主要有艇體、操縱系統、動力裝置、武器系統、導航系統、探測系統、通信設備、水聲對抗設備、救生設備和居住生活設施等。

艇體

雙殼潛艇艇體分內殼和外殼，內殼是鋼制的耐壓艇體，保證潛艇在水下活動時，能承受與深度相對應的靜水壓力；外殼是鋼制的非耐壓艇體，不承受海水壓力。內殼與外殼之間是主壓載水艙和燃油艙等。單殼潛艇只有耐壓艇體，主壓載水艙布置在耐壓艇體內。

個半殼潛艇，在耐壓艇體兩側設有部分不耐壓的外殼作為潛艇的主壓載水艙。潛艇艇體多呈流線型，以減少水下運動時的阻力，保證潛艇有良好的操縱性。

耐壓艇體內通常分隔成3～8個密封艙室，艙室內設置有操縱指揮部位及武器、設備、裝置、各種系統和艇員生活設施等，以保證艇員正常工作、生活和實施戰斗。

艇體中部有耐壓的指揮室和非耐壓的水上指揮艦橋。在指揮室及其圍殼內，布置有可在潛望深度工作的潛望鏡、通氣管及無線電通信、雷達、雷達偵察告警接收機、無線電定向儀等天線的升降裝置。

操縱系統

用于實現潛艇下潛上浮，水下均衡，保持和變換航向、深度等。潛艇主壓載水艙注滿水時，增加重量抵消其儲備浮力，即從水面潛入水下。用壓縮空氣把主壓載水艙內的水排出，重量減小，儲備浮力恢復，即從水下浮出水面。

艇內設有專門的浮力調整水艙，用于注入或排出適量的水，以調整因物資、彈藥的消耗和海水密度的改變而引起的潛艇水下浮力的變化。

艇首、艇尾還設有縱傾平衡水艙，通過調整首、尾平衡水艙水量以消除潛艇在水下可能產生的縱傾。艇首和尾部各設有一對水平升降舵，用以操縱潛艇變換和保持所需要的潛航深度。艇尾裝有螺旋槳和方向舵，保證潛艇航行和變換航向。

動力裝置

柴電動力

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(柴電)做為共同的動力來源。

第一次世界大戰之前，潛艇開始使用柴油機配合電動馬達作為潛艇的動力來源。這種動力是第一種潛艇用機械動力。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。

由于電瓶所能夠儲存的電力必須提供全艦設備使用，即使采取很低的速度，也無法在水面下長時間的航行，必須浮上水面充電。后來出現的呼吸管則使得潛艇的潛航能力增加。

呼吸管在第二次世界大戰前由荷蘭開發出來，其后由德國進一步的改良并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。

通過使用呼吸管可以讓潛艇在潛望鏡深度情況下使用柴油機，這樣潛艇就不必上浮即可補充電力。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。采用呼吸管之后，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，至少也要迫使它無法充電而沒有能力持續的追蹤與攻擊。

核動力

核動力是繼柴電動力之后發展的又一種動力。核動力的原理是通過核子反應爐產生的高溫讓蒸汽機中產生蒸氣之后驅動蒸氣渦輪機，來帶動螺旋槳或者是發電機產生動力。

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艇，目前全世界公開宣稱擁有核子動力的國家有5個，其中以美國和俄羅斯的使用比例最高。美國甚至在1958年宣布不再建造非核動力潛艇。

核動力潛艇相比于傳統的柴電潛艇，具有動力輸出大，動力續航高（由于核動力潛艇的燃料的補充更換通常在10年以上，相比于僅僅幾周或幾月的柴電動力潛艇要大大增加，所以也通常被視為無限續航），速度快等優點。

但核動力潛艇卻有技術難度大，穩定性差，建造費用高，噪音大以及維護要求高的缺點。由于柴電潛艇和不依賴空氣推進技術的發展，核動力潛艇已經不再是先進潛艇動力的唯一標準。

不依賴空氣推進系統

1930年，德國沃爾特博士提出以過氧化氫做為燃料的動力機系統，經過數年的研究和試驗，在二戰末期，沃爾特發明了“沃爾特式動力機”，原理是通過燃燒過氧化氫推動內燃機工作，由于過氧化氫燃燒反映產生氧氣，所以不需要額外空氣，但是早期的沃爾特式動力機并不可靠，因為過氧化氫容易發生自燃反應，因此德國只生產幾艘以過氧化氫為動力的潛艇。

第二次世界大戰之后，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，采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。

盡管不依賴空氣推進擁有大大提高了柴電動力潛艇的能力，但由于過氧化氫等氧化劑的穩定性差，使得不依賴空氣推進的安全性常被質疑。

實際上無論早期沃爾特試驗還是二戰后美國，蘇聯的深入研究，都出現了或多或少的事故以及問題。

現代不依賴空氣推進裝置類別主要為空氣封閉柴油機、閉式循環汽輪機、斯特靈閉式動力機以及燃料電池等。

武器系統

主要有彈道導彈、巡航導彈、反潛導彈、魚雷、水雷武器及其控制系統和發射裝置等。

彈道導彈，是戰略導彈潛艇的主要武器，用于攻擊陸上重要目標，一艘戰略導彈潛艇裝有彈道導彈12～24枚。一艘攻擊潛艇可攜帶巡航導彈、反潛導彈8～24枚或魚雷12～24枚。巡航導彈，有戰術巡航導彈和戰略巡航導彈。戰術巡航導彈，主要用于攻擊大、中型水面艦船；戰略巡航導彈，主要用于攻擊陸上目標。

反潛導彈，是一種火箭助飛的魚雷或深水炸彈，有的采用核裝藥，主要用于攻擊水下潛艇。

魚雷，有聲自導魚雷和線導魚雷，主要用于對艦、對潛攻擊。潛艇使用的水雷，多為沉底水雷，主要布設在敵方基地、港口和航道，用于摧毀敵方艦船。

武器控制系統多采用數字計算機，可同時計算跟蹤多批目標，提供決策依據，求出最佳攻擊目標的射擊陣位，并計算出數個目標的射擊諸元，實現武器射擊指揮自動化。

導航系統

包括磁羅經、陀螺羅經、計程儀、測深儀、六分儀、航跡自繪儀，自動操舵儀和無線電、星光、衛星、慣性導航設備等。慣性導航系統能連續準確地提供潛艇在水下的艇位和航向、航速、縱橫傾角等信息。“導航星”全球定位系統使用后，潛艇在海上瞬間定位精度達10米左右。

探測設備主要有潛望鏡、雷達、聲吶以及雷達偵察告警接收機。潛艇在水下將潛望鏡的鏡頭升出水面，可用目力觀察海面、空中和海岸情況，測定目標的方位、距離和測算其運動要素。現代潛艇在潛望鏡上安裝有激光測距、熱成像、微光夜視等傳感器，具有夜間觀察、照相和天體定位等功能。

雷達，通過雷達升降天線能在水下一定深度測定目標的方位、距離和運動要素，保證潛艇航行安全和對水面艦船實施魚雷或導彈攻擊，雷達偵察告警接收機的天線采用專門的升降桅桿或寄生于其他升降裝置上，保證潛艇在潛望鏡航行狀態時對敵方雷達的偵察告警。

聲吶是潛艇水下活動時的主要探測工具，有噪聲聲吶和回聲聲吶。噪聲聲吶能對艦船進行被動識別、跟蹤、測向和測距；回聲聲吶能主動測定目標的方位、距離和運動要素。此外，還有探雷聲吶、測冰聲吶、識別聲吶和聲線軌跡儀等。

通信設備

主要有短波、超短波收發信機，甚長波收信機，衛星通信和水聲通信設備等。潛艇向岸上指揮所報告情況主要利用短波通信，接收岸上指揮所電訊主要用甚長波收信機，同其他艦艇、飛機或沿岸實施近距離通信聯絡主要利用超短波通信。

潛艇可以利用升降天線在一定深度收信，若使用拖曳天線，能在較大深度收信。衛星通信，可使潛艇通過衛星與岸上指揮所實施通信，通信距離遠。

水聲通信，用于同其他潛艇、水面艦艇的水下通信和識別。為保證通信的隱蔽性，潛艇一般采用單向通信方式，使用超快速通信系統，能使潛艇在極短的瞬間向岸上指揮所發信。

水聲對抗設備主要有偵察聲吶和水聲干擾器材等。偵察聲吶，用于偵察目標主動聲吶發出的聲波信息及其技術參數。水聲干擾器材主要有水聲干擾器、水聲誘餌（潛艇模擬器）和氣幕彈，用于壓制、迷惑、誘開敵方聲吶的跟蹤或聲自導魚雷的攻擊。

救生設備

有失事浮標和單人救生器等。潛艇失事時，放出失事浮標以標志潛艇失事的位置，并與外界取得聯系。單人救生器可供艇員通過魚雷發射管、指揮室或專為脫險用的救生閘套離艇出水。

在潛艇主壓載水艙內還裝有應急吹排水系統，潛艇失事時，可由潛艇或救生艇注入高壓氣體排出主壓載水艙內的水，使潛艇浮出水面。

居住生活設施

包括空氣再生、大氣控制、放射性污染檢測、溫濕度調節系統、生活居住以及飲食、用水、照明、排泄、醫療等設施，用于保持艇內適宜的生存和活動環境，保障艇員健康。

潛艇艇員呼吸的氧氣主要來自四個方面：通氣管裝置、空調裝置、空氣再生裝置和空氣凈化裝置。

通氣管裝置是一種可以升降的管子，在近海海域或夜間航行時，潛艇有時上浮至潛望鏡深度，在距水面幾米或十幾米深的地方伸出潛望鏡觀察水面及空中敵情，如條件允許，可將通氣管升出水面，空氣經管子進入潛艇艙室，艙內污濁空氣可通過設在指揮臺圍殼后部的排氣管裝置用抽風機排出，使艇內空氣對流，可以保持新鮮空氣。

潛望鏡深度在戰術術語中稱作危險深度，為了隱蔽起見，潛艇一般都不敢使用這種工作狀態，因為它極易被敵反潛兵力發現，在近海還容易撞擊或攪亂漁網等。

空調裝置主要是保持艇內的溫度、濕度等，使艇員有一個舒適的生活環境和工作條件，同時保證電子設備的正常工作，它本身并不能產生氧氣。

空氣再生裝置是一種可以生成氧氣的裝置，它由再生風機、制氧裝置、二氧化碳吸收裝置等組成。工作時，風機將艙內污濁的空氣經風管抽至二氧化碳吸收裝置，消除二氧化碳，再在處理過的空氣中加進由制氧裝置產生的氧氣，然后經風管送到各艙室供艇員呼吸，如此循環，以達空氣再生的目的。

這種空氣再生裝置通常還可用電解水來制氧，它分解出的氧氣可供70～100人呼吸數小時，但由于耗電過多，不適于常規潛艇。此外，還有一些預儲氧氣的方法，如再生藥板、氧氣瓶、液態氧和氧燭等。

再生藥板是一種由各種化學物質及填料制成的多孔板，空氣流過時，就能產生化學反應，生成氧氣。一般潛艇上帶的再生藥板，可使用500～1500小時。

氧氣瓶是將氧氣儲存起來的一種高壓容器，使用時打開閥門即可放氣，主要供潛水鐘、深潛器等使用。液態氧也是一種與氧氣瓶類似的高壓容器，它可供100名艇員使用90天。

氧燭是一種由化學材料等制成的燭狀可燃物，點燃后即可造氧。一根一尺長、直徑3寸的氧燭所放出的氧氣，可供40人呼吸一小時。

空氣凈化裝置是將艇內空氣中的有害氣體和雜質控制在允許標準值以下的一種處理裝置，常用的有以下四種：一是消氫燃燒裝置，它主要是用電加熱器將流過的空氣加溫，然后在催化燃燒床的催化作用下使氫、氧發生化學反應而生成水蒸氣，氫就被燃燒掉了。

二是有害氣體燃燒裝置，其工作方式與第一種基本相同，只不過它所燃燒掉的是有害氣體。

三是二氧化碳凈化裝置，它通過一種特殊藥液來吸收二氧化碳。

四是活性炭過濾器，它是用活性炭作濾料，是由特制的炭組成的多孔性吸附劑來吸收各種有害氣體，進而達到凈化空氣的目的。

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