独角鲸号核潜艇:冷战美国海军静音性能最强的核潜艇(珍贵照片)
在1960年代初期,美国海军向通用动力公司提出要求,使用第二代鲟鱼级攻击核潜艇的原始设计建造一艘特殊的实验潜艇,具备安静、快速的特性,并且大量采用成熟技术,这就是独角鲸号核潜艇,编号SSN-671。
核潜艇的潜在噪声源主要是动力系统,只要核潜艇够大够重且速度够快,动力系统交换的能量就越多,噪声就会很大,很容易被高灵敏度的声纳侦测到。如果舰船工程师能够消除或改善沉重的动力负荷,就可以降低核潜艇的噪声。
通用动力公司确定了好几项可以改进的领域,之一项是核潜艇主反应堆冷却剂专用泵,这些大型高温高压泵在重负荷下运转,可能是任何核动力船舶最明显的声源。通用电气重新设计了独角鲸号的压水反应堆,反应堆容器位于潜艇壳体的底部,蒸汽发生器位于反应堆上方,以促进反应堆主冷却水的自然流动。一回路中的水在高压下顺着管路进入蒸汽发生器,在那里能量被交换到二回路,产生蒸汽。失去热量的冷却水沿着回路被送回到反应堆中,开始下一循环。
这个简单的设计完全依靠热力学循环来驱动冷却剂,不需要机械泵来参与,在低速状态下只需要自然循环就可以满足功率输出的要求。当然独角鲸号仍然保留了主泵,在两种情况下,主泵必须参与工作。一个是反应堆功率过低已经处于临界状态的时候,这个时候温度和压力不足以维持自然循环,必须用主泵维持冷却剂循环;第二种情况则是核潜艇高速前进的时候,此时必须开启主泵加速冷却剂循环来保证功率输出。不过因为自然循环解决了很大一部分问题,主泵的体积可以大大减小,既减少成本,同时也节省了空间。这种设计因为静音能力超强,直接被应用到了后来的海狼级上。而青出于蓝的海狼级应用了更多的静音设计,比如将螺旋桨换成泵喷,取代了独角鲸成为世界上最安静的潜艇。
下一项改进是核潜艇中使用的大型减速齿轮系统。这种由齿轮组构成的机械复合体用于将高能量、高转速蒸汽轮机运动转换为高扭矩、低转速传动轴运动,进而带动螺旋桨转动。这种减速系统中的每一个金属连接处都是一个噪声源,在任何速度状态下都可以被探测到。通用动力公司直接把大型减速齿轮系统给删除了,取而代之的是新型的直接驱动式涡轮机,比原来的减速齿轮设计更大,导致独角鲸级潜艇比鲟鱼级略宽,静音性能也更强。
通用动力还在独角鲸号艇体的外部增加了两个海水勺,当独角鲸号向前移动时,两个海水勺会自动使水进入海水冷却系统,用来给二回路的蒸汽冷凝器进行降温,这样就不需要专门的泵了。
1966年1月,独角鲸号在康涅狄格州格罗顿的船厂开启建造工程,为了防止潜艇上的高新科技泄密,整个工区采取严格的保密隔离措施。独角鲸号于1969年完成海上试验,表现非常好。由于独角鲸号非常神秘,相关照片很少。
独角鲸号被分配到康涅狄格州新伦敦的第二潜艇分队,并于1970年部署到苏格兰的圣湖和法斯兰海军基地,然后从挪威海进入巴伦支海,在那里独角鲸号成功地尾随了苏联潜艇。
直到今天,已经退役的独角鲸号的任务细节仍然是高度机密,由于其静音性能出众,经常被派出去执行跟踪苏联潜艇和水面舰艇的任务,收集了很多苏联北方舰队的宝贵数据。在1970年至1974年间,独角鲸号进行了六次以上的部署,并获得了功勋单位表彰。从1975年到1979年,独角鲸号被部署到地中海的美国第六舰队,并独立获得了另外两个功勋单位嘉奖。
在1980年,独角鲸号回到南卡罗来纳州的查尔斯顿海军基地,为即将到来的大修做准备。在反应堆关闭和柴油燃料卸载后,大西洋上的飓风光临了查尔斯顿海军基地,艇长并没有让独角鲸号随波逐流,而是让其下潜到库珀河底部,就这样躲过了飓风。
随后独角鲸号经历了长达36个月的加油和大修,包括对AN/B *** -5D综合声纳系统的升级。其换装了新型TB-23低频拖曳阵列声纳,低频声波在水介质中的传播距离相比高频更远,损失能量更小。艇体尾部形成大凸起驼峰形状,用于容纳声纳设备。
1994年独角鲸号重新回到第六舰队,然后于1996年在南美洲进行了为期四个月的旅行,在1999年退役。独角鲸号的自然循环冷却水技术被下一代核潜艇洛杉矶级、海狼级和俄亥俄级所继承,但是技术过于超前的直接驱动式涡轮机技术并没有延续下来。