巨鲸猎洋：核潜艇，我有硬壳

核潜艇的艇体结构有单壳体、双壳体和混合壳体三种形式。这三种结构形式中都有一个硬邦邦的壳——耐压壳体，这也是潜艇有别于水面舰船的最大特点之一。耐压艇体在水下是完全密闭的，能承受海水的压力。在海洋中，大约水深每增加10 米，水的压强就增加一个大气压，也就是大约每平方厘米增加1 千克物体带来的压力。如果潜艇下潜到300 米，每平方厘米的耐压壳上就要承受约30 千克的压力，那么，一艘庞大的核潜艇耐压壳体表面所受到的海水压力的总和就是巨大无比的，可达到几十万吨物体的重量呢！所以必须规定潜艇的下潜极限深度，否则潜艇就会被海水压破。为了提高耐压艇体的抗压程度，耐压艇体都尽量选用强度高的金属材料，外形都做成承压好的圆筒形状，在耐压壳体上还布满了加强肋骨。

单壳体核潜艇的壳体是一个类似圆柱形的大筒子，在水下要承受海水的压力，这种耐压壳体是潜艇在水下的最基本安全保障。其实，单壳体核潜艇在耐压壳体外的艏艉端还各有一段流线型的非耐压艇体，内部还分别设有艏艉主压载水舱，用来调整潜艇的平衡和用于紧急上浮。可见，所谓的单壳体核潜艇，并不是完全的单壳体。单壳体的优点是结构简单，在具有同等排水量的前提下，具有较大的艇内空间，可以增加潜艇的有效装载。但是单壳体加工对工艺要求非常苛刻，这是由核潜艇的特殊工作环境决定的：比如，在北冰洋海域活动时，容易受到浮冰的冲击，造成艇体表面的损伤，一旦耐压壳体破损进水，艏艉端的主压载水舱过小，就无法提供足够的浮力使潜艇安全上浮。

那为什么美国、英国和法国多采用单壳体结构呢？美国认为，尽管单壳体核潜艇经不起碰撞，但现代核潜艇绝大部分时间都在水下活动，与水面船只和浮冰相撞的机会越来越少；而且，无论什么样的潜艇，一旦遭到现代反潜武器的袭击而引起破损，几乎都不可能进行潜艇救生。单壳体核潜艇的典型代表是美国的“洛杉矶”级核潜艇。

单壳体核潜艇（粗线部分为耐压壳体）

单壳体的“洛杉矶”级“756”号核潜艇与“乔治·华盛顿”号航母比高下

双壳体核潜艇的内壳是耐压壳体，而外壳是不承受海水压力的非耐压壳体，包在耐压内壳外面。双壳体核潜艇的外壳制作相对容易，可以做得更加光顺。外壳与内壳之间的舷间可对各种碰撞和外来武器的攻击起到缓冲保护作用。双壳体核潜艇在水下可提供较大的浮力，有良好的生命力。双壳体核潜艇的另一个优点是，由于外壳与耐压壳之间最大距离可达3 米，这就为安装各种设备留下了充足的空间。但是双壳体核潜艇一般比单壳体潜艇大，不但对航速有影响，而且声呐反射面大，被敌方主动声呐发现的机会也相对较大。俄罗斯海军沿用从苏联时期就受到青睐的较大的储备浮力，坚持“一舱进水全艇不沉”的标准，他们认为安全性是压倒一切的因素，因此他们的核潜艇几乎全都采用双壳体结构。

双壳体核潜艇（粗线部分为耐压壳体）

混合壳体核潜艇中和了单壳体和双壳体的优缺点。这种潜艇上的部分区域采用双壳体，而其他部分采用单壳体，艏艉端仍然保留主压载水舱，其余的主压载水舱布置在双壳体的舷间。美国早期的核潜艇大多使用这种混合壳体结构。

混合壳体核潜艇（粗线部分为耐压壳体）

核潜艇的耐压壳体材料大量使用坚硬无比的钢铁，但读者可能不知，有一种“比铁还硬，比钢还强”的材料敢于和钢铁“叫板”，这就是号称“崛起的第三金属”——钛（前两位分别为铁和铝）。钛在地壳中的含量极为丰富，在金属中仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁，居第七位，它具有比重小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强、无磁性等优点。迄今为止，钛已在航空、航天、核能、舰船等领域获得广泛的应用，俄罗斯的“阿尔法”级、“塞拉”级、“麦克”级、“阿库拉”级、“台风”级和深潜研究型核潜艇都已经大量使用了钛合金。(www.xing528.com)

有人曾把1 毫米厚的钛片沉到海底，5 年后取出还是亮闪闪的，毫无锈迹；而同样厚度的铝、铜和号称“不锈”的不锈钢，在海水中分别于8 个月、1 年和4 年即被腐蚀殆尽。不锈钢都如此，就更别提一般的钢铁了。

美国“洛杉矶”级攻击型核潜艇“汉普顿”号（“SSN-767”）钻出冰面

钛合金的强度高于钢铁，重量却只有同体积钢铁的一半，特别是具有承受深度海水压力的本领。核潜艇的耐压外壳如果采用钛合金，最大下潜深度可以达到1 000 米左右，是钢铁核潜艇的2～3 倍，其隐蔽性能大大提高。若在深海与其他核潜艇捉起迷藏来，会令对手怯而止步。由于钛合金核潜艇的重量减轻，也有利于在推进功率不变的情况下，进一步提高水下航速。

钛合金的抗腐蚀性能极好，在常温下很稳定，是名副其实的“不锈”。潜艇的外壳长期泡在海水里，有些极易腐蚀而又不易保护的设备和管路（如海水冷凝器、鱼雷发射水缸、阀门等）也要接触海水，因此，潜艇的艇体、设备和管路因腐蚀造成的破损事故时有发生。为了减小海水的腐蚀，用钢铁建造的核潜艇在服役期必须定期给艇体表面除锈和涂抹防锈漆，接触海水的设备也要使用化学药剂防腐。而对钛金核潜艇，就不存在上述麻烦，连续使用时间可提高10 倍以上，大大延长了核潜艇的使用寿命，减少了因维修保养占去的时间。

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钛合金既不怕冷也不怕热，在1 668 ℃的高温时才会熔化，比“不怕火”的黄金熔点还高出600℃左右，安全使用温度约在-200℃～500℃范围。所以核潜艇在服役期间根本不用顾及温度对钛合金制品的影响。

钛合金的无磁性也是其优于钢铁的一个主要方面。钢铁在使用后会带有磁性，这就给敌方磁探测提供了目标，所以必须定期对核潜艇进行整体消磁；而钛金核潜艇无磁，在磁探仪面前绝对隐身，减少了暴露的概率。

当然，钛合金也不是尽善尽美的，它的致命弱点是在高温下容易氧化，形成二氧化钛、氮化钛渣子，影响钛合金的质量。为此，在实施钛合金热处理工艺时，必须在真空条件下操作，进行钛合金的焊接时须用氩气保护（氩弧焊）。另外，钛的原材料加工成本较高，其成品价格比钢铁昂贵得多，是不锈钢的5～10 倍。钛合金核潜艇的钛用量很大，俄罗斯一艘核潜艇需要的钛合金高达上千吨。可见，如果没有丰厚的钛储量或雄厚的经济、技术实力，一般国家是不敢问津钛合金潜艇的，这就是钛合金核潜艇难以普及的原因。