372潜艇当时情况有多危险?

372潜艇当时情况有多危险?

资料图:中国海军基洛级常规潜艇

南海舰队372号基洛级潜艇在今年初执行战备远航期间,突然遭遇意外下沉情况,导致艇内管路爆裂漏水,动力舱进水八分之一、失去动力,但全艇官兵修复潜艇后坚持完成战备巡逻任务,中央军委为此给372潜艇记集体一等功。

致命的"海底悬崖"、"海洋内波"

导致372号潜艇意外下沉的,是海底悬崖现象。由于温度、盐度分布不均,海水的密度并不相同,存在百分之一等级的差异。温度和盐度密度突然发生变化的区域成为温度跃层和盐度跃层,它们会导致声波在传输过程中发生折射、反射等情况,因此常常被潜艇用来隐藏自身行踪,躲避水面舰艇声呐的搜索。

在通常情况下,海水深度越大密度越高,因此在温度和盐度跃层分界线上,大多是下方海水的密度较大,这一现象被称为"液体海底",处于悬浮状态的潜艇可以关闭发动机停靠在液体海底上,以降低本艇噪音,想继续下潜则需要向压载水舱注水以增加潜艇重量。在少数情况下,温度和盐度跃层分界线上方的海水密度较大,而下方的海水密度较小,这就形成"液体悬崖",穿越温度和盐度跃层的潜艇会由于重量大于浮力而迅速下沉。

372潜艇当时情况有多危险?

“海底悬崖”、“海洋内波”现象可令潜艇毫无预警、突然下沉。

据解放军报报道,372潜艇当时正在水下大深度巡航,并非处于主动下潜状态,因此其迅速意外下沉的原因并不只是单纯的"液体悬崖",而是遭遇特殊的的海洋内波。内波是主要发生在海水内部的水流波动,其学名为内惯性重力波,简称内波。内波的波浪振幅通常在十几米至几十米之间,波速在1米/秒以下,波长为几百米至几十千米。在通常情况下,由于低层海水密度较大,内波波浪内的海水密度也会较大,被卷入的潜艇会不由自主的上浮,这不会危及潜艇安全。在少数情况下,低层海水密度较小,被内波卷入的潜艇会迅速下沉,372号潜艇遭遇的就是这种情况。

遭遇特殊内波的潜艇绝不止372号一艘。1963年4月10日,美国长尾鲨号核潜艇在马萨诸塞州海岸线350千米外突然沉没,艇上129人无一生还。事后分析,该艇下沉的原因是潜艇在水中航行时突然遭遇强烈内波,因迅速下沉超过潜艇最大安全下潜深度,耐压壳破裂被毁。我国潜艇此前也曾遭遇内波暗算,在航行中突然从水下8米被拖至80米深度,但终因初始深度较浅、反应时间较长而幸免于难。372号潜艇遭遇意外下潜情况时正处于大深度巡航状态,此时的下潜深度很大,被内波再向下拖曳数百米是极为危险的,随时可能导致潜艇耐压壳破裂而沉没。

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1963年,美军长尾鲨号核潜艇失事,就可能是遇上海洋内波。图为长尾鲨号残骸。

372艇可能共掉深约300米

最大深度或达到极限潜深450米

从新闻报道看,372号潜艇在第1分钟掉深10米,第4分钟时潜艇掉深30米,第5分钟掉深40米,第6分钟潜艇掉深49米,第8分钟掉深70.6米后开始上浮,第14分钟潜艇安全浮至水面。在第1~4、第6~8分钟期间,潜艇始终处于加速下沉状态,据此推算,该艇在第2、第3、第7分钟可能分别下沉了15米、22米和60米,这样在整个8分钟内,潜艇总计下沉约296.6米;第6分钟艇壳变形提示接近最大下潜深度时,总计下沉约150米。

372号潜艇于2005年服役,是我国2002年从俄罗斯进口的8艘基洛636M型潜艇之一,最大下潜深度300米,工作深度240米。从第6分钟时的下沉深度反推,在事发前的大深度巡航状态时,其下潜深度约为150米。也就是说,372号潜艇在这一事件中,最终下潜深度达到450米,远远超出最大下潜深度。

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潜艇快速掉深度是很令人恐惧的。图为电影《猎杀U-571》的剧照。

该艇能够在超出最大下潜深度后仍然安然无恙,并不是因为俄罗斯潜艇的建造质量有多好,而是因为潜艇还有第3个深度标准--安全下潜深度,也就是潜艇能够承受的最大极限深度;只要超出这一深度,潜艇必然因无法承受水压而破损沉没。在通常情况下,安全深度是潜艇最大下潜深度的1.3~1.5倍。从372号潜艇事件看,基洛级潜艇的安全下潜深度采取了1.5倍标准,达到450米,因此才有足够的余量等到上浮措施发挥作用。

之所以排除了该潜艇8分钟累计掉深70.6米的情况,是因为潜艇在进入液体悬崖后,在所采取的上浮措施起作用之前,下沉速度呈加速趋势,这与大气层中物体自由下落时的情况相同;而且在液体悬崖内部,海水密度也会逐步下降,导致潜艇浮力进一步减小,从而加速下沉。而从报道原文看,如果解释为前4分钟累计下沉40米、8分钟累计下沉70.6米,不符合加速趋势和前3分钟"抗沉效果不明显"的描述。

372潜艇当时情况有多危险?

基洛级潜艇的最大工作深度为240米,最大安全深度为300米,极限深度为450米。

372艇在事故处理中坚持实战标准

获一等功嘉奖属实至名归

在潜艇意外下沉的过程中,值更艇长采取的措施是非常有针对性的,反映出该艇的一些技术特点和艇长的指导思想。第1分钟刚发现掉深时,值更艇长采取了排水和加速航行手段。从后文看,此时潜艇没有启动主压载水舱的高压气瓶,排除的很可能是首尾部用于维持潜艇纵向平衡的平衡水舱积水,这两个水舱在艇内人员大范围走动时经常要进行调整,虽然调整速度较慢,但排注水时的噪音较低,利于保持隐蔽性。加速航行主要是为了提高潜艇围壳舵和尾舵的舵效,在2组4个舵面同时向上偏转时,舵面承受的海水动压力可以直接向上抬举潜艇,从而使潜艇上浮,航速越快压力越大。这两种措施都属于噪音小、效果低的举措,反映出值更艇长认为事态还不严重,以保持潜艇隐蔽性为主的心态。

第4分钟结束时,值更艇长下令转航速较高、但噪音较大的工况航行,这意味着他下令启动了主推进电机。基洛级潜艇有4台推进电机,主推进电机最大功率4040千瓦,经航电机最大功率95千瓦,备用推进电机两台各75千瓦。由于电动机在输出功率低于额定功率时效率较低,且功率越大的电机噪音越大,因此苏联常规潜艇都装有用于低速航行的经航电机。按照经航电机的功率,最高可将636M型潜艇推到6节航速,再要加速就必须启动主推进电机。值更艇长的这一命令意味着他已经认识到事态严重,但仍希望保持潜艇的隐蔽性,因此只采取了噪音较小的加速、提高舵效的方法,而未立即下令噪音较高的主压载水舱排水。

372潜艇当时情况有多危险?

潜艇主水柜排水噪声非常大,所以372艇一开始并不采用。图为游戏《猎杀潜航》

第6分钟艇壳开始因承受巨大水压而变形并发出声响,这意味这潜艇已经接近最大下潜深度,形势变得十分危险,因此当更艇长下令中组主压载水舱供气,放弃隐蔽性考虑全力保证潜艇安全。20秒后五舱管路破裂导致进水,值更艇长下令所有主压载水舱供气,这意味着潜艇将以最大速度上浮。经过第7、8分钟的排水,潜艇稳住深度开始上浮。

从整个过程看,值更艇长在初期以保持潜艇隐蔽性为主,第6分钟艇壳变形提示接近最大下潜深度后转为确保安全为主,其指挥总体而言是较为稳妥的。但第5分钟时潜艇已累计下沉117米,实际深度267米,接近300米的最大下潜深度,且仍处于加速下沉状态,值更艇长此时未下令所有主压载水舱排水略有不妥,承受了较大风险。

不过这样做有利于保持潜艇隐蔽性,有利于完成战备巡逻任务,反映了我军潜艇军官积极进取、坚持实战标准的心态,在当前军委要求全军做好战争准备的情况下,这一表现理应受到嘉奖。

从这一事件看,依靠艇长的人工判断,很难在意外下沉时及时做出正确选择,这次372艇如果再多下沉20~30米,就可能出现艇毁人亡的结果。要杜绝此类事件再次发生,需在潜艇指挥系统内增加相应事件辅助决策功能,由电脑根据潜艇所在深度、下潜速度、自身重量等参数,向艇长提示何时启动排水系统,以确保潜艇不超过最大下潜深度。

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372艇的官兵

损管得力也是372艇克服危机的关键

基洛级潜艇共分6个舱,从前至后依次是鱼雷舱、指挥舱、辅机舱、柴油机舱、主推进电机舱和经航电机舱,此次管道爆裂进水的是第5舱主推进电机舱,因此导致全艇失去动力。根据基洛级潜艇线图计算,第5舱的总容积约为200立方米,进水八分之一也就是大约25吨,这是潜艇额外增加的重量。基洛级潜艇正常排水量2350吨,水下排水量3100吨,储备浮力为750吨,额外进水25吨并不会给潜艇上浮造成多大麻烦。

但在如此大深度下发生管道爆裂,能将进水控制在25吨,关键在于主推进舱官兵损管得力。据报道,当时水压是几十个大气压力,压力之大,爆裂管道里的水是以雾状形式喷发进来的,整个机舱全是水雾、进水声音巨大以至于电工区队长根本听不清指挥员下达的损管指令。

但平时的压力训练使轮机舱官兵在危机来临时迅速作出反应--第一时间关停主电机,避免进水导致全艇短路;迅速封闭舱室,避免进水波及其它舱室;迅速关闭30多个阀门、堵漏,将进水控制到最少。

372潜艇当时情况有多危险?

潜艇损管堵漏是一个体力活,更是一个技术活。

372潜艇当时情况有多危险?

在大深度下堵漏,最好穿着防护服,否则眼睛可能会被水柱喷伤

现代军舰、潜艇自动化控制也达到相当高的水平,大部分设备操作都较为简易,海军真正的训练水平就体现在损管业务上。显然,372艇主推进电机舱的当值官兵这次交出了满分答卷。

在浮出水面后,372号潜艇用3小时恢复了潜航机动能力,随后立即下潜保持隐蔽。在此前的进水过程中,主推进电机已经进水损坏,从报道看直至返航也未能修复,因此使用的是未进水的第6舱经航电机推动潜航。从该艇之后最大航速只有4节、无法倒车的描述看,潜艇的配电盘未能彻底修复,因此经航电机无法达到最大功率;另一方面可以看出,基洛级潜艇的变速齿轮箱应位于第5舱内,与主推进电机相连接,而经航电机直接联结在推进轴上,因此无法使用经航电机倒车。

372艇可能要提前退役、或转为训练潜艇

虽然372号潜艇在此次事故中顺利逃脱死神魔爪,但其很可能因此提前退役。潜艇下潜后将承受巨大的海水压力,每多下潜10米增加一个大气压,在巨大压力的作用下,耐压壳会损坏变形,因此是有使用寿命限制的。基洛级潜艇的工作深度是240米,这意味着它可以无限制的下潜到这一深度;而240~300米是其最大下潜深度,在这一范围内耐压壳会因水压作用而受损,因此有下潜次数限制,除进行深潜试验和躲避敌方搜索与攻击外不会到达这一深度;300~450米是安全设计余量,也是潜艇的极限潜深,到达这一深度必然导致耐压壳严重受损。

372号潜艇此次达到极限下潜深度,对耐压壳是巨大的损伤,需提前进行大修或中修,使用X光对耐压壳体进行探伤检查,以确保航行安全。如果耐压壳体已经产生无法恢复的永久变形,则该艇需要提前退役,或转为训练潜艇。(文/游民 杜松涛)

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基洛级潜艇的耐压壳体,耐压壳外部凸起为用于加强的肋板,耐压壳若永久变形就意味着潜艇的报废。

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