潜艇往油舱里注水，只是为了保持平衡？看潜艇的浮态控制有多难？

军事 09-09 来源：小船人的梦想

相较于水面舰艇的航行仅在水面上做二维运动，潜艇在水下的航行则是在三维空间里运动，因此，潜艇的水下控制相较于水面舰艇要更加的复杂。从潜艇的水下控制的观点来看，作用于潜艇的有两种不同的力。一种是静力，即潜艇的正负浮力。另一种是水动力，即作用于艇体、指挥台围壳、垂直舵和水平舵的流体动力。

硕大的潜艇舵叶

不过从潜艇在水下的理想状态来看，最佳的状态是保持中性状态。潜艇在水下处于中性状态时，它既不上浮也不下沉，并且艏艉吃水相等，没有艏倾或艉倾。这种状态原则上要求潜艇具有精确的中和浮力，即潜艇的重量正好与它所排开的水的重量相等（零浮力）。但是潜艇在实际运行中，随着燃油和武器弹药等物资的消耗，自身重量会改变，这种平衡亦被打破。而如何对潜艇上的每一项重量的变化都进行精确无误的补偿，也就成了潜艇水下控制的核心之一。限于篇幅，今天笔者就挑选如何补偿潜艇的燃油消耗，做一个讲解。

压载水舱是潜艇调节平衡的重要手段之一

潜艇燃油系统补重概念的提出：

对于远航程的潜艇而言，其燃油储油量能占到潜艇总排水量的10%以上。此时，如果燃油被大量消耗，必然会引起潜艇自重的变化和重心的转移。以此带来的后果是：必然会打破潜艇现有的平衡造成潜艇的上浮或者倾斜。显然，燃油的消耗会对潜艇的浮态产生重大的影响，所以不得不引起潜艇设计人员的关注。从控制的角度讲，潜艇可以利用舵及主水舱来对这种不良的影响进行调节。但是因为舵的控制利用了水动能，因而需要一定的航速要求；而利用主水舱进行调节，很难做的实时精确控制。因此，为解决这个问题，潜艇的燃油系统引入一个补重的概念。

潜艇在水面航行

潜艇的补重式燃油管系原理：

下图是某型潜艇的燃油补重管系原理图。该系统中共设有9个燃油舱，分成四组（1号油舱为一组，2、3号油舱为一组，4、5、6号油舱为一组，最后7、8、9号油舱为一组），其中除1号燃油舱在耐压艇体内外，其余燃油舱均被设置在耐压艇体和非耐压艇体之间。7、8、9号燃油压载水舱作为备用油舱，一般只在远程航行时才做油舱使用。工作时，由补重水管将补重水输入燃油舱，利用补重水将燃油压至日用油柜，再供主机消耗。消耗时，以组为单位。首先由7、8、9号油舱经7号油舱进行消耗。然后由4、5、6号油舱经4号油舱进行消耗。接着由2、3号油舱经2号油舱进行消耗。最后由1号油舱进行消耗。事实上，补重式燃油管系就是一种自动式的专用压载水系统。注：此处参考《船舶管系设计基础》

某型潜艇的燃油补重管系原理图

一种简单的潜艇补重式燃油管系原理：

当然除去上面这个较为复杂的形式，我还在某潜艇领域的专业书籍上看到一种更为简单的设计。原理是：因为燃油的比重比海水要小，因此，可以在潜艇油舱的底部开孔。工作时，打开油舱底部的通海阀，使燃油舱与艇外的海水直接相通，并使海水部分地进入燃油舱。当燃油逐步消耗后，腾出的空间被进入的海水填满，达到补重的目的。不过需要注意的是，因为燃油和水的比重不同，所以消耗的重量和补入的重量是不相等的。因此，还需要用专用的调整水舱来进行调节，以便保持潜艇的平衡。但是总体而言，用专用的调整水舱来调节补重油舱的重量差，比直接用调整水舱去调节燃油消耗的重量差要更简单一些。