无与伦比——潜艇的构造与外观
辽阔的大海上，人们时常会看到忙碌的商船和威武的军舰，可是很少有人能够看到潜艇的样子，对于它的构造就更是知之甚少。从最初人们将石头或铅块等重物装进潜艇使潜艇下沉，卸掉石头或铅使潜艇重浮水面的潜艇，到现代化威力无比的核潜艇，潜艇的构造和设置发生了很大的变化，本章将带领读者领略潜艇的神奇变化。
一、潜艇的外形
从外观上看，潜艇大致可以归纳为三种：常规型、水滴型和鲸鱼型。
常规型即传统的流线型艇体，基本上是由水面舰艇演变而来的，艇艏较高而窄，形成尖而薄的艇艏部分。这种流线型艇体的潜艇水面航行性能较好，可以取得较大的水面航速，但不适于水下高速航行。因此，这种船体为早期以水上航行被主的潜艇所采用，现代潜艇已基本不采用了。
水滴型即整个艇体的形状像水滴。经过科学实验，在排水量相同的情况下，常规型的潜艇水下速度为6.74节，而水滴型的潜艇水下速度为8.75节。这说明，水滴型的潜艇具有阻力小、速度快的特点，适合于水下航行。所以水下高速潜艇，特别是几乎所有的核潜艇均采用水滴型。鲸鱼型即除了首部为卵型椭圆截面外，其余截面为圆形，可以看做由常规型的首端加上水滴型的船体及尾部混合而成的。这种船体把水滴型水下阻力小和常规型水上航行性能好的优点融为一体，为目前常规动力潜艇所广泛采用。
1948年以后，美国开始研究核动力装置在潜艇上的应用，但是在应用了核动力装置之后，潜艇的形状应该是什么样子的呢？这在当时引起了人们激烈的争论。美国第一艘核潜艇仍然采用了常规型的外形。与此同时，美国开始建造水滴型外形的潜艇，特别是“大青花鱼”号试验艇，用改变艇形阻力来增大航速的实验取得了良好的效果，于是，水滴型艇开始大量建造。目前，核潜艇几乎都采用水滴型艇型。常规动力潜艇由于使用柴油机-蓄电池作动力，不得不考虑水上航行对艇型的要求，所以目前大多采用鲸鱼型。
由于现代反潜兵力器材的高度发展，和潜艇潜航能力的提高，潜艇绝大部分时间都处于水下机动，因此，水滴型艇体是核潜艇和高速潜艇的主要艇型。
水滴型潜艇，它的个子矮小，钝钝的头部，圆圆的身躯，尖尖的尾巴，既没有像商船那样美丽壮观的楼台，也没有水面军舰那种威风凛凛的雄姿，但它那又细又长的身躯，给人们以均匀、光滑的感觉；它在水上航行，既像一条鲸鱼，又像一条海豚，在大海中劈波斩浪。
有的国家把水滴型外形规定为建造潜艇的标准外形；有的国家既考虑潜艇的水下航行，又适当照顾到水上航行的需要，采用了鲸鱼型，如意大利的“四脚蛇”级潜艇，法国的日内瓦级潜艇，德国的209级潜艇等，都是鲸鱼型；还有的国家为了在潜艇上安装更多的设备和导弹武器，采用了拉长的水滴型结构，就是将水滴型从中间断开，中间再加上一截圆柱形艇体，这种艇体最典型的代表是美国的华盛顿级潜艇。
二、坚固的壳体
潜艇的壳体结构通常有三种形式——单壳体结构、双壳体结构和介于单双壳体之间的个半壳体结构。单壳体即潜艇只有耐压艇体，或最多在艇艏、艇艉或上部设有非耐压结构；双壳体就是艇体由耐压艇体和非耐压艇体组成，在整个耐压艇体的外面，有一层非耐压艇体；个半壳体介于单双壳体之间，就是非耐压壳体只包围部分潜艇的耐压艇体，在耐压艇体的下部（靠近龙骨附近），没有非耐压艇体。
不管是单壳体结构、双壳体结构还是介于两者之间的个半壳体结构，它们都有耐压艇体。那么什么是耐压艇体呢？
耐压艇体又叫固壳，是一个圆柱形的大筒子，在水下负责顶住海水的压力。耐压艇体是潜艇结构的基础，它的坚固程度是潜艇安全的保障，是战斗性能的重要体现。
我们都知道，水是有压力的。压力的大小是随着它深度的变化而变化的。水深，压力就大；水浅，压力就小。物理学家作过计算，大约水深每增加10米，水的压力就增加1个大气压，也就是大约每平方厘米平面上增加1千克的压力。如果潜艇下潜到300米，每平方厘米的耐压艇体上，就要承受约30千克的压力，假设潜艇壳体长度为50米，那么这时潜艇耐压艇体承受海水压力的总和就是1.88万千克。因此，潜艇耐压艇体必须有承受很高的强度和合理的形状，以及必要的支撑，才能承受海水的巨大压力。耐压艇体承受的压力大，潜艇就可以潜得深；潜艇潜得越深，在水下活动的范围就越大，机动性、隐蔽性就更好，更不容易被敌人发现，更能突然地对敌人进行攻击。
潜艇耐压艇体能够承受海水压力的最大深度，叫极限深度。潜艇下潜超过了这个深度，就有被海水压力压破的危险。1963年4月10日，美国核潜艇“长尾鲨”号，在马萨诸塞州科特角以东220海里处航行时，发生了事故，潜艇失去操纵，一直下沉到海水2550米深处，这大大超过了“长尾鲨”号潜艇400米的极限深度，艇客在下沉中被压坏，艇上人员无一幸存。可见潜艇的耐压艇体是多么的重要。
不管潜艇如何变化，但它的耐压艇体形状始终是圆柱形，这是为什么呢？这是因为圆柱形有两个好处：省建造材料，又可以得到较大的容积，因而可以多搭载一些设备、武器和燃料等。
为了保证和增大固壳的强度，在耐压艇体内采用了肋骨。肋骨如同房梁一样，对固壳起着支撑的作用。有人做过这样一个试验，用19毫米厚的钢板，做成直径4.4米，长8米的密封圆筒，一个圆筒内用一些肋骨支撑，另一个则没有，把它们一起沉到水中。没有肋骨支撑的圆筒，下沉不到30米就被水的压力压坏了；而用肋骨支撑的圆筒，一直到水下200多米还没有被压坏。可见肋骨的确起到了增加固壳强度的作用。
上面我们介绍了潜艇的耐压艇体，那么潜艇上的非耐压艇体有什么用呢？
潜艇的非耐压艇体，是指包围在耐压艇体外面，当潜艇在水下时不承受深水压力的艇体。它可分为非耐压水密结构和非耐压非水密结构。潜艇在睡眠时，非耐压水密结构有可靠的水密性，不用制成耐压结构的原因是，潜艇下潜时，其结构内部要充满水并与舷外的水相通，这样就可以使这部分结构在水下寸的内外压力相等，结构不用承受深水的压力。非耐压非水密结构，既不能承受深水压力，又不能保证水密，作用主要是改善艇体外形和保护内部设备。潜艇上采用非耐压非水密结构的部位有艇艏端和艇艉的透水部分以及上层建筑和指挥室围壳等。
那么，为什么有的潜艇要设计成单壳体结构，有的要设计成双壳体结构呢？（个半壳体结构在早期的中小型潜艇上采用过，现在已经很少使用）单壳体只有一层耐压壳体，与其他两种结构的潜艇相比，单壳体结构的特点是尺寸小，艇体表面积也较小，因此水下阻力也较小。但是，这种壳体结构的潜艇在耐压艇体内部有水柜，因此艇内的有效容积减少了许多。另外，由于现代的单壳体结构的潜艇采用的是内肋骨结构，所以，这种内肋骨又挤占了一部分艇内的宝贵空间。
西方国家的大多数现代潜艇设计都采用单壳体结构。美国海军的“洛杉矶”型攻击型核潜艇便是一个单壳体潜艇极为典型的例子。但是，现在单壳体结构的潜艇已经与早期的那些单壳体结构的潜艇有很大的区别。现在的单壳体结构的潜艇，其水柜一般都布置在潜艇耐压艇体的外部，位于潜艇的首尾两端或上部，并且与耐压艇体构成完整的潜艇流线型外形。最初采用这种耐压艇体外部布置水柜的单壳体结构是第二次世界大战期间德国人设计的XXM型潜艇。当时是由于该艇上的蓄电池的容量需求非常大，为了在艇上能装备更多的蓄电池，所以只好把水柜从耐压艇体内部移到了艇外。
双壳体的潜艇，在耐压艇体的外部，还有一层非耐压艇体。在两层壳体之间一般布置水柜或燃油舱，有时甚至用于装载武器。由于水柜等被置于耐压艇体之外，所以潜艇内部的空间大大增加，可以装载更多的武器或给艇员留下更大的空间。这种双壳体结构是1896年由法国的潜艇设计师马克西姆·劳伯夫最先提出来的。双壳体潜艇具有优良的艇体形状和比较大的横稳性和纵稳性，所以该种结构的潜艇可以在水面上高速航行，同时还可以经受海面的风浪。从强度上来说，双壳体结构的潜艇可以在耐压艇体外部装设更大的肋骨，以便大幅度增加耐压艇体的强度。但是，双壳体的潜艇有一个很明显的缺点，就是由于体积大，潜艇在下潜时需要较多的时间，这在一定程度上降低了潜艇的战斗力。这一缺点在一战前尚未充分暴露，在一战中随着反潜能力的提高，这一缺点便明显地表现出来了。所以，一战后，英国海军放弃了他们一贯采用的双壳体结构。
三、潜艇的制成材料
潜艇采用什么材料，与对潜艇所要求的下潜深度有关。要使潜艇下潜得越深，制造潜艇所需要材料的强度就越高。到目前为止，已经和即将用于潜艇的材料主要有钢材、钛合金、铝合金和复合材料等。
潜艇早期曾采用过木材、铁等材料。现代潜艇主要采用钢材建造，尽管钢质壳体存在着重量大、磁性大的缺点，但由于工程师和设计师们熟悉这种材料，这种材料的采购和生产的体系也早已确立，所以，目前世界上潜艇使用的材料仍以钢材为主，当然钢材的性能也在不断提高。
美国从20世纪50年代建造“大青花鱼”潜艇开始，潜艇壳体开始使用HY80高强度钢，至今已有多年历史。因为这种钢材价格便宜、适应范围广、易于焊接，到了20世纪80年代末，在建造海狼级攻击核潜艇时，为适应下潜深度增加的需要，美国首次使用了强度更高的HY100高强度钢。其他一些国家，如日本、荷兰、俄罗斯等国也都在潜艇壳体上使用了类似HY100的高强度钢。目前，美国正准备在最新型的海狼级潜艇的后续艇中使用HY130钢。
尽管其他国家在潜艇上热衷于使用钢材，但前苏联却独树一帜，从1969年建造阿尔法级潜艇时，率先使用了钛合金。这是一种高强度的轻合金材料，比钢质材料要轻得多，同样体积的两种材料，钢的重量是钛的1.5倍。钛合金的抗拉强度比HY80高强度钢要大得多，这也使得俄罗斯绝大多数潜艇的下潜深度超过了500米，比其他国家潜艇能够下潜得更深。俄罗斯海军至今仍保持着下潜深度最大的世界纪录。其A级潜艇的水下工作深度900米，水下极限深度甚至达到了1350米。
这种潜艇还有一个突出的优点，就是其磁场强度相对较弱，在水下被反潜飞机的探磁仪发现的概率要比一般潜艇小得多，即使被发现了，也能迅速下潜到一般反潜武器无能为力的深度，因为现在世界上绝大多数的反潜武器的打击深度还不超过500米。
既然钛合金有如此好的性能，那么，美、英等国为什么不采用这种材料制作潜艇呢？这主要是因为钛合金材料的价格相当昂贵，他们认为，用这种材料制作潜艇造价太高，从效费比角度看，不是最佳选择。
铝合金是潜艇艇壳可以采用的另一种潜在的金属材料。它是一种高强度、非磁性材料，强度与HYl30高强度钢相当。同时，它比钛合金要便宜得多，且不需要像钛合金那么复杂的加工设备，特别是涂料技术有了新的发展，铝合金不用担心会被海水腐蚀。因此，从效费比来说，它将是其他材料的有力竞争对手。
复合材料也将是未来潜艇的一种重要材料。其最大优点是强度高、重量轻。壳体材料的重量减轻，将使潜艇的有效载荷增加，从而为改善潜艇的其他性能提供了可能。如果用来增加减振、隔音柔性构件，可以改善潜艇的隐身性；如用来增加储备浮力、改善适居性，可以增加潜艇生命力。
复合材料还具备不会被腐蚀和非磁性的优点，这是其他金属材料所不具备的。它的非磁性不会引爆带有磁性引信的鱼雷或水雷，增加了潜艇的安全性。此外，它便于加工，可根据需要制成各种几何形状。复合材料的最大缺点就是它的易燃性。它在比金属燃烧低得多的温度下即可燃烧，并且释放出大量有毒气体。一般无防火保护的复合材料潜艇壳体，很容易被火烧毁。目前，科学家正在研究复合材料的阻燃技术。如果研制成功，将会使复合材料成为未来潜艇选择的一种重要壳体材料。
巧妙布局——潜艇的总布置
艘潜艇由成千上万个不同用途的零部件所组成。在潜艇上如何把这么多的零部件合理安排在有限的空间内，协调各部分之间的矛盾达到组成一个统一的整体的目的，这就是总布置所要完成的任务。
一、总布置前的考虑因素
总布置合理与否直接影响着潜艇的各项战术技术性能。具体应从以下几方面考虑：
（1）在保证各项设备必需空间的前提下力求紧凑，以节省容积，减小潜艇的排水量。
（2）便于操作管理、指挥战斗和维护保养，提供使用上的方便；
（3）照顾到各种设备的特殊要求，给予适宜的环境，使彼此互不妨碍正常工作。
（4）要有较强的生命力。
（5）尽力改善艇员的工作和生活条件。在总布置时总是把潜艇划分成若干舱段，其目的是隔开不同用途的舱室，使工作互不干扰；缩短耐压艇体的纵向跨度，保证艇体有足够的结构强度；保证破损后的抗沉性和提高潜艇的生命力。划成几个舱段以及如何分布，各型潜艇是不一样的。
一般有这样几个舱段：武备舱（鱼雷舱或导弹舱）、指挥舱、动力舱（蓄电池舱、柴油机舱、电机舱或核反应堆舱、主机舱）、辅机舱、居住舱、主要液舱（舷间液舱和体内液舱）、艏端、艉端、上层建筑、指挥台围壳等。
二、鱼雷舱
到目前为止，鱼雷仍是潜艇主要进攻武器和自卫武器。为了便于进攻，将鱼雷武器布置在艇艏；从自卫角度出发，为了阻止敌舰艇艉随追击以及增强潜艇艉部的攻击能力，也有在艇艉布置少量鱼雷武器的。
鱼雷武器一般存放在潜艇的耐压艇体内；也有将鱼雷武器布置在耐压体外的舷间空间的，这样可以节省内部空间和缩小艇的排水量，其缺点是出航期间无法对鱼雷武器进行检修、排除故障和保养。
在耐压艇体内用来配置鱼雷发射装置和存放备用鱼雷的舱段就是鱼雷舱。
鱼雷发射管是存放和发射鱼雷的装备。
鱼雷发射管整个长度的大部分伸在耐压体外，只有后面一小段布置在耐压体内，通过杯形连接件固定在耐压体端壁上。
（1）垂直重叠布置适用于瘦削形艏部。
（2）水平重叠布置适用于肥大形艏部，在艇艏下方可为水声器材提供较大的空间。