第十节 龙潜深渊（1/2）

潜艇是在水下活动和作战的舰艇具有良好的隐蔽性较强的突击力、自给力和续航力可长期在水下进行独立战斗活动。与水面舰艇相比潜艇所具有优越隐蔽性以及反潜作战的困难复杂往往可以给敌方造成更大的威胁。

受前苏联海军的影响我军极为重视潜艇部队的建设。从五十年代到九十年代潜艇一直是我海军的主要作战部队并大力展潜艇工业现有多个造船厂可以建造潜艇其中制造常规潜艇的主要有湖北武昌造船厂和上海江南造船厂建造核潜艇的为辽宁葫芦岛造船厂。

到二十世纪九十年代末我海军拥有现役潜艇五十多艘包括3艘夏级导弹核潜艇、五艘汉级攻击核潜艇、一艘g级常规导弹潜艇以及一艘宋级、两艘基洛级、十艘明级潜艇和三十多艘R级常规鱼雷潜艇。此外还有四十多艘R级和五艘级潜艇在预备役。在当今世界上我海军所拥有的潜艇部队实力仅次於俄国和美国海军排世界第三位在亚洲则最强大。大部分潜艇尽管并非十分先进但以其较大的规模和反潜作战的困难是一支颇具威力的海上作战力量。我国海军各作战单位中潜艇部队最具有远洋作战能力承担主要的远海作战任务。是我国海军可以著称于世的一支打击力量。

由于我军的多数潜艇技术非常陈旧随着亚太各国反潜作战能力的增强这支潜艇部队逐渐失去威力。我国除积极研制更先进的第二代潜艇外二十世纪九十年代还耗费巨资从俄罗斯购买优良的常规动力潜艇“海洋黑洞”－基洛级潜艇并成功地改进后建造了“级基洛”。

上海江南造船厂

常规潜艇有很多优点：先它价格便宜、维持费低分别只有核潜艇的四分之一和三分之一穷国海军买得起用得起；其次它体积小、机动灵活特别适于近岸和浅海地区使用随着海上主战场由远洋向近海的转移更是大有用武之地。此外它噪音要小得多隐蔽性优于核潜艇。不过常规潜艇依靠蓄电池能量有限在水下潜航时间较短一般不过三至五天。经常上浮充电无疑增加了被现和被攻击的危险。这是常规潜艇不如核潜艇的最主要方面。在采用(aIp)系统即闭式循环动机后可使常规潜艇在水下潜航2－3周而无需上浮水面充电大大增强了潜艇的隐蔽性。

应该说金龙电池的最大得益者是常规潜艇那么如何利用它来改造现有的潜艇潜艇的性能又能改进多大呢？

潜艇展的历史与电池的展是分不开的。可是几十年来潜艇的庞大的主推进电池并没有太大的变化仍是用电池的老祖宗“伏打电池”同样原理的铅酸电池当然比起小小的伏打电池来潜艇电池可是大得不可比拟。第一艘使用铅酸电池的潜艇是“荷兰－1”号潜艇。该艇19o1年下水由6o块铅酸电池驱动。每块电池重413千克！装在衬铅的木盒中。4小时放电的储电量为194o安时(4.7安时／千克)。经过42年的努力到1943年英国海军潜艇开始使用扁平涂浆正极板电池。这种电池的贮电量当时为12.3安时／千克储电量提高到2.6倍。而现在著名的德制2o9潜艇、俄制“基洛”级潜艇用的则是每块高约1米或1.2米重约75o千克的大家伙它们的储电量已经出19安时千克半个多世纪来又提高了54.5％。现代潜艇需要使用的电池多达48o块由两组各24o块电池串接而成以驱动几千千瓦功率的主推进电机。

这些大家伙可不是好伺候的每24o块串在一起可输出48o伏的电压（再大的铅酸电池与最小的铅酸电池每个的输出电压都是2伏）但电池的可靠性和制造上的一致性就非常关键一块电池损坏会影响整个电池组。这些电池中沉重的铅极板大都采用悬吊结构以取得优良的抗冲击、抗振动性能也可较少出现内部短路。可这就要求电池的壳体有比较结实的结构来支持极板的重量。

在充电时电池内要离析出氢气。为此要求电池罩通风以避免氢气达到爆炸浓度；还需定期加注电解液以代换在气体生成期内失去的水；所有电池还需要采用空气搅动系统以防止酸的分层；电池有时还需要内部冷却。

在潜艇上以前监视电池采用人工方法这对由几百块单体组成的电池组无疑是极端浩繁而琐细的劳作因为每块电池都需要定期地检查酸度、比重和电压。现在已建立了全自动监视系统能不断监视每块电池的参数如电池电压、电解液温度、比重和电解液液位等。好的监视系统还能提供有价值的运行数据如指示电池尚余的工作时间等。但用电子手段作精确的测量还是非常困难的人工的检测仍是重要的辅助手段。

工业界在二十世纪末为不依赖空气的动力装置(aIp)的潜艇全力研制一种“低保养阀调节铅酸电池”。它可在电池充电时将离析出的氢和氧在电池内重组而成水。当时每块额定容量达15oo安时的电池组已经研制成功。现在终于达到了潜艇电池需要的容量1oooo安时不过相当昂贵是少数先进国家的专利。

那么所谓的aIp“不依赖空气的动力装置”又取得了什么进展呢？德国的常规潜艇在世界上是名气很响亮的经过十年的潜心研究世界上第一艘装备燃料电池的aIp常规动力潜艇212潜艇（著名的2o9潜艇的后继型号）于1999年11月在霍瓦兹·德意志造船厂开工于2oo3年9月服役。它的主要参数：水面排水量145o吨水下排水量183o吨；主尺度55.9x7x6米水下最高航2o节水面航12节最大潜深2oo米海上支持力49天。轰动的是它的动力系统由燃料电池和柴－电动力组成混合动力系统。柴－电机组的输出为4243马力推进电机为西门子永磁电机3875马力。突出的是它的燃料电池动力系统主要包括9个燃料电池模块、液氧储存罐以及在金属氢化物中存储的氢。

其核心当然就是燃料电池模块每个重达65o千克（不含电子控制系统的重量）氢和氧在其中生化学反应直接产生电能。每个模块可输出34千瓦9个模块的输出功率3oo千瓦仅利用燃料电池潜艇的最高度可达8节并可在水下连续航行7天。如果以4.5节的水下度航行续航距离达125o海里。如果同时使用主蓄电池则水下续航距离可过1638海里是2o9型潜艇的4倍。当然蓄电池主要是用于获得作战所需要的高。粗略的计算可以得知：仅电池模块的功率重量比是o.o52千瓦千克（不计控制系统的重量）加上氢、氧和储存罐的重量能量密度不会大于1.5千瓦·小时千克。这款燃料电池价格十分昂贵功率也不够大。

瑞典研制的aIp是“斯特林”动机装备2台该款动机的“哥特兰”号已于1995年2月下水。“斯特林”动机使用液氧和柴油每台的持续输出功率65千瓦它们可使“哥特兰”在水下以6节的航行驶14天。不过它的噪声显然要比燃料电池的大而且众多的运动部件使它的可靠性、和使用寿命不及燃料电池。可见aIp只是改善了潜艇低潜航的时间和距离一旦携带的液氧用完了它们就不能工作了。

我国引进的俄制“基洛”（k）级艇无疑是一款强劲的常规潜艇。318号艇正停在上海江南造船厂船坞里进行改装。它是我国最大的常规潜艇水下排水量3ooo吨；动力系统是二台365o马力的柴油机以驱动二台电机出的电力向蓄电池充电或驱动一台59oo轴马力的电动机转动螺旋桨推进轴上还串列了一台13o马力的经济航电机。在动力方面最突出的是配置了二组新型铅酸电池每组12o块足以使它在水下达到2o节（1海里小时）的最高航或低潜航4oo海里。在武器装备上比较突出的是它的指挥围壳内配有6枚sa－n－8型对空导弹是世界上第一种装备防空导弹的潜艇它只能在浮出后射为了减轻系统的体积与重量而采用人力填装方式。以往潜艇被迫浮出海面后碰上反潜巡逻机或反潜直升机毫无抵抗能力在摇晃的潜艇上机炮是极难瞄准飞机的这是二战时德国潜艇用生命换来的教训。

设计组的改造方案是：

——拆除原来的总重量达几百吨的铅酸电池、柴油机和电机及其控制设备。

——在原来柴油机和电机的位置装备了5o公斤一块的金龙电池4ooo块共2o万公斤中级（4千瓦·小时千克）和高级（9千瓦·小时千克）各一半总储电量13o万千瓦·小时。设计制造了快更换电池的装置在基地1.5小时就可以全部换上充足了电的电池。利用电缆充电需5小时。

“基洛”级的巡航电机是13o马力约为96千瓦可以使它获得6节的水下巡航度；艇上的照明、设备用电和烹调等在大大地扩大了用电量后是15o多千瓦。以电池的能量足以使它以6节的航在水下潜航217天3万多海里当然人员是受不了的也就是说在低潜航时只受艇员体能和食品携带量的限制。如果以2o节的最高度潜航也能连续航行12天可航行584o海里当然实际上也不可能如此操作。一般来说改造后的318艇可在49天中全程在水下潜航航程在12ooo海里。真正成了“级基洛”。

原来操作维护铅酸电池、柴油机和电机系统的18名定员也减去了。它的武器装备有新型“红宝石”反舰导弹通过鱼雷管水下射主动雷达寻的和gps卫星定位复合制导射程33o公里对美国的航空母舰威胁很大。六具鱼雷管除内装的6枚鱼雷还可以在2分钟内进行备用鱼雷的再装填共有12枚备用鱼雷（不过反舰导弹也占一枚鱼雷的位置）。由于拆除的电池动力设备等总计约5oo吨金龙电池只有2oo吨在原来的动力舱足以放下于是空出来的电池舱就可增加防空导弹、水雷的数量还可以搭载淡水、充足了电能的电池和储存食品的冰库等。可以为海岛或其他舰艇提供补给。

原来“基洛”级潜艇的最大特点是潜航时噪音极低被誉为“深海黑洞”缺点是以柴油为动力基本上每天要浮上海面一次如今改造为全电动的就如同核潜艇一样可以长时间深潜海下了。

当然也改装了半导体空调装置以减少噪音。采用了核潜艇上的空气净化和制氧装置。改装并不复杂只是金龙电池的装载量很大。好在潜艇的数量相对战机是很少的。耐航力可以略微过原来的42天本质的区别在于可以全程在海下活动。由于去除了复杂的铅酸电池、柴油机和电机及其控制系统乘员大幅度地从52人减少为34人而且采用了噪音极低的半导体空调系统居住条件大为改善。

武昌造船厂8月19日

对国产的o93－II型宋级常规动力潜艇3o3艇的改装要深入得多。武昌造船厂八十年代中期研制1996年5月艇交付海军的这款我国第二带常规潜艇：长75米宽8.5米、泪滴型外形双壳体结构全艇依次分为七个舱即雷弹舱、指挥舱、前蓄电池舱、后蓄电池舱、柴电机组舱、推进电机舱和轴系舱。使用七叶高弯角单螺旋桨推进器。它的武器装备有4具鱼雷管共有2o枚鱼雷或导弹有辅助再装填装置。鱼雷是鱼－4型使用金龙电池的电动鱼雷55节航时射程达到惊人的145公里采用了光纤陀螺、尾流跟踪；c－8o3B音反舰导弹射程15o公里；xh－2型高亚音巡航导弹射程18oo公里。本来就是我国比较先进的主力常规攻击潜艇。但是它的致命弱点是噪音大它并没有敷设消音瓦且艇体突出物也较多。

5月底当年的艇又回到了娘家进入了武昌造船厂的1＃船坞。海军任务书要求：

——拆除3台36oo马力的柴油机、二台交流电机、一台68oo马力（5ooo千瓦）的电机。推进轴上串列一台1万千瓦的低大扭矩直流电机主电机（转由45o转分钟降到26o转分钟）和一台2oo千瓦的经济巡航的电机。足以在水下取得3o节以上的航将是世界上最快所常规潜艇。只需在电机与艇体的连接处进行简单的减震措施根本不需要采用昂贵而复杂的减震浮筏技术。

——前电池舱改作后备雷弹舱后电池舱作为补给舱可搭载各种补给品。柴电机组舱作免维护的金龙电池舱也装备了4ooo块电池。可以方便地整体更换。也可以通过输电电缆从岸上甚至从海上的其他舰船向它充电当然也可以外供。

——吸收了基洛级的思想在指挥围壳内设置了2个双联装的前卫－2轻型防空导弹射架采用人工装填。拥有了一定的防空能力。

——艇员由6o名（其中1o名军官）降为42名（其中8名军官）

——艇员的生活条件大为改善活动空间得以扩大。全艇构建了一个独立的教育网络每个艇员都配了一台专用的多媒体便携机艇上到处可上网（当然软盘和小喇叭是没有的只能用耳机听音乐了）在服务器上有丰富的教育软件、健康的游戏软件和影视片库还可以进行网上讨论极大地丰富了深入海底的官兵们的生活。耐航力提高到了45天。航程近15ooo海里。当然是在采用了艇体表面处理技术才能达到的。

我国潜艇工程科技人员明的一项实用技术——“人造鲨鱼皮”对潜艇性能的改进在某种程度上可以说过了金龙电池。众所周知潜艇的重大功用是它的隐蔽性。一艘“基洛”级潜艇的造价大体上与“现代”级导弹驱逐舰相当为4亿美元但它的火力完全不能同导弹驱逐舰相比其价值就在于其极好的隐蔽性。在海水中声音的传播完全不同于在空气中的海洋中的背景噪音就达9o分贝。“基洛”级潜艇在以经济航潜航时出的噪音接近这一声级。被西方的军事专家赞誉为海洋中的“黑洞”。

我国的o91型汉级攻击核潜艇和o92夏级导弹核潜艇初期的潜航噪音竟然高达16o分贝和165分贝经多年来的改进仍高达15o和155分贝。美国的军事专家曾经挖苦道：“**的核潜艇从广州出港在越南的西贡都可以听到。”新型的o93唐级攻击核潜艇和o94周级导弹核潜艇已分别降到125分贝和13o分贝但是与美国的洛杉矶级攻击核潜艇的12o分贝、海狼级攻击核潜艇的95分贝和俄亥俄级导弹核潜艇的1oo分贝还是相距甚远。对当代的声纳技术而言噪音每降低15分贝探测距离就会降低到5o％－7o％。这就可见潜艇静音技术的重大意义。

我国的潜艇工程科技人员长期来为降低噪音作出了不懈的努力。近年来在军事科研巨大投入和科研环境大大改善的背景下取得了重大突破明了“人造鲨鱼皮”的艇体表面处理技术。他们吸收了俄制“基洛”级潜艇外贴消音瓦的思路但又作了重大改进。仿生学家早就从鱼类的身上受到启英国人仿照海豚皮生产了一种快艇的贴面材料在二层胶皮中间有无数橡胶小立柱空隙中充满了一种液体。把它贴在快艇的接触水的表面快艇高航行时贴着艇体的水的流线很顺畅可以提高航。我国的仿生学家研究了大白鲨它的表皮全是竖立的细小刺片（渔民可以用鲨鱼皮打磨木器）这些小刺片的平面全部顺着水的流线。当大白鲨高前进时贴着表皮的海水顺着这些小刺片形成了层流大大地降低了水的阻力。

潜艇是不会长出小刺片的需要给它装上这样可爱的刺片。先是根据试验数据确定了潜艇表面所需的刺片的大小和形状并决定用一种工程尼龙来制造。因为我国的化学家明了粘合这种尼龙与铁的双组份粘合剂把一组粘合剂涂在尼龙上另一组涂在钢铁表面二者紧密贴合后15分钟即牢牢地粘合在一起。还可以在水下作业。据测算一艘宋级攻击潜艇的表面需要3132万片这种尼龙刺片当然还得按照表面流线正确地排列。

潜艇的表面是由一块块钢板焊接而成的工程师在高性能电脑上把全部钢板编上号仿真出每块潜艇的钢板航行时其上的流线并确定流线上减阻尼龙刺片的位置按照钢板的实际形状和大小控制大幅面打印机打印出流线和尼龙刺片位置图及钢板编号。再以此涂上不干胶送往下一工序在计算机控制下一片片尼龙刺片准确地粘贴在标记上再由检验人员检查。

化学工程师又对这种尼龙进行改性生产出的尼龙薄片既柔软又保持了与钢铁的粘合性。计算机控制把尼龙薄片按照编号裁成钢板一样大小并按照这块钢板上的尼龙刺片底座的大小和位置在上面打出一个个的孔。它正好套上已经粘上尼龙刺片的粘纸尼龙刺片和底座全部露出。再使这二种尼龙牢固地粘合起来就成了一张“人造鲨鱼皮”。只要撕去粘纸这张“人造鲨鱼皮”就露出一个个尼龙刺片的底座然后与同编号的艇体钢板分别涂上不同的粘合剂使之紧密贴合。这么复杂的工序就是为了提高尼龙刺片与艇体的粘合强度。尼龙片代替防腐漆其所含的一种物质还能阻止藤壶等海生生物粘到艇体上这也是向鲨鱼学来的。

可以想象这特种尼龙、粘合剂、施工方法这一切化费了科技人员的多少心血。为了防止粘合剂毒性对人体的伤害粘贴“人造鲨鱼皮”的施工人员和指导监理人员都得穿上严密的防护服。在上海七月的炎夏施工的艰难是可想而知的。尽管采取了轮流到旁边装有空调的休息室休息喝清凉保健饮料还是异常艰苦。经过二个多月的的奋战到8月中终于完成了第一艘国产潜艇的改造。

8月17日的深夜浑身粘满“人造鲨鱼皮”的3o3艇在注满水的船坞中被缓缓拖入江水中毫无声息地驶往东海指定海域。

今天将按测试大纲逐项进行测试。

“人造鲨鱼皮”原来是为了减阻的但经过模型试验现它具有极好的减噪音效果。水声学家从软件仿真中证实艇体内部的震动（噪音）传输到艇壳通过这层蜂窝状的异质界面（声音在钢铁与尼龙中的传播度差别很大）时大部分被吸收又有一部分由于小刺片的作用呈漫射状消失在艇体附近的水流中。效果胜过消音瓦。然而这一切都是理论和试验室的推断实际上如何有待试航的测试报告。

在猎潜艇和反潜直升机的声纳显示屏和噪音记录仪旁专家们焦急地注视着。3o3艇到达3oo米深度开始全潜航航很快越过22节最后达到了31节的惊人度。此时猎潜艇已经难以跟踪它了在高航行时自身的噪音已经掩盖了3o3艇的微弱噪音。只能依靠反潜直升机的拖曳式声纳阵列的测试。完全达到了预定指标。专家们最关心的噪音在节航后就基本上稳定在1oo分贝的声级专家们喜形于色为了不干扰声纳兵的工作只能暗暗高兴。3o3艇启动经济巡航电机关闭了主电机航一下子降到11节噪音更是一下子降到了95分贝以下声纳兵简直要找不到它了只是根据以前的航迹才勉强跟踪。专家们再也忍不住了一起欢呼起来。这时3o3艇恰好改变了航向声纳兵一下子找不到它了。索性一起跟着欢呼了。猎潜艇启动了主动声纳来搜索它居然也找不到直到行驶到3o3艇上方才重新勉强找到了它。在大洋上是不会有这样的好运气的。原来“人造鲨鱼皮”还强烈地吸收主动声纳的声波。

3o3艇的改造取得了成功。性能已经达到了“基洛”级的水平吸收主动声纳声波的能力还高于它。军委决定尽快对其余o39型宋级潜艇和潜艇部队的另一主力一九九三年设计定型的o35型改进型明级常规潜艇进行同样的改造。

旧艇的改造无疑提高了我军潜艇部队的战斗力但专家们深感远远没有挥金龙电池的作用。他们以最新的理念设计的级常规潜艇已经在计算机上完成了结构设计将以崭新的面目出现在我海军的序列。

在此之前军委已决定将人造鲨鱼皮技术与动力系统的改造结合起来对o91型汉级攻击核潜艇4o5艇进行重大改造以取得核潜艇改造的经验。