不透氣的魚蘇聯(lián)AIP潛艇發(fā)展之路

AIP潛艇，也就是使用不依賴空氣推進裝置（Air Independent Propulsion）作為動力的潛艇。在21世紀的當下似乎有這么一種趨勢，如果一型潛艇上沒有安裝AIP動力裝置，那么它就很難被評價為是一款優(yōu)秀的潛艇。實際上，如今被炒得神乎其神的AIP潛艇并不是什么新鮮事物。作為潛艇大國的蘇聯(lián)早在上世紀30年代就開始研究不依賴空氣推進動力裝置，并從50年代開始批量生產、試驗了多種AIP潛艇及其動力裝置。

閉式循環(huán)柴油機型AIP

早期研究與試驗型號 隨著潛艇柴油機技術逐漸成熟，自20世紀20年代開始，潛艇上就很少使用汽油機作為動力。但是，由于柴油機無法在沒有氧氣供給的水下工作，早期潛艇水下速度慢、續(xù)航力短的問題非常突出。因此，蘇聯(lián)從30年代開始發(fā)展以單一閉式循環(huán)柴油機為動力的潛艇，以期大幅提高潛艇的水下航速和續(xù)航力。

所謂單一發(fā)動機，就是將艇上的柴油機作為水面航行時的動力，也作為水下航行時的動力，而不使用推進電機。柴油機工作時離不開空氣，確切地說是離不開空氣中的氧氣，它排出的廢氣主要是二氧化碳和氮氣。要使柴油機在水下也能夠工作，就必須解決向柴油機供給空氣和排出廢氣的問題。當時解決的辦法是，先將氧氣液化后貯存起來，在水下航行時在將其氣化。柴油機的廢氣則經過壓縮，先貯存在一個專門的容器內，然后再排放到舷外，部分廢氣和氧氣混合后再供給柴油機使用，這就是早期的單一發(fā)動機的原理。

為了進行這種單一發(fā)動機的研究試驗，從屬于蘇聯(lián)造船工業(yè)部的第18中央設計局，也就是后來的“紅寶石”中央設計局于1938年對1艘Ⅻ型M級小型潛艇進行了改裝，工程師巴濟列夫斯基成為了這種單一發(fā)動機動力裝置的第一位設計師。但隨著德國入侵蘇聯(lián)，相關的試驗被迫中止。戰(zhàn)后雖然又進行了后續(xù)試驗，但結果表明，這種單一發(fā)動機的思路并不可取。

后來，蘇聯(lián)又研制了一種單一發(fā)動機動力裝置。1941年，1艘第ⅩⅤ批M級小型潛艇M-401號被改裝為95型試驗潛艇，用于新型動力裝置的測試。該艇于1941年7月1日下水，隨后轉移到相對平靜的里海區(qū)艦隊進行測試，實際達到了12.5節(jié)的水下航速，這在當時已經是非常高了。這種單一發(fā)動機的廢氣并不是直接排到舷外，而是用一種石灰吸附劑吸收掉廢氣中的二氧化碳，與氧氣混合后再供給柴油機。

試驗型閉式循環(huán)柴油機潛艇615型 95型M-401號在1946年正式編入海軍，同年7月，蘇聯(lián)部長會議決定在此基礎上研制新型小型潛艇。于是，第18中央設計局隨即受命開始了615型試驗潛艇的設計工作，總設計師為卡薩齊耶爾，海軍總監(jiān)督師為莫洛佐夫和舍甫琴科。1948年，研制這一新型動力裝置的專家們還獲得了斯大林獎金。1950年3月17日，615型小型潛艇在列寧格勒的第196造船廠開工，當年8月31日下水，艇號為M-254，在完成舾裝和系泊試驗后，于1953年5月31日交付海軍。

M-254號在試航中表現(xiàn)出了極好的性能，其水下航速比XV型（96型）小型潛艇提高了近1倍，而最高航速下的續(xù)航力也提高了近5倍。其水面排水量為392噸，儲備浮力為25.8%，水面最高航速17.2節(jié)，水下最高航速15.44節(jié)。另外，根據(jù)國家驗收委員會的報告，試航期間M-254號的閉式循環(huán)發(fā)動機未發(fā)生任何故障，運行良好。

615型試驗潛艇為半硬殼結構，耐壓艇體和非耐壓艇體由SKHL-4型鋼焊接而成，指揮臺圍殼的外板和框架則由硬鋁鉚接而成。耐壓艇體內分為7個艙室，第Ⅲ艙（中央艙）用耐壓能力為10千克力/平方厘米，但在實際測試中承受了19.6千克力/平方厘米的負荷，作為水下供氧用的8.6噸液氧儲存在第Ⅵ艙的2個專門圓筒容器中，容器由黃銅制成。艇體共有6個主壓載水艙，其中有4個裝有通海閥。

615型潛艇采用3軸推進，中間軸為6葉槳，兩根側邊軸則為4葉槳，3根主軸分別由1臺功率相同的柴油機驅動。艇上第Ⅴ艙裝有2臺功率為900馬力的M-50型柴油機（轉速1600轉/分），第Ⅵ艙內中間則裝有1臺功率為900馬力的32D型柴油機，所有主機都安裝在隔聲減振器上。32D型柴油機在水下航行時以閉式循環(huán)工作，持續(xù)工作時間可達100小時，對于小型潛艇來說，這一水下持續(xù)航行時間已經很可觀了。其工作原理為：發(fā)動機廢氣首先進入氣體冷卻器，冷凝掉水蒸氣和部分雜質后進入含石灰吸附劑的吸附器中；隨后再次冷凝后通入隔離的無人柴油機艙，與氣化后的液態(tài)氧混合。經過艇上的LTI-50型電化氧氣分析儀檢測后，進入柴油機艙的氣體成分就基本與大氣中的空氣接近，最后從機艙經吸氣總管吸入柴油機供其使用。艇上還安裝了柴油機通氣管工作裝置，可使中間發(fā)動機在潛望鏡深度下工作的同時向蓄電池組充電，并保持3～5節(jié)的航速。

作為615型潛艇主機的2臺M-50型柴油機原本是航空用的高速柴油機，最初只有300小時的使用壽命，后來通過將輸出功率由1000馬力降至900馬力，才將壽命勉強提高到500小時。而32D型柴油機的壽命則較長，能夠保證水面和水下的長期航行。此外，在第Ⅶ艙還布置有1臺78馬力的PG-106型電機（轉速290轉/分），該電機既能用于發(fā)電，也可作推進電機在水下作低速航行，1組60塊23MU型蓄電池則布置在第Ⅱ艙。M-254號從1951年8月16日至1955年10月在水面航行超過15000海里，在水下航行總里程則為1481海里，航行期間32D型柴油機的工作時間為2950小時，M-50型柴油機則為380小時。

批量生產型閉式循環(huán)柴油機潛艇A615型 1953年7月，蘇聯(lián)政府又批準建造了615型試驗潛艇的量產型號A615型，并安排在列寧格勒的第196和第194造船廠生產，一共建造了30艘，其中有1艘在建造時改為637型潛艇。和615型一樣，A615型裝備4具魚雷發(fā)射管和4枚魚雷（沒有備用魚雷），此外，圍殼建筑前還有1門2M-8型雙聯(lián)裝25毫米炮，火炮武器在1956年后全部拆除。

根據(jù)M-254號潛艇的國家驗收委員會提出的建議，A615型潛艇上的主要改進包括：將2個液氧容器改為1個，在容器外包裹礦渣棉隔熱層，以減少液氧的揮發(fā)，并將其安放在耐壓圍壁中；將燃料貯存量從615型上的19.5噸增加到23.3噸；在兩舷軸系上安裝減速器，使兩舷的螺旋槳能夠各自旋轉；艇上石灰吸附劑也由14.4噸增加為14.9噸。除此之外，A615型還將M-50型柴油機更換為M-50P型，壽命增加到600小時，同時功率降低為700馬力，PG-106型電機也通過增加轉速的方式將功率提高到100馬力（305轉/分）。A615型水面水下最高航速相比615型略微降低，但水面水下航程均有所提高。

但隨著615型和A615型大量服役，該型潛艇的問題就大量暴露出來了。1954年秋天，615型M-254號發(fā)生了爆炸和火災事故，但無人員傷亡；1957年9月26日，A615型M-256號由于機艙爆炸而沉沒在塔林灣，經搶救后僅救起7名艇員。因此，從1958年1月開始，蘇聯(lián)海軍明令禁止615型和A615型潛艇在水下使用閉式循環(huán)發(fā)動機航行。為了查明機艙發(fā)生火災和爆炸的原因，蘇聯(lián)海軍在M-257號潛艇上進行了專門的試驗。試驗表明，柴油機在低濃度氧氣（低于15%）環(huán)境下按閉式循環(huán)工作時，機艙極易發(fā)生爆炸。于是，在安裝了氧氣和二氧化碳成分自動控制儀表、泡沫滅火系統(tǒng)和其他技術裝備后，1959年7月該型潛艇又被重新允許使用閉式循環(huán)航行。

615/A615型潛艇的另一重大缺陷是液氧揮發(fā)損失太大。在進行M-254號試驗潛艇的國家試驗期間，液氧工廠向位于利耶帕亞的海軍基地倉庫運送了533噸液態(tài)氧，而利耶帕亞倉庫實際只收到276噸。當從倉庫調運到潛艇上時，液氧僅剩下133噸，即只占全部調運液態(tài)氧的22.7%，而其中又只有20噸直接用于柴油機的運轉。液氧的揮發(fā)性太大，使615/A615型潛艇在海軍基地的保養(yǎng)工作變得十分復雜。最大的問題是這種單一發(fā)動機潛艇的水下航行距離直接取決于艇上液態(tài)氧的保存時間，導致潛艇的自持力僅為10天。

后續(xù)改進型號 1954年，總設計師卡薩其耶爾提出，可以采用當時的一種名為B-2的工業(yè)用過氧化鈉顆粒來替代液氧，并完成了改用過氧化鈉顆粒作為二氧化碳吸附劑和產氧劑的637型潛艇的技術設計，該項目重點改善了第Ⅳ艙內的閉式循環(huán)柴油機的工作環(huán)境和安全性。637型上的動力裝置改進設計是由設計師特羅菲莫夫完成的，雖然提高了可靠性，但航速和續(xù)航力方面都有所降低。

從1958年開始，列寧格勒第194造船廠將建造編號為817的A615型M-361號潛艇改建為裝有這種過氧化鈉供氧裝置的637型試驗潛艇，該艇于1959年7月30日下水，開始進行試航工作。參與M-361號潛艇建造工作的有建造師奧斯特洛夫斯基、工程師夏羅波以及海軍駐廠代表庫里諾夫等人。

而到了1960年5月，造船工業(yè)部突然叫停了637型試驗潛艇的后續(xù)測試工作。很顯然，此時海軍已經將全部的目光轉向當時已經開工的蘇聯(lián)第一艘核動力潛艇627型上。不久后，M-361號潛艇的艇員被解散，該艇隨后被運往列寧格勒海軍工程學院用于教學目的。而615/A615型潛艇則大多在70年代初期黯然退役，默默結束了它們在蘇聯(lián)海軍中短暫的服役生涯。

瓦爾特蒸汽燃氣輪機型AIP

從仿制到自研 蘇聯(lián)研制的第二種不依賴空氣推進系統(tǒng)是蒸汽燃氣輪機裝置，這種動力裝置是二戰(zhàn)時期由納粹德國最先提出的，其原型就是著名的“瓦爾特”（Walter）渦輪機。其工作原理是在催化劑環(huán)境下，由燃機供熱分解過氧化氫作為柴油機水下工作時的氧氣來源。德國在二戰(zhàn)末期曾研制了裝有這種“瓦爾特”推進系統(tǒng)的U-ⅩⅩⅥ型潛艇，據(jù)信其水下航速能夠超過23節(jié)。但U-ⅩⅩⅥ型潛艇在二戰(zhàn)結束前并未完成研制，更談不上投入批量生產了。

納粹德國戰(zhàn)敗后的1945年7月，根據(jù)蘇聯(lián)海軍人民委員會的決定，蘇聯(lián)人在柏林組建了一家由蘇聯(lián)海軍科學技術委員會副主任科爾舒洛夫領導的海軍專門設計局，吸收蘇占區(qū)的原德國海軍潛艇設計人員和船廠專家參加，并以他們的知識和經驗為蘇聯(lián)海軍的潛艇設計與建造提供意見與幫助。1946年，蘇聯(lián)第18中央設計局對在德國收集到的U-ⅩⅩⅥ型潛艇資料進行分析后，認為該型艇的水下航速只有19.6節(jié)，比德國人自己所說的要低4.4節(jié)，而且10%的儲備浮力不能保證耐壓艇體內一艙破損后艇的不沉性。不過，蘇聯(lián)人對德國在二戰(zhàn)期間設計建造的潛艇總體評價還是頗高的，在蘇聯(lián)建造的戰(zhàn)后第一代潛艇身上，我們依然能看到二戰(zhàn)時期德國建造的U-ⅩⅪ型潛艇的影子，并在U-ⅩⅩⅥ型潛艇的基礎上開發(fā)他們自己的蒸汽燃氣輪機裝置潛艇。

1947年，蘇聯(lián)政府決定在德國布蘭肯堡成立一家由第18中央設計局局長安季平領導的設計室，來重現(xiàn)德國人設計的瓦爾特蒸汽燃氣輪機動力裝置。與此同時，位于列寧格勒的第18中央設計局開始在葉戈羅夫總設計師的領導下進行616型蒸汽燃氣輪機潛艇，實際上就是U-ⅩⅩⅥ型潛艇的直接仿制品，不過沒有繼續(xù)研制下去。

到了1948年3月，根據(jù)蘇聯(lián)部長會議的指示，在列寧格勒新組建一家第143特種設計局，總設計師就是從第18中央設計局調來的安季平，其他設計人員來自原在德國的安季平設計室、第18中央設計局和第45中央科學研究院（現(xiàn)在的克雷洛夫中央造船研究所），安季平也帶著他的蒸汽燃氣輪機潛艇項目到第143特種設計局進行新的617型蒸汽燃氣輪機動力試驗潛艇的設計工作，并任命后來蘇俄潛艇設計界的三朝元老科瓦廖夫擔任他的副手。

617型蒸汽燃氣渦輪AIP動力試驗潛艇在列寧格勒船舶機械廠建造，原計劃在建造一艘試驗艇后繼續(xù)建造100艘這種潛艇。617型首艇S-99號于1951年2月5日開工，一年后下水，通過漫長的試航和測試后在1956年3月20日交付海軍。

617型潛艇為雙殼體設計，艇體外形為水下高速航行進行了優(yōu)化設計，耐壓艇體分為6個艙室。其中第Ⅴ艙（輪機艙）中裝有一臺功率高達7250馬力的蒸汽燃氣輪機，可在第Ⅳ艙進行控制。該動力裝置用于水下高速航行，在水面航行時使用1臺600馬力的8TCH 23/30型柴油機（1000轉/分）推進并向艇上的1組蓄電池充電；潛望鏡深度時用柴油機在通氣管狀態(tài)下運轉，水下低速航行時則由蓄電池組向1臺540馬力PG-100型推進電機（7675轉/分）或1臺200馬力的PG-105型經航電機（160轉/分）供電，蒸汽燃氣輪機與柴油機共同驅動一根軸系。617型的水面最高航速為11節(jié)，水面經濟航速8.5節(jié)，在水下使用電動機推進的最大航速為9.3節(jié)，水下經濟航速2節(jié)。

使用過氧化氫的蒸汽燃氣輪機動力裝置的工作原理為：先將過氧化氫送入分解室，借助于專用的催化劑在485℃下分解為氣態(tài)氧（37%）和水蒸氣（63%）。氧氣由分解室進入燃燒室，同時，特種煤油輕烴燃料（TK-8A）也送入燃燒室，在不積炭的情況下進行燃燒。燃燒產物由15%的二氧化碳氣體和85%水蒸汽組成，流過蓄熱器進入溫度恒定為550℃的渦輪機中（全負荷時轉速為9500轉/分）。渦輪機排出的蒸汽燃氣進入冷凝器，蒸汽凝結成水，分離出二氧化碳氣體后由螺桿壓縮機抽出，隨后排出舷外。

617型的耐壓艇體用水密隔艙分為6個艙：魚雷艙、蓄電池艙、中央指揮艙、柴油機艙、渦輪機艙和尾艙，艇體材料由SKHL-4型鋼制成。艇上共布置了8個主壓載水艙、燃料艙和非水密隔間，其中有103.4噸過氧化氫存在置于耐壓殼體之外的32個專門密封容器中，使用時需從該處由舷外水壓將其供入發(fā)動機系統(tǒng)。汽輪機使用的13.9噸燃料同樣儲存在耐壓艇體外的兩個罐體中。此外，艇上還裝載了應急狀態(tài)下供柴油發(fā)電機使用的88.5噸柴油。

617型潛艇的工作潛深為170米，極限深度可達200米，但艇上的蒸汽燃氣輪機卻是有工作深度限制的。蒸汽燃氣輪機可以在30～120米持續(xù)工作（6～8小時），但到了160米深度處就只能短時間工作（約5分鐘）。而且，動力裝置的軸功率也和下潛深度有關，40米深度啟動蒸汽燃氣輪機全功率運轉可以跑到20節(jié)，80米深度為18節(jié)，120米就只有17節(jié)航速了。617型艇上的過氧化氫蒸汽燃氣輪機在啟動前需要進行2小時10分鐘的時間準備，而從靜止狀態(tài)進入啟動狀態(tài)需要9分30秒。使用蒸汽燃氣輪機的目的不僅僅是為了獲得高航速，617型的水下續(xù)航力指標是十分突出的。其8.4節(jié)時的水面航程8500海里，與排水量接近的613型中型魚雷潛艇較為接近；但617型的14.2節(jié)高速時的水下航程可達187海里，而20節(jié)水下極速時的航程為120海里，這對613型來說根本就是可望而不可及的。

617型上的武裝較為簡單，僅安裝了6具533毫米魚雷發(fā)射管，艇上攜帶12枚魚雷。水聲系統(tǒng)包括“塔米爾”-5LS型主/被動聲吶站和“火星”-24KIG型噪聲測向聲吶，圍殼中容納有“旗幟”型水面搜索雷達天線、潛望鏡、WAN-5型通信天線，圍殼后還設有折倒式通氣管裝置。

在建成后，617型首艇S-99號很快投入到了各種試驗和測試中。1956—1959年，S-99號共出航98次，水上航程超過6000海里，水下航程約800海里，其中有315海里是以蒸汽燃氣輪機動力裝置航行的。但不幸的是，1959年5月19日，當S-99號按正常程序從40米、60米下潛至80米時，過氧化氫蒸汽燃氣輪機所在的第Ⅴ艙突然發(fā)生爆炸，造成了嚴重的事故。同年被打撈修復后，蘇聯(lián)海軍明顯減少了S-99號的出航頻率，不久后就告退役。

617型僅建造一艘，也沒有按當初的計劃繼續(xù)建造后繼型號。關于建造617型試驗潛艇的價值，俄羅斯海軍中將、科學博士布羅夫在他1996年出版的書中這樣寫道：“毫無疑問，617型蒸汽燃氣輪機動力潛艇在潛艇建造中起到了重要的作用。由于水下航速高，在該艇的設計和試驗中碰到了一系列復雜的航行性能、操縱性、航行穩(wěn)定性等問題，這些問題后來都得到圓滿的解決。該艇的艇體比較短，但在垂直方向又有某些拉長，升降口的圍井具有良好的的流線型圍壁（無指揮室）并合理地設計了水平和垂直舵，以保證該艇具有極高的速度和良好的操縱性?！?/p>

其他蒸汽燃氣輪機動力潛艇 617型是世界上第一艘水下航速達到20節(jié)以上的作戰(zhàn)潛艇，蘇聯(lián)曾打算繼續(xù)建造裝備蒸汽燃氣輪機AIP動力裝置的潛艇，并于1956—1958年由科瓦廖夫接連完成了617M型、647型、635型和643型等多個蒸汽燃氣輪機潛艇的技術設計。比如635型的排水量增加至1660噸，水下最高航速由20節(jié)增至22節(jié)；643型的尺寸更大，長68.8米，寬14米，排水量達到1865噸，續(xù)航能力也有所提高（22節(jié)水下動力極速航程130海里，2.5節(jié)水下經濟航速2330海里）。643型還準備采用AK-25型鋼，使之極限下潛深度可達300米。

643型的主機為2臺2000馬力的D42型柴油機（1400轉/分），采用雙軸推進而不是617型上的單軸，增加了動力裝置的可靠性和生命力。艇上2臺蒸汽燃氣渦輪動力裝置的功率提升至每臺8650馬力（10500轉/分），推進電機為2臺680馬力的PG-130型（990轉/分），此外還有2臺122馬力的PG-131型經航電機（110轉/分），艇上的蓄電池組為2組各112塊的55STS型銀鋅蓄電池或28SM型酸鉛蓄電池。DB-67型柴油發(fā)電機組功率120馬力，轉速2200轉/分，采用的是按蘇聯(lián)科學院院士丘達科夫提出的循環(huán)方式工作，其在水下工作時吸入的不是大氣中的空氣，而是過氧化氫在分解室內形成的氧氣。

643型潛艇增加了艇上的魚雷貯備量，計劃安裝更現(xiàn)代化的導航、通信和偵察警戒設備，在水下停留時間延長了2倍（達600小時），動力裝置的各個機組都采用了減振措施，以盡可能降低蒸汽燃氣輪機工作時發(fā)出的高噪聲。但是，和615/A615型的發(fā)展型637型一樣，643型潛艇的一切技術性能都在蘇聯(lián)第一代核動力潛艇無限的續(xù)航力和30節(jié)的水下最高航速面前都變得黯然無光，最終停止了發(fā)展。此后蘇聯(lián)除了繼續(xù)展開不依賴空氣推進系統(tǒng)的研究和試驗外，并未實際列裝使用AIP動力裝置的潛艇。

核動力發(fā)電小堆型AIP

每當提起AIP動力，大家往往直接將核動力排除在外——而嚴格意義上來說，核動力也應算“不依賴空氣推進”方式中的一種。除了前文中介紹過的閉式循環(huán)柴油機、過氧化氫蒸汽燃氣輪機外，蘇聯(lián)毫無疑問是世界最早開發(fā)核動力發(fā)電小堆型AIP動力潛艇的國家。

上世紀60年代，蘇聯(lián)曾提出過多種提高柴電潛艇水下持續(xù)作戰(zhàn)能力的方案，其中一種683型是在651型的基礎上研制的飛航導彈核潛艇，以小功率核動力裝置作為動力。當時蘇聯(lián)海軍設想，這種價格低廉又容易控制排水量的飛航導彈潛艇可以在原本那些大量建造柴電潛艇的造船廠里生產（比如高爾基的紅色索爾莫沃造船廠和列寧格勒的船舶機械制造廠）。683型上裝有2座MPU-153型小型核動力裝置和2臺總功率14000馬力的汽輪機，此外還有2組28SM型鉛酸蓄電池（每組112塊），艇上主要武器和電子設備則與651型相似。

然而，隨著蘇聯(lián)海軍將目光轉向了可從水下發(fā)射反艦導彈的670型飛航導彈核潛艇，683型項目即告取消。不過，683型的研制為蘇聯(lián)研究小堆型AIP提供了新的思路，那就是在柴電潛艇上加裝輔助的核動力裝置。相比于功率龐大而體積同樣可觀的核潛艇反應堆，這種輔助核動力裝置的體積很小，能夠大幅提高柴電潛艇水下低速航行時的續(xù)航力。只不過，在水下高速航行時，潛艇仍需依賴蓄電池。

于是，第18中央設計局又受命研制一型安裝緊湊型輔助核動力裝置的651E型，其工程代號為“紅大馬哈魚”。改裝設計是由651型飛航導彈潛艇的總設計師卡薩其耶爾完成的，WAU-6型輔助核動力裝置的設計則交給“青金石”設計局負責。

1976年9月25日，原651型飛航導彈潛艇K-68號駛入高爾基市的紅色索爾莫沃造船廠開始了改裝為651E型試驗潛艇的工作，該艇是16艘651型飛航導彈潛艇中的第3艘，1962年開工，1965年交付。當時已被降級為B-68號大型潛艇的651E型試驗潛艇于1985年1月30日完成改裝工作，并于次年返回北方艦隊第9潛艇分艦隊第7潛艇總隊，對WAU-6型輔助核反應堆進行廣泛的性能測試。

WAU-6型反應堆安裝于651E型潛艇艉部的一個耐壓容器中，位于水線以下。其功率為600千瓦，僅用于發(fā)電，而不像核潛艇上那樣由核動力裝置的蒸汽發(fā)生器產生蒸汽驅動汽輪機。測試結果表明，該輔助核裝置能夠大大增加651E型潛艇的水下持續(xù)航行時間，其3節(jié)經濟航速下的水下續(xù)航力達7000海里——幾乎是原來的10倍！

B-68號于1990年4月19日改名為BS-68號，并于1992年7月3日退役封存。2004年，該艇被運往“海豹”廠拆解，其上的乏核燃料由PM-128號技術基地船提取后進行回收處理。不知道何原因，蘇聯(lián)還有后來的俄羅斯對這種發(fā)電小堆的研究戛然而止了，或許是更為廉價且有前途的燃料電池AIP技術吸引了他們，但潛艇用核動力發(fā)電小堆確實是世界潛艇史上頗有創(chuàng)新性的一項發(fā)明。

燃料電池型AIP

在613型中型魚雷潛艇眾多的改進型號中，613E型動力試驗潛艇所扮演的角色并不比之前進行過傷筋動骨大改裝的武器試驗潛艇和飛航導彈潛艇要遜色。613E型試驗潛艇上安裝的是當時最為先進的電化學發(fā)生器（EKHG），也就是我們現(xiàn)在所說的燃料電池AIP系統(tǒng)。

50年代以后，柴電潛艇雖然都裝上了通氣管，能夠在潛望鏡深度讓柴油機工作并為蓄電池充電，但它會很容易地被敵方反潛機的雷達捕捉到。蘇聯(lián)潛艇設計師渴望一種更加優(yōu)良的空氣獨立動力裝置（WNEU）的出現(xiàn)，來增加柴電潛艇的水下續(xù)航力，這就是蘇聯(lián)研究的第4種不依賴空氣推進系統(tǒng)——氫氧燃料電池。

作為蘇聯(lián)時期發(fā)展的最后一種AIP動力類型，氫氧燃料電池的反應物為液氫和液氧。盡管此前在615/A615型潛艇上因液氧的保存和含量濃度問題出現(xiàn)過重大潛艇爆炸和沉沒事故，但經過這些血的經驗教訓，蘇聯(lián)人已經對如何控制氧含量、執(zhí)行有關的規(guī)章制度、條令和操作程序來避免爆炸和火災的發(fā)生駕輕就熟。

早在70年代初期，蘇聯(lián)艦船工程特種設計局（后改名為“天青石”設計局）就與“量子”科學生產聯(lián)合體以及低溫機器制造生產聯(lián)合體合作開始研制燃料電池裝置。隨后，艦船工程中央設計局的總設計師克雷洛夫便以此為基礎提出了947型潛艇的設計方案。根據(jù)后來公開的設計，947型潛艇是一種大型雙殼體非核動力潛艇，舷間裝有4個用來貯存160噸液氧（儲存溫度-183℃）和20噸保存在儲氫合金材料中的氫氣的容器。因此潛艇的尺寸非常大，艇長105米，寬10.8米，吃水為6.6米，排水量達4380噸。

947型潛艇的主動力為1臺1040千瓦的氫氧燃料電池裝置和1臺500馬力的DGR-500型柴油發(fā)電機，雙軸雙槳推進，電機為2臺2000千瓦的PG-102型主推進電機和2臺145馬力的PG-116-2型經航電機，艇上還裝有4組各112塊的426-P型鉛酸蓄電池。947型設計航速為水下18節(jié)，水面12節(jié)，其5節(jié)經濟航速下的續(xù)航力高達5000海里，而其18節(jié)水下極速的續(xù)航力也有90海里，這兩項數(shù)據(jù)都遠遠超過當時世界上所有現(xiàn)役的柴電動力潛艇。艇上的武裝為6具533毫米魚雷發(fā)射管，備有魚雷18枚，潛艇最大潛深為400米。不過，947型潛艇的設計最后半途而廢。該艇若是投入建造的話，將會是蘇聯(lián)噸位最大的非核潛艇。

1974年4月，蘇聯(lián)軍事工業(yè)委員會決定首先建立陸上和海上試驗平臺，用以研究燃料電池的結構設計，明確其在海洋環(huán)境中操作使用的要求，并研究動力裝置在潛艇上使用的可靠性和防火防爆安全性等。為了在潛艇上試驗燃料動力裝置的運行，“天青石”設計局對一艘613型潛艇S-273號進行了改裝設計，新的試驗潛艇型號為613E型，其工程代號為“角鯊”（音譯為“卡特蘭”）。1980年10月27日，S-273號潛艇進入高爾基的紅色索爾莫沃造船廠接受改裝，并改名為SS-273號，1986年7月22日完工出廠，并于次年開始進行試驗測試工作。

EKHG-280型燃料電池布置在613E型動力試驗潛艇上的第Ⅳ艙，其功率為280千瓦。動力裝置的操縱部位也設在該艙，艙內原本的蓄電池組則被拆除，用以容納廢水艙和蒸餾水艙。在第Ⅲ艙還設有燃料電池用的船舶系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)，液氫和液氧則用4個大型低溫容器儲存，布置在耐壓艇體外的上層甲板上，其中共裝有32噸液氫（儲存溫度為-165℃）和4噸液氧（儲存溫度為-252℃）。

1988年，613E型氫氧燃料電池動力試驗潛艇順利通過國家驗收，燃料電池動力裝置在各種工況下都工作得很穩(wěn)定，試驗中既沒有出現(xiàn)任何不良狀況，也沒有發(fā)生會引起爆炸的情況。試驗表明，在使用燃料電池時，613E型潛艇2.5節(jié)航速下的續(xù)航力為1700海里，能夠持續(xù)航行4周。613E型動力試驗潛艇上的燃料電池技術也成為后來俄羅斯研制677E型“阿穆爾”系列潛艇上燃料電池AIP動力裝置的基礎。

（編輯/筆嘯）