超级兵工帝国 (龙魂在华夏)
- 类型:历史军事
- 作者:龙魂在华夏
- 入库:04.13
从设计的角度来说,潜艇和其他的舰艇一样,都是综合各方面的因素之后进行折衷的结果。但是,在潜艇设计过程中,由于设计师必须满足各种相互矛盾的条件,兼顾各种因素进行折衷实际上是非常困难的。
首先要考虑的就是潜艇的水下性能优秀,也要权衡潜艇的水面性能。另外一个需要考虑的折衷就是潜艇的排水量、主要尺寸和潜艇的总体性能之间的平衡。比如说,排水量的增大,可以带来很多好处,武器携带量增加,燃油也增加了,作战持续能力提高,但是排水量的提高,必须要有足够的动力作为支撑,如果动力不足,潜艇的性能就会大幅度下降,甚至是得不偿失的。
在进行潜艇设计时,还必须要保证潜艇具有足够的浮力,使其能够从水下浮到水面上来。当潜艇处于水下状态时,潜艇水密部分的排水量必须等于潜艇的总重量。潜艇下潜之后,对潜艇进行控制的基本条件是使潜艇既不下沉又不向水面上浮,要保持一个平衡的状态,而水下航行期间所发生的微小上下起伏,都是靠水平舵和推进器来控制的,要做到这些是很不容易的。
潜艇的另外一个高难之处,就是潜艇是水下航行的船舶,所以它需要承受海水的巨大压力,下潜深度越大的潜艇,设计建造就越是困难。容积是潜艇设计的基本参数,潜艇设计的最开始,就是从预测需要的内部空间开始,而耐压艇体则有效地包复了这些容积。减少潜艇的重量并没有减少潜艇的排水量。这是因为实际上没有减少耐压艇体内的空间,潜艇可以下潜到很大深度,直到它的耐压艇体所受的载荷达到临界状态为止。
潜艇上的动力装置,是属于重量高密集型的。蓄电池通常占了很大的重量比例,还占据了大量的内部容积。所以在设计时就要尽可能使这些动力装置的重量和体积减小,保证潜艇具胡足够浮力,不会沉没。
所有的一切,对龙魂兵工联合体来说。都是全新的课题。在肖卫国的提议下,设计小组选择了雪茄型的艇体设计,这是一种非常超前的设计,本来应该在二战后才出现的,二战前的潜艇设计都是船型的。当然,从力学原理上说,理想的耐压艇体应该是球型结构,因为球形结构是最牢固的形状,但是它的内部容积有限,直径太大之后强度变得很低。所以并不适合排水量达到几百吨,上千吨的潜艇。
所以龙魂兵工联合体的雪茄形耐压艇体,就是一种折衷的方案。它的中部是圆柱形,艇首是半球形,艇尾是圆锥形。不管从力学原理上说,还是从水下流体力学上来说,它都是一种不错的外形。肖卫国之所以没有上最好的水滴形艇体,是因为这时候的材料和技术都达不到要求。
蛟龙级潜艇的设计潜深达到了150米,这是一个很高的指标。因为这个时候的潜艇,一般来说潜深都不超过100米。
从潜艇的总体布置方面来说。具有圆形横截面的潜艇耐压艇体所提供的内部空间,是一种很难进行有效处理的空间,把它充分利用起来是比较困难的。曾经有设计师采用椭圆形横截面潜艇耐压艇体,但是强度不足而失败。之后又有二次世界大战期间德国建行的XXI型潜艇。采用了横截面为8字型,这样增加的容积用于装载更多的蓄电池,提高水下续航力和航速。不过这样的外形,显然在阻力上要付出很大代价,实际上是得不偿失的。所以肖卫国并没有采用这种设计。
在潜艇艇体结构的选择上,蛟龙级潜艇采用了双壳体结构。从三种艇体结构形式来看。双壳体结构有着明显的优势。单壳体结构的潜艇,其压载水舱全部布置在耐压艇体的内部,与其他两种结构相比,单壳体结构的特点是潜艇尺寸小,艇体表面积也小,因此水下航行时的阻力较小。但是由于单壳体的潜艇在耐压艇体内布置了压载水舱,所以艇内的有效容积就小了很多。
双壳体结构的潜艇设计是由法国的潜艇设计师马克西姆最行在1896年提出的。当时这种双壳体结构的潜艇被称为可潜舰,它大部分时间在水面航行,只有目标出现时才潜入水下。在双壳体结构的潜艇上,耐压艇体的外面还有一层轻型非耐压艇体,这层艇体通常被称作轻外壳。在轻外壳与耐压艇体之间的空间,就被用作压载水舱或是燃油舱,有时甚至用于装载武器,这样便可以为潜艇提供储备浮力、增加潜艇的续航力和战斗力。
此时的单壳体潜艇储备浮力只有百分之十左右,而双壳体潜艇的储备浮力却高达百分之三十。另外,双壳体潜艇还有优良的艇体外形,苏联的潜艇设计师们非常愿意采用双壳体结构,这是由于苏联潜艇经常在寒冷结冰的海域中航行,单壳体结构潜艇一旦与冰层相撞有可能发生艇体破损,而双壳体结构则可以起到保护作用,另外双壳体潜艇在遭到攻击时,也能起到很好的保护作用。
由于瑞典和苏联相邻,所以瑞典海军的潜艇活动区域和苏联潜艇倒是差不多,所以选择双壳潜艇也是一种出于使用条件的考虑,同时也有安全性的考虑。另外,肖卫国提出的蛟龙级潜艇方案,是借鉴了中国的明级潜艇设计,而中国的常规潜艇基本上学自苏联,都是采用双壳结构,从潜艇外面的那些排水孔就可以看到,中国和苏联潜艇都是双壳的。早期德国也是采用双壳结构,战后却改为单壳结构,当然那是随着潜艇上的设备越来越多,越来越复杂导致的。
所以现在蛟龙级潜艇选择双壳结构,应该是一个非常合理的设计。
第三百七十三章齐头并进
尽管设计建造潜艇,对于龙魂兵工联合体来说,还是头一次,但龙魂兵工联合体有着雄厚的资本,还有各种先进技术和充足的人才资源,所以在这样的情况下,蛟龙级潜艇的研制工作,还是艰难地开始了。
除了艇体的设计外,潜艇的动力装置和系统是非常重要的。就像是飞机的动力一样,潜艇的动力系统是潜艇的核心之一。在潜艇发展的历程中,直到十九十世纪末,潜艇才有了可靠的水下动力装置。潜艇上所使用的第一种动力装置是蓄电池提供电能的电动机。
但是当时的蓄电池和电动机组成的潜艇动力装置主要缺点是持续工作时间太短,一般来说在水下进行高速航行,蓄电池工作时间只能维持两个小时左右,以极低的速度航行可以达到二十小时。
后来潜艇水面航行动力设备与水下航行动力设备结合在一起,就产生了柴电潜艇。当一艘柴电潜艇处于水面状态或是通气管状态时,潜艇由柴油机提供推进动力,根据设计师的不同设计原则,或者采用柴油机直接驱动推进轴的方式,或者是通过柴油机发电机组、蓄电池、主电机以电力驱动推进轴的方式。不过在水下航行时,水下动力就全部来自蓄电池组。
不过,龙魂兵工联合体已经有了坦克用柴油机的研制经验,所以研制起更大一些的潜艇用柴油发动机来,问题也不是很大。最难的是蓄电池和电力系统的研制,还有潜艇武器系统的研制,在这些领域,龙魂的兵工联合体是第一次。
肖卫国作为一个未来的兵工专家,当然不会采用柴油机直接驱动推进轴的动力设计。因为在战后,几乎所有的潜艇都采用了柴油机-电力推进系统。它有一套高能蓄电池,还有转速超过每分钟一千转的高速柴油机及专用发电机。无论艇上的柴油机是否处于运行状态,蓄电池组的能量都可以用于驱动单独设计的,噪音很低的推进电机。使潜艇以低噪音进行水下潜航。
因为柴油机-电力推进系统比直接驱动的推进方式还有许多优点。由于柴油机不是与推进轴和螺旋桨直接连接,因此柴油机和船体之间可以进行有效的声绝缘处理。这样使得潜艇成为水下活动的非常安静的武器。
当然,一边在进行着潜艇的设计建造,另一边龙魂兵工联合体的飞翼轰炸机也进入到了一个关键的阶段。
飞翼轰炸机是龙魂兵工联合体的重点项目。要知道这时候美国诺斯罗普虽然也在进行着飞翼轰炸机的研究,但是美国人要到八十年代才能获得一架成功的飞翼轰炸机那就是B2隐身轰炸机。但是龙魂兵工联合体现在有了一大批顶尖的航空设计师和工程师,像梅塞施密特,容克,希莱姆。还有霍顿兄弟等等,更有肖卫国这个穿越而来的兵工专家,所以飞翼轰炸机项目进展还是比较顺利。
要知道这个时候,轰炸机在战争中的地位越来越重要,德国的闪电战就是依靠轰炸机的快速轰炸,打开敌方的一道门。轰炸机发展成为了一种可怕的空中武器,早在第一次世界大战期间,就有国家试图用重轰炸机完成战略轰炸任务,比如德国的哥达式轰炸机,但是由于当时的轰炸机缺少足够的航程和动力因素。因此它在战场上只能充当一种战术武器。
但是现在不一样了,龙魂兵工联合体的风雷喷气系列发动机出现了,并且销售到世界上很多国家。这样一来,很多国家都在利用风雷喷气式发动机或是风雷涡桨发动机,发展本国的大型运输机和轰炸机,还有战斗机。当然,发展重型战略轰炸机就有了强劲的动力,各国便争相研制新一代的重型战略轰炸机。
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