潛艇
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潛艇是一種能在水下操作的艦艇。大部分的潛艇都是用作軍事用途，只有少量的潛艇是用作科學研究、觀光等和平用途。
潛艇的歷史可以回朔到16世紀前---1578年一位名叫威廉·伯恩的英國人在他的著作(發明與設計)一書中提到潛艇，不過早期最有名的一艘潛艇莫過於在美國獨立戰爭期間由耶魯大學的大衛·布希奈爾(David Bushnell)所製造的海龜(Turtle)號潛艇，其內部只可以容納一人操作方向舵和螺旋槳，1776年海龜號企圖攻擊英國皇家海軍的老鷹號(HMS Eagle)軍艦，卻失敗了。1864年2月17日(美國內戰期間)亨利(Horace L Hunley)所研製的亨利號潛艇成功地引爆魚雷炸沉聯邦軍隊的豪薩托尼克(USS Housatonic)號護衛艦，這是第一艘成功炸沉船艦的潛艇；亨利號乘員八人，以手搖柄驅動潛艇。
第一次世界大戰期間德國進行的無限制潛艇政策，企圖以通商破壞的手段壓制英國的海運路線而達到逼迫英國和談的目的。但是這項政策也因此導致美國加入大戰對付德國的行列。
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[编辑] 潛艇的動力
最早期曾經嘗試過做為潛艇動力來源的有壓縮空氣、人力、蒸氣、燃油和電力等等。而真正成熟的第一種潛艇動力來源是以柴油機配合電動馬達做為共同的動力來源。
柴油機負責潛艇在水面上航行以及為電瓶充電的動力來源，在水面下，潛艇使用預先儲備在電瓶中的電力航行。由於電瓶所能夠儲存的電力必須提供全艦設備使用，即使採取很低的速度，也無法在水面下長時間的航行，必須浮上水面充電。在二戰末期，德國沃爾特(Walter)博士甚至以過氧化氫(雙氧水HTP)做為燃料；它不需依賴空氣驅動，但是並不可靠，因為過氧化氫容易發生自燃反應，因此德國只生產幾艘XVIIB，以HTP為動力的潛艇。
核子动力潜艇：
核动力潜艇－简称核潜艇。是利用核子链式反应产生的热量转化为电力驱动的潜艇，由于使用核子动力，发动机功率和水下航速都大大提高（几乎无限）。更重要的是，核潜艇水下续航时间和距离几乎不受限制，而普通潜艇在水下活动一段时间后就必须浮上水面补充氧气和电力。从这个意义上说，核潜艇才是真正的潜艇。 世界上第一艘核潜艇是由美国科学家海曼里科弗积极倡议并研制和建造的。他被称为“核潜艇之父”，１９４６年，以里科弗为首的一批科学家开始研究舰艇用原子能反应堆也就是后来潜艇上广为使用的＂舰载压水反应堆＂。第二年，里科弗向美国海军和政府建议制造核动力潜艇。１９５１年，美国国会终于通过了制造第一艘核潜艇的决议。“鹦鹉螺”号核潜艇于１９５２年６月开工制造，１８５５年１月开始试行。到１９５７年４月止，“鹦鹉螺”号在没有补充燃料的情况下持续航行了１１万余千米，其中大部分时间是在水下航行。１９５８年８月，“鹦鹉螺”号从冰层下穿越北冰洋冰冠，从太平洋驶进大西洋，完成了常规动力潜艇所无法想象的壮举。这之后，美国宣布以后将不在制造常规动力潜艇。此后，苏联，英国，法国和中国相继制造了本国的核潜艇。
战备导弹潜艇－是用艇载核导弹对敌方陆上重要目标进行战备核袭击的潜艇。它大多是核动力的，主要武器是潜对地导弹，并装备有自卫用鱼雷。战备导弹潜艇与陆基战备导弹，战略轰炸机共同构成目前核军事在国核威慑与核打击力量的三大支柱，并且是其中隐蔽性最强，打击突然性最大的一种。
潜对地战备导弹分弹道式和巡航式两类。美国从１９４７年开始研制“天狮星－Ｉ”型巡航潜地导弹，１９５１年在潜艇上发射成功，１９５５年正式装备潜艇部队，第一批战略导弹潜艇由此诞生。苏联于１９５５年９月首次用潜艇在水面发射一枚由陆基战术导弹改装的弹道导弹，１９５８年首先在常规动力的Ｚ－Ｖ型弹道战备导弹，成为世界上最早的弹潜艇。１９６０年７月，美国“乔治华盛顿”号核潜艇首次水下发射“北极星”Ａ１潜地弹道导弹，这是世界上第一艘战备导弹核潜艇。
[编辑] 呼吸管
呼吸管在第二次世界大戰前由荷蘭開發出來，其後由德國進一步的改良並首先使用在他們的潛艇上面。呼吸管的基本構造很簡單，就是一個可以伸長的通氣管，將外界的空氣引導至柴油引擎，產生的廢氣也經由呼吸管排送出去，另外再附加防止海水進入以及將進入的海水排除的管線。
呼吸管的使用大幅改變當時潛艇的作業方式與彈性。在使用呼吸管以前，潛艇一定要浮出海面進行換氣和充電的作業，而這個作業時間限制在夜間。採用呼吸管之後，潛艇只需要將呼吸管伸出海面就得以進行充電的工作，不僅降低潛艇被發現的機率，也擴展潛艇可以充電的時機。
針對這個威脅，盟軍是利用巡邏機攜帶的特殊雷達來尋找微小的呼吸管，即使無法擊沉潛艇，至少也要迫使她無法充電而沒有能力持續的追蹤與攻擊。
[编辑] 新的動力系統
第二次世界大戰之後，許多國家開始研究其他可能的替代動力來源，以延長潛艇在水面下持續作業時間。替代動力的研究發項大致上有兩類，一類還是採用柴油機與電力馬達加上電瓶的搭配，但是在潛艇中攜帶氧化劑或者是其他不需要氧氣助燃的設備，如此一來可以在水面下驅動柴油機進行充電，或者是由新的動力來源為電瓶充電與驅動電力馬達。這種新的推進系統通稱絕氣推進裝置。
另外一個發展的方向，也是目前最成熟的替代方案，是以核子反應爐產生的能量。產生蒸氣之後驅動蒸氣渦輪機，來帶動螺旋槳或者是電力馬達產生動力。最早成功在潛艇上安裝核子反應爐的是美國海軍的鸚鵡螺號潛艦，目前許多國家海軍的主要潛艦採用核子動力的比例頗高；但是最近幾年隨著絕氣推進(AIP)系統的不斷進步，柴電潛艦的潛航時間不斷地增長；而且建造花費便宜。因此各國採用柴電潛艦有明顯增加的趨勢 。
[编辑] 潛艇的武裝
[编辑] 魚雷
魚雷是潛艇使用的武器當中最普遍也是歷史最悠久的一種。直到目前為止，魚雷仍是潛艇最常見的武器。
在第二次世界大戰中期以前，魚雷是沒有任何導引裝置，發射出去之後只能依照設定的方向與深度持續前進，直到動力用尽或是與目標接觸為止。中期以後魚雷開始有最初的導引系統協助提高命中效果，即使如此，魚雷在二次大戰結束前的主要目標還是水面艦艇。
二次大戰之後魚雷的發展趨勢有兩個主要的方向。第一個方向是導引系統的引入與成熟化，第二個方向是在動力系統上的改進以提高射程和速度。目前魚雷的導引系統當中最普遍的是聲納，可以說絕大多數的魚雷都是使用聲納搜索與追擊目標，另外一種則是以水面船隻通過之後留下的浪跡作為導引的訊號來源。在導引的型態上面誘分成有線與無線兩類。
有線導引魚雷多使用在潛艇上面，顧名思義，魚雷的後端有導線與潛艇相連接，在發射之後潛艇的射控系統得以將控制指令經由導線傳遞給魚雷，這樣可以利用更精確的控制魚雷攻擊目標。必要的時候，潛艇可以直接切斷導線，讓魚雷自行以主動聲納標定與攻擊目標。
無線導引多使用在水面艦艇和反潛火箭上面，魚雷在發射進入水中之後立刻以主動聲納搜索，發射的飛機或者是船艦對這枚魚雷不再有任何控制的能力。
二戰結束前的潛艇多在前後都有魚雷發射管，除了提高魚雷的總攜帶量以外，還可以增加潛艇的發射火力。這個設計在二戰之後逐漸消失，取代的是集中在艇手的魚雷發射管。隨著聲納的體積與空間的需求改變，艇手的位置又被聲納所取代，因此近代的潛艇的魚雷管的配置位置很多是在接近艇首的兩側。
潛艇上發射魚雷的方式有兩大量：氣壓射出與自行游出。氣壓射出就是說利用壓縮空氣與活塞作用的原理，將魚雷由發射管彈射出去。自行游出是讓魚雷以自己的動力離開發射管。
魚雷的引爆方式也有兩種：接觸引爆於磁性引爆。魚雷對於水面船隻產生殺傷力的最主要來源是水壓的劇烈變化引發船隻結構受損，而非直接撞擊船隻在水面下的部分。一般魚雷多有這兩種引爆方式。
[编辑] 火炮
火炮是早期潛艇的主要武器之一。早期潛艇的噸位較小，攜帶的魚雷數量有限，火炮的作用在於輔助魚雷，增強潛艇的火力。一般來說，潛艇上的火炮主要是用來警告無武裝的船隻停止下來接受檢查或者是攻擊無武裝的船隻以節省魚雷的消耗量。 第二次世界大戰末期，為了要對付盟軍的反潛機，德國的U艇還加裝專門對空射擊的高射機槍或是高射機砲。大戰結束之後，火炮逐漸從潛艇上消失，現在的潛艇已經完全看不到任何火炮的設置。
二次大戰中最有名的潛艇火炮當屬德國使用的88毫米炮，他之所以會有名是因為很多人誤以為這款火炮也同時被德國陸軍做為高射炮與反坦克炮。其實除了口徑相同之外，這一門火炮和陸軍的88炮是沒有關係的。
[编辑] 飛彈
飛彈使用在潛艇上是在二次大戰之後的新發展，不過早最的試驗還是在二次大戰時期，德國企圖將V2火箭由U艇上發射，只是這個試驗並未實用化。
目前最常見的潛艇發射(潛射)飛彈包括：地對地彈道飛彈，對地攻擊的巡弋飛彈以及反艦飛彈這三種。潛對空飛彈有少數國家嘗試安裝使用，採取的方式是將單兵使用的攜帶型防空飛彈改裝到潛艇上面，發射的時候依照改裝的方式，潛艇可以在水下或者是必須在水面上操作。基本上潛射對空飛彈目前不普遍也不算非常實用。
潛艦發射的反潛火箭嚴格來說不算是飛彈，因為有導引的部分是裝置在推進火箭前端的魚雷，火箭本身只負責推送魚雷到指定的區域，在功能和作用上與水面艦艇使用的反潛火箭相同。
[编辑] 水雷
以潛艇作為佈置水雷的載具相當常見，利用潛艇隱密的特性，到指定的水域部署攻擊性或者是防禦性的水雷網。早期的水雷有利用魚雷管發射佈置，或者是外掛在潛艇的艇身以外。現代的潛艇則都是利用魚雷管布放水雷。
[编辑] 潛艇的耳目
[编辑] 聲納
由於電磁波在水中衰減的速率非常的高，無法做為偵測的訊號來源，以聲響訊號探測水面下的人造物體成為運用最廣泛的手段。
聲納的英文原名SONAR來自於「音響導航與測距」（sound navigation and ranging）的縮寫，無論是潛艇或者是水面船隻都利用這項技術的衍生系統探測水地下的物體或者是做為導航的依據。
聲納系統可以大致上分為兩類：主動與被動。主動聲納會自己發生音響訊號，藉由這個訊號接觸物體後反射回來的變化，做為計算這個物體的相對方位與距離的資料。被動聲納的作用和收聽裝置極為相近，不發出任何訊號，只接收來自於周遭的各種音響訊號來判斷與識別不同的物體。
傳統上潛艇安裝聲納的主要位置是在最前端的位置，由於現代潛艇非常依賴被動聲納的探測效果，巨大的收音裝置不僅僅讓潛艇的直徑水漲船高，原先在這個位置上的魚雷館也得乖乖讓出位置而退到兩旁去。
其他安裝在潛艇上的聲納型態還包括安裝在艇身其他位置的被動聲納聽音裝置，利用不同位置收到的同一訊號，經過電腦處理和運算之後，就可以迅速的進行粗淺的定位，對於艇身較大的潛艇來說比較有利，因為測量的基線較長，準確度較高。
另外一種聲納稱為「拖曳聲納」，因為這種聲納裝置在使用時，以纜線與潛艇連接，聲納的本體則遠遠的拖在潛艇的後面進行探測，拖曳聲納的使用大幅強化潛艇對於全方位與不同深度的偵測能力，尤其是潛艇的尾端。這是因為潛艇的尾端同時也是動力輸出的部分，由於水流的聲音的干擾，位於前方的聲納無法聽到這個區域的訊號而形成一個盲區。使用拖曳聲納之後就能夠消除這個盲區，找出躲在這個區域的目標。
[编辑] 潛望鏡
潛望鏡使用在潛艇上的歷史比聲納還要久，美國南北戰爭期間使用的龜形人力小潛艇已經使用類似簡單潛望鏡的光學裝置作為航行時的導航依據。
潛望鏡利用光學鏡面折射的原理，在一個長管子的兩端安裝鏡片，上端的鏡片會將面對的影像向下折射，位於底部的鏡片將折射過來的影像作第二次折射，觀測人員透過底部的折射鏡就可以看到上方鏡面對準的方向上的影像。透過這個裝置，潛艇內部的人員可以對周遭的環境進行肉眼的實際觀測。在作戰上，潛望鏡也是辨識目標種類與敵我的重要手段。
潛望鏡通常提供兩種倍率，一種放大倍率較小但是視野範圍較廣，適合快速的搜索週遭的海域，另外一種倍率較大，提供潛艇識別與判斷目標動向的能力。二次大戰以後有些公司推出的產品將兩者的功能分開到個別的搜索和攻擊潛望鏡上。在肉眼觀測的部分另有刻度協助觀測者根據可能的目標型態進行粗淺的距離判斷。在二次大戰後期美國開始在潛望鏡上搭配測距雷達，另外一種測距儀是測量水平線與一個已知物體高度間的夾角的間距儀（Stadimeter）。近代的另外一種替代產品則是雷射測距儀。
潛望鏡在不使用的時候會降入潛艇的帆罩（Sail）當中以縮小突出的距離，當需要使用的時候，潛艇首先必須改變深度到較淺的海域，才能夠使潛望淨身出水面進行觀測，這個操作深度範圍一般稱為潛望鏡操作深度，實際上的高度則要看每種潛艇與潛望鏡搭配而定，在這個深度範圍上潛艇有可能和水面船艦發生碰撞，因此潛艇通常需要先以被動聲納判斷附近船隻的情形，避開可能發生碰撞或者是被目視發現的可能。
現代的潛望鏡除了提供更好的觀測效果以外，也增強在惡劣天後與夜間觀測的能力，配合一般光學攝影機、紅外線攝影機或者是低光度電視攝影機等的協助，潛艇在操作潛望鏡的彈性上遠勝於過去，錄製下來的影像以電子訊號儲存後，還可以事後的分析與情報的擷取。近代潛望鏡設計上的一個大挑戰是操作速度的提升，由於需要在較高的航行速度下操作，同時維持影像的穩定，各公司以不同的方式去克服高速下帶來的震動與其他的問題，其中一種常見的設計為加大潛望鏡尺寸以提高對震動的吸收能力。
潛望鏡可以說是造成潛艇失去隱敝性的一大元兇，必須突出海面操作的先天弱點，在二次世界大戰後期首度被盟軍利用來發現德國的U-潛艇。盟軍的巡邏機以特殊的雷達偵測突出海面的潛望鏡產生的回波，加以定位之後迅速發動攻擊，如此一來讓潛艇利用夜間在水面充電或者是進行攻擊受到很大的限制，德國曾經試圖利用一些塗料降低潛望鏡的雷達波反射強度，不過效果不高。現代潛艇多半在攻擊潛望鏡上加裝雷達警告接收器（Radar Warning Receiver, RWR），提供威脅警告。
[编辑] 雷達
雷達在第二次世界大戰初期開始出現在水面艦艇上面，潛艇也在稍後開始配備，協助於夜間或是不良天候下的搜索。潛艇的雷達在不使用的時候和潛望鏡類似，要降低高度貼近帆罩的位置，或者是具備摺疊的天線能夠收進船帆當中，由於雷達天線的高度以及大小，搜索距離不會很遠，效果也比不上一般水面艦艇的搜索雷達，但是這項裝備提供更廣泛的偵測效果，現代的潛艇上幾乎都看得到。
雷達雖然好用，然而他發出訊號的必然缺點也導致潛艇在使用雷達上必須謹慎小心，以免被敵人做反偵測與定位的訊號來源。
[编辑] 電子偵測設備
德國在第二次世界大戰後期在潛艇上加裝專門探測盟軍巡邏機上的搜索雷達的電子設備，這種電子支援裝置（Electronic Support Measurment，ESM）算是近代潛艇裝置電子偵測設備的起源。除了自衛的需求之外，潛艇還可以利用不同的電子支援與偵測裝置進行對敵人的通訊，雷達或者是其他的無線電訊號的監視與搜集。
冷戰開始之後，各國紛紛利用潛艇隱密的特性，配合各類電子偵測裝置搜集情報，這又以美國和蘇聯之間進行的最為激烈，美國不僅僅派遣潛艇到蘇聯的沿海搜集資料，還讓潛艇在蘇聯的海底電纜上面放置竊聽錄音系統，獲得許多重要的情報。
即使在今日，潛艇依舊是一個非常重要的電子情報搜集工具。
