潛艇外殼如何承受水下高壓和海水腐蝕；潛艇聲吶自研的巨大優勢

潛艇作爲水下作戰的核心裝備 從它問世時開始 就是很多國家的發展重點 但是直到今天 能夠獨立建造潛艇的國家仍然不多 很多國家都只能通過購買 甚至租借的方式來獲得潛艇 而具備潛艇製造能力的國家 也普遍對潛艇製造技術嚴格保密 可以說能否獨立製造潛艇 是衡量一個國家工業實力 和技術能力的重要指標 那麼潛艇真的有那麼難造嗎 想要製造一艘潛艇 都需要哪些技術呢 今天大兵就來跟各位聊一聊這個問題 現在我們說起潛艇 一般指的是現代潛艇 很多人對於潛艇的印象也是如此 黑色的細長艇體 又鈍又圓的頭部 艇身中央凸起的圍殼 但是這種標準潛艇 其實出現的時間並不長 而歷史上的潛艇可不是這個樣子 潛艇的發展歷史 最早可以追溯到上世紀60年代 英國人戴博爾在1620年 建造了第一艘可以在水下航行的船隻 在這種可潛水船隻的概念出現之後 它的軍事價值也很快被人發現 1648年 英國人約翰·威爾金斯 首次提出潛艇在軍事上的優勢 首先是私密性 潛艇能夠在不被發現的狀態下 潛往任何海岸 其次是安全性 海盜和劫匪無法威脅潛艇 而對水上艦艇影響頗大的惡劣天氣 對潛艇的影響就要小得多 最後則是可以攜帶武器 從水下擊沉或者破壞敵方船隻 這些觀點很好地解釋了潛艇在軍事上的優勢 隨後世界各國都認識到了潛艇的重要性 而隨着蒸汽機的出現 制約潛艇發展的動力問題也得到了解決 到了上世紀80年代 美英法德俄各國都開始了自己的潛艇研發 第一次世界大戰 是潛艇第一次真正意義上登上戰場 而它的戰績也震驚了世界 一戰期間 德國海軍共建造了數十艘的潛艇 並且製造了大量戰果 1914年9月 德國海軍組織潛艇小隊伏擊英國補給艦船 在這場戰役之後 一艘德國海軍U9潛艇 在一個小時內使用6枚魚雷 擊沉了三艘英國海軍的排水量達到 12000噸的克雷西級裝甲巡洋艦 和1400多人的水兵 在整個一戰期間 德國的U型潛艇 一共擊沉了數百萬噸的協約國船隻 到了二戰期間 德軍更加依賴潛艇 對盟軍的運輸船隊發起攻擊 爲此 德國潛艇部隊制定了著名的狼群戰術 簡單來說 就是提前將潛艇部署在 盟軍運輸船隊的航行路線上 進行搜索 在發現運輸船隊後 暫時不發起攻擊 而是通過加密手段 向周圍的其他潛艇傳遞信息 等到足夠數量的德軍潛艇 將船隊團團包圍時 再易用而上 德國的狼群戰術十分成功 在整個二戰期間 德國潛艇部隊 以800餘艘的戰損 擊沉了各類盟軍船隻總計2882艘 噸位總計1440萬噸 二戰結束後 隨着核技術的發展 核動力潛艇和搭載核彈頭的潛艇出現了 潛艇作爲武器的性質徹底被改變了 從常規的水下力量 轉變成了核反擊的核心 冷戰期間 美蘇兩國圍繞核潛艇 進行了數十年的博弈 但這終究只是大國的煩惱罷了 別說是核潛艇 就算是普通的常規潛艇 能夠製造的國家也是十分稀少的 想要製造一艘潛艇 需要攻克的技術涉及多個領域 十分複雜龐大 今天咱們就聊聊 其中比較核心和重要的幾個部分 在潛艇製造之中 耐壓殼體制造技術是首要問題 畢竟如果你連殼子都造不出來 那就更不用說裏面的各種設備了 現在潛艇的耐壓殼體佈局 大致可以分爲兩種 第一種呢 是大部分耐壓殼體暴露在外的 單殼體構造 第二種是將耐壓殼體包裹於 輕質耐壓結構之中的雙殼體構造 這兩種方式呢 是各有各的缺點和優勢 世界上能夠製造潛艇的國家 也分別擁有各自的技術路線 但不論是哪一種構造 組成耐壓殼體的構建都是差不多的 一般來說 一艘潛艇的耐壓殼體主要是由 殼板 端部艙壁 橫艙壁 肋骨等部件組成 其中殼板和端部艙壁 是保證潛艇整體強度和水逆性的主要構建 肋骨大部分呈現環形 橫向的佈置在耐壓殼體內部或者外部 橫艙壁是殼板的支撐結構 並且同時起到分割艙室的作用 耐壓殼體是潛艇的核心構造部件 重量能夠佔到潛艇總重的四分之一到一半 也是潛艇福利的主要提供者 耐壓殼體要承受深水的水壓 要足夠的強度和可靠的密封性 爲工作人員提供生活環境和工作空間 並且爲潛艇內部的儀器設備和電子設備 提供正常運行的環境 保護它們不會因爲海水的壓力和腐蝕性而受損 潛艇耐壓殼體的整體設計目標 就是在保證結構強度和穩定性要求的前提下 儘量的減小殼體厚度並增大艇內容積 這樣以來對潛艇耐壓殼體要使用的材料 提出了更高的要求 潛艇的耐壓殼體需要使用高強度 其中主要分爲金屬材料和非金屬材料 金屬材料主要是鋼材料和鈦合金材料 潛艇使用的鋼材基本上是海軍艦艇建造之中的最高等級的鋼材了 需要電弧爐再加上爐外精煉工序才能完成 電力本身是二次能源 沒有雜質 而且電力供應穩定 電弧加熱方式的發熱值也大大高於氧氣 這樣就可以更好地融化鋼水之中其他有色藍融金屬 電弧加熱時的溫度一般都能達到6000度 能夠讓鋼材料和其他金屬成分均勻的融合 電弧爐熔鍊完成後 還需要在一種名叫做VOD的設備中進行二次冶煉和二次合金化 這個過程主要是爲了將電弧爐冶煉過程中出現的有害氣體 氧化雜物等排除 讓鋼水變得更加純淨 冶煉完成之後 還有鑄造環節 潛艇用鋼材大部分仍然在使用費時費力的磨鑄生產工藝 而且還需要反覆的對鋼材進行雜質 讓鋼板內部變得緻密 這道工序需要的大型出渣機是潛艇鋼生產的核心設備 沒有它就沒有辦法制造出合格的潛艇用鋼 就更不用說製造潛艇了 除了鋼之外 還有一種能夠製造潛艇耐壓殼體的金屬 那就是鈦 可以說鈦是比鋼更加合適的耐壓殼體材料 因爲它的抗拉強度 重量 耐腐蝕性 以及低磁性都是要大大超過鋼材的 而鈦金屬在地球上的儲量也十分豐富 但是鈦金屬的幾個致命缺陷卻讓它的泛用性遠遠低於鋼材 首先是極易氧化 這就要求從一開始的冶煉 直到最後的板材成型的所有環節 都需要在真空脫氧狀態下進行 這就導致鈦金屬的加工困難 耗時 而且價格昂貴 所以目前潛艇耐壓殼體制造的主流材料依然是鋼材 除了金屬材料之外 還有一些非金屬材料能夠用於建造潛艇耐壓殼體 目前主流的非金屬材料主要有兩種 第一是結構陶瓷材料 具備高強度 高韌性 高硬度 耐高溫 化學穩定性好等特性 近年來已經成爲了水下耐壓材料的基材 第二呢 則是樹脂複合材料 主要是指碳纖維 陶瓷纖維 方輪纖維等聚合物複合材料 它的強度能夠達到鋼材的六倍 而且重量極輕 對於耐壓殼體的結構減重效果顯著 解決了耐壓殼體之後呢 潛艇的外殼就有了 但是光有個殼是不夠的 還需要安裝各種各樣的設備 其中最重要的就是聲納技術 聲納呢 可以說是潛艇的眼睛和耳朵 也是潛艇對外獲取信息的主要手段 由於電磁波在水中衰減的速率非常高 無法作爲偵測的來源信號 所以聲波成爲了水下探測的主要手段 聲納系統大致可以分爲兩類 即主動式聲納和被動式聲納 主動式聲納的工作方式類似於雷達 自身主動發出聲波後 藉由聲波接觸物體後的反射波 來判斷和分析該物體的性質和位置等信息 而被動式聲納則不發出任何聲波 單純的接受識別範圍內的各種音頻信號 並進行辨別和分析 二戰時期的聲納作用距離僅數千米 二戰後隨着潛艇水下活動能力的增加 以及電子技術和計算機技術的進步 聲納技術也得到了大幅度的發展 到20世紀70年代 因爲大規模集成電路和數字計算機 進入聲納技術領域 全數字化的聲納開始出現 爲了滿足現代潛艇獲取信息的需求 現代的聲納系統已經基本上脫離了單純的聲納裝備 而與潛艇的電子系統進行了高度集成 比如說美國的弗吉尼亞級潛艇上的 NSSN-C31電子系統 這套系統集成了聲納 作戰控制系統 結構子系統等 其中的聲納系統包括了球型停手陣 輕型寬孔靜陣 高頻探測陣 TB-16拖曳聲納和輔助聲納 這些聲納通過光纖系統與整艘潛艇的電子系統 結合在一起實現了聲納信息的實時共享 隨着潛艇引滲技術的進步 相應的聲納技術也必須提高了 集成化系統化是未來聲納系統的主流發展方向 但是這種方式極其考驗國家整體的工業能力和技術實力 這個道理很簡單 如果一整套設備都是自己生產的 那麼把它們整合到一起就不是什麼難事了 但如果各個子系統都來自不同的國家 那想把它們整合進一艘潛艇之中 就會變得十分困難 除了耐壓殼體和聲納 對於軍用潛艇來說 還有一項至關重要的技術 那就是魚雷製造技術 尤其是重型魚雷的製造技術 除了部分能夠發射彈道導彈和巡航導彈的潛艇之外 大部分潛艇的主要反潛反艦武器依然是魚雷 現代魚雷大致分爲輕型魚雷和重型魚雷 輕型魚雷又被稱爲直航式魚雷 這種魚雷不具備探測能力 需要載具或者發射器進行目標鎖定 發射之後就只能沿着一條直線行駛 這種魚雷製造難度很低 但是攻擊效果很差 而重型魚雷就不存在這樣的情況 重型魚雷最大特點就是大 重量普遍超過一噸 長度超過5米 以美國海軍的MK48魚雷爲例 這款魚雷重量達到了1.5噸 長度接近6米 射程46000米 命中一枚就足以重創敵方大型艦艇 而重型魚雷的製造難度就要比輕型魚雷高了不止一個數量級 首先是動力系統 早期的重型魚雷使用壓縮空氣動力和螺旋槳推進 這種系統的射程很短 所以很快就被淘汰了 現在的重型魚雷主要採用熱動力 將燃料的化學能轉化爲熱能推動魚雷前進 目前主流的便是使用固體燃料的火箭發動機 這種動力系統啓動速度快 輸出功率高 能夠讓魚雷獲得極高的射程 但是結構複雜 製造難度非常之高 除了動力系統之外 重型魚雷還需要解決導航問題 由於水下環境的影響 魚雷無法使用導彈上的衛星或者雷達制導 目前主流的魚雷制導方式主要是有三種 一是聲納制導 二是線導 三是尾流制導 聲納制導的原理就和導彈的雷達制導類似 也有被動和主動之分 總之就是通過聲波來鎖定目標 而線導就是在魚雷尾部安裝一條控制線 連接到發射平臺上 魚雷利用這條線接受發射平臺的信息 搜索並鎖定目標 而尾流制導就是利用對方艦艇航行時 產生的尾流進行追蹤 鎖定目標的制導方式 尾流制導是最新 也是技術難度最大的魚雷制導方式 種種技術難題 讓重型魚雷的發展 僅限於少數幾個先進國家 而且除了技術難度之外 重型魚雷的費用那也是天文數字 就比如說咱們剛纔提到的 美國的MK-48重型魚雷 它的單發價格在上世紀90年代 就達到了350萬美金 而同期的戰斧巡航導彈單價也才85萬 技術難度和昂貴价格加在一起 就導致很多中小國家 根本不具備研發和使用重型魚雷的條件 潛艇作爲一種先進高級裝備 製造它的難度和複雜程度 肯定不止大兵今天說的這些 所以世界上能夠獨自制造潛艇的國家 基本上都擁有成熟的工業體系 和先進技術的研發能力 而潛艇在戰爭之中的重要作用 也讓這些國家將潛艇的相關技術列爲機密 但是隨着世界局勢的變動 技術擴散現象在全世界顯現 未來可能會有更多的中小國家 獲得潛艇的製造技術 而他們製造的潛艇 也必然會成爲影響世界局勢的重要力量 我是大兵 我們下期視頻再見 但大兵尤其注意到的是 還是朝鮮軍所派出的排雷兵 因爲俄新社早前就曾報道 光是在庫爾斯克地區 就有將近1000名士兵專職排雷 那麼問題來了 這都2025年了 清除地雷還有必要如此依賴人工嗎 俄烏戰爭的地雷又究竟是什麼情況呢 今天我們就來聊一聊 要說俄軍爲什麼需要朝鮮士兵幫忙排雷 首先就要看俄烏戰場的地雷戰情況 烏軍作爲防守方 爲了遲滯俄軍進攻 使用的是大範圍的網格化部位 而烏克蘭總統澤連斯基 在6月底正式簽署決定 啓動退出了沃泰華近雷公約的程序 這就意味着 烏克蘭今後在地雷的生產儲存使用 以及殺傷型地雷轉讓等方面 將不再受近雷公約的限制 烏軍佈雷策略也將會發生重大轉變 一方面 烏軍大力採用無人機布撒地雷的方式 如同天女散花 能快速在大面積區域佈置地雷 無人機可以在短時間內飛抵目標區域 將地雷精準投放到指定地點 大大提高了佈雷效率 三分鐘時間就可以佈置300公尺雷區 另一方面 烏軍對地雷的智能引信進行了升級 以TM2025地雷爲代表 其智能引信可以根據目標的重量 磁場 紅外信號等特徵進行精準識別 大大提高了地雷的打擊精度和殺傷效果 減少了無效觸發 使地雷能根據目標特徵來決定引爆時機 來增強殺傷效果 當然 傳統的機械式逐一佈雷方式 和最基礎的壓感觸發式地雷 也依舊在前線使用 但對於俄軍來說 地雷戰給俄軍帶來的簡直是連環炸之痛 俄軍裝甲部隊曾在戰場上多次遭遇觸雷困境 2023年一支俄軍坦克分隊在轉移過程中進入雷區 首車觸雷既癱瘓 堵塞了道路 後續車輛被迫轉向時又接連觸雷 形成連環炸 一分鐘三輛戰車全毀 士兵汽車逃入樹林後 仍遭烏軍無人機搜索 雷場不僅對俄軍裝甲部隊造成直接打擊 還嚴重阻礙了後勤線 後勤運輸車輛在經過雷區時提心吊膽 稍有不慎就會觸雷 導致物資運輸受阻 影響前線部隊的物資供應和作戰行動 而造成這種情形 也與俄軍主要是作爲戰場進攻方的因素 以及烏軍使用混合式步雷有關 所謂的混合式步雷 就是反步兵雷 反坦克雷 以及鬼雷等多種地雷的混用 反步兵雷的優勢是其觸發方式多樣 比如壓力觸發 半線觸發等 能有效地限制敵方步兵的行動 反坦克雷的優勢則是威力較大 可以破壞坦克 裝甲車等重型載具的履帶或底盤 使其失去戰鬥力 而鬼雷的優勢則在於 其具有隱蔽性和欺騙性 常被佈置在看似安全的地方 比如彈坑廢墟等 當士兵不小心觸發時 會造成嚴重傷亡 例如在庫爾斯克地區 就存在着面積達300平方公里的 混合雷廠 這種複合雷廠給俄軍的軍事行動 帶來了極大困難 尤其是在傳統地雷應用之餘 新型雷廠也在不斷的得到佈置 事實上 俄烏雙方在步雷技術和掃雷能力上 已經存在明顯代差 正如我們先前所說的 烏軍在步雷技術上 已經實現了三化升級 除了無人裝備步雷 和智能引信接入之外 橫向引信陷阱在前線 也得到了廣泛應用 烏軍設置的橫向引信陷阱 讓地雷觸發方式 就更加隱蔽和多樣化了 地雷可以安裝在各種通道洞口 以及相當於人的腿部 或者頸部的高度位置 當車輛或者人員經過時 可能橫向觸發佈置的引信 導致意想不到的爆炸 而且傳統的機械掃描設備 和手持探雷器 主要是針對地下的目標進行探測 很難察覺到這些被精心僞裝 融入到周圍環境的橫向觸發雷 因此即使俄軍能夠想出 應對烏軍大規模網格化步雷的方法 也不得不再額外增派人手 去消除各種陷阱地雷的麻煩 而烏軍呢 又不可能眼睜睜看着 俄軍以自己最理想的狀態去排雷 這就意味着 戰場環境將對俄軍的排雷作業 帶來諸多陷阱 我們下面就來盤點一下 俄軍排雷的三重困境 雖然俄軍近些年來 也列裝有諸如天王星6掃雷機器人 Korg Hold一型重型掃雷車 這樣的專業掃雷設備 但是由於列裝數量 部署靈活度 以及續航能力等各方面原因 這些載具 還是沒能爲俄軍解決地雷問題 對於前線作戰來說 最常見的排雷手段 當然是機械掃雷 依靠機械裝置來清除地表 或者淺層地雷 但遺漏率高達30% 難以保證全面清除雷區 在實際作業中 經常出現漏掃情況 導致後續部隊仍面臨觸雷風險 就目前來看呢 俄軍在前線能夠靈活部署的掃雷設備 主要就是卡姆亨特 BSH L90探雷器 L90探雷器的主要優勢就是輕 重量的僅2.3公斤 採用高頻脈衝感應技術 可以識別地下7.5公分深度的微量不鏽鋼 能夠在戰場上連續工作12小時 適合士兵隨行攜帶應急使用 至於15M107夜視掃雷車 這樣的遙控型掃雷設備 則並非爲常規戰場掃雷研發 主要還是俄羅斯戰略火箭部隊的專用裝備 事實上夜視掃雷車的主要任務 就是爲白羊M等機動式洲際彈道導彈系統 開闢安全道路 清除其行進路上的地雷和簡易爆炸物 雖然俄烏戰場前線的俄軍士兵很難用上 但是夜視掃雷車本身還是有不少技術亮點的 採用非接觸式掃雷技術 使用HPM高功率微波定向能技術來進行戰地掃雷 首先通過車載的寬幅感應搜索模塊 對可能埋有地雷的區域進行探測 然後發射集中的微波束 使地雷的引信系統失效或者提前引爆 從而實現無形掃雷 無需物理接觸或拋射固體拍雷 可以說俄軍如果能夠配發步兵車那樣 多給前線佈置夜視掃雷車這樣的新裝備 那麼當前俄烏戰場的地雷戰進展 肯定也不會像今天這個樣子 但就目前來看 俄軍還是更願意優先補充 戰場上損耗的坦克與火炮等裝備 以維持前線的作戰能力 而西方制裁使得高精度元件短缺 又影響了新型排雷裝備的研發與生產 導致新裝備的列裝週期再度延長 例如使用T14底盤的掃雷車 BMP-3平臺的掃雷車依然是主流 在這種低成本高能耗的戰場需求導向下 俄軍更傾向於選擇性價比高的排雷方式 這也是人工排雷和現有部分排雷裝備 仍在使用的原因 俄軍的傳統掃雷車 比如UR-77主要是通過火箭拖帶爆炸鎖 來開闢通道 但抵近作業時容易暴露在敵方火力下 風險極高 在執行任務時容易受到烏軍火力打擊 其作爲掃雷裝備的生存焦慮 一點不比作爲主戰裝備的坦克輕 至於人工排雷模式 就更加容易受到兵源數量的限制 因爲人工排雷效率極低 工兵日軍僅能清掃100平方公尺的雷區 只有人員投入足夠多才能提升作戰效率 而且人員面臨巨大生命危險 俄軍對於朝鮮排雷兵的需求 很大一部分就來源於此 況且烏克蘭的無人機不僅會佈雷投雷 本身就是在重點監控俄軍的排雷裝備或者人員 戰場上密佈的彈坑地形 也增加了雷場的隱蔽性 此外 烏軍的電子戰對抗手段 也對俄軍的智能排雷造成了干擾 電子信號的探測與識別並不準確 因此從綜合角度來看 接受朝鮮的人工排雷支持 是基於其自身排雷能力缺口 與朝鮮工兵適配性的綜合考量 同時也有俄朝軍事合作背景的推動 我們下面就來分析一番 其實早在朝鮮援兵抵達之前 俄軍排雷力量就存在雙重缺口 首先是專業工兵數量嚴重不足 前線人工排雷效率極低 其次是俄軍現有的排雷裝備 無法滿足大規模排雷需求 掃雷車數量稀少 傳統機械掃雷器 也並沒有比朝軍先進多少 如果專門發起一場 俄軍與朝軍之間的傳統工兵掃雷競賽 俄軍的效率還真不一定比朝軍高 尤其是在傳統地雷面前 朝鮮軍隊在國內的訓練度已經足夠了 俄武兩軍使用的蘇系舊款地雷 對朝軍而言也是再熟悉不過 例如TM62系列反坦克雷 以及BMN-1型這樣的古董型蘇式地雷 朝軍對此並不陌生 而此前朝鮮工兵 已經參與過庫爾斯克作戰等行動 積累了一定的俄烏戰場排雷經驗 因此他們對於MON-100、200系列反步兵雷 PFM-1蝴蝶雷 以及POM-3礦工型智能雷 多多少少也有所瞭解 甚至從某種程度上來講 俄軍自己訓練同等經驗水平的工兵 都沒有直接接收朝鮮軍隊工兵那麼快 而且朝軍工兵隊伍的規模也比較可觀 已經派遣了接近1000名專業排雷兵 前往俄烏戰場 能夠在相當程度上 來緩解俄軍排雷人力不足的問題 加快排雷進度 而且朝鮮工兵從嚴格意義上來看 算是非戰鬥人員 其定位只是參與排雷工作 在國際政治層面上 具有較低的敏感度 不容易引發國際社會的過度關注和爭議 俄朝兩國此前簽署的 《全面戰略伙伴關係條約》 也在爲俄朝在軍事領域的合作 提供了框架支持 當然上述的這些理由 只是解釋了俄軍 接受朝軍排雷支持的決定 人工排雷這一模式本身 終歸還是一種無奈選擇 是工兵們冒着風險 在2025年的今天 去做類似二戰時期的操作 那麼這種現象還會持續多久呢 難道對於那些軍費預算不充足 軍工產能有限的國家而言 人工排雷永遠都是重要的排雷手段嗎 或許在未來的破局之道上 還是出現在人工智能技術上 未來排雷戰很可能會朝 無人化與智能化的方向發展 也只有這樣 才能打破當前對人工排雷的依賴 AI探雷系統可以通過分析圖像和電磁信號 精準識別雷區位置和地雷類型 提高探雷效率和準確性 定向能掃雷利用微波引信干擾技術 可以在不接觸地雷的情況下使其失效 降低排雷風險 而總體來看 未來多技術融合的排雷方式 應當會成爲新的發展方向 機械電磁和微波複合掃雷技術結合 才能充分發揮各種技術優勢 更高效的清除雷區 不過這些技術的實際應用中 還面臨着數據準確性 與複雜環境適應性等挑戰 實際效果還是有待後續檢驗 至於人工排雷究竟還會延續多少年 也歡迎各位在評論區發表各自見解 我是大斌 我們下期節目再見