第一節 潛艇的構造與外觀
在遼闊的大海上，人們時常會看到忙碌的商船和威武的軍艦，可是很少有人能夠看到潛艇的樣子，對於它的構造就更是知之甚少。從最初人們將石頭或鉛塊等重物裝進潛艇使潛艇下沉卸掉石頭或鉛使潛艇重浮水麵的潛艇，到現代化威力無比的核潛艇，潛艇的構造和設置發生了很大的變化，本章將帶領讀者領略潛艇的神奇變化。
一、潛艇的外形
從外觀上看，潛艇大致可以歸納為三種：常規型、水滴型和鯨魚型。
常規型即傳統的流線型艇體，基本上是由水麵艦艇演變而來的，艇首較高而窄，形成尖而薄的艇艏部分。這種流線型艇體的潛艇水麵航行性能較好，可以取得較大的水麵航速，但不適於水下高速航行。因此，這種船體為早期以水上航行被主的潛艇所采用，現代潛艇已基本不采用了。
水滴型即整個艇體的形狀像水滴。經過科學實驗，在排水量相同的情況下，常規型的潛艇水下速度為6.74節，而水滴型的潛艇水下速度為8.75節。這說明，水滴型的潛艇具有阻力小、速度快的特點，適合於水下航行。所以水下高速潛艇，特別是幾乎所有的核潛艇均采用水滴型。鯨魚型即除了首部為卵型橢圓截麵外，其餘截麵為圓形，可以看作是由常規型的首端加上水滴型的船體及尾部混合而成的。這種船體把水滴型水下阻力小和常規型水上航行性能好的優點融為一體，為目前常規動力潛艇所廣泛采用。
1948年以後，美國開始研究核動力裝置在潛艇上的應用，但是在應用了核動力裝置之後，潛艇的形狀應該是什麼樣子的呢？這在當時引起了人們激烈的爭論。美國第一艘核潛艇仍然采用了常規型的外形。與此同時，美國開始建造水滴型外形的潛艇，特別是“大青花魚”號試驗艇，用改變艇形阻力來增大航速的實驗取得了良好的效果，於是，水滴型艇開始大量建造。目前，核潛艇幾乎都采用水滴型艇型。常規動力潛艇由於使用柴油機——蓄電池作動力，不得不考慮水上航行對艇型的要求，所以目前大多采用鯨魚型。
由於現代反潛兵力器材的高度發展，和潛艇潛航能力的提高，潛艇絕大部分時間都處於水下機動，因此，水滴型艇體是核潛艇和高速潛艇的主要艇型。
水滴型潛艇，它的個子矮小，鈍鈍的頭部，圓圓的身軀，尖尖的尾巴，既沒有像商船那樣美麗壯觀的樓台，也沒有水麵軍艦那種威風凜凜的雄姿，但它那又細又長的身軀，給人們以均勻、光滑的感覺；它在水上航行，既像一條鯨魚，又像一條海豚，在大海中劈波斬浪。
有的國家把水滴型外型規定為建造潛艇的標準外型；有的國家既考慮潛艇的水下航行，又適當照顧到水上航行的需要，采用了鯨魚型，如意大利的“四腳蛇”級潛艇，法國的“日內瓦”級潛艇，德國的“209”級潛艇等，都是鯨魚型；還有的國家為了在潛艇上安裝更多的設備和導彈武器，采用了拉長的水滴型結構，就是將水滴型從中間斷開，中間再加上一截圓柱形艇體，這種艇體最典型的代表是美國的“華盛頓”級潛艇。
二、堅固的殼體
潛艇的殼體結構通常有三種形式——單殼體結構、雙殼體結構和介於單雙殼體之間的個半殼體結構。
單殼體即潛艇隻有耐壓艇體，或最多在艇首、艇尾或上部設有非耐壓結構；雙殼體就是艇體由耐壓艇體和非耐壓艇體組成，在整個耐壓艇體的外麵，有一層非耐壓艇體；個半殼體介於單雙殼體之間，就是非耐壓殼體隻包圍部分潛艇的耐壓艇體，在耐壓艇體的下部（靠近龍骨附近），沒有非耐壓艇體。
不管是單殼體結構、雙殼體結構還是介於兩者之間的個半殼體結構，它們都有耐壓艇體。那麼什麼是耐壓艇體呢？
耐壓艇體又叫固殼，是一個圓柱形的大筒子，在水下負責頂住海水的壓力。耐壓艇體是潛艇結構的基礎，它的堅固程度是潛艇安全的保障，是戰鬥性能的重要體現。
我們都知道，水是有壓力的。壓力的大小是隨著它深度的變化而變化的。水深，壓力就大；水淺，壓力就小。物理學家作過計算，大約水深每增加10米，水的壓力就增加1個大氣壓，也就是大約每平方厘米平麵上增加1千克的壓力。如果潛艇下潛到300米，每平方厘米的耐壓艇體上，就要承受約30千克的壓力，假設潛艇殼體長度為50米，那麼這時潛艇耐壓艇體承受海水壓力的總和就是1.88萬千克。因此，潛艇耐壓艇體必須有承受很高的強度和合理的形狀，以及必要的支撐，才能承受海水的巨大壓力。耐壓艇體承受的壓力大，潛艇就可以潛得深；潛艇潛得越深，在水下活動的範圍就越大，機動性、隱蔽性就更好，更不容易被敵人發現，更能突然地對敵人進行攻擊。
潛艇耐壓艇體能夠承受海水壓力的最大深度，叫極限深度。潛艇下潛超過了這個深度，就有被海水壓力壓破的危險。1963年4月10日，美國核潛艇“長尾鯊”號，在馬薩諸塞州科特角以東220海裏處航行時，發生了事故，潛艇失去操縱，一直下沉到海水2550米深處，這大大超過了“長尾鯊”號潛艇400米的極限深度，艇客在下沉中被壓壞，艇上人員無一幸存。可見潛艇的耐壓艇體是多麼的重要。
不管潛艇如何變化，但它的耐壓艇體形狀始終是圓柱形，這是為什麼呢？這是因為圓柱形有兩個好處：第一是承受壓力的性能好。當受到海水壓力時，整個圓柱體是均勻地受力，所以收縮也均勻，基本上能保持原來的形狀。而其它形狀受力往往不均勻，容易出現局部變形，也就容易損壞。第二是可以使潛艇獲得較大的容積。根據幾何學的原理，在周長相等的所有形狀中，以圓的麵積為最大。所以，圓柱形既可以節省建造材料，又可以得到較大的容積，因而可以多搭載一些設備、武器和燃料等。
為了保證和增大固殼的強度，在耐壓艇體內采用了肋骨。肋骨如同房梁一樣，對固殼起著支撐的作用。有人做過這樣一個試驗，用19毫米厚的鋼板，做成直徑4.4米，長8米的密封圓筒，一個圓筒內用一些肋骨支撐，另一個則沒有，把它們一起沉到水中。沒有肋骨支撐的圓筒，下沉不到30米就被水的壓力壓壞了；而用肋骨支撐的圓筒，一直到水下200多米還沒有被壓壞。可見肋骨的確起到了增加固殼強度的作用。
上麵我們介紹了潛艇的耐壓艇體，那麼潛艇上的非耐壓艇體有什麼用呢？
潛艇的非耐壓艇體，是指包圍在耐壓艇體外麵，當潛艇在水下時不承受深水壓力的艇體。它可分為非耐壓水密結構和非耐壓水密結構。潛艇在睡眠時，非耐壓水密結構有可靠的水密性，不用製成耐壓結構的原因是，潛艇下潛時，其結構內部要充滿水並與舷外的水相通，這樣就可以使這部分結構在水下寸的內外壓力相等，結構不用承受深水的壓力。非耐壓非水密結構，既不能承受深水壓力，又不能保證水密，作用主要是改善艇體外形和保護內部設備。潛艇上采用非耐壓非水密結構的部位有艇首端和艇尾的透水部分以及上層建築和指揮室圍殼等。
那麼，為什麼有的潛艇要設計成單殼體結構，有的要設計成雙殼體結構呢？（個半殼體結構在早期的中小型潛艇上采用過，現在已經很少使用。）
單殼體隻有一層耐壓殼體，與其它兩種結構的潛艇相比，單殼體結構的特點是尺寸小，艇體表麵積也較小，因此水下阻力也較小。但是，這種殼體結構的潛艇在耐壓艇體內部有水櫃，因此艇內的有效容積減少了許多。另外，由於現代的單殼體結構的潛艇采用的是內肋骨結構，所以，這種內肋骨又擠占了一部分艇內的寶貴空間。
西方國家的大多數現代潛艇設計都采用單殼體結構。美國海軍的“洛杉磯”型攻擊型核潛艇便是一個單殼體潛艇極為典型的例子。但是，現在單殼體結構的潛艇已經與早期的那些單殼體結構的潛艇有很大的區別。現在的單殼體結構的潛艇，其水櫃一般都布置在潛艇耐壓艇體的外部，位於潛艇的首尾兩端或上部，並且與耐壓艇體構成完整的潛艇流線型外形。最初采用這種耐壓艇體外部布置水櫃的單殼體結構是第二次世界大戰期間德國人設計的XXM型潛艇。當時是由於該艇上的蓄電池的容量需求非常大，為了在艇上能裝備更多的蓄電池，所以隻好把水櫃從耐壓艇體內部移到了艇外。
雙殼體的潛艇，在耐壓艇體的外部，還有一層非耐壓艇體。在兩層殼體之間一般布置水櫃或燃油艙，有時甚至用於裝載武器。由於水櫃等被置於耐壓艇體之外，所以潛艇內部的空間大大增加，可以裝載更多的武器或給艇員留下更大的空間。這種雙殼體結構是1896年由法國的潛艇設計師馬克西姆·勞伯夫最先提出來的。雙殼體潛艇具有優良的艇體形狀和比較大的橫穩性和縱穩性，所以該種結構的潛艇可以在水麵上高速航行，同時還可以經受海麵的風浪。從強度上來說，雙殼體結構的潛艇可以在耐壓艇體外部裝設更大的肋骨，以便大幅度增加耐壓艇體的強度。但是，雙殼體的潛艇有一個很明顯的缺點，就是由於體積大，潛艇在下潛時需要較多的時間，這在一定程度上降低了潛艇的戰鬥力。這一缺點在一戰前尚未充分暴露，在一戰中隨著反潛能力的提高，這一缺點便明顯地表現出來了。所以，一戰後，英國海軍放棄了他們一貫采用的雙殼體結構。
三、潛艇的製成材料
潛艇采用什麼材料，與對潛艇所要求的下潛深度有關。要使潛艇下潛得越深，製造潛艇所需要材料的強度就越高。到目前為止，已經和即將用於潛艇的材料主要有鋼材、鈦合金、鋁合金和複合材料等。
潛艇早期曾采用過木材、鐵等材料。現代潛艇主要采用鋼材建造，盡管鋼質殼體存在著重量大、磁性大的缺點，但由於工程師和設計師們熟悉這種材料，這種材料的采購和生產的體係也早已確立，所以，目前世界上潛艇使用的材料仍以鋼材為主，當然鋼材的性能也在不斷提高。
美國從50年代建造“大青花魚”潛艇開始，潛艇殼體開始使用HY80高強度鋼，至今已有40多年了。因為這種鋼材價格便宜、適應範圍廣、易於焊接，到了80年代末，在建造“海狼”級攻擊核潛艇時，為適應下潛深度增加的需要，美國首次使用了強度更高的HY100高強度鋼。其它一些國家，如日本、荷蘭、俄羅斯等國也都在潛艇殼體上使用了類似HY100的高強度鋼。目前，美國正準備在最新型的“海狼”級潛艇的後續艇中使用HY130鋼。
盡管其它國家在潛艇上熱衷於使用鋼材，但前蘇聯卻獨樹一幟，從1969年建造“阿爾法”級潛艇時，率先使用了鈦合金。這是一種高強度的輕合金材料，比鋼質材料要輕得多，同樣體積的兩種材料，鋼的重量是鈦的1.5倍。鈦合金的抗拉強度比HY80高強度鋼要大得多，這也使得俄羅斯絕大多數潛艇的下潛深度超過了500米，比其它國家潛艇能夠下潛得更深。俄羅斯海軍至今仍保持著下潛深度最大的世界紀錄。其“A”級潛艇的水下工作深度900米，水下極限深度甚至達到了1350米。