潜艇鱼雷发射装置的发展
　　　　一、引  言
　　　　潜艇是最早使用鱼雷武器的战斗舰艇，直至本世纪50年代，鱼雷一直是潜艇的主战武器。二战后，随着核
　　反应堆、电子计算机等高新技术的发展和在潜艇上的应用，使得现代潜艇不仅具有良好的隐蔽性、机动性，而
　　且自持力、续航力大大增加，武器装备性能提高，突击威力增大。
  尤其是在弹道导弹核潜艇出现后，潜艇已发
　　展成为既能执行战役战术任务，又能执行战略任务的海军舰种。弹道导弹核潜艇已成为战略核威慑兵力的重要
　　组成部分。各种类型的现代潜艇上，包括常规动力的柴电潜艇，攻击型核潜艇，弹道导弹核潜艇和巡航导弹潜
　　艇等，都必不可少地配备有鱼雷和鱼雷发射装置。
  
　　　　潜艇鱼雷发射装置是潜艇鱼雷武器系统的一个重要组成部分，通常安装布置在潜艇的首部和尾部。而美国
　　的一些弹道导弹核潜艇则把鱼雷发射装置的发射管安装在艇舯部的左右舷。水滴形潜艇，由于艇尾空间很少，
　　因而在艇尾部不再布置鱼雷发射装置。
  
　　　　发射装置主要功能就是在平时贮存鱼雷，对装填在发射管中的鱼雷提供所需的环境条件，进行必要的维护
　　保养和检查。在发射前完成对鱼雷的射前检查，及对鱼雷的航向、航深、制导工作方式等射击参数的装定，随
　　后根据命令启动发射按钮(或拉动发射手柄)，鱼雷便按预定的方向和速度离开发射管和管前的平台区，进入海
　　洋中靠自身的主机工作向前航行。
  由于潜艇上的空间有限，安装在潜艇上的鱼雷发射装置同时还承担布放水雷，
　　发射巡航式或弹道式反舰导弹、反潜导弹的任务。此外，潜艇鱼雷发射装置还能完成发射自航式声诱饵和声干
　　扰器的任务。当潜艇在海上遇险时，鱼雷发射装置的发射管也是艇员逃生的通道。
  所以，潜艇鱼雷发射装置是
　　具有多种功能和用途的水下武器发射装置。
　　　　自从19世纪70年代，美国人约翰·霍兰开始研究新型潜艇以来，作为潜艇重要组成部分的鱼雷发射装置的
　　研究设计，一直紧紧跟随着潜艇下潜深度的不断增大、续航力和自持力的不断提高而不断地进行改进提高，以
　　便较好地适应潜艇和所装载发射的武器的需求。
  潜艇在水下航行时，若要改变其深度，进行上爬或下潜的速度
　　通常为0。5～0。7米/秒 。不难看出，鱼雷发射装置的最大发射深度是关系潜艇的隐蔽性和作战使用时武器系统
　　的快速性及系统反应时间的重要战术性能指标。所以，美英与前苏联等各主要海军国家都花费相当大的人力和
　　物力，不断地探索和寻找各种技术途径和方案，来解决在水下大深度发射鱼雷这一技术难题，力争使潜艇鱼雷
　　发射装置的最大发射深度与潜艇的最大工作深度相一致，以便潜艇能在所航行的任何深度上，当发现目标时就
　　能立即发射鱼雷进行攻击。
  
　　　　各国现今海军所拥有的潜艇种类繁多，其所配置的发射装置也各不相同。归纳起来，大体上可分为自航式
　　发射装置、气动不平衡式发射装置、水压平稳式发射装置、气动冲压式发射装置、空气涡轮泵式发射装置和美
　　国正在研制尚未装备使用的电磁式鱼雷发射装置等。
  本文仅对上述几型发射装置的工作原理、主要结构特点及
　　主要组成等予以介绍。
　　　　二、自航式发射装置
　　　　自航式鱼雷发射装置，在国外也称游出式(Swim-out)鱼雷发射装置。它是潜艇鱼雷发射装置的鼻祖。其工
　　作原理就是把鱼雷装填到一个框架式的圆筒形栅状管中，使其浸没在水中，只要打开鱼雷的板机使鱼雷发动机
　　工作，螺旋桨产生的推力就使鱼雷自动游出栅状管。
  据史料记载，俄国在1865年装备使用了木制的圆筒形栅状
　　发射管。一战前后的各国海军的潜艇上装备的大都是这种金属制的圆筒形刚性结构的栅状管。通常配置在潜艇
　　耐压壳体外面的上层建筑中，有固定式和可转动式两种。这种结构极为简单的圆筒形栅状管可保证发射过程无
　　气泡，也无倾差。
  而且由于它没有向鱼雷提供能量的动力系统，所以很轻巧，使用简便。它的缺点主要是对鱼
　　雷的要求较高，鱼雷得长时间浸泡在海水中，难以进行及时和必要的保养和维修。在以后的应用中，自然受到
　　了局限。据悉在一些鱼雷试验靶场的试验船只和一些袖珍潜艇上现还在采用，如德国的100型和MST75/3型，意
　　大利的S756/W型等袖珍潜艇。
  
　　　　自航式鱼雷发射装置固有的弱点，一是不能发射无动力的武器，如水雷。二是不能发射热动力鱼雷。因为
　　热动力鱼雷的主机通常是在发射离管后按要求延迟启动，决不允许在发射管里启动工作。同时也不允许鱼雷主
　　机工作时产生的有害气体进入潜艇舱里。
  三是由于潜艇的结构尺寸限制，发射管不能太长，这就使得鱼雷增速
　　不够就出管。因而鱼雷的出管速度偏低。德国 MAK型发射装置的出管速度为6～6。5米/秒。而美国的MK55、
　　MK57和MK59型鱼雷发射装置的出管速度只有5米/秒。出管速度低就使得发射鱼雷时的潜艇航速受到限制。
  
　　　　为了克服自航式鱼雷发射装置的出管速度偏低的缺陷，德国克虏伯·玛克公司在专为出口研制的新型TR—
　　1700型常规潜艇上配置了水压式自航鱼雷发射装置，在艇首部发射管的下面装上一个直径和发射管的口径相近
　　的水缸及蓄压器等。当潜艇在水下高速航行时，利用海水的动压使活塞向后运动，活塞后部的海水被压入发射
　　管后部推动自航鱼雷出管。
  发射的鱼雷离艇后可用蓄压器使水缸活塞复位。水压自航式鱼雷发射装置仅适于潜
　　艇在水下高速航行时发射自航鱼雷，但其所占的空间位置也颇大。
　　　　三、气动不平衡式发射装置
　　　　气动不衡式鱼雷发射装置，简称为气动式发射装置。它是在栅状管式结构的自航式鱼雷发射装置之后出现
　　的，为二战期间世界各国海军潜艇广泛采用的一型发射装置。
  该型鱼雷发射装置的工作原理如下：即把鱼雷(水
　　雷)装填在带有前盖和后盖的密封圆筒形发射管中，在发射前打开前盖，然后根据艇长的命令，打开发射开关，
　　使贮存在发射系统的高压空气瓶(又称发射气瓶)中的压缩空气进入发射管里鱼雷的尾部，进入鱼雷尾部的压缩
　　空气膨胀作功，
　　　　把鱼雷和雷体附近及周围的海水一块挤出发射管。
  为了保证潜艇的隐蔽性，不允许高压空气泡溢出发射管
　　外而暴露潜艇在水下的位置 。 同时要求发射鱼雷(单射一枚或齐射数枚)后的潜艇的姿态基本不变(即不出现纵
　　倾、横倾等)。根据这些要求，气动式发射装置通常由鱼雷发射管、空气发射系统、注疏水系统组成。
  
　　　　气动不平衡式鱼雷发射装置可发射各种类型鱼雷，也能布放无动力的水雷以及相应结构尺寸的水声干扰器
　　材等。每根发射管和一套与其协同工作的发射系统等便构成了一套独立而完整的发射装置。通常的中型潜艇在
　　艇首配置4～8管，在艇尾配置2～4管。
  艇尾部配置的发射装置多用于自卫，因而其发射管的口径也可比首部的
　　小些。当然随口径减小，其发射管长度自然也短的多，这也有利于在空间比较窄小的艇尾部配置。
　　　　通常气动不平衡式发射装置的最大发射深度为80～100米左右。要再增大，技术难度大大增加。
  据悉美国
　　的气动不平衡式发射装置的最大发射深度为61米。
　　　　前苏联在70、80年代建造的现代常规潜艇上仍配置气动不平衡式发射装置，为克服由于发射能量大引起舱
　　室增压过大艇员无法承受等技术难题，采用遥控遥测等新技术和隔舱发射及控制发射过程中废气排进舱内的速
　　率等办法，研制出了ГС—240型气动无泡式发射装置，配置在1982年建成服役的K级(877型)中型常规潜艇上。
  
　　　　四、水压平衡式发射装置
　　　　1954年1月24日世界上第1艘核潜艇——美国的“鹦鹉螺”号下水和随后的环球航行，震动了全球，引起了
　　现代潜艇的水下航速和下潜深度等性能指标大大提高。弹道导弹核潜艇的出现，使得潜艇在现代海战中的作用
　　和地位发生了根本性的变化。
  为了对付能在广垠的大洋中遨游的导弹核潜艇，反潜战和潜艇战(即以潜反潜)成
　　为各海军大国密切关注并抓紧研究的重要课题。鱼雷和攻击型核潜艇受到了重视并快速发展。为了适应潜艇水
　　下作战的需求，鱼雷向着高速、远航程、大深度、智能制导和大威力聚能爆破这些目标发展。
  因而鱼雷发射装
　　置必须与所使用的鱼雷及所配置的潜艇相适应。从50年代中期，美国就花费巨大的人力和物力，探索和研制适
　　于核潜艇在深水隐蔽发射鱼雷的新方案，50年代后期就研制出了能在水下300～600米深度发射鱼雷的新型发射
　　装置——水压平衡式(即液压式)。
  随后不断地予以改进并提供给英国、日本及其它盟国。
　　　　这种水压平衡式鱼雷发射装置有MK54、MK58等型，1967年服役的美国“鲟鱼”级攻击型核潜艇装备了MK63
　　型，1976年服役的“洛杉矶”级装备了MK67型。英国的史达臣·亨晓公司、德国的克虏伯·玛克公司也为212
　　常规潜艇研制出了水压平衡式鱼雷发射装置。
  70年代末到80年代，前苏联建造的“鲨鱼”级、S级多用途攻击
　　型核潜艇、“台风”级弹道导弹核潜艇、O级飞航导弹核潜艇上也装备了水压平衡式鱼雷发射装置。
　　　　水压平衡式鱼雷发射装置是在气动不平衡式发射装置中增加了一个水压平衡系统，其功用就是让待发射的
　　鱼雷后部也与舷外海水相通，使得在发射过程中当鱼雷向前运动时原来作用在雷头上的海水背压被作用在雷尾
　　上的背压所抵消，这样一来，在发射过程中所需用的发射能量——压缩空气的压力和容积保持定值，不再随发
　　射深度的增大而增多。
  这就是所谓的“平衡式发射”，也叫做“平衡发射原理”。
　　　　水压平衡式鱼雷发射装置是由气动不平衡式发射装置改进而成的。它的功能与后者相同，其组成和结构形
　　式，则与所使用的武器的性能、结构密切相关，可分为内置式和外置式两种。通常该型发射装置大都配置在艇
　　首或艇首的Ⅱ舱两侧，以便在首部安放结构尺寸较大的声纳基阵。
  
　　　　水压平衡式鱼雷发射装置由于采用了平衡发射的原理，使得所消耗的发射工质的能量基本上保持定值，因
　　而能在航行深度不大于600米的大中型潜艇上配置。该发射装置较好地解决了潜艇在水下大深度发射鱼雷等武
　　器的技术难题。但由于采用往复活塞式工作原理，水缸和气缸的结构尺寸就比较庞大，其安装要求颇高。
  在100
　　米以上的大深度发射时，由于气缸、水缸和发射管分别安装在不同的部位，艇体变形难免要影响发射过程的正
　　常进行。
　　　　五、气动冲压式发射装置
　　　　在50、60年代当各主要海军国家为满足潜艇在未来海战中隐蔽快速的作战需求，努力探讨在水下大深度发
　　射鱼雷的技术途径的过程中，法国研制出了气动冲压式发射装置，装备在1964年～1970年建造的“女神”级
　　常规潜艇上，其型号为1H-55B型和ED-56型，配置在艇首和艇尾。
   此两型发射装置由于不能在发射之后装填
　　备用鱼雷等原因，后经改进而研制成IQ-63A型发射装置，分别装备在1972～1978年建造的“阿哥斯塔”级常
　　规潜艇和1982年服役的“红宝石”级攻击型核潜艇上。
　　　　气动冲压式鱼雷发射装置比前述的水压平衡式发射装置体积小，重量轻。
  
　　　　每具发射管自有一个冲压器，便于根据作战需要组织齐射，齐射间隔时间不受结构的限制。但该装置通过
　　冲压器把发射推力集中加在鱼雷尾部，这就要求所发射的鱼雷等武器必须能承受所作用的集中载荷。存在不平
　　衡度，就限制了它在水下更大深度上的使用。
  此外，在发射管后盖上安装一个颇长的冲压器不仅使得开关操作
　　不便，而且所需的回转空间位置颇大，对潜艇总体布置和充分利用宝贵的空间也很不利。所以，此类发射装置
　　仅有法国的潜艇使用。
　　　　六、空气涡轮泵式发射装置
　　　　空气涡轮泵式发射装置是水压平衡式发射装置改进和发展的产物。
  水压平衡式发射装置的发射过程是靠贮
　　存在发射气瓶中的高压气进入气缸中膨胀作功，带动与气缸活塞连为一体的水缸活塞运动，利用海水的不可压
　　缩性使鱼雷出管离艇。在发射过程中，要求流入发射管里的海水量必须与待发射的鱼雷的排水量相同才行。这
　　种发射装置自然比较庞大和笨重，而且安装要求颇高，仅适于在吨位较大的潜艇上配置使用。
  70年代末，英国
　　海军部科学研究中心(ARE)提出了对潜艇上所使用的往复活塞式水压平衡发射装置的改进要求。经过剑桥咨询
　　公司的可行性研究，由英国史达臣·亨晓公司开发研制了空气涡轮泵式发射装置。
　　　　该型发射装置的基本运动件是一台空气涡轮泵 (ATP)，它由一个程控发射阀控制。
  发射过程中，鱼雷(导
　　弹、水雷)通过安装在靠近发射管后部的进水阀泵入到发射管里的海水推出。发射用的海水是由空气涡轮泵从
　　舷外吸进的。舷外海水的吸入使得水舱的海水增压。在发射时打开所选定的发射管上的进水阀让海水进入相应
　　的发射管中。
  一台空气涡轮泵供几个发射管共用。但为了有贮备量和提供迅速齐射的能力，在大型潜艇上，通
　　常配置两个独立的空气涡轮泵发射系统。对于小型潜艇可以只配置一台空气涡轮泵发射系统。发射过程的能量
　　控制是靠程控发射阀(PF V)来完成。根据发射时间程控发射阀调节由高压空气瓶提供给空气涡轮的气流量。
  空
　　气涡轮直接驱动海水泵，因而提供给它的空气量直接影响发射回路中水的流量和武器发射速度的分布。
　　　　该装置结构布置比较简便，省掉了结构尺寸庞大和笨重的气缸和水缸等组件，既节省空间，又可直接利用
　　海水的静压力作为水泵的进口压力，这就使得在发射CM(14＊2〗过程中作用在鱼雷头部和尾端的海水静压力基
　　本相同，由于作用方向相反而相互抵消。
  其结果就使发射武器所需的能量为定值，与发射深度无关。这就满足
　　了潜艇在最大工作深度范围内的任意航行深度上根据作战需要，按艇长的命令立即发射鱼雷。
　　　　该型发射装置已配置在70年代末至90年代建造服役的美英最新一代核潜艇上。如美国的“俄亥俄”级弹道
　　导弹核潜艇、“洛杉矶”级和“海狼”级攻击型核潜艇；英国的“决心”级弹道导弹核潜艇和“支持者”级和
　　“快速”级攻击型核潜艇。
  空气涡轮泵式发射装置是现今已装备海军的世界上性能最好的鱼雷发射装置。
　　　　七、其它发射方式
　　　　上述五型鱼雷发射装置是现今各国海军的各种类型的潜艇上所配置使用的。另据有关资料报道，尚有静水
　　压式(静压外推式)和电磁式发射方式有较大的装艇使用的可行性。
  现分别概要介绍如下：
　　　　1。静水压式发射方案
　　　　该型发射装置方案属于外置式，发射管配置在潜艇耐压壳之外，发射装置没有发射动力系统，发射管的结
　　构颇似一卧式往复活塞式水缸，装填在发射管里的鱼雷与活塞相配合。活塞靠后制止器定位，鱼雷装填到位后
　　用系索将其固定。
  当潜艇在水下一定深度要发射鱼雷前，发射管内是充满淡水的。淡水是在备航备潜的时候从
　　安装在发射管上活塞前面的进水阀注入的。待注满后就关闭。贮水罐是抽成真空的。发射前装在贮水罐和发射
　　管之间的排水阀是关闭的。当发射时只需把排水阀打开，使发射管中的淡水迅速注入贮水罐。
  这时作用在鱼雷
　　前端和尾部的海水静压力就不一样了。由于作用在鱼雷尾部的海水压力远大于前端的，在此压力差的推动下，
　　鱼雷拉断系索被推出发射管。
　　　　此发射方式的优点是结构较简单，不需发射动力节省了舱室的空间，解决了大深度发射鱼雷的难题，缺点
　　是雷头和雷尾部的耐海水腐蚀问题和鱼雷维护保养、重复装填方面尚存难题。
  武器的出管速度与发射深度成线
　　性关系，在浅水发射时如何解决安全性的要求等。此方案是否装艇使用，目前尚未见报道。
　　　　2。电磁式发射装置
　　　　1989年2月，美海军海上系统司令部提出电磁式鱼雷发射装置的概念设计/脉冲研究，同时进行发射装置的
　　初步设计。
  该发射装置由发射管、脉冲发射水舱、电磁发控系统等组成。该装置的模拟试验模型是由美国卡曼
　　公司的电磁研究实验室研制的。该发射装置的结构组成与前述的水压平衡往复活塞式发射装置的相比，除发射
　　控制系统完全不一样外，其余组成部分基本相近。
  该装置中的电磁发控系统取代了水压平衡式发射装置中的高
　　压气瓶和气缸等，是用艇上的电能完成发射任务。鱼雷的出管速度可达12米/秒。
　　　　该发射装置的发射弹道和鱼雷的出管等可根据条件、任务需要和武器类型(鱼雷、水雷或导弹)的不同而通
　　过微机进行控制，并可改善发射过程的噪声特性，即由于不使用高压空气作为发射能源而用电磁能，这就使得
　　在发射过程和回程过程中没有排气噪声出现。
  这正是新型攻击型核艇所需要的。美海军现正在“孟菲斯”核潜
　　艇上进行试验。打算在未来的新型核潜艇上配置高功率电力系统，以满足电磁式鱼雷发射装置的使用要求。
　　　　八、发展方向
　　　　发射装置的发展既受潜艇和所使用的武器(鱼雷、水雷和导弹等)的促进，又受其制约。
  根据当今的世界形
　　势，为保卫本国的领土、领海完整和海洋权益，各国都在加强自身的海防力量，潜艇极受重视。根据现代潜艇
　　战和反潜战的发展要求以及现代核潜艇与常规动力潜艇的发展趋势，潜艇鱼雷发射装置的发展方向和发展总趋
　　势如下：
　　　　1。
  不断增大发射深度范围，要求发射装置的最大发射深度尽量做到与所装载的潜艇的最大工作深度一致。
　　　　2。提高对所发射的武器类型的兼容性，使得一型发射装置不仅能发射多种型号的鱼雷，布放多种型号的水
　　雷，而且还能发射多种型号的潜舰导弹或潜潜导弹。
  
　　　　3。提高发射的可靠性和安全性。
　　　　4。提高发射装置的自动化程度，减轻艇员的劳动强度。
　　　　5。尽可能减少发射装置的体积、重量，减化结构并改善装置的可维修性。
　　　　6。尽量利用和开发潜艇外壳与耐压壳之间或艇体外面的适当部位，配置某些武器发射装置。
  
　　　　7。尽量减少发射前的准备时间，缩短发射武器的发射间隔时间和齐射间隔时间。
　　　　8。尽量降低发射装置的费用。包括开发研制的科研费，生产制造的费用和安装、维护保养以及在使用过程
　　中排除故障的修理费用等。
。