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在战列舰的设计中，最大的挑战之一就是设计出一套完善的水下防御系统，特别是针对来自鱼雷的威胁。
在现代战列舰发展之初，设计师们仅需考虑敌舰炮弹在战舰水线附近造成的伤害。他们的对策就是现在衡量战列舰防护强弱的必须指标：装甲带。但之后，设计师们认识到了水下命中的威力。于是，他们以较薄但更低的装甲带延伸或是增厚的防雷壁作为补充。
另一需考虑的是来自的战舰下方的破坏——自磁性引信的水雷与鱼雷出现后，这种威胁更加严重，但却从不曾得到过彻底的解决。炸药在舰底爆炸后，向上方的水面冲去的、充满高压气体并不断扩大的气泡会将能量完全释放到舰底上，从而可能重创一艘战舰最重要的龙骨。设计师们在解决这一问题时只好使用带有轻装甲的多层舰底结构（一般是双层或三层），但即使能防止了大范围的进水，通过刚性承力结构传导的巨大震动仍可损坏动力系统与武备。
最后一点是炸药在战舰侧面的水下爆炸的情况。在这种时候，大部分的能量随着冲出水面的气泡形成巨大的水柱，只有小部分作用于战舰上。厚重的装甲——比如装甲带——可以抵御这种冲击，但一般的水雷与鱼雷定深都会低于装甲带覆盖的地区。其实，在出现装甲带被直接击中这种较少见的情况时，后部的舱室也常常会进水。由于重量的限制，装甲带也无法延伸到舰底。此时，战列舰就需要另一种防护结构，以抵御鱼雷、水雷以及近失弹对装甲带到舰底的这段舰身造成破坏。
这就是本文的主角：TDS——Torpedo DefenseSystem——鱼雷防护系统。鱼雷防护系统通常布置于从装甲带到舰底、从最前弹药库到最后弹药库之间的区域。在舰首与舰尾，战舰的宽度使之无法布置这一结构。因此，鱼雷防护系统并不能完全保护战舰的舰首、舵机以及传动轴。
在无畏舰诞生的时代，鱼雷的发展也突飞猛进，稳定高速的自航鱼雷已经出现。因此，第一批无畏舰就成为了最早装备TDS的舰艇。而时代的开创者，皇家海军的无畏号战列舰，仅仅在局部藏段装有鱼雷防护系统。不过比起几乎没什么可称得上是“鱼雷防护系统”的前无畏舰，这已经是一大进步了。
早期的无畏舰普遍以煤作为燃料，其鱼雷防护系统也相当简单、低能。它们的深度通常只略深于双层舰底，结构也类似，布置于装甲带之下。其内侧是煤仓，设计用来吸收全部已突破前部的“双层底”但被煤仓内侧的支撑舱壁阻挡的冲击。这一系统的致命缺陷在于，为了方便的铲取煤料，内侧的支撑舱壁需要开上不少的口子。在爆炸发生时，这些早期的水密门往往在高压下洞开，从而丧失其防护能力。依靠开关水密门的方式阻止进水在实战中被证明纯粹只是理论上的。先进一些的燃煤器可以布置于“双层底”结构之后、煤仓之外，这样战舰就不用在煤仓内侧的舱壁上打眼了。但不幸的是，要通过改装来获得布置燃煤器的空间仍然十分困难，因而这种布置的战舰也很少。
在这种设计中，煤的地位相当重要。一些设计师认为，在煤块被冲击波粉碎的同时，自身也会吸收冲击中的大量能量。但是，战舰上的煤炭毕竟是消耗品，其存量多少即影响到防护效果。而让一艘战列舰随时装满煤毫无疑问也是不现实的。同时，煤炭粉尘在面对爆炸时也是对战舰生存的一大威胁。之后，设计师们逐渐认识到，以煤为燃料实际上阻碍了鱼雷防护能力的提升。同时，根据一步步的摸索，设计师们确定了鱼雷防护系统的基本设计要求：
1.它必须能吸收爆炸气体与海水混合的泡沫中的强压。
2.它必须能抵挡住雷头弹片或由爆炸产生的结构破片侵入被保护区域。
3.它必须防止受保护的区域不被进水淹没。
根据实际情况与在设计过程中获得的经验，设计师们总结了这样几点：
1.消耗爆炸能量最佳的方式是使超压泡沫迅速进入一个空舱。
2.液体可以有效吸收能量，同时还可以扰乱冲击波的传导。
3.装甲舱壁必须能防止破片的侵入，但同时也要具有一定弹性，这样可以作为一道高强度舱壁消耗能量。
4.防止进水的最佳方式是在侧面舰壳后布置一道完整的、无开口的水密舱壁。不论其他部位设计如何，这一点是决定TDS防护效果最重要的因素。
在石油取代煤作为战列舰主要燃料后，无畏舰开始装备一种按某种形式布置的层状鱼雷防护系统。这种布置一般有一个空舱，一个液舱以及至少一道装甲舱壁。这时，装甲舱壁还被作为水密舱壁。这种布置的缺陷在于，一旦装甲舱壁被破片击穿或被爆炸损坏，受保护区仍然会被淹。
但比起早期的煤舱防护系统来，这种布置的效果已经好多了。比起煤，石油燃料至少有以下优点：它们是液体、易于处理、放热效率高……同时，作为TDS的一部分，液舱在燃料用尽后可以充入密度相近的海水，从而保持了系统防护效果的稳定性。另外，这种空舱液舱的合理化布置以及适当的深度也使之效能大大增强。一旦爆炸发生，超压泡沫首先会几乎不受限制地进入布置于最外层的空舱。空舱可以大大吸收能量，但这种设计也会使舰壳严重破损，并破坏战舰的外层空间。同时，它还无法起到防御破片的作用，并使得爆炸刚一发生就要面临较为严重的大面积进水问题。如果将液舱布置于最外层，尽管可以延缓冲击的传递，但会有更多的能量传递到内部的防护结构上。
一战开始后，设计师们开始从实战的战例中获取经验，力图设计出最有效的TDS。初期，欧洲大陆上打得热火朝天，而大洋另一侧的美国仍然处于和平状态。1915年。美国谨慎而保守的设计师开始在田纳西级战列舰上使用一种比以往的鱼雷防护系统都更有效的布置。在田纳西级上，美国人使用了涡轮机电力传动系统，使得动力舱需要占用的宽度大幅削减。因此，设计师可以获得更大的深度来布置他们设计的、被称为“五层系统”的鱼雷防护系统。
“五层系统”由两层空舱与三层液舱组成，最外层和最内层为空舱，中间的三层为液舱。这一系统创新性的使用了三道较薄的高弹性钢作为防雷壁，布置于内侧的四层之间，并在内层空舱后布置最后的水密舱壁。每道防雷壁都经过仔细认真的设计，可在其被冲击撕裂前提供最大的阻力。三道防雷壁彼此隔开，因此如果其中一道被破坏并不会影响到另外完好的几道，最后一道防雷壁被破坏也不会影响到水密舱壁。在三层防雷壁与五层隔舱全部被破坏后，冲击波才会到达水密舱。因此，整个系统在面对爆炸时可发挥它们的极限，以其最大的阻力抵抗水下爆炸。这一系统的实战表现较为优秀。从水下爆炸的角度看，唯一的缺陷可能是最初破坏外层空舱导致的进水会使战舰横倾，但这一点可通过反向注水的方式轻松纠正。在珍珠港事件中，西弗吉尼亚号（BB-48）被日军空投鱼雷多次击中，但其最内层水密舱壁始终保持完好。之所以沉没并非TDS未发挥作用，而是鱼雷命中位置偏上，造成TDS之上的地区大面积进水。而加利福尼亚号（BB-44）的TDS也完全发挥了应有的作用，但因为毫无准备、损管不足而坐底沉没。
1915年11月，英国在声望级战列巡洋舰上设计出一种更为创新的鱼雷防护系统。设计师为战舰设计了一个完整的水下膨出部，这样可大大增加TDS的深度。这种设计也存在一定的缺陷。在设计吃水下，结合声望级的倾斜主装甲带，其剖面的水线宽度几乎是全舰最窄的部分，而水线面积也很小，这无疑不利于战舰的稳定——尽管声望级的较大的船舷外倾使得实际吃水要更深。
1917年，英国人进行了进一步的创新——可惜问题也更大。R级战列舰的拉米利斯号(HMSRamillies)第一次被装上了内有所谓“防水材料”的水下膨出部。这种“防水材料”实际上是一个个内部装有木浆的、直径8至9英寸的密封金属管。按理论说，这些金属管在空舱进水后仍能起到保持浮力的作用，同时设计师也希望爆炸在摧毁它们的同时会耗损大量能量。但实际中，金属管的密封大约是得不到保证。内部不是进水就是发霉，使之丧失了保护浮力的作用，也丧失了其存在价值。因此，这种设计也只在R级上使用过了。拉米利斯号与决心号在二战中都被鱼雷重创，而皇家橡树号则在斯卡帕湾内被鱼雷击沉，大约也能显示出这种布置十分有限的效能。
1922年的纳尔逊级是第一个吨位受到条约限制的设计，但仍然采用了传统的分层式鱼雷防护系统。不过，纳尔逊级采用了内置主装甲带的布置，在受到攻击时可能会导致TDS上部被水淹没，从而降低其效能。
随后，意大利人接下了创新TDS的任务。1934年，他们在新战列舰维托里奥·维内托级上使用了特殊的被称为“普列赛系统”的鱼雷防护结构，并将其安装到了进行大规模改装的的老式战列舰上。其设计是一个庞大的、高强度的双层圆筒，这无疑使人想起拉米利斯号的金属管——而这可是超大号的。按照普列赛的理论，鱼雷的爆炸将会在使圆筒解体的过程中耗费巨大的能量，从而没有力量再去侵入之后的防雷壁。但在实战中，这一设计被证明十分失败，因为高压并不会按预想的摧毁圆筒，而是集中破坏其结构上最大的弱点，圆筒与舰体的连接处的内向内凹陷的舱壁。而这道舱壁的形状使之无法承受过大的压力（为什么？小学玩过铅笔戳蛋壳吧？）意大利人的较差的制作工艺也使其性能进一步降低。在塔兰托的空袭中，加富尔伯爵号被一枚鱼雷击沉，卡欧·杜里奥号也在被命中一枚鱼雷后被迫抢滩，利托里奥号在三枚鱼雷打击后舰首搁浅。在此之后，维内托级又多次在海上发生因鱼雷命中而严重进水的情况，这并非是一艘现代战列舰应该表现出的防护能力。同时，普列赛系统需要占用大量空间，且使得主装甲带水下延伸不够，让炮弹有可能从水下击入。这个事例再次证明，并非每一次创新都代表进步。
最后的发展出现在1937年日本的超级战列舰大和级上。在大和级上，日本人将侧舷的装甲带延伸至舰体内部，一直到与舰底连接，形成一道防雷壁。尽管与主装甲带相比，这层防雷壁要薄不少，但与其他国家比较、特别是美国1915年鱼雷防护系统的设计比较，这层装甲已经非常厚了。但是，过厚的防雷壁一样存在问题。在作为防雷壁时，日本人厚重的装甲的形变能力明显不够，而刚性过强。这导致爆炸的高压在面对防雷壁时会集中到它们的连接、支撑部位去，造成防雷壁被局部破坏，导致进水。更糟糕的是，在大和级上，装甲带与防雷壁的接合处存在强度不足的问题，容易被冲击破坏。而一旦被破坏，产生的结构碎片就可以穿透内部薄薄的水密舱壁。美国人在南达科他级与衣阿华级战列舰上也使用了这种设计，同样也存在刚性过强的问题，导致鱼雷防护系统实际上还达不到防护700磅炸药爆炸的设计要求。因此，在蒙大拿级上，美国人又走回了传统设计的老路。
但是，经改进后的传统的TDS设计也不是一点问题没有。在二战采用传统布置的现代战列舰中，防雷壁大部分都是垂直于舰底的平行布置。考虑到鱼雷命中的一般深度，防雷壁上缘往往离爆炸重心更近，而下缘在较远，整块防雷壁不可能平均受力。因此，爆炸的强压就可能集中在最脆弱的部位：防雷壁的上下两端的刚性连接点。
当然，限制鱼雷防护效能的另一点是随着鱼雷防护系统的发展而迅速发展的各型水下攻击武器。正如针对一个时段的装甲防护设计能被将来更强大的火炮击穿，未来更强大的鱼雷也可以轻易破坏现在的TDS。如果要事后增强鱼雷防护，只有两个选择。一，像意大利人一样对老式战列舰进行昂贵的、大规模的重建；二，像美国人、日本人与英国人一样在外侧加装一个膨出部，以增加防护系统的总深度与水密舱壁。
从鱼雷防护系统的设计来看，所有的设计目的都是尽可能削减而不是直接对抗爆炸产生的强压。因此，最有效的提高防护效能的方式仍然是尽可能的增大鱼雷防护结构的深度。法国的黎塞留级战列舰的鱼雷防护系统往往被认为是最为高效的，但主要原因仍是其TDS深度极大，而在其他方面并没有太多特别的设计。但即使是黎塞留级，因为受到舰形的限制，TDS的深度也不能保证一样。比如在靠近舰首和舰尾的部分，其深度就大大下降，但却必须保证对弹药库有足够的防护（只好增厚防雷壁）。美国的快速战列舰往往为追求速度而限制舰首的宽度，这样的不良后果就导致两端的TDS效能下降。因此，北卡罗来纳号（BB-55）被潜射鱼雷命中时严重进水（当然，也需要承认，这次爆炸是超过了其设计防护要求的）。类似的事还发生才南达科他级上，导致其舰尾鱼雷防护系统的效能大为降低。
最后，鱼雷防护系统从来不可能完全防护一艘战舰，特别是首尾两端。但这些命中一样会造成严重影响。无TDS的舰首被命中会导致严重进水，迫使战舰减速。如果命中舰尾，则有可能会损毁重要的传动轴与舵机。因此，一艘战列舰从来不可能受到全方位的完善保护，设计师最多能做到的，是如何尽可能多的保持舰首舰尾的浮力，在首尾严重进水的情况下不使战舰沉没。这在美国是设计的基本标准（在英法意也一样），但德国的一战的吕佐夫号与日本二战的武藏号显然没能做到这一点。
如果鱼雷防护系统被突破，那么最后一道屏障就是内部的水密分舱了。许多战舰为使破坏范围降低到最小，在一个大舱内布置一道或数道纵向隔舱，但若一侧进水势必会造成严重的横倾。另一些战舰采用了巡洋舰风格的所谓“单元结构”，不布置纵向水密舱。这样固可以防止横倾，但也使水可淹没整个大舱，瘫痪更多的重要设备，进水问题也会因为过多而进一步恶化。
历史证明，对无畏舰最大的威胁并不是几千米外射来的炮弹，而是来自水下。 |
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发表于 2011-1-28 17:01
发表于 2011-1-28 17:04
知道！潜艇干的，没大事。
发表于 2011-12-18 21:25