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第一次世界大战对于定义潜艇这种新兵器的技术本质有着无比重要的意义，它促使各国海军根据他们的实战经验制定各种理论计划、将各种方案投入实践，将潜艇整合进他们自己的战术体系中。使用潜艇的两种方式——水面航行和潜航——产生了两个不同的理论体系，也出现了两种设计流派，一种是美国式的单艇壳设计，另一种则是法国人（后来由德国人改良）的部分双艇壳设计。意大利设计的早期仍然采用美国式的单艇壳方案，但创新地加入了内部压载水箱。
最初的潜艇多被用于沿海巡逻、港口防御和其他一些次要任务，因此对速度、续航力等都要求不高。新的潜艇速度更快，自持力更强，这迫使各国海军改变他们的战略思想和战术体系。海军专家们几乎立即就想到了将其作为海上舰队的一部分使用——这也是后来英国和美国对潜艇使用的指导思想；或者是作为打击对方海上运输线的利器——这是由德国海军发展出来并名扬天下的破交作战思想。
第一次世界大战前，各海军强国已经发展了一定的潜艇力量。英国拥有92艘潜艇、法国52艘、俄罗斯48艘、德国38艘，美国30艘，意大利20艘，日本只有13艘。两次世界大战间，意大利海军投入了相当大的力量发展潜艇舰队。在两次世界大战间，意大利数量众多、型别庞杂的潜艇群全部都是从三个截然不同的方案中衍生发展出来的。这三个方案分别是：安萨尔多方案（Ansaldo），由奥托船厂（O。T。O）和亚得里亚海联合造船厂（C。R。D。A。）自行设计的民间方案；卡瓦尔里尼设计方案和贝尔纳蒂斯设计方案。后两者由意大利海军工程部领导进行，卡瓦尔里尼和贝尔纳蒂斯本身也是意大利海军的军官。这三个方案都在1925年结出了第一批成果：安萨尔多方案带来了巴利拉级潜艇；卡瓦尔里尼设计方案则变成了马梅利级中型潜艇；而贝尔纳蒂斯设计方案在1925年量产的是两级潜艇——菲埃拉莫斯卡级和皮萨尼级。其中从贝尔纳蒂斯方案不断发展改进形成了一个多达14个级别的庞大潜艇家族。
⊙ 安萨尔多潜艇家族
关于安萨尔多方案的第一个级别——巴利拉级潜艇，由于年代久远，且资料有限，我们只知道它是意大利海军第一级大型远洋潜艇，其水面排水量为1405吨，水下排水量高达1904吨。艇长86。75米，宽7。8米，吃水深4。78米。装两台4000马力柴油机和2台2000马力电动机。最大水面航速17。5节，最大水下速度8。9节。最大水面续航力为7050海里/8。5节，水下续航力110海里/3节。装有6具533毫米鱼雷发射管，1门120毫米27倍口径甲板炮和4挺13。2毫米高射机枪。巴利拉级由安萨尔多设计，拉斯佩西亚的奥托船厂建造。该级潜艇共4艘——“巴利拉”号、“多米尼科&；#183；米莱利雷”号、“恩里科&；#183；托蒂”号和“安东尼奥&；#183；西埃萨”号。这些潜艇设计用来执行远洋任务，采用全双壳体设计。
巴利拉级潜艇的后续型号分别是百眼巨人级和3艘TRITONE级潜艇，它们非常的与众不同。当20世纪30年代，意大利海军潜艇舰队已经初具规模后，意大利海军仍然与私有船舶企业保持着密切的协作关系，百眼巨人级是亚德里亚海联合造船厂（Monfalcone）独立设计工作的成果。这种双艇壳潜艇最初是为了出口而设计的。百眼巨人级共两艘：“百眼巨人”号和“瓦莱拉”号，都是为葡萄牙海军建造的。
百眼巨人级首艇在1931铺下第一根龙骨，而当它的建造工作接近尾声时，葡萄牙政府突然宣布单方面取消采购合同。虽然有资料称葡萄牙方面的毁约行为是由于政府财政困难所致，但真实的原因恐怕更多的要归结为1935年意大利占领埃塞俄比亚所导致的罗马与里斯本之间的紧张******势。不得已，亚德里亚海联合造船厂向意大利海军推销这两艘已经建造完毕的潜艇，而后者实际上一直在关注着百眼巨人级的建造工作，经过短暂的谈判，意大利海军便接收了经过改进的2艘百眼巨人级潜艇。改进内容主要集中在使潜艇装备和技术规格与意大利海军其他级别潜艇相一致，以方便人员训练和后勤维护。
百眼巨人级潜艇的排水量处于很尴尬的地位——作为沿海潜艇显得太大，作为远洋潜艇使用又嫌太小。尽管如此，在二战期间的大西洋破交战种，百眼巨人级和它的直接衍生型号法螺级的表现都还算良好。
卡尔维级直接由巴利拉级发展而来，首艇在1933年开始建造。该级潜艇共有3艘：“彼埃特罗&；#183；卡尔维”号、“朱塞佩&；#183；芬济”号和“恩里科&；#183；塔佐利”号。卡尔维级潜艇的典型特征是增大了航程和改善了可居住性，这使其非常适合远程巡逻任务。但是同时，它们的速度偏慢，机动性也不怎么样，这就意味着他们最好只是单独攻击慢速商船，而无法遂行类似德国狼群战术那样的集团行动。总的来说，该级潜艇的设计还是称得上是成功的，它们在二战期间取得了不错的战果，“卡尔维”号击沉29603吨；“朱塞佩&；#183；芬济”号26222吨；“恩里科&；#183；塔佐利”号96553吨。
⊙ 卡瓦尔里尼潜艇家族
卡瓦尔里尼潜艇家族包括7个不同级别的潜艇，都是从1925年开始建造的马梅利级潜艇发展出来的。作为家族第一级的马梅利级潜艇由卡瓦尔里尼与塔兰托托西船厂合作设计。该级潜艇因为其出色的结构设计、较高的速度和机动性，尤其是其居住舒适性而闻名。这些特征都被其后续级别的潜艇继承下来（也有专家认为阿基米德级潜艇的设计并不太成功）。 1927年改进研制出了塞坦布林尼级，1931年，发展出了阿基米德级。后续级别的潜艇分别是：1936年的布林级、1937年的柳济级（它们是最终的深远发展型），同时还有布雷潜艇米卡级（1931年）、海豹级（1936年）和最后的运输潜艇R级（1941年），后面几型都是部分改进型。各种改进型之间技术上的差异比较小。所有卡瓦里尼家族潜艇都是由塔兰托的托西船厂建造，
⊙ 设计和结构
卡瓦尔里尼潜艇家族上层建筑位于舰舯部，艇艉和艇艏都是平坦的甲板。应该说马梅利级的外形设计并不算出色，它后续的塞坦布林尼级潜艇拥有改良的艇壳外形，这改善了其航海性能。尽管动力相同，而且塞坦布林尼级的尺寸更大（更大的排水量、艇壳更长更宽）但它的最大水面速度仍然达到18节，超过马梅利级的17。2节。
所有的卡瓦尔里尼家族潜艇都拥有马鞍状水箱（saddle tank），或局部双层艇壳设计。马梅利级潜艇拥有一个性能优良的圆柱形耐压艇壳，艇壳有大量圆柱状钢梁（加固环）支撑，每根钢梁间隔大约500毫米，钢梁上铆接钢板（每块钢板都与相邻的钢板交迭）。耐压艇壳由镍钢制造，艇舯部厚18毫米，两端厚16毫米。最大可承受60公斤/平方毫米的压力。外艇壳由7毫米厚的钢板加工而成，内外艇壳之间储存有燃料和压舱水（潜艇两舷各布置有2个水箱和1个油箱）。
整个耐压艇壳分为5个主要部分加上控制室。从艇艉开始，第一个隔舱是艇艉鱼雷舱（包括电动机），接下来是轮机舱、控制室、军官和士官居住区和第一电池舱，最后是艇艏鱼雷舱和第二电池舱。控制室上方是一个小房间（指挥塔）。每个水密舱可抵抗40个大气压的水压（853。4磅/平方英尺）。卡瓦里尼家族的后续艇型拥有这种加固了的水密舱。潜艇上甲板以金属框架上铺柚木板制成。卡瓦尔里尼家族潜艇各级别的艇艏设计都存在差异，马梅利级潜艇采用圆形艇艏和倾斜艇艉设计；塞坦布林尼级则采用了经过重新设计的更几何线条化的艇艏；阿基米德级保留了塞坦布林尼级的设计，但是后续型号却又回到了圆形艇艏的设计；而1941年研制的柳济级还加长了艇艉。
和绝大多数标准潜艇一样，卡瓦尔里尼潜艇家族也安装有2个水平舵。前水平舵可向上折叠，安装在水线以上；总面积为4。96平方米（这是马梅利级的数据，但其他级别的也差不多）。后水平舵安装在水线下，紧靠着两个螺旋桨，总面积为5。14平方米。前水平舵用于控制深度，后水平舵则控制潜艇角度。舵面为电动，操纵装置在控制室内，在鱼雷舱内设有应急手动操纵系统。
⊙ 动力系统
意大利在1925…1945年间研制的潜艇基本都采用2台柴油机＋2台电动机的动力配置模式，卡瓦尔里尼潜艇家族显然不是例外。最初的马梅利级装有2台弗兰科&；#183；托西公司的S…8 8缸四冲程柴油发动机，单台最大输出功率1500马力。该型发动机主轴直接连接活塞，但它只能单向旋转，无法完成倒车动作。发动机直接连接到一台四级空气压缩机，后者产生压强为70公斤/平方厘米的压缩空气，启动发动机。塞坦布林尼级保持了同样的动力系统结构，但阿基米德级和布林级装备了新的托西 E…6 6缸两冲程发动机（可逆），最大输出功率1700马力；柳济级换装了结构和性能都差不多的EG柴油机，最大输出功率提高了约10马力。各种不同型号的发动机对这些不同级别潜艇的最大水面速度几乎没有什么影响，但它带来了不同的续航力。塞坦布林尼级比马梅利级速度稍快一点（18节 VS 17。2节）；布林级则比阿基米德级快一点（17。47节 VS 17节）。当然，这些数据只是理论数值，随着潜艇行驶越来越多的里程以及整个艇体不断的老化，这些理想化的数值越来越难以达到，尤其是到了服役寿限的末期，这些数值就只存在于纸上了。
在潜航使用的电动机方面，马梅利级安装有2台C。G。E。公司研制的电动机，单台最大输出功率550马力。可由55/110/220伏直流电驱动。每台电动机可以全速运转1个小时，在416马力的输出功率上可工作3小时，如果连续运转，则单台输出功率将降至66马力。卡瓦尔里尼潜艇家族后来的艇型都换装了安萨尔多公司生产的电动机。其中安装在塞坦布林尼级上的安萨尔多电动机最大输出功率为550马力，阿基米德级增大到700马力，到了布林级又减小到650马力（柳济级为625马力）。动力的不同使各级潜艇最大速度上的续航力也不尽相同：塞坦布林尼级的最大速度比较差，仅有8节，布林级最好，能以8。6节极速航行10海里。
马梅利级和塞坦布林尼级都拥有2个56单元蓄电池组。每单元有一块30型M。A。S。 870…5电池，由米兰附近梅尔佐的S。G。I。A。E。 公司研制，单块电池重量为750公斤（所有电池总重84吨）。蓄电池组每小时可释放5150安培电能，3小时内可释放7500安培（2500安培/小时），20小时内可释放11500安培（575安培/小时）。阿基米德级则换用了2个64单元蓄电池组，分别储放在2个隔舱内。电池1小时内可释放4270安培电能，20小时
内可释放9350安培电能（565。5安培/小时）。布林级则安装了2组66单元蓄电池组。电池由Scaini公司制造，1小时内可释放4650安培电能，5小时内可释放7950安培电能（1590安培/小时），10小时内可释放9050安培（905安培/小时），20小时内释放9700安培电能（485安培/小时）�