二战时期美国潜艇的研制及技术概览
打造水下大杀器
20世纪初的潜艇设计，因不同需要而被划分成不同类型，有的是小型短航程的潜艇，有的是能伴随主力战列舰舰队出航的大型舰队潜艇，后者可以扩大威胁范围并能在双方距离不断接近时攻击敌军舰队。工程学上的权衡成为设计舰队潜艇的最大困难。对将近30节的速度要求需要强大的动力，使得艇体的尺寸和排水量不可避免地增加。然而，当时蓄电池和电动机提供的有限动力，确定了潜艇水下航行时的最高速度和航程。两次世界大战之间的早期潜艇的标准推进装置，在水面航行时由两台柴油机提供动力（每台驱动一具螺旋桨）。同样，每台电动机也驱动一具螺旋桨。如果处于水面航行状态，柴油机就会为铅酸蓄电池充电；当潜艇在水下潜航时，柴油发动机停止运转，而电动机则开始工作（在二战后期，纳粹德国海军U型潜艇为了提高隐蔽性，开始装备通气管，从而允许U艇在浅深度航行时使用柴油机，极大地提高了水下续航力，并增强了自身的隐蔽性）。小型岸防潜艇和排水量更大的舰队潜艇都使用上述基本设计。美国海军的第一款舰队潜艇T级，于1916年问世。该型艇搭载四台动力强劲的柴油机，能将长达81.7米的潜艇推向20节的高速，每两台柴油机串联驱动一具螺旋桨。不过，这种设计被证明过于复杂而不够可靠。
美国在大型潜艇设计上的另一次尝试是研发最初被称为V级的三艘潜艇。这些潜艇于1920年设计，其柴油机被分开布置，两台柴油机位于控制室前部，用来驱动发电机；而另外两台柴油机则位于直接传动装置的后部，每台驱动一具螺旋桨。这些排水量3000吨的潜艇的长度增加到100.6米，并且被证明难于潜航和机动。即使在其服役的后期被改装成运输货物的潜艇，V级也通常被认为是不成功的设计。“舡鱼”号（被称为V-4号）作为一艘布雷艇被建造，其能携带60枚“马克”11型水雷，装在潜艇后部两个直径1.016米的布雷管里。
两艘更大的巡洋潜艇，即“独角鲸”号和“鹦鹉螺”号，被称为V-5号和V-6号，它们与“舡鱼”号非常相似，但没有布雷管。V-4、V-5、V-6号搭载有53倍口径的152毫米MK12MOD2型甲板炮。这些潜艇饱受发动机可靠性问题的困扰，在太平洋战争初期更换了发动机。“海豚”号（被称为V-7号）相比之前的六艘潜艇，吨位更小一点，造价也更低。它有一个重新设计的水柜和艇体结构。它的内部布局设计是舰队潜艇标准的先驱。最后的两艘V级，即“抹香鲸”号和“乌贼”号，开启了潜艇焊接结构的潮流。美国康涅狄格州格雷顿市的电船公司（制造“乌贼”号的船厂），广泛使用了焊接技术。而当缅因州基特利的朴茨茅斯海军船坞在建造“抹香鲸”号潜艇时，则保留铆接技术作为结构连接工艺。这些潜艇比之前的V级潜艇（除了“海豚”号）都轻盈和小巧，因而严重地制约了它们的航速、续航力，但降低了修理难度和维护费用。
在上世纪30年代初，美国海军着手一项野心勃勃的设计和建造潜艇的计划，一些潜艇采用了来自建造和操作V级潜艇的经验，并且注意到了在太平洋的潜艇战的需要。潜艇指挥官需要更高的航速和可靠性、更好的可居住性以提高艇员的持续战斗力、更多的鱼雷及发射管，和更大的甲板炮。这些要求需要考虑费用、人员配备，以及对轴功率、潜艇排水量和尺寸的权衡。
民营造船企业电船公司（EB）和政府的朴茨茅斯海军船坞之间进行了一场不同寻常的竞赛。双方都给出了1934年财政年度中四艘潜艇的总体设计和技术参数，并准备合同设计。每个建造商制造两艘潜艇。朴茨茅斯船坞生产“海豚”号和“梭子鱼”号，电船公司生产“鲨鱼”号和“海鲢”号。这场竞赛被证明有益于20世纪30年代舰队潜艇的迅速发展。实质上，可以在“海豚”号中看到二战爆发前十年潜艇设计的进步，这些进步在“幼鲨”和“白鱼”级潜艇的设计上达到顶峰。这些潜艇都是太平洋战争时期美军潜艇的中流砥柱。从大型的“舡鱼”级和“独角鲸”级开始，美军潜艇回归到一般的尺寸（长91.44米左右，宽7.3～8.2米左右）。
开始时，美军潜艇鱼雷发射管的设置方式为艇艏四具、艇尾两具和甲板上的上层建筑中两具。后来改为艇艏六具和艇艉四具，而且均为内置式发射管。动力装置最初是直接驱动的柴油机和柴油发电机结合在单个的发动机舱内。艇体、上层建筑、水柜的建造技术采用铆接工艺，其它部分则以焊接工艺制造。
潜艇的内部结构
前部蓄电池通过一扇安装在前部鱼雷舱舱壁上的水密门之后，就是前部蓄电池室了。该舱室被水密甲板分隔成两部分，甲板之下为前部蓄电池（容积为总量的一半，另一半蓄电池在艇体后部）。这一部分的蓄电池包括126块铅酸电池。该舱室的上部分被一条狭窄的走廊隔成左舷和右舷两部分。轻金属隔板限定走廊从门通向军官室，军官室只有一张两边带长条座椅的桌子，在桌子的前部和后部有为艇长和执行参谋官准备的椅子。艇长是潜艇上唯一有自己独立房间的人，其房间比普通的衣橱要小一点。
控制室控制室位于右舷后部舱壁的水密门之后。在这里可以控制潜艇下潜、上浮、深度等状态。在右舷有一些用于显示和通信的设备，前部还能进行配电和陀螺仪控制。沿着右舷更后的位置是用高压及中压空气控制的压载水舱与纵倾平衡水舱，也有用低压空气给最后排空操作的压载水舱。
◎美军“鲑鱼”级潜艇的前部鱼雷室，里面有四具鱼雷发射管。而从“河豚”级开始的后续艇型中，前部鱼雷管增加到六具
在左舷自艇艏开始，是液压操作阀箱，有可以开启和关闭主排气阀和进气阀的操作阀门。此外，还有一套红色和绿色显示灯的仪表盘，用于显示艇体主要开口的状态，比如舱盖。红色显示一个舱盖或进气口阀门是打开的，绿色显示关闭。该面板的绰号为“圣诞树”（因为当潜艇下潜时，所有的舱盖关闭，因而所有的灯变绿，整个面板呈现一片绿色，就像冬天的圣诞树）。液压歧管的尾部是控制前后水平舵操作器和歧管的下潜站台，这里可以控制纵倾平衡水柜内的水。艇尾舱室的后部是一个装满无线电发射机和接收机的房间，其空间狭窄，只能装满两台操作机。控制室的下面是泵舱，里面有液压泵、空气压缩机、纵倾平衡水柜和其它小型泵及装备。
指挥塔控制室的上面是一个小型的直径约3米、6米长的圆柱状舱室，这里有鱼雷数据火控计算机，一张海图桌，一个雷达控制台，和两具潜望镜。
后部蓄电池往艇艉行进，穿过一扇水密门，就是后部蓄电池舱了。在一层水密甲板下是弹药库、食品储存空间和另外的126块铅酸蓄电池。这片区域设有厨房、艇员的餐桌，和将近半数艇员的铺位。
前部和后部发动机舱从后部蓄电池舱往后走，穿过一道水密门，就是前部发动机舱了。两个几乎相同的发动机舱靠在一起，里面有两台占据了大部分空间的柴油发电机。中部的空间是一层行走甲板，水密舱壁将前部和后部的发动机舱分隔开来。在前部发动机舱有两台电动蒸馏器，可以将海水处理成新鲜水，以供蓄电池使用。一台更小的柴油发电机位于其中一个发动机舱的下层，如果其它发动机都用于提供动力时，它就用来给蓄电池充电。
操纵室在发动机舱和后部鱼雷舱之间的小型水密舱室被称为操纵室。主推进控制隔间占据了这里的大部分空间。操纵室有一个大型手动操作的开关和直流电动机控制器。
后部鱼雷舱向后通过操纵室舱壁的水密门，就来到了后部鱼雷舱。如同前部鱼雷舱，这里布置着鱼雷发射管和剩下的鱼雷，有四具发射管和八枚待装填的鱼雷。此外，该处区域可提供将近24人的铺位。
水柜在潜艇耐压艇体周围布置有一系列水柜：主压载水柜用于下潜或上浮，燃料压载舱可当做燃料柜，当其内部空着时，可作为压载水柜。另外，还有一个安全柜，当指挥塔或主进气口被水淹没时，能装填相同多的水，可以排干以弥补这个损失。这些潜艇的耐压艇体周围有足够的燃油柜，可携带454248升柴油，能使潜艇以10节速度航行16090千米。
潜艇的各种装备
武器第二次世界大战中的美国潜艇有两大主要武器：鱼雷和甲板炮。两种标准鱼雷的型号分别是MK10型和MK14型，均由直径为533毫米的鱼雷发射管发射，长度都为6.7米。
MK10型是一种直航式鱼雷，要求潜艇必须将鱼雷发射管指向一个点，这样一来整艘潜艇的中轴线必须指向目标航行前方的一个点，以使鱼雷和敌舰同时航行到该点。MK10型鱼雷的弹头重225.6千克，航速36节时最大射程为3292米，但一般发射时的距离不超过914.4米。
MK14型鱼雷有两种速度可供调节（31.5节和46节），可以选择在前一枚鱼雷发射之后，让下一枚鱼雷以新的航线和航速前进。MK14型鱼雷有一个重300千克、装满混合炸药的弹头（爆炸当量相当于450千克TNT），能以高速航行4119米，或以低速航行8 238米。如果回转角是小角度的话，该鱼雷通常以高速航行。
MK14型鱼雷使用MK5和MK6型引信。MK5是触发引信，MK6是磁感应引信。磁感应引信会在弹头经过目标的龙骨下方时爆炸。不幸的是，两种引信都有严重的设计缺陷：鱼雷航行时会比设定的深度深3米。直到1943年底，触发引信的故障才修复，深度问题得到解决，磁感应引信被取消。然而，鱼雷的一个问题仍然存在，即酒精/高压空气燃烧涡轮发动机排出的尾气会向后烧灼潜艇。为了克服这个问题，一个新的电动机/电池系统被设计出来。该款新电动鱼雷的型号定为MK18，尺寸与MK14相同，有着更低的航速（30节）、更轻的弹头（261千克），和3658米的最大射程。战争快结束时，美国海军又推出了MK23型鱼雷。它用于当潜艇处在深潜状态时（45.7米）发射，并使用鱼雷前部的水声监听器去侦测最大的噪声源，从而引导自身攻击目标（该鱼雷属于最早的声自导鱼雷，和二战纳粹德国U型潜艇使用的T-4、T-5鱼雷是同一类产品）。其只能携带43千克重的弹头，它的战斗部看似威力不足，然而，该款鱼雷能使伏击中的潜艇炸毁敌方护航舰艇的螺旋桨。不过，由于服役太晚，这些鱼雷并没有命中多少目标，从而无法对战争的进程产生重大影响。
当时潜艇的另一种武器就是甲板炮。定义一门甲板炮的型号是看其炮口直径和身管长度。炮口直径通常用英寸计算，身管长度用火炮口径的倍数计算。一个口径就是一个炮口直径。比如3英寸/50的甲板炮，其火炮口径是3英寸（76.2毫米），身管长度是50倍口径，就是150英寸（3.81米）长。每个主要型号是由军械局（BuOrd）给出的标志号码确定。甲板炮之间可能有相同的口径和身管长度，但有着不同的标志。当讨论海军5英寸（127毫米）甲板炮的最大射程时，用到标志号码时是有效的。对特殊标志的修改也是有编号的。这样，完整地形容一门甲板炮要看它的炮口直径、身管长度、标志和改型号码。
二战刚爆发期间的美军舰队潜艇通常搭载3英寸50倍口径甲板炮，安装在指挥塔后部。太平洋战争爆发后的前几个月里，美军潜艇指挥官被授权将后部的甲板炮移除，而重新装在指挥塔前部，这样就可以更加方便地向目标开火，特别是当艇艏指向敌舰时。这些改动火炮位置的大型“巡洋潜艇”有三种型号：美国海军“舡鱼”号（原来设计和建造为布雷型潜艇）、“鹦鹉螺”号和“独角鲸”号。上述三级潜艇装备口径更大的6英寸53倍口径甲板炮，并且有两门，一门在指挥塔前部，另一门则在后部。
6英寸53倍口径MK17MOD1火炮是美军潜艇装备的最大甲板炮。二战期间各种各样的火炮被潜艇搭载，包括3英寸50倍口径MK11MOD4/5/6/7型炮。这些火炮可以将5.9千克重的弹丸发射到12802米远的地方。1944年6月，4英寸甲板炮装备到潜艇上。4英寸炮有两种型号，即4英寸50倍口径MK12MOD6型和4英寸50倍口径MK12MOD44型甲板炮，它们能将15千克重的弹丸发射到14630米远的地方。
V-1与V-3潜艇最初安装5英寸51倍口径甲板炮。这款甲板炮改进自美国战列舰装备的副炮，被命名为MK13Mod11型火炮。只有美国海军的“河豚”号、“蚝隆头鱼”号、“长尾鲨”号和“金枪鱼”号装备这款火炮。在二战后期，5英寸25倍口径炮成为标准武器，替代了战争中期经过大修的潜艇上装备的3英寸和4英寸甲板炮，被命名为5英寸25倍口径MK40Mod0型火炮。该甲板炮于1944年首次安装在新建造的美国海军“铲鱼”级潜艇上，能将重24千克的弹丸发射到12802米远。七艘潜艇装备了两门5英寸25倍口径甲板炮和相应的火控系统，这些潜艇是“海猫”号、“鳐鱼”号、“恩特蒙多”号、“海狗”号、“鲂鮄”号、“海贼”号和“梭子鱼”号。
在二战初期发现，12.7毫米和7.62毫米机枪由于有效射程短，因此在防空作战时显得效率低下。因此博福斯的40毫米中口径高炮（瑞典设计）和厄利孔的20毫米小口径高炮（瑞士设计）被选择作为美军潜艇的标准防空武器（上述两款高炮也是二战末期美国海军大型战舰装备的对空利器）。这些高炮安装在指挥塔前部或后部的平台上，20毫米高炮偶尔安装在主甲板上。博福斯40毫米高炮在1944年中期之后才提供给潜艇。大多数潜艇装备一或两门厄利孔20毫米高炮。
潜望镜二战美军潜艇（“小鲨鱼”级及其后继艇）的标准潜望镜为：
2型（被命名为89KA-40/1.414HA型）。潜望镜顶部直径为431.8毫米，长度为12.192米。
3型（被命名为91KA-40/1.99）。它的顶部直径更大，为609.6毫米。该潜望镜常在夜间使用。
4型（被命名为93KN-36/3.75）。用来代替3型，它设有ST雷达天线。
声呐二战时期美国海军潜艇使用的标准声呐为：
工作频率为18～24千赫兹的WFA和WCA主动声呐，使用JK阵列和QB、QC监听及回波测距设备。WCA声呐是战争刚爆发时的标准装备。WFA声呐，融合了许多技术上的升级，在战时安装到潜艇上，于1945年初成为这些水下杀手的探测利器。
WDA被动声呐（方位偏差指示装置于战争后期出现）。
JP70赫兹到12千赫兹频率被动声呐改进自小型潜艇上的声呐，于1942年初安装到大型舰队潜艇上。
JT100赫兹到60千赫兹被动声呐使用1.524米长的线阵列以旋转扫描。JT声呐于1945年中期问世。扫描方位输入鱼雷数据计算器（TDC），以供火控系统运算。
一些特殊的装备，也在战争中得到研发和使用。它们中的一些是：
水下目标定位器（OL）：高频回波测距设备用来鉴定靠近潜艇的小型目标，比如水雷。
QLA：属于调频超声波主动声呐装备，用来与平面位置显示器结合，后者显示出潜艇附近区域的声呐图像。该声呐在定位水雷时很有效。
深水炸弹直接显示器和距离估算器：这些装备于1944年问世，以帮助美军潜艇逃避日军护航舰队中驱逐舰投放的深水炸弹。
雷达太平洋战争期间，美军极度重视远程探测技术的研究和发展，从数万吨的战列舰和航空母舰，到千余吨的驱逐舰，都陆续安装上了新式的对海、对空搜索雷达，后来也包括潜艇。与之相反，日本在该领域起步很晚，战争末期造出的雷达性能也很落后，使得其海军在远距离（特别是夜间）作战时，失去先机，甚至造成极为恶劣的后果（比如1944年10月24日的苏里高海战，日军舰队被美军重创，“扶桑”号和“山城”号战列舰沉没，而后者只付出了极其微小的代价。此战美军大获全胜，主要原因就是因为美方舰只装备了性能先进的雷达）。战时美军潜艇装备的标准雷达如下：
SD：为一款测距雷达，安装在一具可伸缩的呈“T”字形的桅杆顶部，作为执行防空任务的早期预警雷达。
SJ：为一具波长为10厘米的水面搜索雷达，基于英国提供的磁控电子管研发而来。SJ-1型于1944年服役，配有一台平面位置显示器，以给出潜艇周围全面的扫描图像。
ST：该微波水面搜索雷达及其天线安装在潜望镜上。它使用SJ雷达来测算距离，但是提供方位信息是潜望镜指向的一项功能。
SV：为一具S波段防空雷达，用来代替SD雷达。该款雷达于1945年初装备军队，但即使在战争结束时，也没能成为美军潜艇的标准装备。其桅杆可以升起或降落，使得潜艇能在接近潜望镜深度的潜航状态时用该雷达进行对空搜索。
SS：是一种波长3厘米（X波段）的水面搜索雷达，于战争末期问世，只装备在少量潜艇上。该雷达性能非常先进，原为英国皇家海军为彻底击败疯狂的纳粹U艇而研制的秘密武器（代号为“硫化氢”），后通过技术共享而装备到了美军舰艇上。由于它波长短、功率大，所以该雷达的探测距离很远，精度极高，甚至能在数千米外发现一个海面上漂浮的罐头！但正是由于过于灵敏，因此经常发生一些令人啼笑皆非的事（比如发现的目标是在水面换气的动物，而非真正的敌方舰艇）。美军潜艇在装备这种雷达后，探测能力得到极大提高，可谓如虎添翼！
通信在战争初期，军队内部的命令和信息的发送是以加密形式传播的，这通常被称为“福克斯”广播。该广播将全部的信息发给所有的潜艇，每晚三次。随着战争的进行，由于无线电通信的次数和潜艇数量的增加，也出于对增强通信控制的需求，美军标准的“福克斯”广播在潜艇上不再继续使用，转而热衷于其它的通信方式，尽管联系的基本手段与以前保持一样。无线电信息发送给整个潜艇舰队，其地址以每封信息的标题为准。
维护尽管潜艇看起来威风凛凛，也极具威力，但也有出故障和受损的时候。这在潜艇执行作战任务时显得尤为明显。因此必须具备优秀的修理和解决故障的能力，这对于潜艇而言，无疑是非常重要的。整修，这项潜艇巡航时的重要工作，预定于执行任务前的最后14天内实施。潜艇上的艇员被整修人员所代替。在这次维护修理后，日常执勤的艇员重返工作岗位，装填弹药和补给品，并回去执勤。如此一来，既保证了潜艇处于良好状态，又提高了艇员的专业素质，可谓一举两得！
综上所述，二战美国潜艇的装备和技术发展，经历了一个由稚嫩到成熟的不断完善的过程。凭借威力强大的武器、澎湃的动力系统、先进的探测及通信装备，这些水下杀器逐步度过了战争初期的寒冬，在改进攻击战术并积累丰富的实战经验后，美军“海狼”终于扭转乾坤、力挽狂澜，在茫茫大洋中无情猎杀着缺乏反潜保护的日本舰艇，取得了丰硕的战绩，渐渐用绞索缚住了日本的海上交通命脉！
作者：雄魂
来源：《兵器知识》2017年第12期
