英法核動(dòng)力裝置

17.1英國(guó)船用核動(dòng)力裝置的發(fā)展1955年，英國(guó)開(kāi)始決定建造核潛艇1958年，英國(guó)從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了S5W-Ⅱ型壓水堆及燃料后，決定在此基礎(chǔ)上研究PWR-1壓水堆

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羅爾斯·羅伊斯聯(lián)合有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研制

—維克斯造船工程公司巴羅造船廠負(fù)責(zé)建造與安裝1960年，PWR-1的陸上模式堆DSMP開(kāi)始建造，于次年建成1987年，PWR-2的陸上模式堆STF-2投入運(yùn)行第1頁(yè)/共45頁(yè)第一頁(yè)，共46頁(yè)。2英國(guó)核動(dòng)力潛艇的發(fā)展“無(wú)畏”號(hào)攻擊型核潛艇，1963年4月服役“勇士”級(jí)攻擊型核潛艇，1966年7月服役“快速”級(jí)攻擊型核潛艇，1973年4月服役“特拉法爾加”級(jí)攻擊型核潛艇，1983年3月服役“機(jī)敏”級(jí)攻擊型核潛艇，1999年10月開(kāi)工，預(yù)計(jì)2008年服役“決心”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇，1967年10月服役“前衛(wèi)”級(jí)戰(zhàn)略核潛艇，1993年服役第2頁(yè)/共45頁(yè)第二頁(yè)，共46頁(yè)。3長(zhǎng)81m，寬9.8m，吃水7.9m排水量：水上3000噸，水下4000噸航速：水上15節(jié)，水下28節(jié)自持力：可70天水下連續(xù)航行編制：88人(其中11名軍官)動(dòng)力裝置：1座西屋公司的S5W壓水堆，1臺(tái)齒輪減速汽輪機(jī)，單軸推進(jìn)，軸功率15000馬力以美國(guó)核潛艇為母型，按照英國(guó)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和流體動(dòng)力等方面要求研制?！盁o(wú)畏”號(hào)攻擊型核潛艇第3頁(yè)/共45頁(yè)第三頁(yè)，共46頁(yè)。4“勇士”級(jí)攻擊型核潛艇排水量：4000t/4900t參數(shù)86.9m，10.1m，8.2m航速：20/28kn(水下)。人員：103人(18名軍官)動(dòng)力裝置：1座NR-2型

反應(yīng)堆；1臺(tái)汽輪機(jī)，16000馬力，單軸單螺旋槳第二代攻擊性核潛艇，反應(yīng)堆在美國(guó)幫助下設(shè)計(jì)，該級(jí)“征服者”號(hào)首次在1982年英國(guó)與阿根廷之間的海戰(zhàn)中擊沉“貝爾格拉諾將軍”號(hào)巡洋艦。第4頁(yè)/共45頁(yè)第四頁(yè)，共46頁(yè)。5“快速”（或敏捷級(jí)）級(jí)攻擊型核潛艇“無(wú)上”號(hào)1969年5月16日訂購(gòu)，1997年完成改裝“壯麗”號(hào)1970年5月20日訂購(gòu)，1998年完成改裝“君權(quán)”號(hào)1971年11月1日訂購(gòu)，1987年完成改裝“剛強(qiáng)”號(hào)1973年2月7日訂購(gòu)，1989年完成改裝“輝煌”號(hào)1976年5月26日訂購(gòu)，1993年完成改裝第5頁(yè)/共45頁(yè)第五頁(yè)，共46頁(yè)。6“快速”級(jí)攻擊型核潛艇排水量：4000t(輕載)/4400t(標(biāo)準(zhǔn))/4900t(水下)全長(zhǎng)82.9m，艇寬9.8m，吃水8.5m航速：30kn(水下)。人員編制：116人(其中13名軍官)動(dòng)力裝置：1座PWR1型反應(yīng)堆；2臺(tái)汽輪機(jī)，15000馬力，單軸，7頁(yè)螺旋槳；2臺(tái)渦輪發(fā)電機(jī)（3.6MW）；1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)（1.42MW)；1臺(tái)速潛電機(jī)；1個(gè)可收縮的助推器“戰(zhàn)斧”潛射型巡航導(dǎo)彈（射程1204km）；潛射“魚(yú)叉”導(dǎo)彈，5具533mm首魚(yú)雷發(fā)射管，裝載20枚魚(yú)雷英國(guó)第三代攻擊型核潛艇第6頁(yè)/共45頁(yè)第六頁(yè)，共46頁(yè)。7“特拉法爾加”級(jí)攻擊型核潛艇“特拉法爾加”級(jí)是英國(guó)皇家海軍一級(jí)新型攻擊型核潛艇，是目前英國(guó)攻擊核潛艇部隊(duì)的主力。首艇“特拉法爾加”號(hào)1979年4月25日開(kāi)工，1981年7月1日下水，1983年5月27日正式服役。第7頁(yè)/共45頁(yè)第七頁(yè)，共46頁(yè)。8

“特拉法爾加”級(jí)攻擊型核潛艇該級(jí)艇共建造了7艘，均在維克斯船廠建造S107“特拉法爾加”號(hào)（Trafalgar）1983年5月27日服役

S87“洶涌”號(hào)（Turbulent）

1984年4月28日服役

S88“不懈”號(hào)（Tireless）

1985年10月5日服役

S90“巖灣”號(hào)（Torbay）

1987年2月7日服役

S91“鋒利”號(hào)（Trenchant）

1989年1月14日服役

S92“天才”號(hào)（Talent）

1990年5月12日服役

S93“凱旋”號(hào)（Triumph）

1991年10月12日服役第8頁(yè)/共45頁(yè)第八頁(yè)，共46頁(yè)。9“特拉法爾加”級(jí)的核動(dòng)力裝置全長(zhǎng)85.4米，寬9.8米，水上航行時(shí)吃水9.5米水上排水量4740噸，水下排水量5208噸動(dòng)力裝置：1座RRPWR-II型壓水堆，2臺(tái)蒸汽輪機(jī)，總功率27500馬力，單軸，噴射式推進(jìn)水下最高航速：32節(jié)艦員編制：97人5具533mm首部發(fā)射管，可發(fā)射魚(yú)雷和導(dǎo)彈潛射“捕鯨叉”反艦導(dǎo)彈，射程130公里；改裝后可發(fā)射“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈第9頁(yè)/共45頁(yè)第九頁(yè)，共46頁(yè)。10“機(jī)敏”級(jí)攻擊核潛艇“機(jī)敏”級(jí)屬于第四代核潛艇，總體性能與美國(guó)的“弗吉尼亞”級(jí)、俄羅斯的955和885型艇相當(dāng)最大下潛深度500米，噪音為100分貝裝備核動(dòng)力和常規(guī)動(dòng)力首艇將于2007年6月8日下水第10頁(yè)/共45頁(yè)第十頁(yè)，共46頁(yè)。11排水量：6300t(水面)，6800t(水下)艇總長(zhǎng)96m，艇寬11.3m，吃水10m航速：29節(jié)(水下)人員編制：100人(其中軍官12人)，外加12人“機(jī)敏”級(jí)攻擊型核潛艇第11頁(yè)/共45頁(yè)第十一頁(yè)，共46頁(yè)。121997年3月17日，起動(dòng)建造重點(diǎn)首批3艘艇的合同，首艇于2006年服役。2002年再造2艘以上。3艘艇暫定為“機(jī)敏”、“伏擊”和“機(jī)巧”號(hào)，1999年動(dòng)工建造。該級(jí)艇由“特拉法爾加”級(jí)艇的設(shè)計(jì)演變而成，增加了武器載荷，降低了輻射噪音，全艇的各種性能與現(xiàn)代化改裝后的“特拉法爾加”級(jí)類似。水平翼稍長(zhǎng)，裝有不穿透艇殼的桅桿。在該級(jí)艇的全壽期內(nèi)無(wú)需更換反應(yīng)堆?！皺C(jī)敏”級(jí)攻擊型核潛艇第12頁(yè)/共45頁(yè)第十二頁(yè)，共46頁(yè)。13動(dòng)力裝置

1座PWR2型反應(yīng)堆，2臺(tái)蒸汽輪機(jī)，單軸，噴水式推進(jìn)器；2臺(tái)渦輪發(fā)電機(jī)，2臺(tái)柴油交流發(fā)電機(jī)；2臺(tái)速潛電機(jī)，1個(gè)可收縮的助推器導(dǎo)彈“戰(zhàn)斧”巡航潛射導(dǎo)彈，潛射“魚(yú)叉”反艦導(dǎo)彈魚(yú)雷

5或6具533mm魚(yú)雷發(fā)射管，用于發(fā)射“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈、潛射“魚(yú)叉”反艦導(dǎo)彈和“旗魚(yú)”魚(yú)雷“機(jī)敏”級(jí)攻擊型核潛艇第13頁(yè)/共45頁(yè)第十三頁(yè)，共46頁(yè)。14“決心”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇排水量：7600t(輕載)/8500t(水下)全長(zhǎng)129.5m，艇寬10.1m，吃水9.1m航速：20/25kn(水下)。人員編制：143人(其中13名軍官)動(dòng)力裝置：1座RRPWR-1型反應(yīng)堆；1臺(tái)汽輪機(jī)，16000馬力，單軸單螺旋槳16個(gè)“北極星”-A3型發(fā)射筒英國(guó)第一代彈道導(dǎo)彈核潛艇，是由英國(guó)皇家海軍取代空軍擔(dān)負(fù)英國(guó)戰(zhàn)略威懾任務(wù)的產(chǎn)物。第14頁(yè)/共45頁(yè)第十四頁(yè)，共46頁(yè)。15“前衛(wèi)”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇水下排水量||航速：15900t||25節(jié)全長(zhǎng)149.9m，寬12.8m，吃水12m人員編制：135人（其中14名軍官，2組船員）動(dòng)力裝置：1座PWR2型反應(yīng)堆（12年），2臺(tái)蒸汽輪機(jī)，27500馬力，單軸，噴水式推進(jìn)器；2臺(tái)可收縮式輔助推進(jìn)器；2臺(tái)渦輪發(fā)電機(jī)（6MW）；2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)（2MW)導(dǎo)彈：16枚“三叉戟”Ⅱ(D5)型潛地遠(yuǎn)程戰(zhàn)略導(dǎo)彈,射程12000km戰(zhàn)斗部，8枚分導(dǎo)式熱核彈頭魚(yú)雷：4具533mm首魚(yú)雷發(fā)射管第15頁(yè)/共45頁(yè)第十五頁(yè)，共46頁(yè)。16“前衛(wèi)”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇1986年4月30日訂購(gòu)了“前衛(wèi)”號(hào)彈道導(dǎo)彈核潛艇1987年10月6日訂購(gòu)了“勝利”號(hào)1990年11月13日訂購(gòu)了“警惕”號(hào)1992年7月7日訂購(gòu)了“復(fù)仇”號(hào)第16頁(yè)/共45頁(yè)第十六頁(yè)，共46頁(yè)。17保持了S5W反應(yīng)堆的主要技術(shù)特點(diǎn)，如采用板型燃料元件，高濃鈾（鈾235富集度高達(dá)40％），較大的初始裝載量，使用可燃毒物控制后備反應(yīng)性等，堆的功率大，堆芯壽期長(zhǎng)（7年），噪聲較低一回路系統(tǒng)壓力14MPa，冷卻劑入口溫度265℃，出口溫度280℃采用立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生2.4MPa、250℃的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離器分離后，濕度不超過(guò)0.25％PWR-1的一回路系統(tǒng)第17頁(yè)/共45頁(yè)第十七頁(yè)，共46頁(yè)。18在S5W的基礎(chǔ)上減少了堆艙遠(yuǎn)距離控制閥，減少了二回路的閥門(mén)和接頭的數(shù)量，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備得以簡(jiǎn)化率先采用浮筏減振，降噪效果好，后來(lái)推廣到美國(guó)等其他國(guó)家在核潛艇上應(yīng)用一回路管道采用的不銹鋼管材由于性能較差，后來(lái)在運(yùn)行中發(fā)生腐蝕裂紋，l991年曾因此使4艘彈道導(dǎo)彈核潛艇全部停運(yùn)更換管道，“快速”號(hào)攻擊型核潛艇也因此提前退役PWR-1的二回路系統(tǒng)第18頁(yè)/共45頁(yè)第十八頁(yè)，共46頁(yè)。19反應(yīng)堆熱功率140MW，軸功率3.5萬(wàn)馬力，比PWR-1增大40％。堆的尺寸和PWR-1型大致相同，一回路主要設(shè)備及二回路的部分設(shè)備也采用了PWR-1上的成熟設(shè)備堆芯采用板狀燃料元件，鈾235富集度高達(dá)70％目前采用的G型堆芯工作壽期為10年，正在研究的H型堆芯工作壽期為25年，可實(shí)現(xiàn)與艇同壽命，在服役期內(nèi)可不用更換核燃料與PWR-1型相比，還簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)備，提高了安全可靠性PWR-2型反應(yīng)堆第19頁(yè)/共45頁(yè)第十九頁(yè)，共46頁(yè)。207.2法國(guó)船用核動(dòng)力裝置的發(fā)展1954年，法國(guó)海軍嘗試建造核動(dòng)力攻擊潛艇，并于1956年開(kāi)工建造第一艘。由于美、法兩國(guó)的政治沖突，美國(guó)拒絕向法國(guó)供給濃縮鈾，迫使法國(guó)自行研制使用天然鈾的重水反應(yīng)堆，然而這種反應(yīng)堆對(duì)計(jì)劃中的潛艇而言太重又過(guò)于龐大，因此整個(gè)計(jì)劃不得不中止1960年，開(kāi)始建造PAT陸上模式堆

PAT型為分散式布置反應(yīng)堆，軸功率1.6萬(wàn)馬力裝備5艘“可畏”級(jí)、1艘“不屈”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇，每艘1座第20頁(yè)/共45頁(yè)第二十頁(yè)，共46頁(yè)。217.2法國(guó)船用核動(dòng)力裝置的發(fā)展（續(xù)）1971年，在卡達(dá)拉希建造CAP型陸上模式堆，于1975年11月達(dá)到臨界，12月達(dá)到滿功率1983年，由CAP堆改進(jìn)而來(lái)的CAS-48一體化壓水堆裝備“紅寶石”號(hào)攻擊型核潛艇1981年，在CAS-45的基礎(chǔ)上，開(kāi)始研制K-15型自然循環(huán)一體化壓水堆，以滿足第三代戰(zhàn)略核潛艇“凱旋”級(jí)和“戴高樂(lè)”號(hào)核動(dòng)力航母的動(dòng)力需求第21頁(yè)/共45頁(yè)第二十一頁(yè)，共46頁(yè)。227.2法國(guó)船用核動(dòng)力裝置的發(fā)展（續(xù)）第22頁(yè)/共45頁(yè)第二十二頁(yè)，共46頁(yè)。237.2法國(guó)船用核動(dòng)力裝置的發(fā)展“可畏”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇“凱旋”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇“紅寶石”級(jí)攻擊型核潛艇“梭子魚(yú)”級(jí)攻擊性核潛艇第23頁(yè)/共45頁(yè)第二十三頁(yè)，共46頁(yè)。24“可畏”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇1964年，開(kāi)始建造第一級(jí)核潛艇“可畏”級(jí)1967年3月，首艇“可畏”號(hào)于下水，1971年服役。接著4艘姊妹艦“可懼”號(hào)、“雷霆”號(hào)、“不屈”號(hào)、“霹靂”號(hào)陸續(xù)動(dòng)工，其中最后一艘于1974年下水第六艘“不撓”號(hào)以“可畏”號(hào)為基礎(chǔ)，將主機(jī)及電子系統(tǒng)略加改進(jìn)，并搭載M4彈道導(dǎo)彈以取代原先的M20“可畏”級(jí)首制艇“可畏”號(hào)于1991年退役后，此級(jí)艇改稱“不屈”級(jí)第24頁(yè)/共45頁(yè)第二十四頁(yè)，共46頁(yè)。25“不屈（可畏）”級(jí)彈道導(dǎo)彈核潛艇第25頁(yè)/共45頁(yè)第二十五頁(yè)，共46頁(yè)。26

“可畏”級(jí)的特點(diǎn)艇長(zhǎng)125米，寬10.6米，吃水10米排水量：水上7500噸，水下9000噸動(dòng)力裝置：1座壓水堆，單軸15000軸馬力，傳動(dòng)方式電力推進(jìn)航速：水面航速20節(jié)，水下航速25節(jié)最大潛深300米，工作深度200米武器裝備：4具533毫米魚(yú)雷發(fā)射管，可攜帶18枚魚(yú)雷。M1潛射彈道導(dǎo)彈（射程2091公里）或M20（射程3974公里）或M4（射程6114公里）第26頁(yè)/共45頁(yè)第二十六頁(yè)，共46頁(yè)。27法國(guó)“凱旋”級(jí)戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇凱旋級(jí)戰(zhàn)略核潛艇是法國(guó)最新一級(jí)的戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇，首艦1997年進(jìn)入現(xiàn)役第27頁(yè)/共45頁(yè)第二十七頁(yè)，共46頁(yè)。28“凱旋”級(jí)戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇[水下]排水量||最大航速：14335噸||25節(jié)全長(zhǎng)×全寬||吃水：138米×12.5米||12.5米噪音量||最大潛深：110分貝||500米編制：110人主機(jī)：1座K-15型一體化壓水堆，功率150兆瓦，自然循環(huán)能力達(dá)到30%武備：16枚M45潛射彈道導(dǎo)彈，射程大于6000千米聲納系統(tǒng)：DMUX80,DUXX5,DSUV62拖曳基陣“可畏號(hào)”

2008年3月21日下水第28頁(yè)/共45頁(yè)第二十八頁(yè)，共46頁(yè)。29“紅寶石”級(jí)核潛艇的發(fā)展“紅寶石”級(jí)潛艇是世界上最小的核動(dòng)力潛艇“紅寶石”號(hào)（S601）于1983年2月服役，后續(xù)三艘“寶石”號(hào)、“卡薩布蘭加”號(hào)及“翡翠”號(hào)則于1988年就役。該級(jí)另外4艘“紫水晶”號(hào)、“珍珠”號(hào)、“綠松石”號(hào)、“鉆石”號(hào)的基本設(shè)計(jì)略有修改，以獲得更佳的水中靜音性，內(nèi)部設(shè)備則包含攻擊及電力系統(tǒng)的改良等較早完工的數(shù)艘將進(jìn)行改裝，改裝工程在1995年完成第29頁(yè)/共45頁(yè)第二十九頁(yè)，共46頁(yè)。30“紅寶石”級(jí)攻擊型核潛艇裝備了由CAP堆改進(jìn)而來(lái)的CAS-48堆，是世界上第一艘采用一體化反應(yīng)堆的核潛艇第30頁(yè)/共45頁(yè)第三十頁(yè)，共46頁(yè)。31“紅寶石”級(jí)攻擊型核潛艇排水量：水上2385噸，水下2670噸全長(zhǎng)72.1米，全寬7.6米，吃水6.4米武器裝備：

533毫米魚(yú)雷發(fā)射管4具

SNN39飛魚(yú)反艦導(dǎo)彈、ECANLSMod3及ECANF17Mod2魚(yú)雷動(dòng)力裝置：一座CAS-48一體化壓水堆，一臺(tái)推進(jìn)電機(jī)（9500軸馬力）航速：水下25節(jié)第31頁(yè)/共45頁(yè)第三十一頁(yè)，共46頁(yè)。32CAP

反應(yīng)堆主泵控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)堆芯控制棒第32頁(yè)/共45頁(yè)第三十二頁(yè)，共46頁(yè)。33CAP

反應(yīng)堆第33頁(yè)/共45頁(yè)第三十三頁(yè)，共46頁(yè)。34CAP

反應(yīng)堆第34頁(yè)/共45頁(yè)第三十四頁(yè)，共46頁(yè)。35一回路系統(tǒng)包括一臺(tái)蒸汽發(fā)生器、2臺(tái)主泵和一臺(tái)穩(wěn)壓器，主泵直接連在壓力容器上，穩(wěn)壓器單獨(dú)布置堆芯采用富集度為20%的UO2板狀燃料元件，Zr-4合金作包殼，換料周期達(dá)25年，與艇同壽命單堆熱功率48MW一回路壓力12.5MPa，冷卻劑平均溫度240℃蒸汽發(fā)生器置于反應(yīng)堆上部，傳熱管材料為鎳基合金，新蒸汽壓力為2.3MPaCAS-48的一回路系統(tǒng)第35頁(yè)/共45頁(yè)第三十五頁(yè)，共46頁(yè)。36二回路系統(tǒng)采用兩臺(tái)汽輪機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)1臺(tái)大功率交流發(fā)電機(jī)和1臺(tái)小功率交流發(fā)電機(jī)大功率交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力供應(yīng)潛艇推進(jìn)電機(jī)小功率交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力供應(yīng)輔助系統(tǒng)用電采用電力推進(jìn)方式，不再需要減速齒輪二回路設(shè)備廣泛采用減震浮筏等措施，有效降低了動(dòng)力裝置整體的噪聲水平CAS-48的二回路系統(tǒng)第36頁(yè)/共45頁(yè)第三十六頁(yè)，共46頁(yè)。37一體化布置省去了連接管道和閥門(mén)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但是一回路系統(tǒng)主要設(shè)備的檢修、維護(hù)非常困難二回路工質(zhì)非常接近堆芯，容易被活化CAS-48的缺點(diǎn)第37頁(yè)/共45頁(yè)第三十七頁(yè)，共46頁(yè)。38“梭子魚(yú)”級(jí)核潛艇2012年-2022年由6艘“梭子魚(yú)”級(jí)代替“紅寶石”級(jí)攻擊性核潛艇采用泵噴推進(jìn)，可減少潛艇航行產(chǎn)生的空泡噪音，其水下噪音僅110分貝，接近美國(guó)洛杉磯級(jí)核潛艇在流體力學(xué)方面，艇體融合鯨體和水滴構(gòu)造，使流線型達(dá)到最佳發(fā)動(dòng)機(jī)和循環(huán)泵、所有管路和電纜都用由彈性元件制成的減震襯套包住使用150MW的K-15壓水反應(yīng)堆，41500馬力電力驅(qū)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)第38頁(yè)/共45頁(yè)第三十八頁(yè)，共46頁(yè)。392009年02月17日,英法核潛艇相撞第39頁(yè)/共45頁(yè)第三十九頁(yè)，共46頁(yè)。40標(biāo)準(zhǔn)/滿載排水量：36600/42000噸全長(zhǎng)/水線長(zhǎng)：261.5米/238米寬/水線寬：64.4米/31.5米吃水，8.7米飛行甲板：261.5×64.4米航速：27節(jié)人員編制艦員1256人，旗艦人員42人，空勤人員610人(可臨時(shí)搭載800名海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員)“戴高樂(lè)”號(hào)核動(dòng)力航母第40頁(yè)/共45頁(yè)第四