“水下无畏舰”的技术路线之争 1947年1月,英国内阁做出独立制造核武器的决定,在这一决定指导下, 5月,英国政府正式决定在坎伯兰郡 (Cumberland) 塞拉菲尔德 (Sellafield) 战时TNT工厂附近建造两个以空气为冷却剂、石墨为慢化剂、天然铀为燃料的反应堆(随后这一地区被重新命名为温茨凯尔 (Windscale))。令人感兴趣的是,这两个反应堆不但担负着用以生产军用钚的任务,还担负着为皇家海军进行舰用核推进装置可行性的探索任务。不过,虽然温茨凯尔反应堆建造于1947年11月,1号堆和2号堆于1950年10月和1951年6月开始投入运营,皇家海军通过这两座原始的天然铀反应堆初步得出了原子能的确可用于舰用推进装置的结论,但由于天然铀反应堆体积过大,是否能将之直接用于潜艇皇家海军内部尚存在争议。尽管当时已经有皇家海军的工程师指出,潜用原子能推进方案可以考虑采用水为工作介质,从而制造出一种功率大、体积小、适合于装入潜艇的核动力装置,为建造“水下无畏舰”提供技术条件,但当时的工党艾德礼政府正在进行一轮新的重整军备计划,潜用压水堆装置的研究受到了影响。1950年朝鲜战争爆发,美国要求所有的北大西洋公约组织国家都要承担额外的军事开支,进行重整军备。作为当时北大西洋公约组织西欧成员当中军事力量最强的国家,英国开始领导欧洲迅速地重整军备。英国需要美国财政上的援助以解决国际收支平衡的问题。但是在美国毫无任何正式保证的情况下,“英国政府就同意在未来的三年中为防御计划增加8亿英镑,1950年9月,随着朝鲜战争的加剧,英国在防御计划上的支出又增加了2亿英镑,1951年1月,中国加入到朝鲜战争中,英国的防御计划支出又增加了11亿英镑,此时整个防御计划的支出总额为47亿英镑”。这些数字意味着英国本已有限的国防资源要被优先配置于应对“现实性威胁”,潜用压水堆装置在资源分配上的优先级别并不太高,因为此时的苏联海军对英国海上交通线还构不成实质性威胁。
“无畏”号核潜艇采用了类似水滴形的鲸鱼形艇体外形,艏部形状更与抹香鲸的头部形状十分相似。指挥台围壳更加偏靠艇艏,其长宽高分别为10.06米、1.83米、7.07米。图为北大西洋海域航行中的“勇士”级攻击型核潜艇“征服者”号 由于当时英国的财力难以支持对于核潜艇的进一步研制,皇家海军认为潜艇动力核推进的实现还是遥遥无期的事情,因此,皇家海军内部有部分人士转向支持研究闭式循环汽轮机在潜艇推进方面的应用。二战末期纳粹德国曾在XXVI型潜艇上对闭式循环汽轮机进行过试验,有关资料和部分实物则在战争结束后被设法运回了英国进行研究。XXVI型潜艇的闭式循环汽轮机(MESMA/IP)系统主要由4个分系统构成:液氧储存罐,燃料储存罐及一、二回路系统。其中燃料为乙醇,存放在储存罐中的橡胶袋中;一回路系统包括高压燃烧室、热交换机、冷凝器;二回路系统包括蒸汽发生器、蒸汽轮机、冷凝器。具体工作原理及过程:将储存在绝热罐中的低温液氧送到加热器中加热成气态,乙醇和气态氧在高压燃烧室里燃烧,燃气通过蒸汽发生器后大部分被冷却,这些经冷却的燃气重新回到燃烧室,用于冷却烟道壁,调节燃烧壁壁温,使其保持在1000℃以下,同时稀释乙醇/氧气的混合气体,使其燃烧温度保持在700℃的最佳状态。一小部分未经冷却的燃气有些直接排出艇外,有些以液态方式储存在艇内。水在蒸汽发生器吸收燃气热量后变成高温高压蒸汽,温度达500℃ ,压力大约为18千克/平方厘米,这些蒸汽推动蒸汽轮机做功,驱动交流发电机和整流机组产生直流电,为推进系统提供能量。水蒸汽冷凝成水后,返回蒸汽发生器,完成循环过程。在对德国闭式循环汽轮机的资料和实物进行分析后,皇家海军认为采用汽轮机装置的潜艇同样能够实现不依赖空气的水下航行,并且比潜用核动力装置更具工程可行性。基于这样的判断,皇家海军认为可以通过闭式循环汽轮机(MESMA/IP)的技术途径建造 “水下无畏舰”,所以核推进装置的研究工作在1952年10月被无限期停止,同时开始了“沃尔特”闭式循环汽轮机的研制。就这样,在有关“水下无畏舰”技术路线之争的问题上,核推进方案似乎被打入了冷宫。不过,情况很快又发生了变化。
在与皇家海军的后续演习中,“鹦鹉螺”号展示了核潜艇对抗英国反潜部队的优势 1955年,美国海军建成了世界上第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号,在与皇家海军的后续演习中,“鹦鹉螺”号展示了核潜艇对抗英国反潜部队的优势。皇家海军部对核潜艇的表现表示赞赏,同时“沃尔特”闭式循环汽轮机的研制也陷入了困境——整个系统非常庞大,辅助机械设备较多,主要部件有燃烧室、蒸汽发生器、二氧化碳冷凝器、蒸汽冷凝器、涡轮交流发电机、各类泵,所以系统安装布置比较困难,需较大舱室空间,而且与“鹦鹉螺”号采用的压水堆装置相比,闭式循环汽轮机热效率低、经济性较差,整个推进系统的实用性较差。在这种情况下,第一海军大臣威尔弗雷德•伍兹爵士重新制订了核潜艇研制计划,同时为能减少在发展和研究核反应堆的费用并节省时间,英国希望能从美国获得核潜艇的技术经验。皇家海军上将蒙巴顿和美国海军作战部长阿利•伯克之间的良好关系加快了这一计划的进行,但美国负责核潜艇研制的海曼•乔治•里科弗最初却不同意任何形式的核潜艇技术转让,并且阻止了蒙巴顿视察“鹦鹉螺”号核潜艇。直到1956年,里科弗访问英国时,才撤回了反对意见。不过,虽然里科弗这位“美国海军核动力之父”不再反对向英国政府提供潜用压水堆装置的某些关键技术,但来自政治层面的阻碍并没有消失,1946年通过的《麦克马洪法案》仍然在发挥着作用。在这种情况下,英国政府不得不再次尝试依靠自己的力量来解决建造核潜艇的关键问题。1956年7月,英国政府委托罗罗公司开始建造潜用核反应堆的陆上模式堆,要求1960年达到临界状态,但在建设中遇到了材料、焊接、设备加工和检验等一系列工程问题,工程估计要到1965年才能达到临界。由于陆上模式的推迟,皇家海军的“水下无畏舰”又一次遭遇了重大挫折。令人感到欣慰的是,就在山穷水尽之时,转机又一次到来,希望仍然来自大洋彼岸。
1963年4月17日,英国皇家海军“无畏”号攻击型核潜艇正式服役。这艘潜艇继承了1906年服役的全世界第一艘单一口径主炮的“无畏”号战列舰的舰名,成为英国皇家海军第一艘核潜艇
1957年6月初,美国与皇家海军关于核反应堆的合作关系进入了一个新的阶段,美国海军“核潜艇之父”里科弗同意提供给英国“鳐鱼”级攻击型核潜艇的S3W压水反应堆 苏伊士运河危机似乎使英美关系降到了谷底。这一事件一方面使英国人看清了同自己有“特殊关系”的盟友并不忠诚——这正是后来英国人坚持发展独立核力量的重要原因之一;另一方面也给了他们一个教训:离开了美国这个真正超级大国的支持,自己将一事无成。1957年,麦克米伦就任英国首相,强调与美加强合作。同年3月,他与艾森豪威尔举行了危机后的首次和解会谈。恰好此时美国政府已经意识到由于苏联核打击能力的提升,美国需要英国在战略上的支持。所以麦克米伦与艾森豪威尔的这次和解会谈取得了丰硕的成果,双方就交换核技术和核武器设计问题达成了协议,发表了“共同声明”,正式提出两国“相互依赖”的合作原则。在“共同声明”的指导下,1957年6月初,美国与皇家海军关于核反应堆的合作关系进入了一个新的阶段,皇家海军被允许参观美国制造潜艇用核反应堆的工厂。接着,美国与英国签订了一项协定,根据这项协定,英国可以以十分优惠的价格从美国购买用于核反应堆的浓缩铀。之后里科弗同意向英国提供 “鳐鱼”级攻击型核潜艇的S3W压水反应堆。在这种情况下,皇家海军对于潜艇核推进与“沃尔特”闭式循环汽轮机推进作了客观的比较。由于美国可以直接向英国提供全套核反应堆系统并且价格十分优惠,皇家海军因此可以在相当短的时间内建成核潜艇;而“沃尔特”闭式循环汽轮机推进方面虽然取得了令人可喜的试验结果,但是该推进系统的燃料过氧化氢在潜艇上的储存、保护和使用方面尚存在着不少难以克服的障碍,因此,“沃尔特”闭式循环汽轮机推进距实用阶段还有相当大的距离。最终皇家海军放弃了对闭式循环汽轮机推进系统的进一步研制,及时地把战后潜艇技术研制的主攻方向转向核潜艇的研制。皇家海军内部关于“水下无畏舰”的技术路线之争就此宣告结束,第一艘“水下无畏舰”的建造工作也随之提上了日程。
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