潜艇发生水下碰撞的可能性

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  英法核潜艇于2月3日深夜在大西洋中部的碰撞事件是冷战后10多年间战略核潜艇发生的第一次碰撞。在大西洋这样广阔的海洋深处,两艘战略核潜艇碰撞令人感到不可思议。那么,潜艇发生水下碰撞,可能性究竟有多大?这个问题极复杂,有偶然因素,也有必然因素。
  现代潜艇自从1900年诞生以来,潜艇发生水下碰撞的事件达数十起之多,潜艇发生水下碰撞主要分三种。第一种是潜艇与潜艇碰撞,第二种是潜艇与水面舰船碰撞,第三种是潜艇与水中障碍物发生碰撞。
  
  第一种碰撞,主要是核潜艇与常规潜艇,核潜艇之间以及常规潜艇之间的碰撞。在冷战的40余年里,仅美国、英国核潜艇与苏联核潜艇发生水下碰撞的事件,便有10余起。冷战结束后,核潜艇发生碰撞的事件也并不鲜见,典型的一次是1992年2月11日,俄罗斯“塞拉”级B-376号核潜艇正在科拉半岛附近的巴伦支海海域的基尔金岛周围从事海上训练,突然与美国“洛杉矶”级SSN-689“巴吞鲁日”号发生碰撞,结果B-376的艏部声吶及指挥台围壳严重受损。这次碰撞事件发生后,B-376脱离了第一线的巡逻,被送到造船厂,修理了约一年才复归到第一线继续执行作战巡逻。
  第二种碰撞,主要是潜艇与军舰、商船、客船和渔船等各种水面船只的碰撞,其发生次数远多于第一种碰撞。这次美国两舰在霍尔木兹海峡相撞就是又一起。典型的碰撞曾发生在1925年11月12日,当时英国装备305毫米口径舰炮的M1号潜艇在英吉利海峡的德文郡外海参加护航防御演习,在演习过程中,处于水下航行的M1号潜艇与瑞典2 159吨的“维达尔”号运煤船发生碰撞,M1号潜艇上的305毫米,径舰炮被撞掉,艇体发生重大破损,1900吨的M1号潜艇随即沉没,艇上69名艇员全部丧生,另外一起典型的碰撞事件是2001年2月10日美国“格林维尔”号攻击型核潜艇与日本“爱媛”号实习船发生的碰撞,虽然“格林维尔”号基本没受到损伤,但“爱媛”号却被撞毁沉没,9人丧生。
  第三种碰撞,主要是潜艇与水下山脉、礁石、海面上浮动的冰山发生碰撞以及潜艇触撞海底等。近年来这种碰撞的典型事件是2005年1月7日,美国海军SSN-711“旧金山”号核潜艇在前往澳大利亚布里斯班港进行例行访问的途中,在距关岛560千米的海域撞上海底山脉。另外一起碰撞事件是1957年9月1日,美国“鹦鹉螺”号核潜艇在被浮冰覆盖的北冰洋水下航行过程中,与浮冰下表面向海底方向伸出的冰柱相撞,使艇上的潜望镜严重受损。
  
  潜艇在水下活动的空间
  
  潜艇在进出港口时是以水面状态航行的,此外基本处于水下状态。由于受到耐压艇体强度限制,潜艇并不能像鱼和鲸那样在深海随心所欲地潜航。除少数型号外,目前各国潜艇的工作深度基本上只有300~600米。
  现代潜艇处于水下状态时,通常用潜望镜深度、工作深度和极限深度来表示工作环境,潜望镜深度一般为8~11米。在这个深度上,潜艇可利用潜望镜对海面和空中进行观察,还可把通气管装置升起在海面之上,保证外界空气不断进入潜艇内部,使柴油机保持运行。极限深度则是潜艇耐压艇体结构不发生永久变形的深度。目前各国潜艇的极限深度约为600米。一般说,潜艇只能偶尔下潜到这一深度,并且在极限深度上只能处于静止状态。如果潜艇在极限深度上航行,一旦发生纵倾,艏部或艉部可能就要处于极限深度以下,潜艇的结构就可能遭到破坏,危及生命。1963年美国“长尾鲨”号核潜艇在一次深海试验中突然沉没,事后调查表明,原因之一是该艇在接近其极限深度上突然遭遇巨大的水下涡流,使艇体发生艉倾。当“长尾鲨”号尚未把姿态调整好前,其艉部已超过极限深度,外界海水的压力将艉轴管的密封压破,海水进入艇内,导致该艇沉没。
  
  工作深度指的是潜艇可以长时间运行的深度,各国海军对潜艇工作深度的规定不尽相同。总的情况看,潜艇的工作深度相当于潜艇极限深度的70%~90%。二战中的潜艇,其工作深度为100~150米。当前绝大多数潜艇的工作深度约为二战时的3倍,也就是在300~500米的范围之内,采用高强度刚制造耐压艇体的现代潜艇一般都能达到这个工作深度,但每种潜艇的极限深度不同,因此它们的工作深度又有细微差别。
  上述三种深度的数值,主要是理论上的概念,潜艇在实际运行中还有一个安全深度的概念,指的是潜艇可长期安全运行的深度。十分明显,安全运行深度小于极限深度。除了安全深度的概念之外,还有一个最小安全航行深度的概念,就是潜艇既不会被敌人发现,也不会与水面舰船发生碰撞的起码深度,由此可以看出,安全深度范围处于潜艇工作深度的包络之中,而最小安全航行深度又是处于安全深度范围的包络之中。
  随着造船、海运和遥感遥测技术的发展,潜艇最小安全航行深度也在相应变化、,自从20世纪70年代世界出现超级油轮以来,由于满载的超级油轮可能会有高达25~30米的吃水深度,因此,为防止潜艇在水下航行过程中与那些超级油轮碰撞,潜艇一般应有大约50米的最小安全航行深度,而在此之前,潜艇的最小安全航行深度仅为30米左右。20世纪90年代之后,装备在侦察卫星上的遥感遥测装置可以发现水下50米左右的潜艇行踪,因此,潜艇的最小安全航行深度此后又有了一定增加。目前,对于常规潜艇而言,其最小安全航行深度约为75~100米,而核潜艇,特别是以隐蔽性为重要前提的战略核潜艇,其最小安全航行深度大约是100~150米左右。
  当前各国的排水量2000~3000吨的大、中型常规潜艇,其艇长约为70~85米,攻击型核潜艇艇长约为85~110米,战略核潜艇约为130~170米,一般潜艇的极限深度约为600米,工作深度为300~450米,扣除100~150米的最小安全航行深度之后,其实潜艇只能在高度为200~300米的水下空间内活动。对于核潜艇而言,由于它们的水下航速远远高于常规潜艇,因此,为了防止核潜艇一旦因操舵装置故障而迅速冲入极限深度以下,其活动空间可能比常规潜艇还小一些。这样,对于艇长为130~170米的战鷗核潜艇来说,它只能在身长2倍左右的水下空间活动。世界四大洋的平均深度,太平洋为4028米,大西洋为3627米,印度洋为3897米,北冰洋为1200米。在看似广阔无垠的各个大洋之中,战略核潜艇活动的水下空间高度其实只有200~300米,它仅仅是接近各大洋表面的一个非常浅的水层而己。潜艇在如此狭小的水下空间内开展活动,理所当然地增加了碰撞几率。这是潜艇结构特点决定的客观因素,它就是潜艇水下碰撞的重要原因之一。
  
  潜艇水下碰撞几率分析
  
  由于潜艇水下活动空间非常有限, 因此从统计学看,潜艇水下碰撞的几率总是存在的。不过,潜艇在水下活动的因素异常复杂和多变,所以到目前为止还没有任何国家对于潜艇水下碰撞的几率做出精确的计算和预报。但我们可根据潜艇的特点、任务性质、活动范围等一些因素,对水下碰撞的趋势做出判断。
  从潜艇运行深度看,当潜艇在小于最小安全航行深度上航行时,也就是航行深度小于50米时,发生第二类碰撞的几率较高。当潜艇在工作深度上潜航时,发生第一类和第三类碰撞的几率较高。
  从潜艇性能看、虽然各国装备AIP系统的常规潜艇日益增多,但即便是AlP潜艇,它在水下连续潜航的时间大约也不过2~3个星期而已。因此,AlP潜艇的水下活动范围仍十分有限,核潜艇的水下连续航行时间要达到2~3个月,行踪遍及各大洋,水下航行范围远超过常规潜艇,因此核潜艇遇到的水下情况更复杂,这会增加水下碰撞几率。
  其次,核潜艇在水下航行时,其航速往往要高于常规潜艇。一般地说,装备AIP系统的常规潜艇,如果想维持,2~3个星期的连续水下航行,就只能以4~6节的低速在水下航行。而美国战略核潜艇在其作战海域值班巡航时,一般保持12~15节的航速。美国攻击型核潜艇没有固定航线,航速更高,在水下长期航行期间,一般都保持15~20节的航速。与陆地上火车或汽车有所区别的是,包括核潜艇在内的所有潜艇上都没有制动刹车装置。一旦潜艇在水下航行期间发生将要碰撞的紧急情况,潜艇无法像陆地车辆那样在很短时间内停止运动,只能用艇上倒车方式缓慢降低航速,或利用操舵系统改变航向来避免碰撞。当前各国大中型常规潜艇排水量约2000~3000吨,攻击型核潜艇为7000~10000吨,战略核潜艇约为11000~20000吨。排水量越大的潜艇惯性就越大,利用倒车降低航速或利用操舵系统改变航向的效果就越差。从这方面看,核潜艇发生碰撞的几率应高于常规潜艇。
  
  第三,潜艇特别是战略核潜艇在水下执行任务期间,在通信方面有极为严格的限制,极少与外界交换无线电通信信息。潜艇在水下执行任务期间,艇上的导航和声呐系统是保证其航行安全的重要系统。潜艇上的导航系统主要功能是引导潜艇准确按既定航线航行,同时也保证避免与水下山脉、礁石发生碰撞以及触撞海底等事故。也就是说,具有高精确度的潜艇导航系统,可有效防止潜艇发生第三类碰撞事件。然而,当潜艇周围海域存在某些移动目标时,潜艇只允许利用被动声呐探测。然而仅用被动声呐很难发现那些低噪声的移动目标,特别是那些噪声接近或低于海洋背景噪声的移动目标。如果潜艇启动主动声呐,立刻就能探测到那些目标并准确定位,但严格的运行原则导致它与周围低噪声移动目标发生碰撞成为必然。
  战略核潜艇在威慑值班期间,最重要的是需要保证它们避免受到外界声呐和其它探测设备的跟踪,它们的水下行踪不能被本国或友军发现,更不能被潜在的敌人发现,因此战略核潜艇总是独往独来。战略核潜艇的水下巡航路线和巡逻区域是一个国家最高级别的机密,战略核潜艇内的普通艇员也没资格接触。当两个不同国家的战略核潜艇在同一个海域中从事威慑值班时,碰撞几率肯定高于其它海域。
  与此同时,潜艇的声隐身性能不断提高,在科技如此高度发展的大环境中,作为运行规则最严格的战略核潜艇,在仅仅是其自身长度2倍左右的水下空间活动,碰撞几率肯定高于其它潜艇。英法这次碰撞主要原因也就在于此。
  最后需指出的是,目前世界拥有核潜艇的美、俄、英、法四个国家,其核潜艇主要活动范围是大西洋,其次是北冰洋、太平洋和印度洋。从统计学观点来看,核潜艇绝对数量较多的海域,发生第一类碰撞的几率相对较高。这就像在能见度几乎为零的夜间、行车路线又十分有限的原野上,有几辆低噪声的轿车在不点亮车灯的情况下行驶,并且驾驶每一辆轿车的司机根本不知道其它轿车的行驶路线。这种情况下,轿车碰撞的几率肯定存在,而且在这个原野上行驶的轿车数量越多,碰撞几率就越高。冷战期间发生核潜艇碰撞几率最高的海域是苏联的巴伦支海,因为在那段时期,在该海域活动的美、英和苏联的核潜艇绝对数量最多。由此我们可推断,在世界四大洋中,大西洋发生核潜艇水下碰撞的几率应该最高,其次是北冰洋、太平洋和印度洋。此外,世界上交通量和运输量最大的几个海峡如马六甲海峡、博斯普鲁斯海峡、霍尔木兹海峡等,也是潜艇碰撞事故高发地。这次“哈特福德”号核潜艇与“新奥尔良”号两栖船坞运输舰在霍尔木兹海峡相撞很难完全避免。“新奥尔良”号前下方装有探雷声呐和水下深度声呐,而且航行期间必须开机,因此如果有潜艇从下方经过它肯定会探测到,只能是核潜艇撞它。霍尔木兹海峡最窄30多千米,平均深度70多米,最小深度仅30多米。“哈特福德”号若保持安全航行不能低于水下20米,其自身从艇体底部到指挥台围壳有14~15米、而“新奥尔良”号的吃水就有5~7米,因此,在这种地方潜艇与水面舰艇相撞不足为奇。
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