初期の潜水艦の設計と開発

レオナルド・ダ・ヴィンチは 1515 年頃に原始的な潜水艦をスケッチし、1578 年にはウィリアム・ボーンが潜水艇の最初の設計を起草しました。 1620 年に、最初に成功した潜水艦がコーネリアス ドレッベルによって建造され、テムズ川でテストされ、3 時間の旅を完了しました。

1727 年までに少なくとも 14 の異なる潜水艦の設計が特許を取得しました [出典: ]。初期の設計では通常、油を染み込ませた防水革で覆われた木製の潜水艦フレームが組み込まれており、推進のために船体からオールが伸びています。

アメリカの発明家デビッド・ブッシュネルは、アメリカ独立戦争中の 1775 年に最初の軍用潜水艦を開発しました。タートルは 1776 年 7 月 7 日に英国戦艦に忍び寄り、敵艦の船体に爆発装置を取り付けるために使用されました。結局、タートルの任務は失敗に終わった。水中兵器運搬システムの設計は、その後何年にもわたって困難な作業であることが判明しました。

初期の潜水艦は通常、手動のクランクによって推進され、その攻撃戦略は水上艦と密かに対峙し、敵の船体に爆発物を取り付け、爆発の前に脱出することを中心としていました。簡単そうに聞こえるかもしれませんが、このプロセスは非常に困難でした。多くの潜水艦は敵軍艦に追いつくことができませんでした。ネジ式の装置を使用して船体を貫通するのは難しいため、爆発物の取り付けも困難であることが判明しました。

1812 年の戦争までに、タートルに似た潜水艦がこの部分をほぼ完成させました。それはイギリスの軍艦の船体に付属物（爆薬を接続するロープが垂直に並んだ大きなネジ）をねじ込むことができた。しかしスクリューが外れ、魚雷は意図した標的から離れてしまった。

敵船に追いつき、爆発物を取り付けることができたとしても、脱出することは同様に困難であることが判明しました。南北戦争中に南軍が使用した潜水艦HLハンリーの乗組員がこれを発見した。 HL ハンリーは長い桁(アーム) を使用して爆薬を保持したり解放したりして、USS フーサトニックを沈没させることに成功しました。しかし、HL ハンリー号も爆発の犠牲となり、1864 年 2 月 17 日に乗組員全員が死亡しました。

次のページでは、19 世紀後半に現れた潜水艦設計のその他の発展について読んでください。

19世紀の潜水艦開発

バッテリー推進とディーゼル推進の潜水艦の設計は南北戦争後の数年間に登場しました。 1867 年、スペインのナルシス モントリオルによって製作された世界初の蒸気動力潜水艦イクティネオ II の進水に成功し、重要な一歩が踏み出しました [出典: Holian]。原子力潜水艦は本質的に蒸気動力であるため、この発展は注目に値します。 (後で説明しますが、主な違いは、原子力潜水艦では原子分裂を利用して水を過熱することによって蒸気が生成されることです。対照的に、従来の蒸気エンジンでは石炭を燃やすことによって動力が生成されます。)

第一次世界大戦前、米国は潜水艦艦隊を沿岸防衛に重点を置いていました。将来の潜水艦の多くの機能がすでに使用されていたため、潜水艦競争の基礎は世紀の変わり目に築かれました。技術者たちはプロペラの設計を微調整し続け、水をバラストとして使用する新しいシステムを考案し、ディーゼルと電気のハイブリッド潜水艦の開発に向けて前進しました。これらの潜水艦は地上ではディーゼル エンジンを使用して推進され、水中に沈むと電気で作動します。この組み合わせにより、水中の貴重な酸素が節約され、潜水艦内の空気の完全性が維持されました。

米国は、自国の潜水艦の設計が第一次世界大戦の他の戦闘艦の設計に比べて劣ることに気づきました。第二次世界大戦間の数十年間、米国は研究開発に再投資し、潜水艦艦隊の品質を大幅に向上させた。米国の潜水艦の最大の改良点の 1 つは、より高速に移動できるようになり、世界中を航行する海軍艦隊に同行し、海軍を保護できるようになったことでした。米国潜水艦の長距離艦隊は、後に太平洋戦域で日本艦隊に破壊をもたらす責任を負うことになります。

第二次世界大戦後、アメリカとソ連の両国は優れたナチスのUボートの設計を研究し、Uボートを模倣するために自国の潜水艦を改造した。 Uボートは流線型の船体をしており、米国やソ連の潜水艦よりも速く走れました。彼らはまた、シュノーケルも利用しました。これは、基本的には水没した船と水面の間にある2本のチューブでした。 1 つのチューブがディーゼル エンジンに空気を運び、もう 1 つのチューブが汚れた空気を取り除きます。これにより、ディーゼルエンジンが作動している間でも、潜水艦は水中に沈んだままでいることができました。

この戦後の時期に、より合理化された効率的なディーゼル電気潜水艦が登場しました。建設コストが低く、静かな静音性を備えているため、これらのディーゼル電気潜水艦の変種は現在でも世界中の海軍で使用されています。

しかし、アメリカ海軍は、海軍の戦略と戦術を永遠に変える、より大きく大胆なアイデアを練り上げていました。それについては次のセクションですべて学びます。

原子力への移行: 初の原子力潜水艦

米国は世界初の原子力潜水艦「ノーチラス号」を開発した。最初の原子力発電による航行は 1954 年 1 月 21 日に行われました。それ以前のディーゼル電気潜水艦 (現在も世界中で運用されています) とは対照的に、ノーチラス号の航続距離は事実上無制限でした。さらに、電池を充電するために浮上する必要がないため、長期間水中に留まることができました。ほとんどの潜水艦は主に水面を航行し、時々潜水するように設計されていましたが、ノーチラス号は水中に留まり、時折浮上するように設計されていました。

原子力潜水艦の驚異的な航続距離と機動性は、海軍の戦略と戦術を根本的に変えました。以前の潜水艦は沿岸防衛のために維持されていましたが、この新しい種類の潜水艦は世界中を航行することができ、そして実際に航行しました。出港からわずか数年後、ノーチラス号は北極の氷の下を航行した最初の潜水艦となり、1958 年 8 月 3 日に 北極点に到達しました。北極点に到達した後、ノーチラス号はオーバーホールされ、原子炉が交換されました。 。その後、1960 年に第 6 艦隊に配属されました。この時までに、より高度な技術が開発されており、ノーチラスは 1966 年以降練習潜水艦として機能しました。

探知されずに世界中を航行できるということは、敵の軍艦や商船がいつでも、地球上のほぼあらゆる場所で潜水艦の攻撃にさらされることを意味しました。時間が経つにつれて、潜水艦は核弾頭を搭載した弾道ミサイルを搭載するようになりました。ノーチラス号の数年後、警戒したソ連は独自の原子力潜水艦能力を開発しました。

原子力潜水艦の開発は両国とも同様の過程をたどった。まず、原子炉を動力源としつつも非核兵器を使用する潜水艦が開発された。その後、潜水艦は原子炉を動力とし、弾道核兵器を搭載するようになりました。

ソ連が最初の原子力潜水艦を就役させたのは 1958 年であり、同潜水艦が北極点を横断したのは 1962 年でした。ソ連による原子力潜水艦の開発には、計画を立ててから就役まで約 5 年かかりました。 K-19 (「ウィドウメーカー」として知られる) などの初期のソビエト潜水艦は問題に悩まされ、いくつかの死亡事故を引き起こしました。ソビエト連邦は、弾道核ミサイルを搭載した最初の原子力潜水艦を 1960 年に発射しました。この偉業が米国によって達成されたのと同じ年です。冷戦期間中、ソビエト連邦は核弾頭を搭載したディーゼル電気潜水艦の生産を続けました (そして今も生産しています)。 。

次に、冷戦時代に米国とソ連が原子力潜水艦をどのように活用したかを学びます。

冷戦時代の原子力潜水艦

原子力潜水艦は冷戦専用に開発されたわけではありません。原子力潜水艦は技術の進歩の結果として生まれました。しかし、作成後の使用は冷戦の結果でした。

マンハッタン計画の当時（冷戦が実際に始まる前）、潜水艦の推進に原子力を使用する可能性についての話がありました。潜水艦に核ミサイルを搭載するというアイデアは、1960 年のジョージ ワシントン号の進水まで思いつきませんでした。原子力エネルギーが潜水艦の動力源として考えられたとき、それ自体が驚くべきことでした。しかし、海軍が原子力潜水艦から核弾頭を発射する能力を獲得したとき、世界は、おそらく強度と機動性の点で、これまでで最も強力な兵器システムに触れたことになります。

冷戦中、アメリカ海軍は2 つの異なるタイプの原子力潜水艦を開発しました。 1 つ目は、SSBN または「ブーマー」としても知られる艦隊弾道ミサイル潜水艦と呼ばれる、他国に核ミサイルを発射できる潜水艦でした。もう 1 隻は攻撃型潜水艦で、SSN (「高速攻撃」) と呼ばれていました。 SSBN は 2 つのうちの大きい方で、長さは最大約 560 フィート (170 m) ですが、SSN はスピードとステルス性を念頭に置いて構築されており、長さは約 360 フィート (109 m) です。

冷戦中、原子力潜水艦は 3 つの主要な役割を果たしました。戦略的抑止パトロールを実行し、他の潜水艦を追跡し、特殊作戦を実行しました。

現在、米国、ロシア、インド、フランス、中国、英国の少なくとも 6 か国が原子力潜水艦を運用しています。ブラジルやパキスタンなどの他のいくつかの国は、原子力潜水艦の能力開発 (または購入) に興味を持っているか、積極的に試みています。原子力潜水艦は、攻撃力と防御力の強化は言うまでもなく、これらの国々に多少の威信をもたらします。より多くの国がこの技術を取得しようとしているため、海軍は艦隊をどのように再構成するかを決定する必要があります (これについて詳しくは、「原子力潜水艦はまだ必要ですか?」をお読みください)。

次のセクションでは、原子力潜水艦のさまざまな部品とセクションについて学びます。

原子力潜水艦部品

原子力潜水艦の基本的な部分をいくつか見てみましょう。

核の核心

原子炉内では、中性子を使用してウラン原子が分割され、ガンマ線と熱の形でエネルギーが生成されます。循環水で満たされたコイルは、原子炉を通過する際に過熱されます。この水には非常に高い圧力がかかっているため、沸騰することができません。自給式配管の内側で、水は二次水源を通って送られ、そこで再び加熱されます。ここで、水は蒸気に変換され、潜水艦の動力を生成するタービンに送られます。蒸気は特別な冷却管内で再び凝縮され、結果として生じた水は蒸気発生器に戻ります。発電機内で再加熱され、このプロセスが繰り返されます。この方法では酸素を必要としないため、潜水艦は水面上から空気の供給を維持したり更新したりする必要がありません。

弾道ミサイルとの戦いに決してナイフを持ち込んではいけない理由については、読み続けてください。

原子力潜水艦兵器

潜水艦の推進手段が進歩するにつれて、兵器も進歩しました。第一次世界大戦中、潜水艦には甲板砲が装備されており、浮上中に商船や軍艦に近づくことができました。潜水艦には敵の潜水艦に対処するための戦術があり、対艦ミサイルが利用されていましたが、第二次世界大戦ではイギリスの潜水艦が魚雷を使用してナチスの潜水艦を破壊し、潜水艦が初めて登場しました。潜水艦が船を沈めたのはこれが初めてでした。第一次世界大戦中、イギリスはドイツの潜水艦 17 隻を撃沈しました。イギリス海軍は、複数の魚雷と初期のソナーを装備した高速潜水艦を採用することで、敵艦船を攻撃する能力をさらに改良しました。

1866 年に、最初のプロペラ駆動魚雷が発明されました [出典: ]。現代の魚雷は長さ約 9 フィート (2.7 m) で、100 ポンド (45 k) の爆薬を搭載し、目標に向かって水中を 40 ノットで移動できます。現代の地雷には最大 500 ポンド (226 k) の爆発物が含まれており、センサーが特定の磁気、地震、または圧力関連の入力を検出すると爆発します。

かつては主に対潜ミサイル、および船舶や遠距離潜水艦用の中距離ミサイルを装備していましたが、SSN (高速攻撃) には現在、遠く離れた陸上目標をピンポイントで攻撃できる戦術トマホーク巡航ミサイルが装備されています。トマホークはどんな気象条件でも発射できます。トマホークには、核ペイロード、または従来の爆発物と複数の小弾丸（死傷者を増やすために空中で放出される小型爆弾）で構成される 1,000 ポンド (453 k) の弾頭が装備されることもあります。これらの巡航ミサイルは、低高度で高速飛行するように設計されており、回避性やステルス性の観点から選ばれたルートをたどることができます。

SSBN は 1960 年代に最初にポラリス弾道核搭載ミサイルを搭載しました。このミサイルは開発に4年かかり、ガス圧によって発射管から発射されるように設計されていた。これにより、ミサイル発射による潜水艦の損傷は回避された。潜水艦から離れると、ポラリスのロケットが交戦することになる。特に正確ではありませんが、ポラリスのおかげで、アメリカ海軍は、地球の海の実質的にどこからでも、地表下の隠された位置から核ミサイルを発射することができました。

ポラリス ミサイルには 3 つの異なるバージョンがあり、1972 年にポラリスはポセイドンに置き換えられました。ポセイドン ミサイルはより正確で、より長い射程を持っていました。 1979 年、海軍は潜水艦にトライデント級ミサイルの最初のトライデント I (C-4) を導入しました。トライデント・ミサイルは4,000海里を航行でき、複数の弾頭を搭載してさまざまな目標を狙うことができる。これらには、ミサイルの空気力学を改善するために、発射後にノーズコーン（ミサイルの前部、上端、または先端）から突き出るエアロスパイクが装備されていた。

現在、ほとんどのアメリカの原子力潜水艦が搭載している兵器システムはトライデント II (D-5) です。全長は 44 フィート (13 m)、重量は 130,000 ポンド (58,967 k) で、これまでのどの機体よりも大きな積載量を運ぶことができます。各トライデント II ミサイルの製造コストは約 3,000 万ドルです [出典: アメリカ海軍]。

過去数十年にわたり、海軍は一部の潜水艦にサブロックと呼ばれる核搭載爆雷を装備していました。サブロックは 1965 年に運用を開始し、1992 年に退役しました。サブロックはロケットで打ち上げられ、水面上空 35 マイル (56 k) まで飛行し、その後 5 キロトンの核弾頭を搭載して海中に再突入しました。原子力潜水艦が原子力エネルギーを動力源として核兵器を搭載しているだけでなく、ライバルの潜水艦に対して核攻撃を行う装備も備えていたことは注目に値します。

次に、原子力潜水艦内の生活について調べてみましょう。

原子力潜水艦での生活

原子力潜水艦での生活は誰にでも適しているわけではありません。船員は自分の身体的、精神的能力、心理的、感情的な健康状態を判断するために一連の検査を受けなければなりません。

早期参入試験に合格した後、潜水艦乗組員は約 2 か月間正式な訓練を受けます。彼は、潜水艦の歴史、潜水艦のさまざまなクラスとタイプ、工学的側面、潜水艦兵器、損害管理措置 (消火活動など)、および艦内のチーム力学について学びます。

潜水艦への展開の長さは、潜水艦の種類に応じて異なります。全体の任務は 3 年間続きます。弾道ミサイル潜水艦では、できるだけ頻繁に艦艇が海上に留まるように、2 人の乗組員が交替で交代します。各乗組員は、再浮上して交代するまで約 60 ～ 80 日間勤務する場合があります。このスケジュールは 3 年間の潜水艦任務全体に対して確立されており、船員とその家族は配備後の生活を計画することができます。

高速攻撃に従事する乗組員には、より不安定な任務の割り当てが課せられます。監視任務は数週間、あるいは6か月続くこともあります。現在、船員は電子メールを使用できます (いくつかの制限があります) が、過去には、船員が潜水艦に乗っている間に外部と通信することは許可されていませんでした。

新しい潜水艦乗組員は、他の船員たちから愛情を込めずに「ゲロ」と呼ばれます。経験豊富な船員はボートの隅々まで熟知しており、すでに潜水艦乗組員の資格を取得しています。これは「イルカを稼ぐ」として知られるプロセスです。この記章は、責任、兄弟愛、名誉の象徴です。すでにイルカを獲得している船員は、オフタイムにリラックスしたり読書をしたりすることを選択するかもしれませんが、ゲロは船のシステムを常に研究し、それぞれのテストに合格しなければなりません。魚雷担当者や管理官は原子炉や航行システムの操作方法を知る必要はありませんが、システム、安全装置、緊急手順を理解できるように訓練を受けています。資格のある潜水艦乗組員が船のあらゆる部分で吐いたものを検査した後、特別な儀式でイルカを獲得し、核家族の一員として受け入れられる。

しかし、船員がイルカを捕まえたら、掘削は終わりではありません。乗組員は火災や洪水などのさまざまな死傷者に対処できるよう常に訓練を受けています。これらの訓練は、乗組員があらゆる緊急事態に備えられるようにするだけでなく、船員の暇つぶしにも役立ちます。潜水艦の「1 日」は 18 時間続き、6 時間のシフトが 3 回に分けられます。したがって、潜水艦乗組員は 6 時間勤務し、訓練、機器のメンテナンス、または 12 時間の睡眠を行う可能性があります。

寝台は通常 3 段に積み上げられます。潜水艦ではスペースは貴重であり、各乗組員に与えられるスペースはほとんどありません。潜水艦乗組員の中には、ホットバンクをしなければならない人もいるかもしれません。つまり、勤務を開始する船員がちょうど空けた寝台に入るということです。カーテンがプライバシーを確​​保し、各潜水艦が保管用に備えているのは小さなロッカーかドロップダウン棚だけです。

核弾頭と原子炉の内部および周囲に多くの安全装置が設置されていることに加え、潜水艦乗組員は放射線被ばくや病気がないか監視されています。原子力の安全性は非常に真剣に受け止められており、もし潜水艦が毛髪、歯、白血球のない状態で海上での２カ月間の活動を終えることになったら、広報活動や採用活動はかなり困難になるだろう。

現在、米国の原子力潜水艦には女性は乗っていません。その理由は 2 つあります。プライバシーはまったく存在せず、両性の共同生活を容易にするために潜水艦を再構成するには、多額の費用がかかり、潜水艦の他の機能のスペースが奪われてしまいます。

原子力船舶の他の用途について学ぶために読み続けてください。

原子力潜水艦のその他の用途

私たちは原子力潜水艦の軍事利用について学びました。他にはどのような用途がありますか?

原子力潜水艦の信じられないほどの航続距離は、探査に最適です。原子力潜水艦は 1958 年に初めて北極点に到達しました。それは、両極にある氷冠の下を潜水艦が航行し、氷を突き破って浮上するだけで可能になった偉業でした。これまで、極地の探検は非常に困難でした。人員と物資は、厳しく極寒の環境の中を陸路で運ばなければなりませんでした。研究ステーションを建設し、維持し、補給する必要がありました。

現在でも、厳しい気象条件により、一年の特定の時期にこの地域への陸路のアクセスが制限されます（氷点下の気温に加えて、「冬」は約 6 か月間途切れることのない暗闇で構成されます）。現在、研究チームは比較的快適に移動し、氷床の真ん中に直接現れることができます。原子力潜水艦自体は自己完結型の生存ユニットであるため、短期任務で科学チームを直接支援できます。

原子力潜水艦の航続距離は無制限であるため、研究者は海岸近くでの研究に限定されることなく、地球の極にある外海のさまざまな部分でサンプルを採取し、研究することができました。海洋学者はソナーやその他の手段を使用して、北極と南極の両方の海底を調査し、地図を作成することができました。

海軍自身の研究はほぼもっぱら軍事的機能に関連しているが、将来の研究者がこれらの遠隔地にアクセスして水生生物を研究し、薬効成分を探索し、大気と氷冠の形状を分析して環境破壊の兆候を見つけるための道を開いた。 。

1969 年に海軍は、冷蔵庫サイズの原子炉を搭載した長さ 140 フィートの潜水調査船 NR-1 を開発しました。沈没した敵潜水艦を深海から回収するように設計された NR-1 により、約 7 人の研究者からなる小規模チームが水深 800 m まで研究を実施し、サンプルを採取することが可能になりました。物資を補充する以外に、NR-1 はそのような深さで制御された水没状態に無期限に留まることができます。

スカンジナビア海域のある調査では、NR-1 は半日で 26 隻の船の難破船を発見しました。また、ジェット戦闘機の残骸の位置を特定するためにも使用され、スペースシャトル チャレンジャー号の残骸を正確に特定することさえできました。

現代の原子力船は深いところまで到達できるため、科学者は深海の生物や海底に沿って見られる熱噴出孔を研究することができます。

原子力潜水艦に関するさらに多くの情報については、読み続けてください。

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