论文部分内容阅读
1942年,旧日本海军著名的“苍龙”号航空母舰在中途岛海域战沉,66年后,海上自卫队的新“苍龙”号从水下复活。这艘可以连续潜航3周的AIP潜艇将给东北亚本就不平静的水下世界增添新的不安定因素。
2008年12月11日,日本川崎重工神户造船厂举行了装备AIP系统的2900型潜艇首艇海试仪式,即便日本媒体对于这艘被命名为“苍龙”号(sS-501)的新潜艇仅仅做了十分低调的报道,该艇的下水仍然标志着日本在潜艇技术方面获得了一次新的突破,其最终服役时间就在2009年。
早在2004年日本2900型潜艇列入建造计划之前,由于其外形及总体性能均与正在建造的亲潮级十分相像,因此,外国一些媒体都把2900型潜艇称为亲潮级改进型。日本对该型艇的建造采取了严格的保密措施,其技术细节一直没有向外界披露。不过从日本潜艇历来的渐改式发展传统来看,该艇将与亲潮级的基本设计形成“乎稳过渡”。也就是说,除了装备AIP动力系统外,2900型潜艇将不会出现重大的技术换代。
亲潮级的改进设计

2900型潜艇水面排水量为2950吨,比亲潮级增加200吨左右。主尺度为84×9.1×8.5米,艇体长度增加了约2米,艇体宽度增加0.2米。该艇沿用了亲潮级的雪茄形艇体。这种设计与其他各国常用的水滴形艇体稍有区别。水滴形艇体在纵剖面上以纵向中心轴为对称轴,上下两部分艇体外形基本上呈对称状态。雪茄形艇体的纵向中心轴线以上部分与水滴形相同,但纵向中心轴线以下的艇体首部则向前突出。2900型的这种设计与英国海军支持者级常规潜艇十分相似。
该艇采用单双壳体混合结构,首尾部分为双壳体,其耐压艇体采用外肋骨加强形式。艇体中间部分为平行舯体的单壳结构,耐压艇体采用内肋骨加强。其耐压艇体内部可能分为6个舱室,从首至尾依次为首舱,作战指挥控制舱、居住及蓄电池舱、AIP装置舱、主机舱和推进电机舱。首舱的6具533毫米鱼雷管分上下两排布置,上排2具,下排4具。首舱后部是存放备用鱼雷的空间。此外首舱还兼作前部逃生舱,该舱上部布置一个逃生舱口,这是2900型艇设置的2个逃生舱口之一。作战指挥控制舱是潜艇的核心部位,由2层甲板将其分为3层空间,上层主要布置艇长指控台、潜望镜观测战位以及作战分析室等;中层布置了导航、声纳和通信室;底层安装蓄电池组。
居住及蓄电池舱内部也有3层甲板空间,上层和中层分别布置军官居住室、艇员士兵居住区,艇内厨房、食堂和储藏室等;下层布置的是后蓄电池组。AIP舱内布置了4台“斯特林”发动机以及液态氧储存罐、废气排出和处理装置等各种辅助设备。主机舱内布置的是2台柴油机,主机型号估计是川崎公司制造的12V25型柴油机。另外,主机舱内的顶部有一个逃生舱口。推进电机舱内则布置了2台东芝公司制造的主推进电机。
深海“黑洞”
该级艇的艇体结构全面采用了Ns110高强度钢,从而使得其具有较大的下潜深度。自从日本于20世纪80年代后期在春潮级潜艇上部分彩用了Ns110高强度钢使得下潜深度达到350米以来,在近20年的时间里,防卫厅技术

研究本部一直没有放松对NS110高强度钢焊接性能和各种加工工艺的研究。2900型艇则首次在耐压艇体使用了NS110高强度钢,因此潜深很可能将达到400米。
海水介质的传声特性并不是均匀的,特别是在亚太地区的太平洋海域,由于水下海流湍急,水下温跃层分布结构庞杂,海底地形跌宕起伏,导致海水的声学特性十分复杂。因此,潜艇下潜深度增大,就可以充分利用海水复杂的声学特性来进行自我掩护,提高整体隐身性能。
为了提高对付敌人主动声纳探测的隐身性,2900型艇的指挥台围壳和艇体上层建筑的横截面均被设计成倒V字形锥体结构,外表面敷设了吸声材料。指挥台围壳位置与亲潮级相同,到艇首距离约为艇体长度的1/3。不过其显然吸收了美国海狼级和弗吉尼亚级核潜艇的经验,在指挥台围壳前缘根部与艇体的连接处增加了圆弧状连接结构,从而使艇体与指挥台围壳前缘之间形成了平滑过渡。这种设计不仅降低了阻力,而且还可以减少海水流过指挥台围壳之后形成的湍流,使得艇体周围的流场更加趋于平稳,降低流体噪声。
连续3周潜航
该型潜艇的推进器与亲潮级一样,采用了7叶大侧斜螺旋桨。与亲潮级相比,2900型在结构上最为明显的变化是尾舵,新型X尾舵的舵效基本取决于舵的长度和舵板面积的大小,在考虑到潜艇靠离码头时防止水平舵受到碰撞这一前提时,传统十字形尾舵的水平舵长度往往要受到一定限制;而当潜艇坐沉海底时,十字形尾舵的垂直舵长度也要受到限制。如果采用x形尾舵,就不存在这方面的问题。而且X形尾舵具有更为良好的水下操纵性能,因此这种设计更加适用于在浅海活动的潜艇。
从20世纪70年代开始,荷兰和瑞典建造的潜艇首先开始采用X形尾舵结构,且取得了很好的使用效果。不过日本防卫厅技术研究本部并没有盲目照搬荷兰和瑞典潜艇的尾舵结构,而是从1996-1999年对潜艇X形尾舵进行了3年的探索研究和模拟试验。在此基础上最终确定了具有日本特色的x型尾舵,其最大特点就是4个舵面全部是相互独立的,每个舵面都有转动轴和液压控制回路,可以对4个舵板分别进行细微操控,这样使得2900型潜艇的水下操纵性得到大幅提高,同时还减少了因出现卡舵现象所造成的不利影响。
该型艇的主机为柴油机-“斯特林”一主推进电机联合动力系统,由2台柴油机、4台“斯特林”发动机和2台推进电机构成。据称,2900型上装备的柴油机和主推进电机与亲潮级上的完全相同,即柴油机功率5520马力,主推进电机功率为7750马力。这样,2900型艇就可保持水面12节和水下20节的航速。
该级艇最大的亮点就是4台v4-275R MKLL型“斯特林”发动机。“斯特林”发动机高1.4米,直径0.6米,额定转速2000转/分,额定持续输出功率65千瓦,4台“斯特林”发动机的总功率为260千瓦。“斯特林”发动机基本上作为2900型艇的辅助动力系统使用,主要在潜艇处于水下悬停或者低速航行状态时发挥作用。除了“斯特林”主机是从瑞典引进的技术外,与其相关的各种外围设备,如液态氧罐、废气排出和处理装置等都是日本自己研制的。
2900型上装备的4台“斯特林”发动机,连同其辅助系统一起都被安装在双层弹性底座上。测试结果表明,虽然潜艇装备了“斯特林”发动机,但是并没有增加潜艇的声学信号特征。另外,4台“斯特林”发动机总功率为260千瓦。从瑞典海军哥特兰级的运行实践来看,该级潜艇上的照明、烹调、加热器以及电子设备等需要的所谓“旅馆负荷”大约是75-85千 瓦,如果2900型的“旅馆负荷”为100千瓦左右,那么仍然可以剩余大约160千瓦的能量用于推进动力,这样估计可以使潜艇在水下航速低于6节时保持连续3个星期的隐藏航行,大幅度降低该级潜艇的暴露率。
作战装备美日混血
2900型艇在首部布置有6具533毫米鱼雷发射管。外界一致认为,该艇装备的武器主要是日本制造的89型线导鱼雷、80型反潜鱼雷以及“鱼叉”潜射反舰导弹。艇上鱼雷和导弹的总装载量为20枚。所有这些武器都通过鱼雷发射管发射,同时这种鱼雷管还兼具布雷功能。89线导鱼雷作战深度可达900米,整体性能与美国海军MK-48ADCAP基本相同,完全可以配合新型潜艇的大潜深作战。2900型潜艇上装备的UGM-84“鱼叉”潜射反舰导弹是日本从美国直接购置的定型产品。由于这种导弹较高的消费比,因此目前日本还没有要独立研制潜射反舰巡航导弹的计划。
新型潜艇的水声系统是与亲潮级相同的zQQ-6改进型声纳,由首部声纳、舷侧被动测距声纳以及拖曳声纳组成。其中首部声纳为圆柱形基阵布置,位于首部下方。用于水声对抗的被动声纳位于首部上方。从潜艇尾部释放的拖曳声纳为zQR-1型超低频被动搜索声纳。此外,2900型潜艇上还装备了JRPzPs-6型对海搜索雷达和NZIR-1B型预警雷达。
与亲潮级不同的是,2900型采用了日本最新研制成功的作战指挥与控制系统。这种指控系统与日本13500吨的日向级直升机驱逐舰上采用的系统基本相同。海上自卫队从2002年10月1日下水的亲潮级“高潮”号开始,艇上部分设备采用了成熟商用技术,经过这5年的实践,日本在亲潮级后续艇上逐渐扩大了采用成熟商用技术的范围。到“苍龙”号设计期间,海上自卫队在其作战系统以及其他自动控制系统中已经广泛采用了商用技术,因此可以随时对潜艇上的作战系统予以升级,保证潜艇在整个服役期内的先进性。
全球最新锐水下舰队
根据日本海上自卫队的计划,2900型潜艇将分2批建造8艘,每批4艘。日本政府在1976年10月19日的内阁及国防会议上制定的“日本防卫计划大纲”,为日本海上自卫队的潜艇兵力结构及其发展方针定下了基调,海上自卫队将常年维持一支由16艘潜艇组成的水下部队。30多年来,海上自卫队基本上按照每年退役1艘。建造服役1艘的方式更新换代。2900型艇也不例外,从2009-2016年这8年间,日本每年将有1艘2900型潜艇服役。到2016年时,海上自卫队的潜艇部队将由8艘亲潮级和8艘2900型组成。
2008年12月11日,日本川崎重工神户造船厂举行了装备AIP系统的2900型潜艇首艇海试仪式,即便日本媒体对于这艘被命名为“苍龙”号(sS-501)的新潜艇仅仅做了十分低调的报道,该艇的下水仍然标志着日本在潜艇技术方面获得了一次新的突破,其最终服役时间就在2009年。
早在2004年日本2900型潜艇列入建造计划之前,由于其外形及总体性能均与正在建造的亲潮级十分相像,因此,外国一些媒体都把2900型潜艇称为亲潮级改进型。日本对该型艇的建造采取了严格的保密措施,其技术细节一直没有向外界披露。不过从日本潜艇历来的渐改式发展传统来看,该艇将与亲潮级的基本设计形成“乎稳过渡”。也就是说,除了装备AIP动力系统外,2900型潜艇将不会出现重大的技术换代。
亲潮级的改进设计

2900型潜艇水面排水量为2950吨,比亲潮级增加200吨左右。主尺度为84×9.1×8.5米,艇体长度增加了约2米,艇体宽度增加0.2米。该艇沿用了亲潮级的雪茄形艇体。这种设计与其他各国常用的水滴形艇体稍有区别。水滴形艇体在纵剖面上以纵向中心轴为对称轴,上下两部分艇体外形基本上呈对称状态。雪茄形艇体的纵向中心轴线以上部分与水滴形相同,但纵向中心轴线以下的艇体首部则向前突出。2900型的这种设计与英国海军支持者级常规潜艇十分相似。
该艇采用单双壳体混合结构,首尾部分为双壳体,其耐压艇体采用外肋骨加强形式。艇体中间部分为平行舯体的单壳结构,耐压艇体采用内肋骨加强。其耐压艇体内部可能分为6个舱室,从首至尾依次为首舱,作战指挥控制舱、居住及蓄电池舱、AIP装置舱、主机舱和推进电机舱。首舱的6具533毫米鱼雷管分上下两排布置,上排2具,下排4具。首舱后部是存放备用鱼雷的空间。此外首舱还兼作前部逃生舱,该舱上部布置一个逃生舱口,这是2900型艇设置的2个逃生舱口之一。作战指挥控制舱是潜艇的核心部位,由2层甲板将其分为3层空间,上层主要布置艇长指控台、潜望镜观测战位以及作战分析室等;中层布置了导航、声纳和通信室;底层安装蓄电池组。
居住及蓄电池舱内部也有3层甲板空间,上层和中层分别布置军官居住室、艇员士兵居住区,艇内厨房、食堂和储藏室等;下层布置的是后蓄电池组。AIP舱内布置了4台“斯特林”发动机以及液态氧储存罐、废气排出和处理装置等各种辅助设备。主机舱内布置的是2台柴油机,主机型号估计是川崎公司制造的12V25型柴油机。另外,主机舱内的顶部有一个逃生舱口。推进电机舱内则布置了2台东芝公司制造的主推进电机。
深海“黑洞”
该级艇的艇体结构全面采用了Ns110高强度钢,从而使得其具有较大的下潜深度。自从日本于20世纪80年代后期在春潮级潜艇上部分彩用了Ns110高强度钢使得下潜深度达到350米以来,在近20年的时间里,防卫厅技术

研究本部一直没有放松对NS110高强度钢焊接性能和各种加工工艺的研究。2900型艇则首次在耐压艇体使用了NS110高强度钢,因此潜深很可能将达到400米。
海水介质的传声特性并不是均匀的,特别是在亚太地区的太平洋海域,由于水下海流湍急,水下温跃层分布结构庞杂,海底地形跌宕起伏,导致海水的声学特性十分复杂。因此,潜艇下潜深度增大,就可以充分利用海水复杂的声学特性来进行自我掩护,提高整体隐身性能。
为了提高对付敌人主动声纳探测的隐身性,2900型艇的指挥台围壳和艇体上层建筑的横截面均被设计成倒V字形锥体结构,外表面敷设了吸声材料。指挥台围壳位置与亲潮级相同,到艇首距离约为艇体长度的1/3。不过其显然吸收了美国海狼级和弗吉尼亚级核潜艇的经验,在指挥台围壳前缘根部与艇体的连接处增加了圆弧状连接结构,从而使艇体与指挥台围壳前缘之间形成了平滑过渡。这种设计不仅降低了阻力,而且还可以减少海水流过指挥台围壳之后形成的湍流,使得艇体周围的流场更加趋于平稳,降低流体噪声。
连续3周潜航
该型潜艇的推进器与亲潮级一样,采用了7叶大侧斜螺旋桨。与亲潮级相比,2900型在结构上最为明显的变化是尾舵,新型X尾舵的舵效基本取决于舵的长度和舵板面积的大小,在考虑到潜艇靠离码头时防止水平舵受到碰撞这一前提时,传统十字形尾舵的水平舵长度往往要受到一定限制;而当潜艇坐沉海底时,十字形尾舵的垂直舵长度也要受到限制。如果采用x形尾舵,就不存在这方面的问题。而且X形尾舵具有更为良好的水下操纵性能,因此这种设计更加适用于在浅海活动的潜艇。
从20世纪70年代开始,荷兰和瑞典建造的潜艇首先开始采用X形尾舵结构,且取得了很好的使用效果。不过日本防卫厅技术研究本部并没有盲目照搬荷兰和瑞典潜艇的尾舵结构,而是从1996-1999年对潜艇X形尾舵进行了3年的探索研究和模拟试验。在此基础上最终确定了具有日本特色的x型尾舵,其最大特点就是4个舵面全部是相互独立的,每个舵面都有转动轴和液压控制回路,可以对4个舵板分别进行细微操控,这样使得2900型潜艇的水下操纵性得到大幅提高,同时还减少了因出现卡舵现象所造成的不利影响。
该型艇的主机为柴油机-“斯特林”一主推进电机联合动力系统,由2台柴油机、4台“斯特林”发动机和2台推进电机构成。据称,2900型上装备的柴油机和主推进电机与亲潮级上的完全相同,即柴油机功率5520马力,主推进电机功率为7750马力。这样,2900型艇就可保持水面12节和水下20节的航速。
该级艇最大的亮点就是4台v4-275R MKLL型“斯特林”发动机。“斯特林”发动机高1.4米,直径0.6米,额定转速2000转/分,额定持续输出功率65千瓦,4台“斯特林”发动机的总功率为260千瓦。“斯特林”发动机基本上作为2900型艇的辅助动力系统使用,主要在潜艇处于水下悬停或者低速航行状态时发挥作用。除了“斯特林”主机是从瑞典引进的技术外,与其相关的各种外围设备,如液态氧罐、废气排出和处理装置等都是日本自己研制的。
2900型上装备的4台“斯特林”发动机,连同其辅助系统一起都被安装在双层弹性底座上。测试结果表明,虽然潜艇装备了“斯特林”发动机,但是并没有增加潜艇的声学信号特征。另外,4台“斯特林”发动机总功率为260千瓦。从瑞典海军哥特兰级的运行实践来看,该级潜艇上的照明、烹调、加热器以及电子设备等需要的所谓“旅馆负荷”大约是75-85千 瓦,如果2900型的“旅馆负荷”为100千瓦左右,那么仍然可以剩余大约160千瓦的能量用于推进动力,这样估计可以使潜艇在水下航速低于6节时保持连续3个星期的隐藏航行,大幅度降低该级潜艇的暴露率。
作战装备美日混血
2900型艇在首部布置有6具533毫米鱼雷发射管。外界一致认为,该艇装备的武器主要是日本制造的89型线导鱼雷、80型反潜鱼雷以及“鱼叉”潜射反舰导弹。艇上鱼雷和导弹的总装载量为20枚。所有这些武器都通过鱼雷发射管发射,同时这种鱼雷管还兼具布雷功能。89线导鱼雷作战深度可达900米,整体性能与美国海军MK-48ADCAP基本相同,完全可以配合新型潜艇的大潜深作战。2900型潜艇上装备的UGM-84“鱼叉”潜射反舰导弹是日本从美国直接购置的定型产品。由于这种导弹较高的消费比,因此目前日本还没有要独立研制潜射反舰巡航导弹的计划。
新型潜艇的水声系统是与亲潮级相同的zQQ-6改进型声纳,由首部声纳、舷侧被动测距声纳以及拖曳声纳组成。其中首部声纳为圆柱形基阵布置,位于首部下方。用于水声对抗的被动声纳位于首部上方。从潜艇尾部释放的拖曳声纳为zQR-1型超低频被动搜索声纳。此外,2900型潜艇上还装备了JRPzPs-6型对海搜索雷达和NZIR-1B型预警雷达。
与亲潮级不同的是,2900型采用了日本最新研制成功的作战指挥与控制系统。这种指控系统与日本13500吨的日向级直升机驱逐舰上采用的系统基本相同。海上自卫队从2002年10月1日下水的亲潮级“高潮”号开始,艇上部分设备采用了成熟商用技术,经过这5年的实践,日本在亲潮级后续艇上逐渐扩大了采用成熟商用技术的范围。到“苍龙”号设计期间,海上自卫队在其作战系统以及其他自动控制系统中已经广泛采用了商用技术,因此可以随时对潜艇上的作战系统予以升级,保证潜艇在整个服役期内的先进性。
全球最新锐水下舰队
根据日本海上自卫队的计划,2900型潜艇将分2批建造8艘,每批4艘。日本政府在1976年10月19日的内阁及国防会议上制定的“日本防卫计划大纲”,为日本海上自卫队的潜艇兵力结构及其发展方针定下了基调,海上自卫队将常年维持一支由16艘潜艇组成的水下部队。30多年来,海上自卫队基本上按照每年退役1艘。建造服役1艘的方式更新换代。2900型艇也不例外,从2009-2016年这8年间,日本每年将有1艘2900型潜艇服役。到2016年时,海上自卫队的潜艇部队将由8艘亲潮级和8艘2900型组成。