为什么常规潜艇经常要使用通气管航行?
使用通气管航行是常规潜艇一种主要的航行状态,一般表示常规潜艇的
续航力也以通气管航行状态为标准。最早的通气管是一个名叫威克斯的荷兰海军军官在 1933 年发明的。在 1936 年,很多荷兰海军的潜艇都装上了通气管。当时在潜艇上安装通气管,是为了提高潜艇使用柴油机航行时的隐蔽性。因为潜艇的水下动力能源——蓄电他的容量有限,在进行长距离航渡作战时,就要经常浮出水面利用柴油机航行和为蓄电池充电。但随着能发现浮出水面的潜艇的雷达反潜航空兵的出现,潜艇要浮出水面航行就很容易被发现。在没有通气管时,潜艇只有浮出水面靠水上进、排气装置使柴油机工作。当潜艇下潜时,水上进、排气装置关闭,潜艇就无法吸取空气使柴油机工作了。威克斯发明的通气管是两根固定在一起的金属管,这两根金属管经过水密接口可从潜艇上部向上伸出一定的高度,在潜艇下潜的深度小于金属的长度时,露出水面的两根金属管就可为潜艇的柴油机提供空气和排除废气。金属管上的进、排口套有一个橡胶做的舌状阀门,在风浪大和水面高于通气管时可防止海水灌入通气管。像潜望镜一样,通气管可由液压装置控制升降。这样,潜艇在利用柴油机航行和为蓄电池充电时,就可以只露出通气管而将易于暴露的艇身藏在水下了。1940 年荷兰陷落时,德国缴获了荷兰海军装有通气管的潜艇。在这之后,德国海军的一部分潜艇也装上通气管。在 1944
年 6 月 6 日盟军进行诺曼底登陆作战时,德国潜艇试图进入英吉利海峡袭击盟军舰船,结果表明:40 艘未装通气管的潜艇纷纷被击沉击伤,没有一艘能进入英吉利海峡;而装有通气管的 9 艘潜艇有 6 艘突破了盟军的反潜防线, 闯入诺曼底登陆区击沉了若干艘舰船。事实证明,通气管大大提高了潜艇利用柴油机航行时的隐蔽性。从那以后,各国海军的潜艇上都装上了通气管, 而利用通气管航行也就成了常规动力潜艇经常采用的一种航行方式。至今, 常规潜艇仍在使用通气管航行,但通气管也成了反潜兵力搜索常规潜艇的重要的线索。为什么核潜艇的水下航速高于水面航速?
潜艇在水面航行时影响航速的阻力一般有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体阻力和空气阻力,这五种阻力随着航速的增加而变大。潜艇在水下时空气阻力就不存在了,兴波阻力也会随着潜艇的下潜深度的增加而减小。当下潜深度超过 1/3 艇体长度时,兴波阻力也可以忽略不计了。这样, 影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力了。
潜艇在低速航行时,其水面的航速与水下的航速有较大的差别。这是因为潜艇低速在水面航行时,其兴波阻力和空气阻力都相当小,潜艇的航行阻力主要来自于摩擦阻力、突出体阻力和旋涡阻力;而潜艇在水下低速航行时的主要航行阻力也是以上三个阻力,可是因潜艇在水下状态时浸水表面积大大增加,致使摩擦力增大,加之潜艇在水下时一些突出体(如指挥台)入水后也会增加突出体阻力;所以潜艇水下低速航行时的阻力要大于水面低速航行时的阻力。也就是说,低速水下航行比低速水面航行要消耗更大的功率。但潜艇在高速航行时的情况就不同了,随着航速的增加,潜艇在水面上的空气阻力和兴波阻力将大大增加,使其总阻力值大于在水下高速航行的潜艇的总阻力值。当速度达到一定值时,水面阻力甚至是水下阻力的两倍,也就是说,潜艇在高速航行时水面要比水下消耗的功率大。而核潜艇不管是水面航行还是水下航行都采用的同一动力装置,在同样的额定功率下,在水面和水下就会产生出不同的最大航速值。此外,因核潜艇的主要活动是在水下,在动力装置的设计上主要考虑的也是水下航行特性,所以核潜蜒的水下航速高
于水面航速。