【聚焦】潜艇“掉深”有多险

南海舰队372号基洛级潜艇在今年初执行战备远航期间，突然遭遇意外下沉情况，导致艇内管路爆裂漏水，动力舱进水八分之一、失去动力，但全艇官兵修复潜艇后坚持完成战备巡逻任务。导致372号潜艇意外下沉的，是海底悬崖现象。由于温度、盐度分布不均，海水的密度并不相同，存在百分之一等级的差异。温度和盐度密度突然发生变化的区域成为温度跃层和盐度跃层，它们会导致声波在传输过程中发生折射、反射等情况，因此常常被潜艇用来隐藏自身行踪，躲避水面舰艇声呐的搜索。在通常情况下，海水深度越大密度越高，因此在温度和盐度跃层分界线上，大多是下方海水的密度较大，这一现象被称为"液体海底"，处于悬浮状态的潜艇可以关闭发动机停靠在液体海底上，以降低本艇噪音，想继续下潜则需要向压载水舱注水以增加潜艇重量。在少数情况下，温度和盐度跃层分界线上方的海水密度较大，而下方的海水密度较小，这就形成"液体悬崖"，穿越温度和盐度跃层的潜艇会由于重量大于浮力而迅速下沉。

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372潜艇当时正在水下大深度巡航，并非处于主动下潜状态，因此其迅速意外下沉的原因并不只是单纯的"液体悬崖"，而是遭遇特殊的的海洋内波。内波是主要发生在海水内部的水流波动，其学名为内惯性重力波，简称内波。内波的波浪振幅通常在十几米至几十米之间，波速在1米/秒以下，波长为几百米至几十千米。在通常情况下，由于低层海水密度较大，内波波浪内的海水密度也会较大，被卷入的潜艇会不由自主的上浮，这不会危及潜艇安全。在少数情况下，低层海水密度较小，被内波卷入的潜艇会迅速下沉，372号潜艇遭遇的就是这种情况。遭遇特殊内波的潜艇绝不止372号一艘。1963年4月10日，美国长尾鲨号核潜艇在马萨诸塞州海岸线350千米外突然沉没，艇上129人无一生还。事后分析，该艇下沉的原因是潜艇在水中航行时突然遭遇强烈内波，因迅速下沉超过潜艇最大安全下潜深度，耐压壳破裂被毁。我国潜艇此前也曾遭遇内波暗算，在航行中突然从水下8米被拖至80米深度，但终因初始深度较浅、反应时间较长而幸免于难。372号潜艇遭遇意外下潜情况时正处于大深度巡航状态，此时的下潜深度很大，被内波再向下拖曳数百米是极为危险的，随时可能导致潜艇耐压壳破裂而沉没。372号潜艇在第1分钟掉深10米，第4分钟时潜艇掉深30米，第5分钟掉深40米，第6分钟潜艇掉深49米，第8分钟掉深70.6米后开始上浮，第14分钟潜艇安全浮至水面。在第1～4、第6～8分钟期间，潜艇始终处于加速下沉状态，据此推算，该艇在第2、第3、第7分钟可能分别下沉了15米、22米和60米，这样在整个8分钟内，潜艇总计下沉约296.6米；第6分钟艇壳变形提示接近最大下潜深度时，总计下沉约150米。372号潜艇于2005年服役，是我国2002年从俄罗斯进口的8艘基洛636M型潜艇之一，最大下潜深度300米，工作深度240米。从第6分钟时的下沉深度反推，在事发前的大深度巡航状态时，其下潜深度约为150米。也就是说，372号潜艇在这一事件中，最终下潜深度达到450米，远远超出最大下潜深度。该艇能够在超出最大下潜深度后仍然安然无恙，并不是因为俄罗斯潜艇的建造质量有多好，而是因为潜艇还有第3个深度标准--安全下潜深度，也就是潜艇能够承受的最大极限深度；只要超出这一深度，潜艇必然因无法承受水压而破损沉没。在通常情况下，安全深度是潜艇最大下潜深度的1.3～1.5倍。从372号潜艇事件看，基洛级潜艇的安全下潜深度采取了1.5倍标准，达到450米，因此才有足够的余量等到上浮措施发挥作用。之所以排除了该潜艇8分钟累计掉深70.6米的情况，是因为潜艇在进入液体悬崖后，在所采取的上浮措施起作用之前，下沉速度呈加速趋势，这与大气层中物体自由下落时的情况相同；而且在液体悬崖内部，海水密度也会逐步下降，导致潜艇浮力进一步减小，从而加速下沉。而从报道原文看，如果解释为前4分钟累计下沉40米、8分钟累计下沉70.6米，不符合加速趋势和前3分钟"抗沉效果不明显"的描述。在潜艇意外下沉的过程中，值更艇长采取的措施是非常有针对性的，反映出该艇的一些技术特点和艇长的指导思想。第1分钟刚发现掉深时，值更艇长采取了排水和加速航行手段。从后文看，此时潜艇没有启动主压载水舱的高压气瓶，排除的很可能是首尾部用于维持潜艇纵向平衡的平衡水舱积水，这两个水舱在艇内人员大范围走动时经常要进行调整，虽然调整速度较慢，但排注水时的噪音较低，利于保持隐蔽性。加速航行主要是为了提高潜艇围壳舵和尾舵的舵效，在2组4个舵面同时向上偏转时，舵面承受的海水动压力可以直接向上抬举潜艇，从而使潜艇上浮，航速越快压力越大。这两种措施都属于噪音小、效果低的举措，反映出值更艇长认为事态还不严重，以保持潜艇隐蔽性为主的心态。第4分钟结束时，值更艇长下令转航速较高、但噪音较大的工况航行，这意味着他下令启动了主推进电机。基洛级潜艇有4台推进电机，主推进电机最大功率4040千瓦，经航电机最大功率95千瓦，备用推进电机两台各75千瓦。由于电动机在输出功率低于额定功率时效率较低，且功率越大的电机噪音越大，因此苏联常规潜艇都装有用于低速航行的经航电机。按照经航电机的功率，最高可将636M型潜艇推到6节航速，再要加速就必须启动主推进电机。值更艇长的这一命令意味着他已经认识到事态严重，但仍希望保持潜艇的隐蔽性，因此只采取了噪音较小的加速、提高舵效的方法，而未立即下令噪音较高的主压载水舱排水。第6分钟艇壳开始因承受巨大水压而变形并发出声响，这意味这潜艇已经接近最大下潜深度，形势变得十分危险，因此当更艇长下令中组主压载水舱供气，放弃隐蔽性考虑全力保证潜艇安全。20秒后五舱管路破裂导致进水，值更艇长下令所有主压载水舱供气，这意味着潜艇将以最大速度上浮。经过第7、8分钟的排水，潜艇稳住深度开始上浮。从整个过程看，值更艇长在初期以保持潜艇隐蔽性为主，第6分钟艇壳变形提示接近最大下潜深度后转为确保安全为主，其指挥总体而言是较为稳妥的。但第5分钟时潜艇已累计下沉117米，实际深度267米，接近300米的最大下潜深度，且仍处于加速下沉状态，值更艇长此时未下令所有主压载水舱排水略有不妥，承受了较大风险。不过这样做有利于保持潜艇隐蔽性，有利于完成战备巡逻任务，反映了我军潜艇军官积极进取、坚持实战标准的心态，在当前军委要求全军做好战争准备的情况下，这一表现理应受到嘉奖。从这一事件看，依靠艇长的人工判断，很难在意外下沉时及时做出正确选择，这次372艇如果再多下沉20～30米，就可能出现艇毁人亡的结果。要杜绝此类事件再次发生，需在潜艇指挥系统内增加相应事件辅助决策功能，由电脑根据潜艇所在深度、下潜速度、自身重量等参数，向艇长提示何时启动排水系统，以确保潜艇不超过最大下潜深度。基洛级潜艇共分6个舱，从前至后依次是鱼雷舱、指挥舱、辅机舱、柴油机舱、主推进电机舱和经航电机舱，此次管道爆裂进水的是第5舱主推进电机舱，因此导致全艇失去动力。根据基洛级潜艇线图计算，第5舱的总容积约为200立方米，进水八分之一也就是大约25吨，这是潜艇额外增加的重量。基洛级潜艇正常排水量2350吨，水下排水量3100吨，储备浮力为750吨，额外进水25吨并不会给潜艇上浮造成多大麻烦。但在如此大深度下发生管道爆裂，能将进水控制在25吨，关键在于主推进舱官兵损管得力。据报道，当时水压是几十个大气压力，压力之大，爆裂管道里的水是以雾状形式喷发进来的，整个机舱全是水雾、进水声音巨大以至于电工区队长根本听不清指挥员下达的损管指令。但平时的压力训练使轮机舱官兵在危机来临时迅速作出反应--第一时间关停主电机，避免进水导致全艇短路；迅速封闭舱室，避免进水波及其它舱室；迅速关闭30多个阀门、堵漏，将进水控制到最少。现代军舰、潜艇自动化控制也达到相当高的水平，大部分设备操作都较为简易，海军真正的训练水平就体现在损管业务上。显然，372艇主推进电机舱的当值官兵这次交出了满分答卷。在浮出水面后，372号潜艇用3小时恢复了潜航机动能力，随后立即下潜保持隐蔽。在此前的进水过程中，主推进电机已经进水损坏，从报道看直至返航也未能修复，因此使用的是未进水的第6舱经航电机推动潜航。从该艇之后最大航速只有4节、无法倒车的描述看，潜艇的配电盘未能彻底修复，因此经航电机无法达到最大功率；另一方面可以看出，基洛级潜艇的变速齿轮箱应位于第5舱内，与主推进电机相连接，而经航电机直接联结在推进轴上，因此无法使用经航电机倒车。虽然372号潜艇在此次事故中顺利逃脱死神魔爪，但其很可能因此提前退役。潜艇下潜后将承受巨大的海水压力，每多下潜10米增加一个大气压，在巨大压力的作用下，耐压壳会损坏变形，因此是有使用寿命限制的。基洛级潜艇的工作深度是240米，这意味着它可以无限制的下潜到这一深度；而240～300米是其最大下潜深度，在这一范围内耐压壳会因水压作用而受损，因此有下潜次数限制，除进行深潜试验和躲避敌方搜索与攻击外不会到达这一深度；300～450米是安全设计余量，也是潜艇的极限潜深，到达这一深度必然导致耐压壳严重受损。372号潜艇此次达到极限下潜深度，对耐压壳是巨大的损伤，需提前进行大修或中修，使用X光对耐压壳体进行探伤检查，以确保航行安全。如果耐压壳体已经产生无法恢复的永久变形，则该艇需要提前退役，或转为训练潜艇。

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