[科普中国]-深海潜水艇

简介

深海潜水艇、深潜是能够在水下运行的舰艇。潜艇的种类繁多，形制各异，小到全自动或一两人操作、作业时间数小时的小型民用潜水探测器，大至可装载数百人、连续潜航3-6个月的俄罗斯台风级核潜艇。按体积可分为大型（主要为军用）、中型或小型（袖珍潜艇、潜水器）和水下自动机械装置等。

大型潜艇多为圆柱形，船中部通常设立一个垂直结构（舰桥），早期称为“指挥塔（英语：conning tower），内有通讯、感应器、潜望镜和控制设备等。如今的深海潜艇或专业潜艇常已无此设计。

自第一次世界大战后，潜艇得到广泛运用，担任许多大国海军的重要位置，其功能包括攻击敌人军舰或潜艇、近岸保护、突破封锁、侦察和掩饰特种部队行动等。潜艇也被用于非军事用途，如海洋科学研究、抢救财物、勘探开采、科学侦测、维护设备、搜索援救、海底电缆维修、水下旅游观光、学术调查等，超级富豪甚至用为海下移动豪宅。

潜艇是公认的战略性武器（尤其是在裁军或扩军谈判中），其研发需要高度和全面的工业能力，目前只有少数国家能够自行设计和生产。1

原理及构造所有在水面上的船只，包括在上浮之后的潜艇，它们所受的正浮力一定大于重力。所以如果要潜下去，潜艇必须得到更多的负浮力，也就是说潜艇或者将自身的重力大于其所受浮力，或者降低其排水量。而相对于排水量（排水的体积）的控制，对于重力的控制则完全可以通过装备一种叫做“沉浮箱”的水箱来控制。即通过控制沉浮箱中的注水情况来改变潜艇的重力。

对于普通的下潜和上浮动作，潜艇通常用前后两个沉浮箱来完成，这两个沉浮箱也称作主沉浮箱或称主水柜（Main Ballast Tank，简称MBT）。当潜艇需要下潜的时候，主沉浮箱水口完全开启并注水以增大潜艇重力，而当潜艇需要上浮的时候，主沉浮箱的水口再次打开与此同时向主沉浮箱中注入压缩空气以排出箱中的水从而减小重力。主沉浮箱主要负责大幅度的潜艇沉浮动作，水箱也通常安置在漂浮吃水线以下，而如果需要更精确的控制潜艇的所处深度，则需要用深度控制水柜或称硬水柜（Depth Control Tank，简称DCT，或称hard tank）来控制。被称为“硬水柜”主要由于它们必须要承受相比主水柜来说更大的压力。深度控制水柜的水量可以控制反映变化的外部条件或改变下潜深度。这种水柜既可以安置在靠近潜艇中心的地方，亦可以单独安置在艇身上以防止对于艇平衡性的影响。
当潜艇下潜时，潜艇壳体通常可以承受的水压可以达到4兆帕（相当于400米水深的压强），而对于像阿尔法级核潜艇那样的钛合金外壳的潜艇则可以承受10兆帕的压力（相当于1000米水深的压强）。但在壳体内则要保持普通的海平面大气压力左右的气压。由于水的盐度不同，盐度越大的水其在同样深度所产生的压力也越大。在潜航中的潜艇往往处于一种不稳定平衡状态，或者处于一种向海床下潜的下潜或者上浮之水面。控制潜艇处于一个确定深度则需要连续控制潜艇的深度控制水柜以及整个水柜体系。

潜艇在保持固定浮力状态时齐平衡状态并不是固有的状态。为了维持理想的平衡性，潜艇通常用专用的平衡舵以及内部的平衡水柜来控制。平衡水柜内部管线连通，用水泵调整各平衡水柜之中的水，从而调整个部分重力而创造出平衡向上与向下的力矩。

现代潜艇都是依靠电力驱动马达推动螺旋桨前进。根据电力产生的方式，分为柴电动力，核动力和AIP。1

发展历史早期历史潜艇最早可追溯到15－16世纪的列昂纳多·达芬奇。据说他曾构思“可以水下航行的船”，但这种能力向来被视为“邪恶的”，所以他没有画出设计图。直至一战前夕，潜艇仍被当成“非绅士风度”的武器，其被俘艇员可能被以海盗论处。

16世纪，真实意义的潜艇出现。1578年，英国数学家威廉·伯恩（英语：William Bourne (mathematician)）著书《发明与设计》描述潜艇。1620年，首艘有文字纪载的“可以潜水的船只”（submerible vehicles）由荷兰裔英国人克尼利厄斯·雅布斯纵·戴博尔（英语：Cornelius Drebbel）建成，主要即依据前者的设计，推进力由人力操作的橹产生。但有人认为那只是“缚在水面船只下方的一个铃铛状东西”，根本不能算潜艇，它有两种改良型于1620年和1624年在泰晤士河上进行了实验。2002年，英国广播公司播出的电视节目 “Building the Impossible”[3]中，马可‧爱德华兹公司（英语：Mark Edwards (boatbuilder)）根据当年的设计图建成了一艘可搭载两人的戴博尔型潜艇，并成功潜航于伊顿的Dorney湖。

“可潜水船只”能够探索水下世界，但其军事价值很快就被发掘了。1648年，切斯特主教约翰·维尔金斯（英语：John Wilkins）著书《数学魔法》（Mathematical Magic）指出潜艇在军事战略上的优势：

1.私密性：前往世界任何海岸附近，并且不被发现或被制。

2.安全性：海盗和劫匪无法抢劫水下船只；无常潮汐和强烈风雨无法影响海面下25-30英尺（5-6 paces）；冰和霜冻也无法危及潜艇乘员，即便在南北极海域。

3.有效抵抗敌人海军，破坏和击沉水面船只。

4.支援被水环绕或接近水的地方，无声无息运送补给品。

5. 本身作为有益的水下试验场所。

1800年的鹦鹉螺号史上第一艘用于军事的潜艇出现于美国独立战争。美国耶鲁大学的大卫·布什奈尔（英语：David Bushnell）建成海龟号（英语：Turtle (submarine)），内部仅容纳一人操作方向舵和螺旋桨。1776年，海龟号企图攻击英国皇家海军老鹰号（HMS Eagle），但失败了。史上第一艘成功炸沉敌舰的潜艇在美国南北战争。何瑞斯·劳升·汉利（英语：Horace Lawson Hunley）建成汉利号潜艇，乘员八人，手摇柄驱动。其前端外伸一个炸药包，碰触敌舰即爆炸。1864年2月17日晚上9时许，它成功炸沉北方联邦的豪萨托尼克号（USS Housatonic）护卫舰，但自己却也因爆炸产生的漩涡而沉没。

此前的1863年，法国首先以储放压缩空气的方式取代人力，建成第一艘非人力驱动潜艇“潜水者”。1879年，英国牧师George Garrett（英语：雷文伦德·乔治·加莱德）建成“复活号”，长约15米，中间圆柱形，两端圆锥形。其航行水面用蒸汽推进，潜水用锅炉中的剩余蒸汽，是第一艘热机驱动的潜艇。
19世纪80年代，潜艇日益进展，各国逐渐认识其重要性。美国、英国、法国、瑞典、意大利、德国和俄国等都热衷于研发。1878年，英裔美国人约翰·飞利浦·霍兰投入此项工作。1900年4月，美国政府购买其研制的潜艇霍兰九号，并编入美国海军。从此，潜艇正式成为一种海军舰艇。1898年，法国人马克西姆·劳伯夫首创以双壳体结构建成了“一角鲸号”，储存压舱水在两层船壳之间，优点是浮力大增。这后来成为苏俄潜艇的一种类型。

第一次世界大战一战时期的德国 U-9 潜艇

一战期间，潜艇的活动范围从近岸发展到远洋。英国和德国的潜艇战略不同。英国主要用以封锁敌方港口，但受限于技术而并未成功。德国则进行无限制潜艇战，企图通商破坏压制英国海运路线再逼之谈和。但英国不断改善护航措施，以及美国驱逐舰大量加入护航，德国潜艇于战争后期即很难得手，承受严重损失而失败。
1850年，德国开始建造潜艇，由其发明家威尔亨·鲍尔（Wilhelm Bauer）主持（1822年12月23日生，1875年6月20日卒）。1890年，诺登非厄特设计W1与W2潜艇。1904年，基尔的克鲁勃造船厂建成并售予俄罗斯。1905年，德国建成自己的“卡普”（"Karp"）号，此乃是U-1级潜艇。它是双壳体结构，动力为科庭式煤油引擎，仅有一具鱼雷发射管。下一艘为U-2级，体积已大了一半，发射管两具。1912年、1913年间，柴油引擎开始装在U-19级。一战开打时，德国共有潜艇13级48艘，当中29艘服役，其余建造中。

1914年9月，德国潜艇伏击英国补给舰队于航往奥斯滕德港途中。1914年9月22日，著名的奥托·魏迪根（Otto Weddigen）舰长指挥一艘U-9在一小时内，以仅有的六枚鱼雷击沉三艘克雷西级装甲巡洋舰（排水量在12000吨左右）——克雷西号（HMS Cressy）、阿布基尔号（HMS Aboukir）和霍格号（HMS Hogue）。英国损失战列舰达36000吨，水兵1459人。23天后，他再击沉爱德加级（Edgar-class）巡洋舰老鹰号（HMS Hawke），排水量7770吨。一战的四年间，德国U型潜艇共击沉协约国船舰数百万吨，战绩十分惊人。

第二次世界大战德国U-潜艇和大西洋之战

一战后的凡尔赛条约严格限制德国建置水面舰艇和潜艇，德国因此与国外厂商合作、暗中发展。配合其一战既有经验，德国潜艇部队在二战期间乃发展到全球实力最强、规模最大。相对而言，德国水面战舰在二战开战前几年才加快整备，其质量虽高，但整体实力远不如英国皇家海军。德国因此在俾斯麦级战列舰建成之后，因为资源分配的考量而取消建造一些大型水面战舰（如齐柏林号航空母舰，H级战列舰等），再加上水面舰队的战绩长期逊于潜艇，便转向可以建造时间短、占用资源少的潜艇。二战结束前，德国共建成1150多艘潜艇。

二战期间，德国以潜艇切断盟军的远洋补给，主要目标是英国的大西洋补给线。它供应英国本土食物、工业品，和美国来的资源和武器，攸关著英国生死。然而，德国虽然创新了潜艇科技和战术，但随着战事发展和美国介入，其在战争中后期却已力不从心。德国海军运用新式无线电机、恩尼格玛密码机，和狼群战术，让潜艇变成杀伤力空前的武器。U潜艇先部署于某些海域搜寻敌方运输队，发现时不立即攻击，而是通报其他潜艇聚拢，再如同“狼群”一般的围攻，且基本于夜间进行。通常，运输队无法抵挡，尤其规模不很大者。1939年到1943年间，德国U潜艇的狼群战术空前成功，击沉众多敌方运输船只，但因为种种原因没获得战略性的成功。1943年春，U潜艇的建造能量达到顶点，但相比于盟军护航舰只越来越多、航空部队投入护航，和侦查搜索科技进步（如雷达和声纳），德国潜艇部队逐渐日薄西山，最终退出大西洋的通航线。

盟军开发高频定向仪并破解恩尼格玛密码机，其运输队因此能早些察知U潜艇，且在其集结之前先予打击。加上长程飞机与护航航空母舰大量投入，续航力远低于反潜机航程的德国潜艇自此受到毁灭性的打击。1943年3月到7月，德国损失U潜艇超过130艘，单单5月即41艘。同时期，盟军的损失从3月的75万吨，减少到7月的18.8万吨。盟军因此能够发起随后的火炬行动、爱斯基摩行动和诺曼底登陆。

二战中，德军潜艇损失807艘，击沉盟军商船与战斗舰只2882艘，共达1440万吨。重创者有264艘。

中国潜水艇的发展过程1950年8月，海军召开会议，确定“以现有力量为基础，重点发展海军航空兵、潜艇和鱼雷快艇等新力量(简称‘空、潜、快’)，逐步建设一支强大的海军”的建军方针，决定优先建设潜艇部队。

1951年4月20日，海军选调275名干部、战士组成潜艇学习队，到苏联海军太平洋舰队驻旅顺老虎尾的潜艇分队学习。

1952年5月，海军在青岛开始修建中国第一个潜艇基地 。

1953年6月4日，中国和苏联政府签订了“海军订货协定”，苏联向中国有偿转让W级常规动力攻击潜艇建造权，提供成套器材设备和设计图纸资料，由中国船厂装配制造，并派专家来华指导。

1954年6月19日，海军的第一个潜艇部队——海军独立潜水艇大队正式成立。

1956年3月26日，中国装配制造的第一艘W级潜艇下水，1957年10月验收入列，代号为03型。

1957年，我国自行建成首批两艘潜艇加入中国海军。

1958年6月27日，中央军委批准国防工业委员会《关于研制导弹原子潜艇》的绝密报告。

1966年弹道导弹常规潜艇,高尔夫级潜艇下水。

1967年由中央军委批准，自行研制的中国第一代常规动力鱼雷攻击潜艇。

1974年4月交付海军潜艇部队使用，代号035型（明级）。

1968年11月，中国第一艘核动力攻击潜艇开工建造。

1970年12月26日第一艘核潜艇下水。

1974年8月1日正式编入海军战斗序列，命名为“长征1 号”，代号091型（汉级）。

1974年8月1日中国首艘核潜艇“长征一号”股役，中国成为世界上第五个拥有核潜艇的国家。

1974年8月7日“汉”级(091型)攻击型核潜艇 (SSN)交付使用。

1976年12月，东海舰队252艇首次突破第一岛链进入太平洋西部进行远航训练。

1980年3月，东海舰队256艇又突破第二岛链进入太平洋中部，标志着中国海军潜艇部队已具备中远海作战能力。

1981年4月，中国第一艘战略导弹核潜艇下水。

1983年8月正式加入海军战斗序列，代号091型（夏级）。

1982年10月，中国首次水下发射运载水箭成功，中国成为世界上第五个拥有潜射战略弹道导弹的国家 。

1983年中国首艘弹道导弹核潜艇建成服役 。

1988年9月15日，中国自行研制的091型(夏级)战略导弹核潜艇水下发射“巨浪-1号”战略导弹试验获得圆满成功，中国从此拥有了海上核反击力量。

1990年中国海军装备首种攻击核潜艇，代号091型，西方称其为汉级攻击核潜艇。

1993年向俄罗斯订购了4艘先进的基洛级常规潜艇。

1994年5月，新型常规动力攻击潜艇从武昌造船厂下水。代号039型，西方称为宋级潜艇。

1995年经过改装，可发射“巨浪-2”型弹道导弹，最大射程可达8000公里。

2004年7月元级别潜艇研制成功。

2007年6月24日，是中国潜艇部队成立50周年的日子。

主要类型军用潜艇的类别军用潜艇有几种分类方式。可以按照潜艇大小分类为：大型（排水量在2000吨以上）、中型（排水量在600－2000吨）、小型（排水量在100－600吨）和袖珍（排水量在100吨以下）潜艇。若按照使命分类，则可分为攻击型潜艇、巡航导弹潜艇和弹道导弹潜艇。按船体结构分类的话，有双壳潜艇及单壳潜艇（详细参见结构一段）。若按潜艇动力分类，则可分为柴电潜艇、核潜艇。

攻击型潜艇海狼号攻击核潜艇
自从海龟号尝试攻击敌舰之后，潜艇就一直被视为一种海下攻击的利器。所谓攻击型潜艇其实是区别战略型潜艇而论的。这种潜艇主要的是以攻击敌方船只，潜艇等海上及海下目标为主要任务。通常很少具备，或仅仅拥有很少量级的对陆对空能力。这些潜艇主要的武备从早期的“凿船钻”，“触爆炸药”逐渐发展，直到一战前，鱼雷、水雷、以及甲板炮成为了潜艇的标准配备武器。随着二战后其德国U-潜艇的水下高速化发展，甲板炮自U-XXI型之后退出了历史舞台。

随着二战的结束和冷战“铁幕”的落下，攻击型潜艇以其相对廉价，稳定性强以及其本身的攻击性成为了当时美苏双方侦查情报，探寻追踪敌方战略潜艇（弹道导弹潜艇）的重要武器。尤其在核动力登上潜艇之后，攻击型潜艇可以说进入了一个新纪元，当鹦鹉螺号下水服役之后参与的演习，让当时所有反潜专家惊讶其性能，二战时期的大多反潜方式都无法对抗鹦鹉螺号[41]。自此之后美国宣布不再建造任何常规动力潜艇。而相对于美国来说，苏联的潜艇安静度一直与美国潜艇有一定差距。但世界上普遍认为美国建造的海狼级核潜艇和苏联建造的阿库拉-猎豹级核潜艇都代表了当前单壳体攻击型潜艇和双壳体攻击型潜艇的最高水平。

巡航导弹潜艇随着潜艇的发展，而另一种武器——导弹则成为了潜艇发展的另一个方向。V-II导弹成为了德国人理想潜艇的利器，二战后期德国人曾开始研究将潜艇安装上导弹，而这个研究项目的资料也随着战争的发展而成为了美国人的战利品。1964年2月，美国在SS-348鳕鱼号上安装“天狮星”巡航导弹，进行了发射试验并取得成功。然而，随着美国在20世纪60年代末期至70年代这一时期潜艇弹道导弹的迅猛发展，潜艇巡航导弹研制随之放弃。
相对于美国的放弃，苏联则在巡航导弹潜艇的发展上下了很大的功夫。这主要是由于相对于二战后急速发展的美国航母战斗群，当时的苏联没有足够的能力与盟军对抗发展航母编队，而苏联的反航母编队群作战模式中，携带反舰导弹的轰炸机以及携带反舰导弹的潜艇则被苏联视为理想的武器。1956年，苏联海军将一艘W级潜艇改装携带SS-N-3C型导弹并且成功进行了发射试验，随后苏联开始研制了第一级巡航导弹潜艇E级核潜艇，自此之后苏联发展了一系列巡航导弹潜艇。到了奥斯卡级核潜艇，苏联的巡航导弹潜艇已经发展到了一个相当高的高度。
随着冷战的结束，大规模核对峙结束以及战争局部化的趋势使得美国也认识到了巡航导弹潜艇的重要性。2002年9月，美国开始为四艘俄亥俄级核潜艇改装为巡航导弹发射以及特种部队投放艇。并且随后发展的弗吉尼亚级核潜艇也安装了12个巡航导弹发射筒。

弹道导弹潜艇台风级核潜艇

弹道导弹潜艇是冷战“相互保证毁灭”思想的重要工具。旨在当我方遭受到敌方毁灭性的核打击，陆基弹道导弹和空基战略轰炸机等核武器投射力量已经被毁灭之后，弹道导弹潜艇作为隐蔽的核攻击力量给与敌方毁灭性的打击，这被称作“第二次核打击”。

自从二战时德国试验潜艇发射V型导弹的试验情况落入盟军和苏军的手中之后，双方在战后都积极于潜艇发射导弹的实验。美苏经过了早期巡航导弹的试验之后，双方都开始了潜艇发射弹道导弹的研究。尤其是美国，由于1964年至20世纪70年代，美国的潜射弹道导弹技术突飞猛进。将潜艇发射的导弹主要转为了弹道导弹方面，放弃了巡航导弹。而在更之前的1959年，美国第一个弹道导弹核潜艇华盛顿号投入服役。安装的是射程为2200千米的北极星导弹。而相比之下苏联在弹道导弹潜艇技术在很长久一段时间都落后于美国，苏联的第一艘弹道导弹潜艇（G级）虽然在1957年下水服役，比华盛顿号早，但其动力则为柴电动力，而且其装载的P-11ФM导弹射程仅为150千米，改装之后也才560千米。而之后的20世纪70年代之后，双方的弹道导弹潜艇数目和力量都突飞猛进，而相比较于美苏来说的其他国家则相形见绌。英国的弹道导弹潜艇主要基于北极星系统和三叉戟系统发展而来，美国潜艇有很大的共通性。法国和中国则走上了独立发展的道路。法国自行研制的可畏级与1971年服役，之后1985年，法国又自行研制出的胜利级开始服役。法国以6艘弹道导弹为基数，英国则为4~5艘。中国自行研制的092型潜艇于1981年下水，使用巨浪-1型导弹系统。2007年，中国政府公开了新研制的093型核潜艇，而非官方渠道也公布了一些094型核潜艇消息，该潜艇使用的是巨浪-2型导弹。