同樣都是在大海上乘風破浪,艦船的頭部與潛艇的頭部形狀卻是截然不同的。
艦船無論大小,頭部的整體形狀都是尖的,而潛艇無論級別,頭部都呈現圓形,這是為什么呢?其實潛艇的圓頭并不是從一開始就這個樣子,早期的潛艇頭部形狀其實與艦船是一模一樣的,因為它本身就是仿照艦船頭部設計制造的。在水面上航行,要想跑得快,就必須要克服水的阻力,而艦船的頭部設計是經過歷史長期檢驗的,所以早期的潛艇自然會毫不猶豫地選擇相同的設計。
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早前的潛艇雖然具備下潛和在水下航行的能力,但其大部分時間其實是和艦船一樣,在水面上航行的。
這是因為早期的潛艇都是油電混合動力,在水面上時通過柴油發動機驅動的,而到了水面之下就會改用電動機。電動機所能提供的動力非常有限,電池的續航能力也不怎么樣,所以潛艇在水下不僅跑不快,也不能長時間航行。所以只有在關鍵的時候,比如發動攻擊或躲避追蹤的時候,潛艇才會下潛,而其余的時間潛艇都是在水面航行。如此,仿照艦船的外觀就是最佳選擇。
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后來,核動力潛艇出現了,于是潛艇不再受限于電動機和電池的制約,只要氧氣、食物和水充足,潛艇就可以一直待在水下。
既然不再長時間待在水面上,原本仿照艦船的頭部設計就需要進行改良了。于是美國第一代的鸚鵡螺號核動力潛艇就將頭部形狀做了些許優化,雖然整體輪廓還是沿用了艦船的樣子,但明顯變得更加圓滑。當然,美國人也知道這種設計并不是最優選擇,所以為了實驗最佳的頭部形狀,同一時期還建造了藍鰭金槍魚號。
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藍鰭金槍魚號并不是一艘核動力潛艇,但它建造的一個重要目的就是為了實驗更優的潛艇外觀,于是世界上第一艘擁有水滴狀頭部的潛艇就誕生了。
之前采用船首形狀的潛艇在水下的最高航速只能達到7節,但藍鰭金槍魚號只需要更少的動力就可以推進到25節,毫無疑問,這種形狀在水下具有明顯優勢。于是自此之后,潛艇就都變成圓頭的了。此后不久,蘇聯的第一艘核動力潛艇就誕生了,同樣也是采用了球形的頭部設計。
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那么,是不是圓球型的頭部能夠最大限度的減少阻力呢?還真不是。
相比船首型,圓球型的頭部的確減少了部分阻力,但并不是最佳。在后來的研究中,科學家們對不同形狀的頭部進行過水下阻力測試,最終的結果顯示,船首型的頭部阻力是最大的,其次就是圓球型頭部,而阻力最小的其實是魚型頭部和圓錐形頭部。既然如此,為什么后來設計制造的潛艇仍舊沿用了圓球型的頭部設計,而沒有采用魚型頭部或圓錐形頭部呢?因為減小水下阻力對潛艇很重要,但并不是最重要的。
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對于一艘潛艇而言,最重要的并不是它的航速,也不是它的攻擊或隱藏能力,而是它的感知系統。
所以盡可能地將更大的聲吶放進潛艇的頭部就是第一考慮要素。無論是魚型頭部,還是圓錐形頭部,它們的內部空間都太過狹窄了,為了減小阻力而舍棄優異的聲吶系統,是得不償失的,而能放置最大聲吶的頭部就是圓球形的頭部設計。也就是說,潛艇頭部的設計必須兼顧考慮阻力和聲吶放置兩個問題,所以后來出現的潛艇才全部如出一轍,都有一個圓頭。
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