围壳舵是指安装在潜艇指挥塔围壳上的水平舵,主要用于控制潜艇的深度和纵倾。
历史沿革
潜艇作为一种独特的海军舰艇,其运行方式与水面舰船有很大不同。潜艇在水下需要进行三维运动,因此除了配备方向舵外,还需要水平舵来控制深度和保持特定深度的稳定性。早期潜艇通常只有一个水平舵,位于艉部垂直舵附近。现代大型潜艇通常有两个水平舵,包括艉水平舵和艏水平舵。艏水平舵可以安装在指挥台围壳上,被称为围壳舵。围壳舵的作用是使潜艇下潜或上浮,以及控制潜艇的纵倾和深度。在潜艇接近潜望镜深度时,对深度和纵倾的控制尤为重要,以免潜艇露出水面。在深水状态下,潜艇的机动性变得至关重要,因为任何失控都可能导致潜艇沉没。围壳舵的控制通常是通过改变舵的角度来实现的,以改变舵的升力。然而,有些潜艇的艏水平舵固定在艇体上,可以通过缩进或伸出非耐压艇体来控制潜艇的姿态。这种设计使得潜艇在水下高速航行时会产生纵向摇摆,为此德国潜艇在艉部安装了特殊稳定面。美国海军的核潜艇通常采用围壳舵,因为它不会增加潜艇在水面的阻力,也不会妨碍声纳的工作。围壳舵还可以有效控制潜艇在水下的姿态,并且易于操作。围壳舵的设计使其可以在潜艇破冰上浮时旋转90度,以减少撞击风险。围壳舵的寿命有限,应尽可能避免频繁使用。潜艇的水平舵和垂直舵有时会发生故障,尤其是艉水平舵卡住时,会对潜艇的安全构成威胁。在这种情况下,艏水平舵可以帮助恢复潜艇的状态。潜艇的艉水平舵通常比艏水平舵更大,作用更强。在美国海军的“长尾鲨”级攻击型核潜艇沉没事件后,潜艇水下控制的设计受到了广泛关注。美国海军曾尝试使用X形艉舵,但由于复杂性和可靠性问题,最终选择了传统十字形艉舵结构。
各国发展
美国海军早期的核潜艇多采用围壳舵,如战略核潜艇和洛杉矶级之前的攻击核潜艇。然而,随着技术进步和需求变化,美国海军在后期建造的洛杉矶级核潜艇和海狼、弗吉尼亚级核潜艇转向采用首水平舵。这是因为首水平舵更适合破冰和其他任务的需求。美国早期的核潜艇围壳舵无法收进艇体内,为解决这一问题,美国设计了围壳舵转动机构,以便在破冰时减少围壳舵的垂直受力面积并增强承力强度。然而,随着指挥塔围壳的高度和体积逐渐减小,围壳舵的转动机构安装难度增大,因此美国的新一代核潜艇重新采用首水平舵布局。中国的039、040常规潜艇采用围壳舵布局,可能是因为这些潜艇的储备浮力相对较低,双壳体舷间空间不足,同时不需要像俄罗斯那样执行冰下作战任务。