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核潜艇为什么这么贵?

来源:www.ascsdubai.com 时间:2022-05-27 07:45 点击:306 编辑:单于荔 手机版

核潜艇是海军强国的标志之一,虽然全球有几十个国家装备了潜艇,但是目前能够独立设计、建造核潜艇的国家只有联合国的五个常任理事国。之所以只有“五常”装备核潜艇,一方面是核潜艇的技术门槛极高且涉核相关技术敏感,只有拥有完善核技术和工业制造体系的大国才有条件研发;另一方面就是核潜艇的建造、使用和维护成本极高,没有足够的家底,一般国家还真“用不起”!7月12日法国最新一代攻击型核潜艇“梭鱼级”首艇“絮弗伦”下水,造价约12亿欧元(约合92亿人民币),被称为“廉价”核潜艇,核潜艇的“烧钱”程度可见一斑!法国最新一代攻击型核潜艇“絮弗伦号”,水下排水量约5000吨,造价约12亿欧元

核潜艇的高昂造价有目共睹,在目前的海军重大装备中,核潜艇的单位造价绝对程度上首屈一指!如美国满载排水量112000吨的“福特号”核动力航母造价约140亿美元,号称史上最贵军舰,单位造价约12.5万美元/吨,而被美国成为“物美价廉”的“弗吉尼亚级”攻击型核潜艇,满载排水量约8000吨,造价约为20亿美元(保守估计),单位造价约25万美元/吨,而法国的“凯旋级”战略核潜艇,水下排水量约1.5万吨,上世纪90年代的造价约为40亿欧元(当时币值约50亿美元),单位造价高达33万美元/吨。不论是“弗吉尼亚级”还是“凯旋级”,单位造价都远高于“福特号”核动力航母。当然,这一方面也是由于潜艇本身的特殊性,先天单位造价就比水面舰艇高,但是也确实能够反映出核潜艇“超凡”的价格地位!美国“弗吉尼亚级”攻击型核潜艇,2014年采购价格约为18亿美元,后续价格会略有上升法国“凯旋级”战略核潜艇,20年前的造价约为40亿欧元,号称全球最贵核潜艇美国“福特号”核动力航母造价约140亿美元,单位造价不及核潜艇的一半

以目前的科技水平和潜艇性能特点,核动力与潜艇是最好的搭配形式,核潜艇的作战性能也是常规潜艇(包括各种形式的AIP潜艇)所无法比拟的。除了与常规潜艇类似的武器、电子系统等配置外,核潜艇的高价格最主要的原因是核动力系统以及涉核相关系统、设备的特殊性。潜艇用核反应堆的设计、建造是各大国最为核心的技术之一。核潜艇反应堆需要结构紧凑、功率密度高、可调节性好、换料周期长(很多先进型号已经实现全寿期不换料)以及高安全性,在核燃料、材料、控制系统和辐射防护等方面要求极高,相应的研发、制造成本也必然十分高昂。潜艇核动力系统的仪表组成某型反应堆的内部结构

举个简单的的例子,现代先进型号的核潜艇基本上都是采用全数字化控制系统(DCS),需要有高精度、高可靠度的测量仪表和传感器获得反应堆内的实时运行数据,而在反应堆内的运行环境是什么样的呢?一般来说压力在10MPa以上(相当于1000米水压)、温度300℃左右、高中子通量(以及裂变过程中的伽马射线等)等,一般的仪表根本无法经受如此恶劣的环境条件,更别说获得准确的测量数据了,可能一套不起眼的测量仪表/变送器的价格就高达数万甚至数十万美元,整个反应堆及配套的汽轮机/发动机和相应的辐射屏蔽装置等的价格就可想而知了。反应堆顶部各种仪表贯穿件,包括控制棒、核测、温度/压力探测器等

从工程复杂度上来说,工业界一般认为核动力系统(包括核电站)与航天系统是并列的难度最高的系统工程,可能在设备、零部件数量上核动力系统甚至还略胜一筹,由此也可以说核动力系统能够在一定程度上反应了一个国家最高的工业水平,而能够集成到潜艇上的核动力系统难度就更大了。杂志上关于093攻击型核潜艇的结构剖视图

俄罗斯某型核潜艇拆解后的截面情况,相当复杂!

核潜艇确实是“烧钱神兽”,但是想要单纯的通过“烧钱”获得核潜艇技术也没那么简单。一直自称“世界大国”的印度近20年来不遗余力的想要发展自己的核潜艇技术,甚至为了能够更好的掌握核潜艇设计、性能,花费了数十亿美元租借了俄罗斯的核潜艇“试用”,而且在外部的支持下花费上百亿美元建造了自己的“歼敌者号”核潜艇。即便如此,印度的核潜艇技术还远未到能够投入实际应用的程度。别说20、30亿美元建造一艘核潜艇,如果能够获得相关技术,就算开价200、300已美元,相信也会有国家会毫不迟疑的掏钱购买,核潜艇就是这么有“贵”的底气!印度花费上百亿美元研发、建造的“歼敌者号”核潜艇,可能未服役就要退役了国产下一代核潜艇095和096效果图

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基洛636核常规潜艇的造价约为3亿美元, 苍龙级常规潜艇的造价是5.36亿美元, 北风之神级战略核潜艇的造价为7.13亿美元, 洛杉矶级核潜艇的造价是15亿美元, 阿库拉级攻击核潜艇造价是15.5亿美元, 亚森级攻击核潜艇造价是16亿美元, 机敏级攻击核潜艇造价是18亿美元, 俄亥俄级战略核潜艇造价是28.6亿美元, 弗吉尼亚级攻击核潜艇造价是32亿美元, 海狼级攻击核潜艇造价是50亿美元。

从造价上可以看出,核潜艇造价比同时代常规潜艇贵得多,一艘核潜艇造价能达到常规潜艇的6倍,这不仅是吨位问题,核潜艇使用的技术和工艺都是所在国最顶尖的,不计成本投入,只求能压制对手。核潜艇是拥有国的镇国重器,每艘都是十分宝贵的,造价贵就可想而知了。

核潜艇被认为是拥有国技术最先进的武器系统之一,由核反应堆驱动,使用核反应堆产生的巨大能量可以实现理论上的“无限续航”。 自20世纪50年代以来,核动力作为潜艇和航空母舰的动力被广泛用于军事。 核潜艇相对于常规(典型的柴电)潜艇的性能优势是很大的,核推进完全不依赖空气,不需要像常规潜艇那样经常浮出水面。 核反应堆产生的巨大能量可以驱动核潜艇在长时间内高速航行,最新一代的核潜艇在可以25年的使用寿命内不需要更换核燃料。

核潜艇最贵的部分就是核动力反应堆,不仅同于陆地上的商用反应堆,由于潜艇空间的考虑,这些反应堆很小(几百兆瓦,相比之下陆地上只有几十亿瓦),而且它们有更高的输出功率密度。 潜艇反应堆的热效率低于陆基核电厂,它们通常使用加压水,核燃料使用高浓缩铀,使用铀锆、铀铝合金或金属陶瓷。

核潜艇的反应堆寿命较长,因此,它们需要很少的燃料补给,并且由于灵活的动力输出和空间限制,它们包含了安全紧凑的压力容器。 核反应堆是一个密封的封闭空间,铀原子在这里分裂产生巨大的能量,当铀原子分裂时,它们释放出巨大的能量以及辐射和热量,这些释放的热量可以推动潜艇。 核潜艇的动力输出可以容纳比柴电潜艇更多的艇员、更多的艇上设备以及执行更大范围的任务。

核潜艇可以在水下呆几个月,这使得核潜艇成为有史以来最有用的战舰之一。 如果油价上涨,核动力船舶可能比传统动力船舶更经济,因为节省的燃料成本可能抵消核动力船舶额外的前期成本。 核潜艇造价高昂,需要许多专门的设备、设施和知识来操作和维护。当核潜艇的反应堆系统大修时,需要拆除和更换整个发动机舱, 这是一个非常昂贵和耗时的过程。

核潜艇最主要的问题是费用,核动力船舶比传统能源(石油)要贵得多,特别是在和平时期。 此外,还有机械系统的应力、海水腐蚀、震动和振动下的操作等问题。核潜艇的高成本意味着只有很少国家装备的起。

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