争论。解放军的潜艇都是双层壳的。

: d5 t, J% m: A( Q+ r9 d潜艇在水下要承受水压力，耐压壳体是最基本的关键技术。对于容器来说，最有利的耐压形状是球形，但球形的容积受限，阻力很大。退而求其次，就是带半球端的圆柱体。这正是潜艇艇体的基本形状。
8 }5 b! K7 V9 y9 F. Z
+ w4 {( H  p1 c但出于水动力和动力机械的要求，艇艏需要成卵形，艇艉需要成尖锐锥体。好在艇艏可以在耐压圆筒的半球前端外套一个卵形罩，艇艉则套一个锥形罩。这已经是混合壳体了，但基本艇体还是圆柱体。这就是美国核动力攻击潜艇的基本构型：较长的圆珠艇体加非耐压的首尾修形。

非耐压的外罩内外有某种水压联通构造，也就是说，非耐压罩与耐压壳体之间是“浸水”的，这部分舱体内的设备和容积（比如压载水舱）“不怕”浸在海水里。
2 J( u( E1 `, n7 [( M- j
双层壳也有带半球端的圆柱体耐压艇体，但在外面完整地罩上非耐压外壳。好处是耐压壳不需要考虑水动力设计，非耐压壳按照水动力要求设计。
3 ^0 L1 V3 H* @3 Z: D
' M) Z6 |9 C+ p) \苏联潜艇走双层壳路线，所以外形比美国潜艇更加流线，因为非耐压壳的形状自由得多。相比之下，美国潜艇连指挥塔底部圆滑倒角都抠抠索索，因为单层壳很难因为水动力要求而做成复杂曲面外形。指挥塔底部倒角还只是加局部的非耐压外罩，要像俄罗斯“阿库拉”级那样水滴形艇体，就要了亲命了。
- e; s( o1 B7 S+ y* X, {
: v$ j" M3 P% o. q' y: [5 ~9 q双层壳的好处是外形容易满足水动力要求，内外层壳体之间空间帮助吸收鱼雷攻击的能量，也有利于隔离动力机械的噪声，还便于布置压载水舱、燃油舱、辅助设备舱，把耐压壳体内的空间用于宝贵的动力设备、指挥控制、人员住舱和武器弹药。
* v+ l: z! I: d0 w# h: o& o
在设计上，外层壳专注水动力要求，内层壳专注耐压要求。在制造上，耐压壳体的制造比较单纯，双层壳的复杂性其实在于外层结构在制造上的“多”而不是“难”。
6 K8 X8 n- q0 _& @: p* |
双层壳的坏处是：在给定的耐压壳体内容积的情况下，艇体外廓增大，排水量增大，阻力增大，动力要求提高，水动力噪声增大，常规动力的话水下续航力降低。
# `% i* Y; u& s
最后的妥协是：为了限制吨位无度增加，同级（但吨位仍然更大）的双层壳潜艇的耐压壳体内容积比单层壳潜艇要小。

  |6 N& h1 w" [2 l  |单层壳的特点正好相反。一般单层壳潜艇的耐压壳体直径比同级双层壳潜艇更大，艇内有用容积更大，但对钢板和焊接的要求更高，而且大量辅助舱室占用耐压壳体内的宝贵容积。

另一个视角：双层壳好比穿两层衣服，外衣主外（比如好看），内衣主内（比如保暖），难度分散；单层壳好比一层衣服，内外通吃，难度集中。

% T% z" C1 @& _1 b# ~欧洲潜艇大多采用混合壳体。出了艇艏和艇艉的水动力外罩，在中段艇体部分，下半艇体为单层壳，上半艇体套上梯形非耐压外罩，形成独特的“耸肩”截面。这比较好地结合了单双层壳的特点，既把辅助舱室安排到内外壳之间，又避免过度增加艇体截面积。
  R0 x$ _9 n. F+ [; N( j) M( q0 }8 ~: l
% a5 ^2 }1 z2 A. A4 O; t“海鲲”号就是这样的混合壳体设计。

/ L. X* {7 n8 p' |# n4 R“基洛”级和039级其实也是向混合壳体靠拢的双层壳，同样有上半艇体的“耸肩”，但下半艇体还是双层，只是薄间距的双层。

俄罗斯常规潜艇已经在混合壳体化了，“拉达”级和“阿穆尔”级就是这样。下一代中国常规潜艇可能也会走混合壳体的路线。