瑞典核潛艇:A-11A“原子”號
今天,瑞典以它的AIP(空中獨立動力)潛艇而聞名。然而,瑞典是最早研製核動力潛艇的國家之一,從1957年開始研製。這篇文章總結了核和AIP設計的主要特點,這是傳統動力的A-11 的旅程的一部分。
A-11計劃被分成三個設計流程,每個流程都有一個不同的推進系統。船的前半部分是一樣的,只是推進動力不同。雖然它們被標記為A-B-C,但優先次序如下:
A-11C:封閉迴圈(AIP)推進
A-11A:原子(核)推進
A-11B:電池(柴油電力)推進
儘管如此,核動力的A-11A應該得到最多的關注。當時人們普遍認為,未來幾乎所有的船隻、汽車、飛機和火車都將使用核動力。1954年1月21日,美國海軍使世界上第一艘核動力潛艇下水,隨後在1957年8月9日,俄羅斯第一艘11月級潛艇下水。英國和法國很快開始了他們自己的核潛艇計劃,義大利也一樣(後來放棄了)。瑞典,當時為數不多的潛艇製造國家之一,不想落在後面。因此,核能被考慮用於下一代A-11潛艇專案。
建造核潛艇的動機似乎並不是在波羅的海北部的冰下作業。瑞典潛艇沒有經過冰加固,如果試圖透過冰浮出水面,很容易受到傷害。相反,核動力被視為一種速度和耐力的可能答案,允許一艘相對較小的潛艇快速反擊入侵的(蘇聯)艦隊。
1956年的A-11大綱
瑞典核潛艇的第一個計劃船體直徑為6.1米(20英尺),總長度僅為42米(138英尺),即使以瑞典潛艇的標準來看,它也很小。一種可能性是,像一些後續設計,這艘船沒有任何魚雷重新裝填允許移除常規魚雷室,因此縮短船和減少船員需求。
高度流線型的船體和安裝在尾鰭尾部的不同尋常的舵無疑是受到了美國的影響。
然而,這並不是一個簡單的複製。與美國的船不同,它是單殼的,並且在船體下部有很大的,幾乎像機翼一樣的水上飛機。這些是向下傾斜15.5度和副翼,可以用來調整俯仰(上下)或滾動,讓它轉得更快。
這艘船於1953年下水,它以一種革命性的新型船體形式為特色,這使得它在水下比在水面上航行得更快。
圖紙缺少船尾控制面(方向舵,水上飛機),儘管有一個巨大的五槳葉螺旋槳。一種可能的解釋是,它們明顯的消失可能是尾巴的表面完全消失了。相反,它將依賴於機翼上的副翼和帆上的方向舵,可能與改變螺旋槳的螺距以獲得向量推力相結合。
1957年的A-11A核動力設計
第一個設計有詳細的計劃,1957年的核設計從1956年的大綱中有所改進,但仍然在較低的車體上有獨特的大“機翼”。全移動的“+”形式的船尾控制面被新增在一個非常大的可變螺距螺旋槳前面,這在當時是一個非常先進的設計。
規格:
排水量:965噸
長度:48.5米
寬:6.4米
船員:20人
速度:25+節
武器:6 × 533毫米發射魚雷管,20 × 400毫米輕型魚雷在一個旋轉彈匣外部攜帶。
看起來A-11A, B和C都共享了同一艘船的前半部分,只是船尾的半部分不同。儘管比之前任何瑞典潛艇都要大(最大的A-10,只有720噸),但A-11A仍然只有美國海軍潛艇的三分之一。這意味著船上核反應堆艙的輻射防護必須最小化,只有船員才能受到保護。反應堆艙的側面受到最低限度的保護,這意味著反應堆在港口無法安全執行。因此,柴油發電機將用於港口機動。在服務通道透過反應堆(到達船尾的機械空間)必須在3-5秒內完成,否則機組成員可能會受到致命劑量的輻射(!)在反應堆艙後部的引擎室的最大時間是每天3.5小時。這些安全限制是60年代的標準,今天會更短(!)
艏部突出的設計特點是一個旋轉彈匣用於20枚400毫米TYPE-41“哈羅德”魚雷在壓載水箱中,直接向前透過兩個艙口發射,一個兩側。這些是電動被動尋找的發射-遺忘反潛魚雷。貫穿這個彈藥庫的中心是6個固定的533毫米重魚雷管用於TYPE-27煤油動力魚雷(後來的TYPE-61魚雷)。這些魚雷採用線制導(當時是一種非常新的技術)。雖然533毫米魚雷管從潛艇內部重新裝填,沒有重新裝填被攜帶。由於船頭塞滿了魚雷,聲納,無論是主動的還是被動的,被降級到一個“陽臺”陣列的鰭(帆),給它一個獨特的斷鼻外觀,這也是後來建造的A-11的特點。
大可變螺距螺旋槳將能夠獨立地改變每個槳葉的螺距,就像直升機一樣。這允許一種形式的向量推力,從而有助於潛艇的敏捷性。由於其複雜性,它可能會在隨後的設計中被放棄。
關於A-10的說明
到目前為止,瑞典戰後潛艇設計很大程度上是基於先進的德國第二次世界大戰XXI型潛艇。瑞典在戰爭結束時獲得了一個,儘管他們不得不把它給美國,但在此之前,他們已經廣泛研究了先進的技術。在1957年到1960年服役的A-10 級體現了這種學習,當他們進入服役時非常現代化。720噸的潛艇也是瑞典建造的最大的潛艇,但在世界舞臺上仍然很小。
儘管瑞典在設計上受到了德國和美國的影響,但對小型潛艇的關注和人員的減少讓瑞典工程師們變得非常有創新精神和獨立思考能力。例如瑞典已經在A-10上面安裝了一個旋轉魚雷彈匣。
1958年的A-11A核動力設計
這種設計更小,只有660噸,但在許多方面與1957年以前的設計相似。魚雷裝載量也一樣。可變螺距螺旋槳被一個小得多的固定螺絲所取代。
規格:
排水量:660噸
長度:43.5米
寬:5.6米
功率:4,000 SHP 200轉/分
武器:6 × 533毫米魚雷管,20 × 400毫米輕型魚雷在一個旋轉彈匣外部攜帶
NEPTUNE專案-核電廠
5000 SHP核反應堆和機械裝置將由瑞典主要造船廠和NAVALATOM集團一起合資開發,稱為“NEPTUNE專案”。安裝主要用於水面艦艇(民用和軍用),潛艇安裝作為方便的重複使用。因此,海軍部門資助了第三個專案,整個專案是非常密的。
當時,KOCKUMS是一家以油輪和其他大型貨船聞名的大型造船公司,而潛艇製造只是一項小的“副業”。這是“原子時代”的早期,人們相信很快所有的大型船隻都將由核動力推動——而科庫姆斯希望走在這一領域的前列。
A12級和A13級的註釋
由於先進的A-11專案的長髮展時間,兩艘臨時潛艇設計服役。A-12是A-10的直接後續,具有相同的船頭部分和旋轉魚雷彈匣,與一個新的船尾採用單螺旋槳和“+”形控制面。較小的A-13設計是對第二次世界大戰A4“庫斯特巴塔爾”級的徹底重建,在船頭採用聲納陣列,新的鰭(帆)和全新的船尾部分。
A12也有一個非常大的緩慢旋轉的螺絲,類似於早期的A11概念,除了它不是可變螺距。
類似於上面的A-11A設計,較小的A-13級配備一個10發400毫米魚雷彈庫。但這是在船尾的壓載艙裡,向外傾斜射擊。A-12也被設計來接受這一功能,但它從未安裝。
外部400毫米魚雷彈庫不是很成功。壓載艙內複雜的機械、電氣和液壓裝置存在維修問題。這意味著幾乎持續的電氣隔離問題。此外,配置不適合下一代瑞典輕型反潛魚雷,後者將是線導魚雷——在1970年代,所有瑞典魚雷都變成線導魚雷。
1962年的A-11A核動力設計
到1962年,獨特的旋轉魚雷彈倉在船頭已經被一個更傳統的佈局取代,有四個533毫米魚雷管和兩個400毫米管。四枚533毫米重灌彈能被攜帶以及十六件400毫米武器。
這艘船已經有了等直徑的主船體部分,被採用在即將到來的美國海軍核攻擊潛艇,並有先進的“X”形控制表面,然後在美國海軍的青魚號上測試。
規格:
排水量:1170噸
長度:51.2米
寬:6.04米
功率:7,000 SHP 150轉/分
武器:4 × 533毫米魚雷發射管共8枚魚雷,2 × 400毫米輕型魚雷共16枚魚雷。
船員:21人
核動力的A-11A概念在1962年被放棄,原因有很多,包括政治壓力和對核技術(特別是核武器)日益增長的懷疑。從1960年開始,美國海軍的彈道導彈潛艇裝備了北極星潛射彈道導彈,並在瑞典官員完全知情的情況下部署在瑞典水域附近(這後來被停止,因為新的潛射彈道導彈提供了更大的射程,從而允許更遙遠的操作區域)。瑞典當時也有一個影響深遠、非常先進的戰術核武器計劃,但也被放棄了。A-11A反應堆的一個副產品是用於這些核武器的鈽……
A-11C AIP設計
主要的A-11設計實際上是不依賴空氣推進的A-11C設計。AIP在第二次世界大戰期間在德國率先使用,重點是使潛艇在水下比依靠電池動力快得多。20世紀60年代,英國和美國繼續使用雙氧水作為核動力的替代品,俄羅斯實際上部署了一整類小型AIP潛艇(魁北克級)。
由瑞典公司開發的閉式迴圈發動機,以酒精和氧氣為動力,在發動機後面放置一個大的液態氧(LOX)罐。這個儲罐中間有一個小孔,用於驅動軸和一個環繞式補償儲罐,當液態氧排出時,補償儲罐會裝滿水,以保持相同的排水量。一條狹窄的爬行通道通向後面的機械空間。
A-11C已經準備生產,但它被認為太吵,太依賴陸基支援設施供應戰時液態氧。安靜只是被認為是潛艇戰的一個關鍵因素(在敵人聽到你的聲音之前聽到敵人的聲音是至關重要的),但瑞典已經被英國皇家海軍和美國海軍知道了這一發現——蘇聯又花了10年才真正意識到這一點。因此,酒精-LOX AIP裝置在20世紀60年代被廢棄。
當酒精-液態氧封閉迴圈機械被廢棄(主要是因為噪音問題)時,更先進的燃料電池被考慮進去。這項技術更類似於一些現代的AIP系統,儘管不是今天瑞典船上使用的斯特林發動機。瑞典的ASEA公司推動了A-11C的燃料電池,並建造了一個全尺寸的燃料呼叫機器工作原型。但在向海軍人員演示的前一天,它著火了。這是AIP概念的終結。
A-11B常規設計
當時所有不同的推進系統的開發都為瑞典花費了巨大的金錢,所以A-11的設計轉向了傳統的柴油電力船的後備概念,即A-11B。它在1968年進入服役。