潜艇艇身上开流水孔的奥秘

潜艇，议神秘著称，人们一般很难有机会包揽潜艇的整体外观，除了艇型、指挥台围壳、尾舵，一些细心的读者还在潜艇的外观上发现了各种各样的孔，这就是潜艇的流水孔。它们虽然没有艇上装备的声呐、武器以及各种系统那样至关重要，但流水孔开设的数量、位置以及流水孔的形状和尺寸，也不是一个简单的问题。潜艇流水孔也称自由流水孔，开设的基本原则是：只能开设在潜艇的上层建筑和非水密的非耐压艇体上，而在潜艇的耐压艇体上以及水密的非耐压艇体上不允许开设任何流水孔。

流水孔的开设位置

潜艇流水孔的位置主要与潜艇的结构形式有关。现代潜艇，无论是核潜艇还是常规潜艇，其基本结构分为单壳体、双壳体、单双混合壳体三种。自二战结束以来至今，美国和英国、法国等欧洲国家的潜艇以单壳体结构为主，苏联/俄罗斯和日本，则以双壳体结构为主。

采用双壳体结构的潜艇，它的非耐压艇体相对较大，之中有一部分是具有水密结构的主压载水舱，其余部分则是非水密的结构。具有水密结构的主压载水舱虽然不是耐压的，但它们的进水与排水却是受控的。非水密的非耐压艇体的进水与排水是自由的，因此在非水密的非耐压艇体上，必须开设一些非受控的自由流水孔，这样当潜艇处于水下状态时，可以保证非水密的非耐压艇体处于自由浸水状态。流水孔的位置一般在潜艇的中部，尺寸较大，十分醒目。

采用单壳体结构的现代潜艇，其潜艇的中段全部是耐压艇体，主压载水舱仅仅布置在潜艇的脆部和艇部。由于单壳体结构潜艇的主压载水舱的位置所限，以及主压载水舱的容积相对较小，因此与双壳体结构潜艇相比，单壳体结构潜艇的流水孔开设在潜艇的艏部和艉部，而且流水孔的数量较少，其尺寸也较小。这样，给人的感觉似乎是单壳体结构潜艇没有流水孔。

无论是单壳体结构潜艇还是双壳体结构潜艇，都有上层建筑和指挥台围壳。一般情况下，上层建筑和指挥台围壳都被设计成非水密结构，上层建筑内部和指挥台围壳内部包围的空间均被设计成自由浸水空间。除此之外，潜艇艏艉两端的一些部分也被设计成非水密结构。当潜艇处于水下状态时．这些非水密结构总是处于自由浸水状态。因此在这些空间上方，往往都开设了一些流水孔，以便空气顺利排出。

流水孔的影响

首先，流水孔的数量和尺寸会影响到潜艇在水下航行的阻力。流体力学的计算和试验结果均表明，当潜艇处于水下航行状态时，艇体上一个流水孔的阻力是同样尺寸平板的4～5倍。一艘潜艇的流水孔数量过多、尺寸过大，将会增加水下航行的阻力，直接导致水下航速降低。因此，高速潜艇往往都尽量减少流水孔的数量。

其次，流水孔会影响潜艇的隐身性能。当潜艇处于水下状态时，上层建筑等自由浸水空间内部的海水与外面的海水是自由连通的。潜艇在水下航行时，海水通过流水孔不断流进和流出，并且在这一过程中发生水流波动。特别是在水下高速航行时，这种水流波动将会产生漩涡。当潜艇达到某一航速时，水流波动产生的漩涡可能与潜艇液舱或者潜艇内部空间结构发生共振现象。一旦发生共振现象，不仅会产生阻力，增加潜艇推进能量的损耗，还会发出噪声，降低潜艇的声隐身性能。在一些特别严重的情况下，共振结果还将导致潜艇结构的疲劳裂断。因此为了克服这些不利因素，一些国家在潜艇的主要流水孔处设置了采用活动链接方式的封闭挡板。当潜艇处于水面状态或下潜、上浮时，封闭挡板处于开启状态，但是当潜艇处于水下航行状态时，则处于关闭状态，将流水孔封住。采取这种办法虽然对降低潜艇的噪声和阻力起到了一定作用，但由于流水孔处的挡板机构经常处于水下状态，因此必须采取经常性的维护保养，从而大大增加潜艇日常运行的负担。对此，还有一些国家采用了另外较为简单的解决办法：在流水孔处装设固定式的扁平条格栅结构，格栅中的扁平条方向与水流方向垂直或成某一角度。这种扁平条格栅结构虽然一定程度上可以防止在流水孔处形成振荡的水流漩涡，但是其效果仍然比不上活动式挡板机构。苏联/俄罗斯的一些潜艇，便采用了这种装设扁平条格栅结构的流水孔。

第三，流水孔的设置与潜艇潜入水下所需要的时间存在着密切关系。当潜艇处于水面状态时，主压载水舱内部也充满着空气。在下潜的过程中，外界海水从主压载水舱底部的进水孔进入，把舱内的空气经由开启状态的排气阀门排挤出去。而被排挤出去的空气，将再经由流水孔被排出艇外。由此可见，对于潜艇而言，其非水密部分的非耐压艇体内部和主压载水舱内部的空气被排除的速度取决于流水孔的数量、位置和流水孔的大小，因此直接影响潜艇潜入水下所需要的时间。对于二战期间以水面航行为主的潜艇来说，下潜时间一旦过长，往往导致潜艇遭到敌人的致命攻击，直接影响海上生存能力。所以第二次世界大战期间，许多国家为了实现潜艇的快速下潜，通常采用的办法就是增加流水孔的尺寸和数量。

流水孔的发展

虽然从世界各国海军潜艇来看，其流水孔的形状、尺寸、开设位置和数量可谓形形色色，五花八门，但发展趋势却呈现了一种共同的规律——流水孔逐渐由多排方形演变为单排方形，其数量逐渐减少，并且到了20世纪80年代时进一步演变为纵缝式排水孔。

美国海军的“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇上的流水孔采用的是现代潜艇典型的纵缝式流水孔。该艇在上层建筑的左右各有一条纵缝式的流水孔，从指挥台围壳前面的位置开始，沿水平方向一直向后延伸到导弹舱稍后的艉部耐压艇体的转折点处，其长度达到几十米。与“俄亥俄”级纵缝式流水孔不同的是，苏联在同期设计建造的弹道导弹核潜艇上，其上层建筑开设了大量单个方形多排流水孔，由此也体现出美国与苏联在潜艇设计指导思想方面的差异。

随着世界各国采用单壳体结构或者单双混合结构的潜艇越来越普遍，潜艇艇体上的纵缝式流水孔的长度也不断缩短。有一些采用单壳体结构的水下高速潜艇，例如美国海军的“洛杉矶”级攻击型核潜艇，仅仅在其艏部和艉部两舷侧上部开设了数量很少的流水孔，而且每个流水孔的尺寸也很小，如果不十分仔细观察，很难发现。潜艇艇体上开设的流水孔，其尺寸、形状以及数量的演变趋势，反映了人们对于潜艇流水孔与潜艇隐身技术、水下高速航行性能之间复杂关系的认知水平在不断得到发展和提高。