潛艇最關鍵的裝備，看似不起眼，但對潛艇安全起到至關重要的作用

在我們的印象里，天上飛的武器就應該是歸空軍管、地上跑的屬於陸軍編製、水裡游的就應該是海軍的。其實潛艇作為海軍的主要裝備之一和軍艦有很大的區別。

因為潛艇的主要特點就是可以潛水，而軍艦一旦潛水就等於被擊沉了。軍艦的航行只需要裝備控制方向的垂直舵，而潛艇除了垂直舵之外還有讓自己改變潛深與保持在某一深度的水平舵。

一、潛艇的水平舵

早期的潛艇非常難操作，上面只有一套裝在後面的水平舵。隨著研究越來越深入，現代的大型潛艇都裝備兩套水平舵，多出來的一套或是安裝在指揮台的外殼上，或者裝在潛艇中前部的地方。這也是區分現代潛艇和二戰後期老舊潛艇的特點之一。

水平舵的主要作用有3點：1、使潛艇下潛或上浮，2、保持潛艇的縱傾，3、保持深度。「縱傾」說白了就是船艏和船艉吃水深度之差，尤其是潛艇接近潛望鏡深度時，對潛艇縱傾的控制要求必須十分精確。否則潛艇可能會有局部露出海面，從而暴露自己的位置。

當潛艇在較大深度上時，潛艇的機動性則顯得更為重要。潛艇一旦在深度水位上失控，隨時都可能沉入海底。這個時候，水平舵控制深度的變化比保持深度的穩定更重要。

為了在水下更加安靜，很多核潛艇和常規潛艇都選擇水滴形線型設計。這樣的設計減少了水下的阻力的同時也讓潛艇增加了操作難度。

因此，這樣的潛艇在垂直方向上增加了上下兩塊舵板，與原來的兩塊水平舵板形成「十字形」結構。這4塊舵板的尺寸大體相等，從而形成左右均勻對稱的配置，使潛艇具有全方位的、良好的操縱性。

除了「十字形」的結構之外，還有「X形」構造。潛艇尾部的水平舵要比前面那套水平舵大得多，起到的作用也大得多。當潛艇處於水下深處並且縱傾不是很大時，或者當潛艇在水下航速超過12節時，只需使用艉水平舵即可控制潛艇水下姿態。

艇艉的水平舵以鉸接的方式安裝在水平穩定翼的後部，二者呈「X形」分布，是目前潛艇採用的主流設計。不過這種結構所產生的力學十分複雜，實際操作起來特別繁瑣，基本都是依靠計算機的運算才能控制。

同時潛艇的水平舵和垂直舵有時是相互矛盾的，當一艘潛艇在水面狀態行使時，主要依靠掌握方向的垂直舵，而位於艇艏的水平舵就會阻礙潛艇的前進。因為它的工作是加快潛艇下潛的速度。

當然，艇長也可以選擇提高浮力，減少艏水平舵的干擾因素，可是沒有進入足夠的水位，艏水平舵又無法發揮工作，一旦需要馬上下潛會自己弄自己一個措手不及。

二、水平舵的工作原理

水平舵主要是利用舵角和舵面積，外加距潛艇重心的距離產生了相關的力。當潛艇在水下進行迴轉時，特別是進行高速迴轉時，作用在潛艇垂直舵、指揮台圍殼以及水平舵上的力是相互影響。

上述的力量是通過舵的擺動來實現的，說白了就是調整舵的角度。德國的呂貝克工程設計局曾設計了一款角度不變，但是水平舵可以在艇內自由調整長度的作品。這種設計只需操縱其中的一個舵，從而大大減輕了操作難度。

呂貝克工程設計局還在艇艉安裝了一種特殊的穩定面。當潛艇以高速在水下航行時，艇艏的水平舵會使潛艇在垂直面內發生縱搖和擺動。特殊的穩定面就是為了解決這種現象。

一般來講，在非戰爭時期，潛艇都是盡量避免在水下高速行駛和高速迴轉的，因為舵也有自己的使用壽命。以英國為代表的潛艇都有舵使用的計數器，指示潛艇上各種舵的操作次數。

三、潛艇水平舵的變形

最初，潛艇前方的水平舵都是安裝在艇身的，並沒有想到指揮塔的圍殼。不過在實際操作中發現，當潛艇停靠碼頭或行進船塢時，位於潛艇中前部的水平舵特別容易與岸邊發生碰撞而受到損傷。因此，許多國家海軍都採取了折中辦法，在潛艇上安裝可以摺疊的水平舵。

這種可摺疊的舵會增大損耗，降低使用壽命。於是美國海軍率先將艇艏舵大面積改裝在了核潛艇的指揮塔圍殼上。由於圍殼舵向兩側伸出的寬度沒有超過潛艇的最大寬度，所以不會發生碰撞損壞事故。

並且，雖然圍殼舵面積較小，但它仍有足夠的面積對處於水下狀態的潛艇進行有效的控制、且可以十分容易保持無縱傾狀態。這樣潛艇在通過潛望鏡偵察海面的時候，潛艇在水中處於平行狀態，而不是頭高腳低，這就大大簡化了艇員的操作。

另外，由於艇艏的水平舵安裝在了指揮台圍殼上，從而避免了在靠近潛艇艏部聲納位置上產生流體雜訊，提高了艏部聲納的工作效率。

不過圍殼舵也是有缺點的，當潛艇在帶有浮冰的海域活動時，一旦需要從水下破冰上浮時，「單薄」的舵葉極容易造成損傷。因此設計師又設計出可以轉動90度結構的新型圍殼舵，防止其在潛艇破冰上浮時被撞受損。

四、水平舵和垂直舵

雖然研究不斷深入，裝備不斷升級，但是工程師仍然無法圓滿解決潛艇水平舵與垂直舵之間產生的一些意外。這種意外不是簡單的操作不便，而是其中一方直接卡死到不工作。

比如潛艇需要以非常高的速度向更大的深度衝去，它要克服尾部水平舵所帶來的阻力。當向前的衝力以不合理的角度扭轉的時候，極有可能讓艉水平舵一下子卡死。

一旦發生這種情況，潛艇可能調轉身形朝水面衝去，如果在冰冠下面航行，那麼後果更是不堪設想。往往這個時候，需要利用尚未發生事故的艏水平舵所產生的力矩，來挽回潛艇的危險狀態。

五、結語

汽車和艦船都是在平面上行使，屬於二維空間。而潛艇既可在平面也可以在水中，屬於三維空間，其中所裝備的舵起到了至關重要的作用。

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