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潜艇能力

作者:jnscsh   时间:2021-06-28 10:06:09   浏览次数:


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日本于1904年日俄战争期间开始拥有潜艇,比美国和英国稍迟一些。1910年,日本开始自行设计建造“川崎”号潜艇。1937~1939年,日本建造了多艘“甲”级、“乙”级和“丙”级潜艇,这些潜艇兼有远洋性能和高速性能。1942年,日本建造-了可装3架水上俯冲轰炸机的“伊-400”型潜艇,水下排水量6560吨,自持力4个月,是二战期间世界最大的潜艇。另外,二战期间日本制造的以压缩氧气,煤油燃料为动力的95型鱼雷和92型电动鱼雷,是世界上优秀的鱼雷之一。特别是95型,其战斗部重408千克,速度为49节,射程5海里,各种技术指标均优于美国。当时美国潜艇的鱼雷战斗部重204千克,射程为2.5海里。在近4年太平洋战争期间,日本总共建造了15型118艘大、中型潜艇。1957年,日本建造了战后第一艘潜艇“亲潮”号。60年代末,日本建造了“涡潮”级。1997年完成“春潮”级的建造。2008年完成10艘“亲潮”级的建造。2009年,日本第一艘ALP潜艇“苍龙”号服役。日本在战后共建造10型45艘潜艇。

设计能力

在冷战后期至今的20余年里,一些国家热衷于发展核潜艇,但日本凭借技术优势迅速发展出高性能常规潜艇,其设计能力体现在很多方面。

其一,日本是最先采用水滴线型的国家之一。日本早在20世纪60年代末期设计“涡潮”级时,便以美国“长颌须鱼”级为母型进行了设计,此后的“夕潮”级、“春潮”级、“亲潮”级和“苍龙”级全部采用了与“长颌须鱼”级相似的水滴线型。

其二,最近建成的“苍龙”级的指挥台围壳前缘用了圆角过渡结构,与“海狼”级和“弗吉尼亚”级相似。这种结构可改善指挥台围壳流场,降低噪声和航行阻力。当前各国采用这种圆角过渡的,除“海狼”和“弗吉尼亚”外,仅有德国212型。

其三,日本在“苍龙”级上首次采用x型艉舵,是继瑞典之后第二个采用x型艉舵潜艇的国家。日本从2000年开始,在数年里用不同缩比的潜艇模型在试验水池中进行了各种性能试验。对于X型艉舵的操纵性能积累了丰富的数据。x型艉舵的4块舵板都能对潜艇在水下的航向和深度实施控制。即使某一块舵板出现动作故障,也不会对潜艇的水下运动产生严重影响。另外,x型艉舵的4个舵板分别与水平和垂直面成45°角布置,对于敌人主动声呐发射的声波可以产生某种程度的散射,减少反射强度。

其四,“苍龙”级的主推进电机采用的是永磁电机。目前各国潜艇大多仍用直流电机作为主推进电机。但随着潜艇综合隐身性能要求的提高,直流电机在低振动、高功率密度及小型化等方面难以满足要求。为了实现潜艇推进电机的高效和小型化,日本在研制永磁电机方面投入了巨大努力,取得了突破。装备在“苍龙”级上的永磁电机是一种双电枢型永磁同步电机,转速的变化可以实施无级控制,噪声低、重量轻、尺寸小、可维修性能良好。另外,永磁电机无需电刷和换向器。这为电机的设计提供了很大自由度。为此,“苍龙”级上装备的永磁电机被设计成直径相对较大,但长度却相对较短,从而明显缩短了“苍龙”级推进电机舱段的长度。永磁电机的转子原则上不需要冷却,而仅仅装有绕组的定子需要冷却。定子处于非运动状态,因此对定子部分实施淡水冷却比较容易实现。永磁电机这一特点不仅降低了结构复杂性,而且减少了电机尺寸。

其五,日本潜艇火控系统经过几代发展,最终形成“苍龙”级上的综合平台管理系统。综合平台管理系统分船控和武器控制两方面。船控子系统对潜艇的动力、潜艇姿态、艇内重量以及艇内环境实施监视和控制。其4个潜艇状态显控台和2个港艇机动显控台集中布置在指挥控制舱。利用这6个显控台,艇上人员可以对柴油机主机、斯特林发动机、推进电机等动力设备、潜艇的姿态和航向、艇内重量分布与均衡及艇内环境等实施远程监视和控制,不仅减轻了工作负荷,而且改善了监视和控制精度,提高了效率。目前仅几个国家的潜艇装备综合管理系统,日本在潜艇作战和指控自动化方面已跻身先进序列。

其六,“苍龙”级上装备了光学潜望镜和光电桅杆。光电桅杆不仅为潜艇总体布置提供了自由度,它获取的信息还可通过网络直接送入潜艇战术数据处理装置之中,图像可在多功能显控台上显示出来。

其七,“苍龙”级潜艇局域网有一个仿真系统接口。利用与该接口相连的仿真装置,可以把潜艇的航向、方位、航速以及目标参数等仿真数据输入到局域网中。在显控台上可以显示出模拟潜艇实际作战行动的仿真图像。无论航行期间还是码头停泊期间,这一仿真系统均可对艇员开展训练,对于提高艇员的技能起着重要作用。此外,近年来美国在核潜艇上装备了不同性能的UUV和UAV,UlYv"和UAV也很快随之成为日本潜艇上的重要装备。

核技术储备

20世纪60年代初,日本建造了第一座核电站,到目前为止,总共拥有约55座核电站,数量上居世界第三。在核电站的生产份额中。三菱重工占42%,东芝占27%,日立占24%,GE占7%,这些技术也渗透到了舰船核动力方面。

1968年,日本第一艘核动力货船“陆奥”号在石川岛播磨公司开工,1972年建成。“陆奥”号核动力货船的船体结构、舾装、轮机、电气、反应堆安金壳、二次屏蔽以及放射性监测装置等。由石川岛播磨公司总承包。反应堆则由兰菱原子力工业公司总承包,整个核动力货船及船上各种设备全部日本国产。

“陆奥”号是世界上继美国“萨瓦娜”号、苏联“列宁”号和德国“奥托·哈恩”号之后的第4艘核动力船,表明日本已掌握船用反应堆技术。

日本还对超导电磁推进技术进行了研究,并建成了世界第一艘装备超导电磁推进装置的“太和”号试验船。这种先进的推进技术可以大幅度降低潜艇的噪声。

造船技术

日本造船业于1952年开始进入战后恢复期。这一期间,日本造船界招收了许多具有丰富造船经验的原日本海军技术人员重操旧业。此外,日本还成立了船舶设计协会,大量搜集有关资料和信息,开展舰船理论和舰船设计研究,并把研究结果提供给日本防卫厅。1953年。日本开始建造水面舰艇。1962~1971年这十年是日本造船业高速发展时期。1962年日本新造船舶下水量仅为218万吨。但到1971年时激增到约1200万吨,占世界新造船舶总下水量的50%左右。在这一期间,日本总计建造各种军用舰艇为90艘左右,含潜艇14艘。

到20世纪90年代,日本造船工业规模仍在世界居前列。当时它有各类船厂1500余家。其中具有5000吨级以上船舶建造能力的44家,吨位占日本总吨位的80%。这44家共拥有船台和船坞73座,为日本建造军用舰艇的有11家,总共有船台11座,船坞5座,总建造能力80

万吨左右。此外,有500~5000吨级船舶建造能力的约200余家。

日本船舶研究和设计能力也居世界前列。日本包括潜艇在内的各种舰艇及其武器全部自行设计建造。日本防卫厅技术研究本部下设船舶技术发展局。专门从事舰艇和武备设计。该部门还拥有350米长的高速试验水池,250米长的大型试验水池,小型超音速风洞实验室等。

除了上述专事军舰设计的部门,日本一些国家级的船舶技术研究所和大型造船公司的研究部门也是军用舰艇科研力量。需指出的是三菱重工和川崎重工。这两家开发了深潜系统、高压氧舱系统、高压储存容器、水下焊接系统等与潜艇密切相关的技术。为“陆奥”号研制了反应堆,并设计建造了多型潜艇。承担日本潜艇建造的。主要是三菱重工神户造船厂和川崎重工神户造船厂。

三菱重工神户船厂占地67万平米,建筑面积26万平米,拥有一座48000吨级的船台,可建造各种排水量的潜艇。“春潮”、“夕潮”、“亲潮”及“苍龙”级均出自其手。除潜艇外。该厂还是日本在核能和发电领域方面的重要生产厂家,其产品包括压水堆和核发电机组等,至今已完成23台核电机组的制造,装机功率2000万千瓦。形成了完善的核电、核动力机组设计生产能力。三菱神户造船厂既能设计、建造潜艇,又能设计制造船用核反应堆,这在世界十分罕见。

川崎重工神户造船厂占地36万平米,有一座49000吨级的船台,可建造或修理各型潜艇。该厂为日本建造的战后潜艇约占日本战后潜艇总数的一半。该厂于1957年为日本造了战后第一艘潜艇“亲潮”号。1969年建造了第一艘深潜器,1971年建造了“舶护”号深潜工作艇,1975年建造了“千寻”号深潜救生港艇。

日本还有一些研究机构也十分引人注目。特别需指出的是三菱重工下属负责研发的技术本部。三菱重工技术本部下辖的长崎研究所,主要研究与造船相关的流体动力、材料、工艺、声学等技术。该研究所拥有世界上最大的民间企业所属试验水池群,包括推进性能水池、适航性水池、浅水水池以及水洞等。该研究所是日本船舶工业最重要的科研基地之一。另外一个则是三菱重工技术本部下辖的高砂研究所,主要从事能源、交通和动力方面的研究,包括燃气轮机、核电、高速公路信息系统、空调制冷或供暖设备、机器人、发电机组管理等方面,特别是其中的核电和发电机组方面,均与日本潜艇发展密切相关。

除了造船厂家,日本还有1000多个船用设备配套生产厂家,其中大型厂家240余家。在这240余家中。生产舰船配套设备和武器装备的有108家,生产船用动力设备的约20多家,主要生产汽轮机、燃气轮机和柴油机,还具有生产船用核动力装置的能力。以日本电气、三菱电机等为首的一些舰用电子、电气和武器装备生产厂为日本舰艇和潜艇研制生产了众多的主动声呐、拖曳声呐、声呐浮标、被动声呐、搜索雷达、三座标雷达、电子对抗设备、舰用火控系统、作战指挥系统、舰炮、鱼雷、导弹及发射装置等,这些武备都达到世界先进水平。

日本对于舰艇钢材也投入了相当大努力。20世纪70年代,日本先后研制了NS-63和NS-80型高强度低合金钢,将其用于“涡潮”级和“夕潮”级潜艇。在此基础上,日本研制成功NS-110型高强度低合金钢,并将其应用于“亲潮”级和“苍龙”级,使下潜深度达到500米左右。

在造船技术和工艺方面,20世纪50年代初日本就已采用当时最先进的分段建造法。为提高分段建造效率。日本还对焊条、焊接方法及低硫船用钢板的加工工艺进行了研究。其中三菱重工于1963年首先研究成功单面焊接双面成形的先进焊接工艺,大幅提高了焊接质量,大大缩短了建造周期。其后。神户制钢所、日本钢管公司和日立造船公司进一步成功研究出无衬垫焊接工艺,从而使单面焊接工艺在日本舰船建造中全面推广,把日本舰船建造工艺推上世界先进水平。1965年,日本又成功地研究出曲型外板分段自动焊接工艺、电渣焊和气体保护焊等先进焊接工艺,这一系列先进的焊接工艺,使得日本舰船的建造速度和质量得到了空前提高。日本也是最先开发舰船模块建造法的国家之一,舰船模块建造法在日本已普及。在模块建造法推广时期。美国曾聘请一些日本专家到美国指导。这在潜艇建造方面起了重要作用。

为了保持舰船建造技术的发展,日本非常重视对建造人员的培养。早在20世纪80年代初期,日本造船职工中具有本科学历以上的人员占11.2%,这在当时世界领先。日本对造船技术工人重点采用职业培训,不断提高工作现场人员的各种素质和技术水平。这一系列措施,使得日本造船技术一直居世界先进序列,一旦从政治方面解脱出来,它可在不长的时间内建造出高质量核潜艇。

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