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% m& K. o" A+ j( }# S
“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。

( E9 k6 V8 r+ L" I: H/ c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。

& M  {. y) j: y6 x, ~8 F, @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。

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。
7 Q& _% f  G* t/ ^0 X- F# g' ^
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。
) ^/ Q+ |: h$ b* n
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。
- A, c( h% x* L0 g
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。

  i$ L5 N2 e3 K1 Y  X+ v+ M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”。
1 X# o) Y# ^, n9 B
+ m. }2 y2 y) r$ h& }4 H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。
2 D  L- D4 V' d
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。

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。

  T% f; r7 i, Q% n' H$ Y3 c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。
, e( G) ]3 ^: }. d$ f6 Z
0 ]3 W% S9 a2 s- @# T3 J- K4 I, O0 Z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。
! a5 o) F) {4 T; f- f
1 d* j# k/ G2 \! B“海鲲”号就是这样的混合壳体设计。
8 L( _% ~/ d( O6 ^" A
* B3 c3 `/ d7 [, R3 i8 I: R. U3 d“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。