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潛艇往油艙里注水,只是為了保持平衡?看潛艇

來源:網絡整理  時間:2019-08-17 12:50

相較于水面艦艇的航行僅在水面上做二維運動,潛艇在水下的航行則是在三維空間里運動,因此,潛艇的水下控制相較于水面艦艇要更加的復雜。從潛艇的水下控制的觀點來看,作用于潛艇的有兩種不同的力。一種是靜力,即潛艇的正負浮力。另一種是水動力,即作用于艇體、指揮臺圍殼、垂直舵和水平舵的流體動力。

碩大的潛艇舵葉

不過從潛艇在水下的理想狀態來看,最佳的狀態是保持中性狀態。潛艇在水下處于中性狀態時,它既不上浮也不下沉,并且艏艉吃水相等,沒有艏傾或艉傾。這種狀態原則上要求潛艇具有精確的中和浮力,即潛艇的重量正好與它所排開的水的重量相等(零浮力)。但是潛艇在實際運行中,隨著燃油和武器彈藥等物資的消耗,自身重量會改變,這種平衡亦被打破。而如何對潛艇上的每一項重量的變化都進行精確無誤的補償,也就成了潛艇水下控制的核心之一。限于篇幅,今天筆者就挑選如何補償潛艇的燃油消耗,做一個講解。

壓載水艙是潛艇調節平衡的重要手段之一

潛艇燃油系統補重概念的提出:

對于遠航程的潛艇而言,其燃油儲油量能占到潛艇總排水量的10%以上。此時,如果燃油被大量消耗,必然會引起潛艇自重的變化和重心的轉移。以此帶來的后果是:必然會打破潛艇現有的平衡造成潛艇的上浮或者傾斜。顯然,燃油的消耗會對潛艇的浮態產生重大的影響,所以不得不引起潛艇設計人員的關注。從控制的角度講,潛艇可以利用舵及主水艙來對這種不良的影響進行調節。但是因為舵的控制利用了水動能,因而需要一定的航速要求;而利用主水艙進行調節,很難做的實時精確控制。因此,為解決這個問題,潛艇的燃油系統引入一個補重的概念。

潛艇在水面航行

潛艇的補重式燃油管系原理:

下圖是某型潛艇的燃油補重管系原理圖。該系統中共設有9個燃油艙,分成四組(1號油艙為一組,2、3號油艙為一組,4、5、6號油艙為一組,最后7、8、9號油艙為一組),其中除1號燃油艙在耐壓艇體內外,其余燃油艙均被設置在耐壓艇體和非耐壓艇體之間。7、8、9號燃油壓載水艙作為備用油艙,一般只在遠程航行時才做油艙使用。工作時,由補重水管將補重水輸入燃油艙,利用補重水將燃油壓至日用油柜,再供主機消耗。消耗時,以組為單位。首先由7、8、9號油艙經7號油艙進行消耗。然后由4、5、6號油艙經4號油艙進行消耗。接著由2、3號油艙經2號油艙進行消耗。最后由1號油艙進行消耗。事實上,補重式燃油管系就是一種自動式的專用壓載水系統。注:此處參考《船舶管系設計基礎》

某型潛艇的燃油補重管系原理圖

一種簡單的潛艇補重式燃油管系原理:

當然除去上面這個較為復雜的形式,我還在某潛艇領域的專業書籍上看到一種更為簡單的設計。原理是:因為燃油的比重比海水要小,因此,可以在潛艇油艙的底部開孔。工作時,打開油艙底部的通海閥,使燃油艙與艇外的海水直接相通,并使海水部分地進入燃油艙。當燃油逐步消耗后,騰出的空間被進入的海水填滿,達到補重的目的。不過需要注意的是,因為燃油和水的比重不同,所以消耗的重量和補入的重量是不相等的。因此,還需要用專用的調整水艙來進行調節,以便保持潛艇的平衡。但是總體而言,用專用的調整水艙來調節補重油艙的重量差,比直接用調整水艙去調節燃油消耗的重量差要更簡單一些。

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