Lời nói đầu - Giáo trình "Nguyên lý tàu ngầm " này được biên soạn theo đề tài "Chế tạo tàu ngầm nhỏ " của Hội KHKT Biển Thành phố Hồ Chí Minh do kỹ sư Phan Bội An-tiến sĩ đại tá Nguyễn Văn Lợi chủ trì .Cuốn sách gồm có bảy chương được biên soạn theo tài liệu huấn luyện lính tàu ngầm của nước ngoài .Ngoài bản in trên giấy,bản trên mạng chúng tôi kèm theo các hình ảnh và video clip từ các nguồn tham khảo của Hoa Kỳ và Nga làm bài đọc thêm phong phú,đỡ nhàm chán .Tài liệu phân tích khá sâu với kiến thức môn học "Lý thuyết tàu " mà các sinh viên khoa đóng tàu đã được học.Với đông đảo bạn đọc,tài liệu cũng giúp chúng ta có một hiểu biết khái quát về tàu ngầm ,có lẽ góp phần hữu ích trong phong trào quốc phòng toàn dân bảo vệ biển đảo.Mong được sự ủng hộ của các bạn trong việc sử dụng,góp ý để bài đọc này ngày càng hoàn thiện .Khi sử dụng tài liệu xin ghi chú thêm tên tài liệu và người biên soạn.Trân trọng
ĐỖ THÁI BÌNH
CHƯƠNG
THỨ NHẤT
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÀU NGẦM
1.1. SƠ
LƯỢC VỀ TÀU NGẦM
|
Lễ tiếp nhận tàu ngầm Hà Nội |
Trước khi đọc tài liệu này,mời các bạn xem clip Quốc phòng toàn dân giới thiệu thường thức về tàu ngầm .Họ lấy lại các clip nước ngoài không rõ nét .Trong các phần sau .các bạn xem clip nước ngoài sẽ thấy rõ đẹp hơn
Tàu
ngầm là một loại tàu vừa có thể đi lại trên mặt nước vừa có thể hoạt động dưới
độ sâu nhất định.
Để
lặn xuống và nổi lên , tàu ngầm dùng cách bơm nước vào và xả nước ra từ các
khoang chứa nước.Khi đi lại dưới nước, chỉ có thiết bị sonar mới có thể tìm
kiếm xác định thấy tàu ngầm, nhưng khoảng cách tác dụng có hiệu quả của thiết
bị sonar có giới hạn, do đó tàu ngầm rất khó bị kẻ địch tìm kiếm xác định và
cảnh báo trước từ khoảng cách xa. Chính vì vậy tàu ngầm có tính ẩn nấp và tính
cơ động tốt nhất là đối với tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân hiện đại và dùng
hệ thống đẩy AIP có thể hành hải dài
ngày dưới mặt nước và tốc độ hành hải có
thể ganh đua với tàu chiến trên mặt nước cỡ lớn, với tính ẩn nấp và tính cơ
động rất nổi trội.
Là
một tàu chiến đấu, tàu ngầm có thể trang bị các vũ khí như mang ngư lôi, thủy
lôi, tên lửa hành trình hoặc tên lửa đạn
đạo. Căn cứ vào công dụng chính , tàu ngầm có thể mang theo một loại hoặc nhiều
loại vũ khí nói trên . Uy lực của những vũ khí mang theo là rất mạnh, suất bắn
trúng cao , có thể dùng để công kích các mục tiêu chiến lược, chiến thuật lại
thêm đặc điểm tính ẩn nấp tốt, tính cơ động mạnh khiến cho tàu ngầm trở thành
một loại vũ khí chiến lược và chiến thuật vô cùng hiệu quả.
Tác
dụng chính của tàu ngầm là tiến hành hoạt động chiến đấu ở dưới nước và tác
dụng uy hiếp chiến lược. Tàu ngầm có trang bị ngư lôi, thủy lôi và tên lửa hành
trình có thể tiến hành công kích tàu ngầm và tàu mặt nước của kẻ địch, lại có
thể mai phục trên đường hàng hải của kẻ địch, đánh vào tàu buôn, phá hoại tuyến
giao thông trên biển , đột kích các cảng và các mục tiêu quan trọng trên bờ.
Ngoài ra, tàu ngầm còn có thể lợi dụng tính ẩn nấp của bản thân để lặn vào các
cảng hoặc khu vực phòng ngự của kẻ địch để tiến hành hoạt động trinh sát. Tàu
ngầm trang bị tên lửa đạn đạo lại là một căn cứ tên lửa đạn đạo cơ động, ẩn
nấp, trên tàu ngầm có thể trang bị 24 quả tên lửa đạn đạo vượt đại châu, mỗi
quả tên lửa có thể mang khoảng 10 đầu đạn hạt nhân, có thể thấy uy lực của nó
cực mạnh.
Đồng
thời, do tính ẩn nấp và tính cơ động, một khi bùng nổ chiến tranh hạt nhân nó
có thể bảo tồn sau cuộc tập kích hạt nhân lần thứ nhất để tiến hành phản kích
hạt nhân đối với kẻ địch, do đó thông thường được gọi là lực lượng đánh hạt
nhân lần thứ hai, như vậy nó trở thành lực lượng chiến lược có sức răn đe rất
lớn. Trong chiến tranh đại quy mô gần đây từ khi Thế Chiến I, tàu ngầm đã phát
huy tác dụng vô cùng to lớn, tất cả nói lên một cách đầy đủ tàu ngầm là một
loại vũ khí có uy lực và hiệu quả cực
mạnh .
Tàu
ngầm phải hành hải và tác chiến dưới nước do đó không thể tránh được một số
khuyết điểm, việc dò tìm và thông tin liên lạc ở dưới nước của tàu ngầm bị hạn
chế. Tàu ngầm ở dưới nước chủ yếu lấy sonar làm phương tiện dò tìm, chỉ tác
dụng trong khoảng cách gần, mà còn bị ảnh hưởng của tiếng ồn bản thân, hạn chế khả
năng phát hiện sớm tàu địch ở cự ly xa. Thiết bị thông tin chính của tàu ngầm
là đài vô tuyến, ngoài máy thu sóng dài có thể thông tin ở độ sâu nhất định ở
dưới nước, những điện đài khác đều không thể làm việc ở dưới nước, khiến cho
tàu ngầm khi ở dưới nước khó liên lạc với căn cứ, với tàu chiến và binh chủng
khác. Ngoài ra, khi tàu ngầm muốn quan trắc các mục tiêu trên không phải nổi
lên mặt nước hoặc ở gần mặt nước dùng ăngten radar hoặc kính tiềm vọng nhô ra
mặt nước, như vậy dễ làm lộ bản thân.
Không
gian bên trong tàu ngầm chật hẹp, thường rất ồn, điều kiện sinh hoạt và làm việc
tương đối kém. Khi hàng hải thời gian dài, thể lực và tinh thần thuyền viên tàu
ngầm dễ mệt mỏi, ảnh hưởng đến khả năng tự duy trì của tàu ngầm.
Khi
tàu ngầm ở dưới nước, một khi thân tàu không chịu được sức ép bị hư hỏng thì
rất khó tự nổi lên, do đó năng lực tự cứu kém cũng là một trong những nhược
điểm .
Chương
này chủ yếu giới thiệu các hiểu biết cơ bản như chỉ tiêu kỹ thuật chiến thuật
của tàu ngầm, phân loại tàu ngầm, bố trí chung của tàu ngầm, lịch sử phát triển
của tàu ngầm.
1.2. CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, CHIẾN
THUẬT
CHỦ YẾU CỦA TÀU NGẦM
Khi
nghiên cứu tàu ngầm, cần có một số chỉ tiêu kỹ thuật ,chiến thuật tiêu biểu
nhằm định lượng tính năng của tàu . Những chỉ tiêu kỹ thuật, chiến thuật chủ
yếu thường dùng bao gồm : kích thước chủ yếu, lượng chiếm nước, công suất đẩy
tới, tốc độ hành hải, tầm hoạt động, độ sâu lặn, trang bị vũ khí, bán kính tác
chiến và thời hạn phục vụ (endurance) .Những chỉ tiêu này thể hiện tính năng kỹ
thuật, chiến thuật chủ yếu của một tàu ngầm, cũng là căn cứ để cơ quan lãnh đạo
dựa vào để chỉ huy tác chiến, quy định nhiệm vụ thiết kế và ngành đóng tàu tiến
hành thiết kế chế tạo tàu ngầm. Trong tiết này giới thiệu ý nghĩa và nội dung
của những chỉ tiêu này.
1.2.1. Kích thưỚc chỦ yẾu, lưỢng chiẾm nưỚc
Kích
thước chủ yếu, lượng chiếm nước là tham số đánh giá cơ bản của tàu ngầm và là
chỉ tiêu độ lớn nhỏ của tàu ngầm, cũng là căn cứ để thiết kế, tính toán và đóng
tàu.
1. Kích thước chính:
Hình
dáng bên ngoài của thân tàu được biểu thị bằng hình chiếu lên ba mặt phẳng cơ
bản vuông góc nhau, như hình 1-1, ba mặt phẳng hình chiếu cơ bản này gọi là mặt
phẳng tọa độ chính, trong đó bao gồm:
|
Hình 1-1 Mặt phẳng tọa độ chính |
Mặt
cắt dọc tâm: đi qua mặt phẳng vuông góc hướng dọc chính giữa chiều rộng của
tàu, nó chia thân tàu thành hai bộ phận đối xứng trái phải do đó nó là mặt đối
xứng của thân tàu.
Mặt
sườn giữa: đi qua mặt phẳng vuông góc hướng ngang của điểm giữa chiều dài tàu,
nó chia thân tàu thành hai bộ phận mũi và đuôi tàu.
Mặt
phẳng cơ bản: là mặt phẳng song song với mặt đường nước (water line) thiết kế ở
mép dưới sống chính (keel) đi qua điểm
giữa của chiều dài tàu, nó vuông góc với mặt dọc tâm và mặt sườn giữa (mid-station
plane ).
Giao
tuyến giữa ba mặt phẳng tọa độ chính này hợp thành hệ tọa độ thân tàu O - xyz,
trong đó giao điểm của ba giao tuyến là điểm gốc tọa độ O, giao tuyến giữa mặt
dọc tâm với mặt cơ bản là trục x, hướng về mũi tàu là dương, giao tuyến giữa
mặt sườn giữa với mặt phẳng cơ bản là trục y, hướng về mạn phải là dương, giao
tuyến giữa mặt dọc tâm với mặt sườn giữa là trục z, hướng lên trên là dương.
Mặt
cắt thân tàu bởi mặt dọc tâm và mặt sườn giữa gọi là mặt cắt dọc tâm và mặt cắt
sườn giữa, mặt cắt bởi mặt phẳng song song với mặt phẳng cơ bản gọi là mặt
đường nước
|
Hình 1-2 Sơ đồ kích thước chính |
(1)
Chiều dài tàu:
Chiều
dài tàu có mấy loại như định nghĩa sau đây (xem hình 1-2).
Chiều
dài toàn bộ Loa: là khoảng cách nằm ngang giữa đầu mũi
tàu đến đầu đuôi tàu bao gồm cả phần nhô ra trong thân tàu đến đường lý thuyết
đầu đuôi tàu.
Chiều
dài thân tàu chịu áp lực Lph: là khoảng cách giữa mặt dài đầu mũi
thân tàu với đường lý thuyết mặt đầu đuôi tàu.
Chiều
dài thân tàu kín nước Lwt: khoảng cách giữa vách đầu mũi của khoang
nước dằn chính ở phía trước nhất đến đường lý thuyết vách đầu đuôi tàu của
khoang nước dằn chính sau cùng.
Chiều
dài thân tàu không kín nước ở đầu mũi Lfu: là khoảng cách từ đầu mũi
bề mặt dạng thân tàu đến đường lý thuyết vách đuôi khoang nước dằn chính sau
cùng.
Chiều
dài thân tàu không kín nước ở đầu đuôi tàu Lau: là khoảng cách từ
đầu đuôi bề mặt dạng thân tàu đến đường lý thuyết vách đuôi khoang nước dằn
chính sau cùng.
Chiều
dài đường nước thiết kế Ldw: là khoảng cách nằm ngang giữa mặt đường
nước thiết kế với giao điểm đầu mũi đuôi bề mặt dạng thân tàu.
Chiều
dài đường nước vượt tải Lol: là khoảng nằm ngang giữa mặt đường nước
ở tình trạng tàu ngầm quá tải với giao điểm đầu mũi đuôi tàu bề mặt dạng thân
tàu.
(2)
Chiều rộng tàu:
Chiều
rộng tàu có mấy loại như định nghĩa sau đây (xem hình 1-3):
|
Hình 1-3 Các loại chiều rộng và chiều cao tàu ngầm |
Chiều
rộng hình dáng B: là khoảng cách nằm ngang lớn nhất giữa bề mặt dạng thân tàu
vuông góc với mặt trung tuyến.
Chiều
rộng lớn nhất Bmax: là khoảng cách nằm ngang lớn nhất bao gồm cả
phần nhô ra vuông góc với mặt trung tuyến (xem hình 1-2).
Chiều
rộng đường nước thiết kế Bdw: là khoảng cách nằm ngang lớn nhất giữa
bề mặt thân tàu chỗ mặt đường nước thiết kế vuông góc với mặt cắt dọc.
Chiều
rộng đường nước vượt tải Bol: khoảng cách nằm ngang lớn nhất giữa bề
mặt dạng thân tàu chỗ mặt đường nước vượt tải vuông góc với mặt cắt dọc.
(3)
Chiều cao tàu:
Chiều
cao tàu có mấy loại như định nghĩa sau đây (xem hình 1-3).
Chiều
sâu hình dáng D: khoảng cách vuông góc giữa điểm đỉnh bề mặt dạng vỏ tàu trần
với mặt phẳng cơ bản
(4)
Mớn nước
Mớn
nước có mấy loại như định nghĩa sau đây (xem hình 1-3).
Mớn
nước T : là khoảng cách vuông góc giữa mặt cơ bản chỗ mặt cắt ngang ở giữa tàu đến đường nước
thiết kế.
Mớn
nước quá tải Tol : là khoảng cách vuông góc giữa mặt cơ bản chỗ mặt
cắt ngang ở giữa tàu đến đường nước quá tải
Mớn
mũi Tf : ở trường hợp tàu ngầm nghiêng dọc, là khoảng cách vuông góc
giữa bề mặt dạng đầu tàu (hoặc đường đánh dấu mớn mũi) với giao điểm mặt đường
nước đến mặt chuẩn
Mớn
đuôi Ta : ở trường hợp tàu ngầm nghiêng dọc, là khoảng
cách vuông góc giữa bề mặt dạng đuôi tàu
(hoặc đường đánh dấu mớn đuôi) với giao điểm mặt đường nước đến mặt
chuẩn.
Mớn
nước bình quân Tm : trị số bình quân của mớn mũi và mớn đuôi, Tm
= (Tf + Ta)/2.
Đối
với tàu ngầm trạng thái nổi có tính đặc trưng nhất là không có nghiêng ngang,
nhưng có trạng thái nghiêng dọc không lớn.
2. Lượng chiếm nước
Tổng
khối lượng bị thân tàu đẩy ra khi tàu ngầm ở trên mặt nước hoặc ở trong nước,
căn cứ vào trạng thái nổi và chịu tải khác nhau có thể chia ra mấy loại lượng
chiếm nước điển hình.
(1)
Ở trạng thái trên mặt nước.
Lượng
chiếm nước bình thường Wn (Dn)
là lượng chiếm nước khi tàu ngầm hàng hành bình thường trên mặt nước, bao gồm
khối lượng kết cấu thân tàu và toàn bộ máy móc trang bị hoàn chỉnh, trang bị vũ
khí, các loại thiết bị, trang bị và hệ thống, có nhân viên định mức theo biên
chế, hành lý, toàn bộ vũ khí đạn dược, các loại phụ tùng, khoang nghiêng dọc,
nước ban đầu của khoang nước điều chỉnh và lượng không khí ở các phòng khoang,
lượng nhiên liệu, dầu nhớt, thực phẩm, nước ăn, nước cất được dự trữ cho thời
hạn phục vụ ( endurance).
Lượng
chiếm nước vượt tải (Wol) là khối lượng ứng với lượng chiếm nước
bình thường cộng thêm nhiên liệu phụ thêm trong khoang nhiên liệu, trong khoang
nước dằn và do sự chênh lệch mật độ của bộ phận nhiên liệu này với nước nên
phải tăng thêm nước ban đầu và dầu nhớt,
nước sinh hoạt, nước cất, thực phẩm và các vật phẩm dự trữ phù hợp với yêu cầu
thiết kế.
(2)
Ở trạng thái dưới nước.
Lượng
chiếm nước ở dưới nước
W¯ (D¯)
: là khối lượng chiếm nước bình thường cộng với dung tích tịnh của khoang nước
dằn chính sắp xếp lại nước
( arrangement).
Lượng
chiếm nước toàn bộ ở dưới nước Wt (Dt):
là khối lượng toàn bộ thân tàu (bao gồm bộ phận phụ thuộc) đẩy nước ra, tức là
bằng lượng chiếm nước ở dưới nước cộng với khối lượng nước trong thân tàu không
kín nước.
1.2.2. ĐỘ sâu lẶn
Căn
cứ vào trạng thái lặn của tàu ngầm ,có thể phân biệt thành độ sâu tiềm vọng, độ
sâu làm việc có ống thông khí và ở bất kỳ độ sâu nào ở giữa độ sâu an toàn và
độ sâu giới hạn, như hình 1-4.
Độ
sâu tiềm vọng hp: là độ sâu mà tàu ngầm sau khi lặn có thể cho phép
nâng cao kính tiềm vọng để tiến hành quan sát mặt nước và bầu trời. Độ sâu tiềm
vọng lớn hay nhỏ tùy thuộc chủng loại của tàu ngầm và tình trạng biển , thông
thường vào khoảng 8 ~
11 mét.
Độ
sâu làm việc của ống thông khí hs: là độ sâu bảo đảm thiết bị ống
thông khí nhô ra mặt nước để tiến hành làm việc và có thể nhô kính tiềm vọng ra
để
quan sát. Độ sâu làm việc của ống thông khí thông thường nhỏ hơn độ sâu
tiềm vọng.
Độ
sâu an toàn hsf: là độ sâu lặn loại trừ khả năng va chạm với tàu mặt
nước và bị máy bay chống tàu ngầm quan sát phát hiện . Nó có liên quan đến độ
trong suốt của nước biển, thông thường khoảng 30 mét.
|
Hình 1-4 Các loại độ sâu lặn của tàu ngầm |
Độ
sâu giới hạn he: là độ sâu cực đại khi tàu ngầm ở trạng thái không
có tốc độ hải hành, thí dụ lặn ngồi dưới đáy biển hoặc ngẫu nhiên lặn đến độ
sâu này mà kết cấu vỏ tàu không xảy ra biến dạng vĩnh cửu. Khi ở độ sâu giới
hạn này, nói chung không cho phép tàu ngầm ở trạng thái hải hành. Bởi vì khi
tàu ngầm hải hành ở độ sâu này, do trong khi chạy sinh ra nghiêng dọc sẽ phát
sinh lặn ngẫu nhiên vượt quá độ sâu giới hạn, làm cho tàu ngầm ở trạng thái
nguy hiểm. Độ sâu lặn giới hạn của tàu ngầm hiện đại thông thường đạt đến 300 ~ 400
mét, cá biệt có tàu vượt quá độ sâu này.
Độ
sâu làm việc ho: độ sâu lặn lớn nhất mà tàu ngầm có thể hải hành
trong thời gian dài. Độ sâu làm việc bằng 70% ~
90% độ sâu giới hạn.
Độ
sâu tính toán he: là độ sâu lý thuyết khi tính toán thiết kế sức bền
thân tàu chịu được áp lực. Để ngăn ngừa tàu ngầm ở độ sâu giới hạn tiếp tục lặn
xuống quá độ hoặc do nghiêng dọc gây nên vượt quá độ sâu, thân tàu chịu được áp
lực phải có độ bền dự trữ thường là 30% ~
50% độ sâu giới hạn, cho nên độ sâu tính toán bằng 1,3 ~ 1,5
lần độ sâu giới hạn, độ sâu này là độ sâu thân tàu chịu được áp lực bắt đầu bị
phá hủy.
1.2.3. Bán kính tác chiẾn và tẦm hoẠt đỘng
Bán
kính tác chiến là khoảng cách lớn nhất tàu ngầm chấp hành nhiệm vụ chiến đấu từ
căn cứ đến vùng hoạt động, được tính bằng hải lý .Chỉ tiêu này căn cứ vào sứ mệnh mà tàu ngầm gánh vác, thông thường được quy định dựa vào nguyên
tắc tác chiến của tàu ngầm và vùng biển hoạt động .
Dựa
vào bán kính tác chiến lớn nhỏ khác nhau ,ta có thể phân loại tàu ngầm tác
chiến biển gần vừa, tàu ngầm tác chiến biển vừa, tàu ngầm tác chiến biển xa
vừa, tàu ngầm tác chiến biển xa.
Hành
trình lớn nhất có thể đạt được khi tàu ngầm chất tải bình thường của một chuyến
đi gọi là tầm hoạt động (cruising range). Về mặt chiến thuật việc sử dụng tầm
hoạt động của tàu ngầm hiện được phân loại như sau:
(1)
30% tầm hoạt động được dùng để đạt đến địa điểm tác chiến, đi và về
tổng cộng dùng hết 60% tầm hoạt động.
(2)
30% tầm hoạt động được coi là do tàu ngầm tiêu hao ở vùng biển có hoạt động
chiến đấu.
(3)
10% tầm hoạt động được coi như dùng để khắc phục sự cản trở của đối phương trong
chuyến đi trở về.
Như vậy quan điểm chiến thuật phải nhất trí với quan điểm kỹ thuật thông qua quan hệ dưới đây:
Bán
kính tác chiến của tàu ngầm = tầm hoạt động x 30%.
1.2.4. TỐc đỘ hành trình và tẦm hoẠt đỘng cỦa TÀU
Tốc
độ hành trình là tốc độ chạy của tàu ngầm tương ứng với trạng thái hàng
hẢI khác nhau, tính bằng hải lý/giờ.Ở mỗi
tốc độ hành hải ,tàu ngầm có thể duy trì khoảng cách lớn nhất của hành hải và là tầm
hoạt động ứng với tốc độ hành hải đó. Căn cứ vào trạng thái hành hải khác nhau ta có : tốc độ và tầm hoạt động khi chạy trên mặt nước ; tốc độ và tầm hoạt động khi chạy với ống thông gió ; tốc độ và tầm hoạt động khi chạy ngầm dưới nước
1. Tốc độ và
tầm hoạt động khi chạy trên mặt nước .
Đối với tàu ngầm có động lực thường quy (conventionally-powered ,tức là động lực diesel,diesel-điện,không phải động lực hạt nhân), do tình trạng xếp tải nhiên liệu khác nhau, tốc độ hải hành lớn nhất lại có thể chia thành hai loại : trạng thái bình
thường và trạng thái nhiên liệu vượt tải .Tầm hoạt động tương ứng với tốc
độ hải hành lớn nhất tương ứng cũng chia thành hai loại, tại trạng thái bình
thường và trạng thái vượt tải.
Thời
kỳ ban đầu, tàu ngầm chủ yếu hoạt động trên mặt nước, chỉ khi muốn ẩn nấp mới
chuyển sang chạy dưới nước, do đó tốc độ và tầm
hoạt động chạy trên mặt nước là chỉ tiêu kỹ thuật chiến thuật chủ yếu của tàu ngầm lúc đó. Người
ta gắng sức nâng cao chỉ tiêu này. Tàu ngầm đóng trước Thế Chiến II , tốc độ chạy trên mặt nước có thể đạt trên 18 hải lý/giờ còn tốc độ chạy dưới nước lại thấp hơn rất nhiều tốc độ chạy trên mặt nước. Cùng với năng lực chống tàu ngầm ngày càng nâng cao , việc ứng dụng radar và máy bay chống ngầm , khả năng tàu ngầm thường xuyên hoạt động trên mặt nước trở nên rất nhỏ, cho nên chỉ tiêu này đã không còn một yêu cầu về tính năng
chiến thuật chủ yếu của tàu ngầm hiện đại.
2. Tốc độ và tầm hoạt động khi chạy với ống thông khí
Mặc
dù cơ hội tàu ngầm hiện đại hoạt động trên mặt nước càng ngày càng ít, chỉ
có thể chuyển sang hoạt động dưới nước là chính. Nhưng trước mắt , nguồn năng
lượng accu của tàu ngầm động lực thường quy là rất hạn chế, không thể duy trì
chạy dưới nước lâu dài được. Cùng với đà phát triển của khoa học kỹ thuật, đã
xuất hiện thiết bị không khí, thiết bị này thông gió cho diesel làm việc ở dưới
nước. Lúc này, tàu ngầm sử dụng thiết bị ống thông khí từ mặt nước hút không
khí sạch cung cấp cho buồng khoang thông gió và dùng cho động cơ diesel làm
việc. Tốc độ và tầm hoạt động chạy với ống thông gió đã trở thành một mục tiêu
kỹ thuật chiến thuật vô cùng quan trọng của tàu ngầm động lực thường quy, chủ yếu dùng cho chuyến hành trình từ căn cứ đến vùng biển tác chiến.
Để
rút ngắn thời gian tàu ngầm đi từ căn cứ đến vùng biển tác chiến, yêu cầu tốc độ chạy với ống thông khí càng cao càng tốt. Nhưng do bị hạn chế bởi độ bền thiết bị nâng hạ ống thông khí, hiện nay tốc độ chạy với ống thông khí của các loại tàu ngầm thông thường trong phạm vi 8 ~ 12
hải lý/giờ.
Thông
thường độ lớn nhỏ tốc độ hàng hành ống thông gió, tầm hoạt động của tàu ngầm
động lực thường quy được xác định theo bán kính tác chiến. Độ lớn nhỏ của tầm
hoạt động chủ yếu ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu và lượng dầu bôi trơn mà tàu
ngầm cần phải mang theo, điều này có thể dự đoán từ công thức đơn giản:
Lượng
nhiên liệu: Wr = wro
(1 + m + kr).PB.t
Lượng
dầu bôi trơn: Wh = Wr.Kh
Trong
công thức trên :
wro
- lượng
tiêu hao nhiên liệu mỗi kilowat giờ (kWh) trong tình trạng làm việc danh nghĩa
của máy diesel , đơn vị g/kWh.
m
- hệ số
lượng dư nhiên liệu, tức là “ cặn ” còn lại mà không dùng được trong khoang
nhiên liệu , chiếm một số phần trăm tổng số lượng nhiên liệu, thông thường khoảng 2%.
kr
- hệ số
ảnh hưởng suất tiêu hao nhiên liệu ở tình trạng làm việc không danh nghĩa của
máy diesel.
PB
- công
suất của động cơ diesel cần thiết ở tốc độ chạy với ống thông khí (bao gồm
công suất tiêu hao của máy phụ) Kw.
t
- thời
gian kéo dài của chuyến đi, tức là tầm hoạt động/tốc độ chạy với ống thông
khí, giờ.
Kh
- hệ số
tiêu hao dầu bôi trơn, trị số bình quân ước khoảng 5,0% ~ 8,0% lượng nhiên liệu mang theo.
3. Tốc độ và
tầm hoạt động khi chạy ngầm dưới nước
Căn
cứ vào tình trạng làm việc của động cơ điện đẩy tới của tàu ngầm ,ta có thể chia thành hai loại trạng thái hải hành dưới đây:
(1)
Tốc độvà tầm hoạt động chạy cao nhất khi ở dưới nước:
Khi
tàu ngầm ở trạng thái dưới nước, tốc độ hàng hành có thể đạt được do động cơ
điện đẩy tới, chính phát ra công suất danh nghĩa tức là tốc độ hàng hành cao
nhất ở dưới nước. Sau khi ắc quy nạp đầy điện một lần hành trình hàng hành lớn
nhất có thể đạt được khi hàng hành liên tục với tốc độ hàng hành cao nhất ở
dưới nước là tầm hoạt động của nó, theo thói quen biểu thị bằng thời gian kéo
dài của chuyến đi.
Do
nguồn năng lượng ở dưới nước của tàu ngầm động lực thường quy có hạn, thông thường
chỉ khi tiến hành công kích bằng ngư lôi và lẩn tránh kẻ địch mới dùng tốc độ
chạy cao nhất ở dưới nước. Với cách sử dụng như thế, thông qua phân tích
tư liệu tình hình đối phương và tính toán, dựa vào các luận chứng chiến thuật ,ta có thể xác định
tốc độ chạy cao nhất và thời gian kéo dài chuyến đi ở dưới nước cần thiết.
Trước mắt tốc độ chạy cao nhất ở dưới nước của tàu ngầm động lực thường
quy khoảng 15 ~
20 hải lý/giờ , cũng có thể đạt được đến 25 hải lý/giờ , thời gian kéo dài chuyến đi ở tốc độ này thường là 30 ~
60 phút.
Tàu
ngầm năng lượng hạt nhân do nguồn năng lượng đầy đủ, tốc độ chạy cao nhất ở
dưới nước thông thường tương đối cao hơn tàu ngầm động lực thường quy,
có thể vượt quá 25 hải lý/giờ , thời gian kéo dài chuyến đi vượt qua rất nhiều yêu cầu
của tầm hoạt động .Một lần nạp đầy nhiên liệu hạt nhân, thời gian duy trì hoạt
động có thể đạt đến vài năm.
(2)
Tốc độ chạy kinh tế ở dưới nước và tầm hoạt động.
Thông
thường , công suất đẩy tới Pe cần thiết để tàu ngầm chạy tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc ba tốc độ . Do đó, giảm thấp tốc
độ chạy có thể giảm nhỏ rất nhiều công suất đẩy tới cần thiết. Việc accu phóngđiện lại có đặc tính như sau: Trong phạm vi dung lượng có thể dùng
của ắc quy, dòng điện phóng càng lớn, năng lượng điện tải ra càng nhỏ; ngược
lại dòng điện phóng điện càng nhỏ, điện năng tải ra càng tiếp cận hạn ngạch lớn
nhất của dung lượng có thể dùng. Cho nên chạy với tốc độ thấp có
thể làm cho tầm hoạt động tăng lên rất lớn, đó là tốc độ chạy kinh tế ở
dưới nước của tàu ngầm.
Về
mặt chiến thuật yêu cầu tầm hoạt động khi dùng tốc độ chạy kinh tế ở dưới
nước phải lớn hơn chiều sâu khu vực
phong tỏa của tàu ngầm địch, bởi vì chiều sâu khu vực phong tỏa chống
tàu ngầm của kẻ địch thông thường căn cứ vào tầm hoạt động lớn nhất ở dưới nước
của tàu ngầm để xác định. Khi kẻ địch thiết lập khu vực phong tỏa chống tàu
ngầm luôn luôn muốn chiều sâu của nó lớn hơn tầm hoạt động lớn nhất ở dưới nước
của tàu ngầm, buộc tàu ngầm động lực thường quy không thể một lần đi qua dưới
nước, trên đường đi cần phải nổi lên để nạp điện, từ đó bị kẻ địch phát hiện
và công kích, thông thường tung thâm (chiều sâu) khu vực chống tàu ngầm khoảng 300 ~ 400
hải lý, do đó tầm hoạt động tốc độ kinh tế ở dưới nước của tàu ngầm
cũng phải bảo đảm có thể một lần ở dưới nước đi qua khu vực phong tỏa của kẻ
địch. Tốc độ của tàu ngầm đi qua khu vực phong tỏa khoảng 2 ~ 4 hải lý/giờ ,
xét đến ảnh hưởng hải lưu, tốc độ tốt nhất nên dùng là 3 ~ 5 hải lý/giờ.
Đối
với tàu ngầm năng lượng hạt nhân không có vấn đề tiết kiệm nguồn năng
lượng, luôn luôn có thể áp dụng chạy cao tốc ở dưới nước. Nhưng kẻ địch ở
khu vực chống tàu ngầm có thiết lập nhiều trạm trinh sát nghe âm thanh dưới
nước để tìm kiếm tiếng ồn phát ra khi tàu ngầm hải hành. Cho nên, tàu ngầm
phải dùng biện pháp giảm thấp tiếng ồn để đi qua vùng chống tàu ngầm
như vậy cần phải hạ thấp tốc độ chạy dưới nước , lúc này
cường độ tiếng ồn của máy móc bên trong tàu theo sự giảm nhỏ công suất đẩy tới
cũng giảm thấp rõ rệt, làm cho cường độ tiếng ồn bức xạ tổng cộng của tàu ngầm
cũng giảm đi rõ rệt. Do đó, tốc độ của tàu ngầm giảm thấp đến bao nhiêu mới
đạt đến mục đích này là vấn đề cần giải quyết.
Trong
biển, do sóng, sóng thần tsunami , sinh vật biển, sự hải hành của tàu, sự
nứt vỏ của mặt băng cũng tạo thành nhiều tiếng ồn , thông thường ta gọi tiếng
ồn bản thân biển là tiếng ồn tự nhiên. Nếu như tàu ngầm ở tốc độ chạy nào
đó phát ra tiếng ồn bức xạ có cường độ bằng hoặc thấp hơn tiếng ồn tự nhiên của
biển, do tác dụng che đậy tiếng ồn tự nhiên của biển, trạm trinh sát nghe tiếng
nước sẽ khó phát hiện được tiếng ồn của tàu ngầm, lúc này tốc độ chạy của tàu ngầm gọi là tốc độ hải hành tiếng ồn thấp.
Áp
dụng biện pháp giảm thấp tiếng ồn của tàu ngầm từ đó nâng cao được tốc độ hàng
hành tiếng ồn thấp để rút ngắn được thời gian của chuyến đi, có ý nghĩa hiện thực rất lớn về phương diện chiến thuật . Đối với tàu ngầm động lực hạt nhân cũng như vậy, tốc
độ chạy kinh tế của tàu ngầm động lực thường quy luôn luôn nhất trí với
tốc độ chạy tiếng ồn thấp.
1.2.5. TẦM HOẠT ĐỘNG, THỜI GIAN Ở
LẠI DƯỚI NƯỚC
Tầm
hoạt động (cũng gọi là sự tự cấp) (endurance, self-supporting ability) là nói ở
điều kiện tàu ngầm khi chấp hành nhiệm vụ trên biển, giữa đường không bổ sung
bất kỳ vật phẩm dự trữ ,đó là thời gian dài nhất có thể lưu lại trên biển tính bằng
ngày đêm. Độ lớn nhỏ của tầm hoạt động quyết định bởi lượng dự trữ nhiên liệu và
số lượng các vật phẩm cung ứng khác, ngoài ra còn quyết định bởi sức chịu đựng
của thuyền viên, thông thường chọn tầm hoạt động là 60 ngày đêm, từ đó dự trữ
đủ nước sinh hoạt, thực phẩm và các vật phẩm tiêu hao khác cho thuyền viên.
Điều này đại khái là giới hạn sức chịu đựng về thể năng và tinh thần của thuyền
viên ứng với tình trạng hải hành liên tục ở dưới nước của tàu ngầm.
Tàu
ngầm trong hải hành chiến đấu, nó không thể một mạch chỉ sử dụng một trạng thái
hải hành và một tốc độ. Nó có khi thì ở trên mặt nước, có khi ở dưới
nước, có khi lại ở trạng thái hàng hành với ống thông gió và có thể hàng hành
với các loại tốc độ hàng hành khác nhau. Còn việc khi nào, trường hợp nào thì
áp dụng loại trạng thái hàng hành và tốc độ hàng hành điều này quyết định ở
tính chất vùng biển hàng hành và tình hình kẻ địch ở vùng đó của nhiệm vụ mà nó
chấp hành, và phương án chuyến đi đã phác thảo, cho nên thời gian lưu lại cần
thiết thực tế ở trên biển của tàu ngầm - tầm hoạt động chiến thuật nên căn cứ
vào điều kiện dưới đây để quyết định.
(1)
Bán kính tác chiến của tàu ngầm. Quan điểm chống tàu ngầm của kẻ địch và điều
kiện tự nhiên của vùng biển, lập ra phương án chuyến đi điển hình, tìm ra tổng
thời gian của chuyến đi. Thời gian chuyến đi một chiều ước chiếm khoảng 30% tầm
hoạt động của tàu ngầm động lực thường quy .
(2)
Thời gian hoạt động của tàu ngầm ở vùng biển có hành động chiến đấu. Thông
thường lấy 30% tầm hoạt động để suy xét.
(3)
Thời gian cần thiết để tàu ngầm dùng để khắc phúc trong chuyến đi có thể bị kẻ
địch cản trở, thông thường lấy 10% tầm hoạt động.
Tổng
cộng của ba khoảng thời gian này là tầm hoạt động chiến thuật cần thiết của tàu
ngầm, tức là:
Tầm
hoạt động =
Dưới
đây nêu thí dụ để nói rõ vấn đề này.
Trước
hết căn cứ vào nhiệm vụ chấp hành của tàu ngầm, phân tích tình trạng của toàn
bộ đường đi, dự tính trên mỗi đoạn đường đi (hàng lộ sea route) có thể gặp phải bất kỳ sự cản trở
nào, dùng biện pháp nào để đối phó, cuối cùng xác định kế hoạch hàng hành và
tiến hành tính toán.
1. Lựa chọn đường tàu đi .
Nguyên
tắc cơ bản lựa chọn đường tàu đi là lựa chọn đường tàu đi ngắn và an toàn, do
đó phải xét đến mấy vấn đề dưới đây:
(1)
Lựa chọn vùng biển nước sâu tương đối lớn.
(2)
Cố gắng vòng qua vùng hoạt động binh lực của kẻ địch dày đặc và phạm vi tác
dụng các loại thiết bị dò tìm trên bờ của kẻ địch, đồng thời để tránh xảy ra
hiểu lầm của ta nên cũng phải tránh đi qua vùng biển hoạt động binh lực của ta.
(3)
Phải lựa chọn vùng trên đường hàng hành dễ đo xác định vị trí của tàu, đặc biệt
là trước khi đi qua chướng ngại lưới thủy lôi và trước khi đi vào vùng biển có
hành động chiến đấu, tàu ngầm phải đo xác định chính xác vị trí của tàu.
(4)
Cố gắng tránh vùng biển có dòng chảy ngược và tốc độ dòng tương đối lớn để
tránh ảnh hưởng đến tốc độ hàng hành và lệch đường hàng hành.
2. Vạch chia ra giai đoạn hàng
hành.
|
Hình 1-5 Sơ đồ tính toán chuyến đi của tàu ngầm |
Trong
hình 1-5 H = 2o là góc hướng hải hành, con số I, II, III,
IV, V biểu thị giai đoạn chuyến đi.
I
- rời
căn cứ.
II
- từ căn
cứ đến vùng biển chống tàu ngầm.
III
- đi qua
vùng biển chống tàu ngầm.
IV
- từ
vùng biển chống tàu ngầm đến vùng biển có hành động chiến đấu.
V
- đi vào
vùng biển có hành động chiến đấu.
3. Tính toán tổng thời gian
chuyến đi.
(1)
Đi qua ba vùng biển chống tàu ngầm nghiêm ngặt (rời căn cứ - vùng chống tàu
ngầm - vùng biển hành động).
Giả
định hành trình hàng hành của ba vùng biển này là (600 + 300 + 60) hải lý cần
105 giờ, tức là 4,38 ngày đêm.
(2)
Đi qua vùng chống tàu ngầm yếu ớt khác (từ căn cứ đến vùng chống tàu ngầm và từ
vùng chống tàu ngầm đến vùng hành động).
Nếu
như bán kính tác chiến từ căn cứ đến vùng hành động chiến đấu là 3000 hải lý
thì tổng hành trình hàng hành khu vực chống ngầm yếu ớt là:
(3000 - 420) hải lý = 2580 hải lý.
Nhắm
vào tình trạng cảnh giới ở khu vực này của kẻ địch, tàu ngầm có thể áp dụng
những trạng thái hàng hành dưới đây:
(1)
Dùng trạng thái hàng hành ống thông khí để đi hết toàn bộ hành trình. Tốc độ
hàng hành với ống thông khí tính là 8 nút, vậy tổng thời gian đi qua vùng chống
tàu ngầm yếu ớt là 2580/8giờ = 323 giờ = 13,4 ngày đêm.
(2)
Tàu ngầm vào ban đêm để tránh gặp máy bay địch, hàng hành tốc độ thấp ở dưới
nước, tốc độ hàng hành lấy 4 nút để tính; vào ban đêm có thể dùng hàng hành với
tốc độ hàng hành với ống thông khí, tốc độ hàng hành lấy 10 nút để tính. Nếu
như số giờ ngày đêm ở vùng đó trời bắt đầu sáng lúc 04:00, màn đêm buông xuống
lúc 19:00 thì trời sáng là 15 giờ, trời tối chỉ có 9 giờ, thì:
15 giờ x 4 nút x x
ngày đêm + 9 giờ x 10 nút x x ngày
đêm = 2580 hải lý.
(3)
Tổng thời gian chuyến đi:
a)
(4,38 + 13,4) ngày đêm = 17,78 ngày đêm »
18 ngày đêm.
Yêu
cầu tầm hoạt động của tàu ngầm = 18 ngày đêm/30% = 60 ngày.
b)
(4,38 + 17,2) ngày đêm = 21,58 ngày đêm »
22 ngày đêm.
Yêu
cầu tầm hoạt động của tàu ngầm = 22 ngày đêm/30% = 73 ngày.
Hai
phương pháp chuyến đi yêu cầu đối với tầm hoạt động của tàu ngầm cũng khác
nhau. Có thể thấy nâng cao tốc độ hàng hành của chuyến đi có thể thu nhỏ yêu
cầu tầm hoạt động của tàu ngầm.
Thời
gian lưu lại (stay, stop) ở dưới nước là thời gian dài nhất dừng lại hoặc hàng
hành liên tục một lần ở dưới nước mà tàu ngầm ở điều kiện không thay đổi không
khí mới, dựa vào thiết bị tái sinh không khí ở bên trong tàu được tính bằng
giờ. Tổng thời gian lưu lại ở dưới nước phải thỏa mãn tổng cộng thời gian tàu
ngầm dừng lại ở dưới nước trong khoảng tầm hoạt động, bao gồm cả tổng thời gian
trạng thái hàng hành ở dưới nước trong quá trình chuyến đi, thời gian chờ máy (
stand by, readiness) ở dưới nước ở trận địa chờ và thời gian dừng lại ở dưới
nước ở trường hợp ngoài ý muốn.
1.2.6. TRANG BỊ VŨ KHÍ
Trên
tàu ngầm trang bị loại vũ khí nào, số lượng bao nhiêu, xem vào nhiệm vụ sứ mệnh
mà nó chấp hành để quyết định, lại quyết định ở chủng loại mục tiêu công kích
và số lần công kích, suất đánh trúng của vũ khí và uy lực của vũ khí.
Lấy
tàu ngầm ngư lôi làm thí dụ, ngư lôi chứa thuốc nổ mạnh đương lương TNT khoảng
450kg, căn cứ vào kinh nghiệm trướ đây số đánh trúng cần thiết của ngư lôi để
đánh chìm, đánh hỏng các loại tàu chiến: Kê ra trong bảng 1-1.
Bảng
1-1 Số đánh trúng ngư lôi cần thiết để đánh chìm, đánh hỏng các loại tàu chiến
Tên
gọi tàu chiến
|
Tàu
chiến lớn
|
Hàng
không mẫu hạm lớn
|
Hàng
không mẫu hạm vừa
|
Tuần
dương hạm lớn
|
Tuần
dương hạm loại nhẹ
|
Khu
trục hạm
|
Tàu
vận tải trên 15.000 tấn
|
Tàu
vận tải 10.000 ~
15.000 tấn
|
Tàu
vận tải 5.000 ~
15.000 tấn
|
Tàu
vận tải 5.000 ~
10.000 tấn
|
Tàu
vận tải dưới 5.000 tấn
|
Số
ngư lôi đánh trúng
|
Đánh
chìm
|
8
~10
|
5
~ 6
|
2
~ 3
|
5
~ 6
|
3
~ 4
|
1
~ 2
|
3
~ 4
|
2
~ 3
|
1
~ 2
|
1
|
Đánh
hỏng
|
5
~ 6
|
3
~ 4
|
1
~ 2
|
3
~ 4
|
2
|
1
|
1
~ 2
|
1
|
1
|
-
|
Khi
tốc độ của ngư lôi là 50kn, chiều dài hàng không mẫu hạm địch là 230m, tốc độ
hàng hành của tàu địch là 27kn, khoảng cách bắn là 4.000m (ước khoảng 22 liên
(cable’s length), khi góc tới bằng 900 so với 4 quả, 6 quả và 10 quả
ngư lôi tiến hành bắn cùng lúc thì suất bắn trúng như trong bảng 1-2.
Bảng 1-2 Suất bắn trúng của ngư lôi (%)
Số ngư lôi
bắn
trúng
Xác suất
bắn
trúng
Số
ngư lôi
bắn cùng lúc
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
4
|
98
|
66
|
34
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
6
|
100
|
78
|
58
|
36
|
10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
10
|
100
|
100
|
88
|
70
|
54
|
40
|
26
|
16
|
8
|
Từ
bảng 1-1 và bảng 1-2 có thể biết, để làm cho hàng không mẫu hạm của kẻ địch bị
tổn thương nghiêm trọng (bắn trúng 3 quả ngư lôi) thì số lượng trong một lần
cùng bắn không thể ít hơn 10 quả, nếu muốn bắn trúng hai quả ngư lôi thì số
lượng ngư lôi cùng bắn một lúc không được ít hơn 6 quả. Ống phóng ngư lôi trên
tàu ngầm cũng phải trang bị theo con số này; số lượng ngư lôi cung cấp cũng
trang bị theo số lần bắn cùng lúc. Thông hường ngư lôi dự trữ dùng mà tàu ngầm
mang theo gấp 1 đến 2 lần số ống phóng lôi. Đối với ống phóng lôi kiểu bố trí
bên ngoài thân tàu chịu được áp lực thì có thể không có ngư lôi dự trữ dùng.
Sau khi nâng cao suất bắn trúng và uy lực nổ, trị số trong bảng 1-1 và 1-2 có
thể phát sinh thay đổi tương ứng, số ống phóng ngư lôi và số lượng ngư lôi mang
theo dự trữ trên tàu ngầm cũng có thể giảm bớt một cách thích đáng.
Việc
trang bị những vũ khí khác trên tàu ngầm cũng do bộ môn tác chiến căn cứ vào
tính chất của nhiệm vụ tác chiến, luận chứng chiến thuật kinh tế để đề xuất.
Chỉ
có đưa những nhân tố phức tạp tồn tại trong thời chiến vào để suy xét mới có
thể làm cho những chỉ tiêu kỹ thuật càng phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế.