國產核潛艇到底能潛深多少米？為何下潛2百米即開始彎曲

5月19日，我國新一代095型核潛艇發展動態受到世界各國關注，眾所周知，核潛艇採用大潛深、超大潛深技術是提高其隱蔽性的重要途徑之一。隨著現代對潛探測技術的不斷改進完善，核潛艇被探測到的概率不斷增加，潛艇採用大潛深技術是提高其隱蔽性的重要途徑之一，除了仍然在不斷發展的聲吶探測技術外，潛艇磁探測技術，潛艇熱探測技術，潛艇尾跡探測技術，潛艇流體內部擾動探測技術，藍綠激光探測技術等也取得突飛猛進的發展，潛艇，特別是核潛艇受到的威脅日趨嚴重。而大潛深技術則能比較有效地應對這些威脅，甚至能有效地規避反潛武器的攻擊。當今世界主要核潛艇大國，都比較重視對核潛艇大潛深技術的研究和應用。

軍事專家告訴記者，大潛深潛艇在深海活動，需要承受巨大的海水壓力，潛艇下潛得越深，承受的壓力越大。潛艇的下潛深度與高強度鋼有著密切的關係，國際上普遍採用的是屈服強度大的合金鋼作為核潛艇艇體材料，屈服強度越高，潛艇的下潛深度就可越大。但是，屈服強度不是潛艇下潛深度的唯一因素。例如採用同樣強度的金屬材料，球形耐壓殼體水下承受壓力最為均衡，壓力可以向四周均勻地分散開來，因此，目前下潛幾千米的深海探測器都是採用球形或類球形外形，潛艇耐壓艇體如果採用球殼當然是最理想的，但由於總體布置的原因，潛艇不可能做出球殼形式，一般是加長水滴外形，這種外形的下潛深度肯定不如球殼外形。

1988年，國產核潛艇在南海進行了極限深度的深潛試驗。這個試驗有多危險呢？「艇上一塊撲克牌大小的鋼板，潛入水下數百米後，可以承受1噸的重壓。對於100多米長的艇體，任何一塊鋼板不合格，一條焊縫有問題，一個閥門封閉不嚴，都可能導致艇毀人亡。」之後，在海軍行動中國產核潛艇也曾在230米下潛深度時，「出現過變形和巨響，艇內陸續發出響聲和呈現漏水，個別支撐角鋼彎曲」。實際上，為提高下潛深度，雖然可以採用屈服極限更高的鋼材，但是對耐壓結構穩定性有重大影響的彈性模量卻沒有提高。而彈性模量與船體變形量直接相關。軍事專家雷澤認為，目前，世界上普遍採用的是屈服強度大的合金鋼作為核潛艇艇體材料。屈服強度越高，潛艇的下潛深度就可越大。

採用HY-130高強度鋼的潛艇比採用同等重量的HY-100高強度鋼的潛艇有可能潛的更深，但船體變形更大，因而可能出現當殼板應力比它的許用應力小許多時，耐壓結構的最薄弱處已喪失了局部穩定性。為提高耐壓殼體的穩定性，可以採取增加鋼板厚度的方法來解決，但這無疑失去了採用屈服極限更高強度鋼的意義。

軍事專家雷澤告訴記者，潛艇重量的節省是一項基本要求，它可轉化為更大的武器，人員負載，更長的航程，從軍事上說則表現為戰鬥力和作戰半徑，同時由於鋼材用量減少，艇體共振也有下降，隱蔽性和生存能力進一步提高。因此滿足一系列條件的情況下要盡量使耐壓結構的自身重量最小。 一般來說作戰潛艇的船體質量不超過潛艇排水量的40%。為提高潛艇耐壓殼體的穩定性，國內外一般是採用在耐壓殼體內外焊接環形橫向肋骨的方法來解決。但這一種辦法也存在問題，肋距的減小有一定的限度，一般在小型潛艇上不得小於0.5米，中型或大型潛艇也不能小於0.6米，否則間距太小將給施工和布置等帶來困難。二是肋距太密又使肋骨重量增大，採用高強度鋼減輕的殼板重量，又被增加肋骨重量所抵消。

更為重要的是，由於潛艇一般採用水滴外形，潛艇中部一般是耐壓圓柱外殼，首部和尾部是類圓錐外殼，柱殼與錐殼結合部由於結構產生突然變化，產生應力集中，錐、柱結合部成為整個耐壓艇體應力狀態最惡劣的部位，成為耐壓結構承載能力最薄弱的環節，是限制潛艇下潛深度的「瓶頸"。一般的解決方法是增加錐、柱結合部殼板的厚度，以降低結合部的彎曲應力，但這增加了結合部結構的重量。對於重量要求極高的的潛艇結構來說，這樣做付出的代價是很高的。而且這些加強方式都沒有改變應力峰值出現在結合部焊縫上這種不利狀態。如何解決這個問題，必須在理論研究上有所突破。

我國海軍科研人員針對潛艇耐壓艇體水下受力特點，於1991年提出在柱殼與錐殼之間嵌入一段環殼塊，兩端與柱殼和錐殼光滑連接,形成錐環柱結合殼。環殼塊由截取圓環殼的一段製成。由於國內外均未見報導，我軍對採用此種新結構極為謹慎，1997年，完成錐環柱結合殼第一個焊接模型試驗，驗證了錐環柱結合殼的優越的力學性能。2003年完成了以常規潛艇實艇應用為背景的大比例焊接模型試驗，為錐環柱結合殼的實艇應用奠定了基礎。在海軍的大力支持下，進行了大尺度模型試驗研究和環殼段加工工藝研究，先後製作了4個錐環柱結合殼大尺度鋼模，2個用921A鋼製造的以常規潛艇為背景，2個用980鋼製造的以核潛艇為原型，最大的模型直徑約2.2米。再次驗證了該結構的優越力學性能。

之後海軍決定，下一代我國大潛深核潛艇採用錐環柱結合殼結構，海軍唯一的的核潛艇製造基地——葫蘆島造船廠負責完成錐-環-柱結合殼的加工工藝方案。據公開資料披露，潛艇採用錐環柱結合殼結構後，在不增加重量的情況下，耐壓結構承載能力最薄弱處承載能力提高了60%，大大提高了下潛安全性，我國海軍潛艇的最大下潛深度達到550至600米，與世界先進核潛艇相當。

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