由于在军事领域没有作过多关注,很抱歉不能做详细回答,谢谢!

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潜艇是大国海军必不可少的重要装备之一,尤其是现代先进潜艇,不仅隐蔽性好,而且自身拥有强大的探测和打击能力,即便是美国大型核动力航母编队这样的强大海上作战单位,也会时不时会被其他国家的潜艇突破防线,因此发展潜艇也是一般国家海军制衡大国海军的有效方式之一 。排水量数千吨甚至数万吨的钢铁制造的潜艇,在设计时如何考虑保持稳定性而不会倾覆的呢?主要是两个方面:2018年南海阅兵展示的094改进型战略核潜艇
1)横向稳定主要靠艇体“重心”与“浮心”设计:“重心”是指潜艇的重力中心,比较好理解;“浮心”是指浮体或潜体水下部分体积的形心,当浮体方位在发生偏转时,其水下部分的体积虽保持不变,但其形状却发生变化,因而浮心的位置也相应地移动 。重心与浮心如果不在同一垂直直线上,就会产生力矩,对于水面舰艇以及在水面上航行的潜艇来说,重心与浮心间的力矩是决定潜艇及水面舰艇横向稳定性的关键因素 。在现代水面舰艇和潜艇设计中,结构上基本都是左右对称布置,这也是为了尽可能的降低舰艇重心与浮心始终保持在同一直线上,降低侧向力矩、保持稳定性 。水面舰艇“浮心”与“重心”力矩的形成(潜艇也一样)
而对于潜艇水下航行的稳定性,也同样决定于浮心与重心之间的距离,即水下稳心高 。浮心在重心之上,则稳心高为正值,潜艇可以自动恢复到原平衡位置,使潜艇处于稳性平衡状态;浮心与重心重合,则稳心高为零,潜艇既无扶正力矩,也无使潜艇继续倾斜的力矩,潜艇将停留在倾斜位置,使潜艇处于中性平衡状态;浮心在重心之下,则稳心高为负值,扶正力矩与倾斜方向一致,起着倾覆作用,当外力作用消失后,潜艇将在此倾覆力矩作用下,继续倾斜,使潜艇处于不稳定平衡状态,直至倾覆 。在设计时,既要考虑潜艇水下航行的阻力,也要考虑潜艇稳定性,出来几何结构上考虑稳心高的因素外,在艇内设备布置上也须考虑对稳心高的影响,如类似发动机、蓄电池、配重等大重量的设备都会放置在最底部,这其实也是保障潜艇稳定性的重要因素 。潜艇水下“稳心高”示意图“海上不倒翁”海巡06117,典型的正稳心高设计,可以“360度回旋”!
2)纵向稳定性重要靠控制“艇内自由液面”实现:影响潜艇纵向稳性的主要因素是艇内“自由液面”的流动和在纵向上移动载荷 。压载水舱内的水及燃油等“自由液面”流动,也会可减弱潜艇纵向稳定性;而艇内纵向移动载荷(如密封舱进水、鱼雷位置移动等)易使潜艇产生纵向不平衡力矩 。由于潜艇长宽比很大,水下纵向扶正能力差,产生的纵向不平衡力矩往往很大,使潜艇易出现大纵倾,一旦监控或操作不及时就会发生沉艇的风险 。在潜艇设计中,纵向稳定性可以利用艇艏或指挥围塔上“升降舵”及尾部尾舵来增强;水面横向稳定性还可以通过增设“减摇鳍”强化,而潜艇目前还没有这种设计;总之,潜艇的稳定性是设计时需要考虑的关键因素,而且,在恶劣海况下也不会暴露在波涛汹涌的海面 。美国“俄亥俄级”战略核潜艇长170.7米、宽12.8米,长宽比超过13(目前主流水面舰艇长宽比在8-10左右)!纵向稳定性不好控制“北风之神级”战略核潜艇结构
指挥围塔上的“升降舵”
现代潜艇的设计、建造是一项技术含量很高的系统工程,能够独立设计、建造先进潜艇的国家屈指可数,而且海上对抗需求的不断提升,潜艇的技术含量和吨位也将不断增大,在潜艇方面的竞争也会瑜伽剧烈 。保证潜艇的稳定性只是最基本的设计要求,进一步降低潜艇噪音、提升探测和打击能力才是难点 。美国正在研发的下一代战略核潜艇“哥伦比亚级”
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