수년 동안 나를 괴롭혔던 문제 중 하나-잠수함에서의 동력 전달
첫 번째 질문: 왜 제 2 차 세계대전의 잠수함 (예: U-57 1) 이 물보다 물속에서 속도가 느릴까요?
당시 잠수함의 작전 방식은 주로 수면 항행이었고, 전투에서 잠수만 하고, 독일군의 늑대성 전술에서는 야간작전에도 어둠을 이용해 수면 공격을 개시하는 경우가 많았기 때문에 잠수함 속도는 부차적인 성능으로 여겨졌다. 이른 중반, 각국의 잠수함의 선종류 설계는 모두 수면항행에 적합한 칼형 보트의 우두머리를 채택하여, 수면항행 시 파동을 쪼개어 흥파 저항이 항행 상태에 영향을 미치지 않도록 방지하여 속도가 매우 빠르다. 하지만 이 선은 수중에서 저항이 크다. 칼모양의 함수, 양쪽에서 튀어나온 물탱크, 갑판의 화포와 기관총, 방파방패가 달린 함교 등이 모두 저항을 크게 증가시켜 수중 항행 속도에 영향을 미쳤다. 이 선형 디자인을 채택한 마지막 독일 잠수함, 9D 잠수함이 대표적인 예이다. 배는 수면에서 최대 속도가 19 절에 이르지만 수중에서는 최대 속도가 7 절밖에 되지 않는다.
제 2 차 세계 대전 말기에 독일 해군은 연합군의 대잠 역량의 빠른 증강으로 독일 잠수함이 수면 위로 부상하는 것이 점점 더 위험하다는 것을 발견했다. 낮과 밤을 불문하고 미국과 영국의 해군 호위함은 수면 위로 떠오르는 독일 잠수함을 신속하게 발견하고 공격할 수 있다. 그래서 독일 잠수함은 어쩔 수 없이 수중 공격을 해야 했다. 이렇게 수면의 고속 성능은 전혀 쓸모가 없다. 그래서 독일에서 새로 개발한 잠수함: 2 1, 선 스타일을 완전히 바꿔 상갑판의 화포 등 두드러진 부분을 없애고 매끄러운 외형 디자인을 채택하여 수중속도를 크게 높였으며, 최고 속도는 18 절에 육박했다. 동시에 매끄러운 뱃머리가 파도를 헤치는 능력을 약화시켜 흥파 저항을 증가시켰기 때문에 최대 수면 속도는 16 절로 떨어졌지만 수중항속보다 낮았다. 이 보트는 실전에서의 활약이 매우 성공적이었지만, 독일의 패전은 단지 몇 척만 만들 수 있어서 큰 역할을 하지 못했다.
두 번째 질문: 현재의 원자력 잠수함은 일반적으로 물보다 더 빠릅니까? 왜요
전쟁 후, 2 1 U 보트의 디자인 스타일은 각국에서 인정받았고, 미국, 영국, 소 등의 신형 잠수함은 이런 매끄러운 선종류 디자인을 잇따라 채택했고, 수중 저항이 가장 낮은 물방울형 디자인은 미국이 개발했다. 이 디자인은 수중 항법의 저항을 더욱 낮추지만, 동시에 전 선체의 파도 문제를 더욱 심각하게 한다. 수면 속도가 10 섹션을 초과하면 잠수함은 통제하기 어려워져서 갑자기 옆으로 굴러가거나, 한쪽으로 치우치거나, 고개를 숙이기 쉽다. 엔진 동력이 아무리 높아도 소용이 없다. (이 문제를 완화하기 위해 둘 사이에 있는 고래 모양의 뱃머리를 개발했다). 그래서 잠수함은 물 위에 있는 것보다 물 속에 있는 속도가 훨씬 빠르다.
세 번째 질문: 이것은 수중과 수면 아래의 전력 시스템 전송 방식과 관련이 있습니까?
기본적으로 무관합니다. 기계 전동이나 전동은 에너지 이용 효율과 소음에만 영향을 주며, 수중과 수면의 속도 차이와는 직접적인 관계가 없다.
네 번째 질문: 잠수함은 수중에서만 전기를 에너지로 사용할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 물 위를 항해할 때 디젤 엔진에 의해 구동됩니까, 아니면 증기 터빈-발전기-정류기-배터리 -DC 모터-프로펠러에 의해 구동됩니까?
전부는 아닙니다. 일반 잠수함이 수면에서 항행할 때, 어떤 것은 디젤기관이 기계 전동을 통해 프로펠러를 직접 구동하거나, 어떤 것은 상술한 방식으로 전동을 통해 구동한다. 대부분의 핵 잠수함은 기계적으로 구동된다. 오직 미국의 늑대급만이 소음을 줄이기 위해 이 같은 전기 구동 방식을 채택했다.
다섯 번째 질문: 원자로의 기동성이 수출전력의 갑작스러운 조정을 만족시킬 수 있을까?
물론이죠. 원자로의 전력 증감은 매우 편리하며, 제어 시스템을 통해 연료봉의 삽입 깊이를 조절하면 몇 분만에 동력을 크게 조정할 수 있다.
질문 6: 오스카 태풍, 오하이오 해늑대 등 어떤 계획이 있나요?
앞서 언급한 바와 같이, 해늑대급이 전기구동이라는 점을 제외하면, 다른 핵 잠수함은 증기 터빈에 의해 기계 전동을 통해 프로펠러를 직접 구동한다.