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2023/10/09 

武備巡禮

【武備巡禮】首採絕氣推進系統 效率高噪音低 德國212A型柴電潛艦
 德國212A型柴電潛艦是由「哈德威」(HDW)造艦廠為德國海軍和義大利海軍研發的柴電動力潛艦。(取自德國海軍官網)
【武備巡禮】首採絕氣推進系統 效率高噪音低 德國212A型柴電潛艦1
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文:介輔

 德國傳統潛艦造艦工藝歷史悠久、技術精良,以性能優異的209型潛艦為原型,繼續研製212A與後續214級AIP柴電動力潛艦,並深受使用國好評,在軍備市場上,德國傳統潛艦亦是強力的競爭者。

 德國212A型柴電潛艦是由「哈德威」(HDW)造艦廠為德國和義大利海軍研發的柴電動力潛艦,在義大利海軍被稱為「托達羅級」。212型是戰後德國第一個配備燃料電池推進系統的潛艦系列。採用柴油推進系統和使用西門子公司研製的質子交換膜技術(PEM)壓縮氫燃料電池的附加空氣獨立推進(也稱為「絕氣推進」AIP)系統。可使潛艦可以依靠柴油動力高速航行,亦可切換AIP系統進行安靜的慢速巡航,最長可在水下停留3週,幾乎沒有廢氣與熱源,經測試該系統震動極輕微,幾乎無法偵測到訊號。

 重新設計取代206型

 1990年代初,206型潛艦已顯老舊,德國海軍計畫建造新型潛艦,最初始於209型改良設計版本,附帶增加AIP功能,改稱為212型。計畫於1994年啟動,由德國和義大利兩國海軍合作設計新型傳統潛艦,可在波羅的海淺水和封閉水域,以及地中海較深水域執行任務,成為兩國共同的性能標準,並且由於艦身設計的重大更新,此後型號更改為212A型,藉以區別之前的潛艦。

 1996年4月22日,德國海軍的備忘錄(MOU)正式啟動,德、義海軍分別建造4艘共8艘。德國海軍1998年首次訂購4艘212A型潛艦,2006年再加購2艘改良型212A潛艦,於2012年起交付。改良型艦身加長1.2公尺,額外空間可安裝新型偵察桅杆。2016年10月,212A型U36號潛艦服役,德國海軍並有意在未來10年再採購2艘212A型。

 1998年,義大利訂購2艘212A型潛艦,命名為「托達羅級」。2008年4月21日,義大利海軍再訂購第2批潛艦,其配置與原本潛艦相同,目的是保持與第一批系列相同的配備並降低維護成本。

 裝置1具柴油機即滿足充電需求

 212A型是全世界第一種採用燃料電池絕氣推進系統(AIP)的柴電潛艦,AIP由9個燃料電池單元構成,除AIP外,212A型潛艦仍配備常規的柴油電力推進機組,主機為MTU 16 V 396 SE84柴油機,功率2883馬力,動力來源為Type FR6439-3900 Permasym永磁電動機 (PMM),輸出功率3821軸馬力。212A型的鉛酸蓄電池安裝於艦體前段甲板,用於提供潛航所需的動力;鉛酸電池由Piller公司發電機負責充電,充電速度極快;發電機安裝在雙層彈性懸吊基座上,以減低運作時的噪音與震動。由於新一代柴油機的功率與運作效率增加,加上新型電池的蓄電量改善,212A只需要裝置1具柴油機就能滿足充電需求,舊型209型需要多達4具柴油機,大幅節省艦內空間。

 德國第2批212型的7 具推進葉片,安裝槳轂整流器( PBCF),水流通過螺旋槳時,水流速度加快以及因旋轉而彎曲,每個槳葉邊緣流過的旋轉水流匯集在槳轂匯集成強大渦流,降低螺旋槳運作效率,在槳轂加裝PBCF就可以對通過槳轂的渦流進行整流減少渦流強度,降低槳轂渦流帶來的能量損失,改善螺旋槳推進效率 ,並減低螺旋槳噪訊,使潛艦更為安靜。

 感測系統先進 偵測距離增長

 212A型感測系統STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被動聲納,整合有艦艏下方的環形中頻被動陣列聲納(CHA)、DBQS-90 FTC被動拖曳陣列聲納,屬低頻拖曳陣列,型號為TAS-3,陣列長度達40公尺,由右下方尾舵頂端施放,偵測距離在100公里以上。FAS-3側面的中/低頻被動陣列聲納(FAS)、DBQS-21DG被動測距聲納 (PRS)、主要用於迴避水雷的STN Atlas Elektronik MOA-3070高頻主動聲納(MAS位於艦艏)、環形聲納訊號接收警告器(CIA)等,後端具有窄頻低頻譜(LOFAR)分析功能,來處理側面陣列以及拖曳陣列聲納的低頻信號,功能完備而且涵蓋面廣。 

 義大利的212A型潛艦則配備STN Atlas Elektronik的CSU-90整合水下聲納系統,是DBQS-40的輸出型號。

 212A型的伸縮桅杆群包括1具Kelvin Hughes Type-1007平面搜索雷達、1具SERO-14光電偵蒐潛望鏡、1具SERO-15光電攻擊潛望鏡,以及1具由EADS與Thales公司研發的FL-1800U電子戰系統。SERO-14光電搜索潛望鏡整合有紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、GPS系統等,而SERO-15則整合有光學瞄準儀與雷射測距儀;艦上導航定位裝備還包括衛星導航定位系統、無線電綜合導航系統、電羅經、水下計程儀以及測深測冰儀等。

 212A型的戰鬥系統發展自挪威康斯堡航太防衛公司(KDA)的MSI-90U基本武器指管系統(CWCS),後來改稱ISUS-90-20整合感測水下系統(ISUS)。採用全分散架構,與各作戰裝備高度整合,利用資料匯流排將艦上的武器系統、聲納以及導航等連結運作。

 212A型具備6個魚雷發射管,可發射光纖導引的DM2A4(海鱈魚)重型線導魚雷、WASS「黑鯊」魚雷和短程防空飛彈,這些魚雷發射管使用水沖噴射系統,未來可能安裝管射式巡弋飛彈。艇身外加裝外掛式水雷佈放箱。為反制來襲魚雷,212A型配備TAU-2000魚雷反制系統,包括4具投射系統,每具最多能安裝10個發射管,使用的彈藥包括反魚雷誘餌、噪音干擾器等等,能發射多個誘餌來反制使用反覆攻擊模式的魚雷。

 後續 214型針對出口設計

 另短程IDAS飛彈(基於IRIS-T飛彈研改潛艦用版本)主要用於對抗空中威脅以及中小型海上或近陸目標,目前由德國Diehl BGT Defense研發,可從212A型的魚雷發射管發射。IDAS採用光纖導引技術,射程約20公里。1具魚雷發射管可容納4枚飛彈,並存放在彈艙中,德國海軍雖已獲得首批IDAS,但未安裝,預計2024年內進入發展最終階段的測試認證工作。另還可能安裝30公厘自動艦用機砲,將存放在可伸縮的桅杆中,並且可以在潛艦不浮出水面的情況下發射。未來212A型應該也會納入各種智慧型自航無人載具(AUV)的操作能力,可大幅增加水下偵測、戰區水文地形探測與水雷偵測能力 。

 後續214型也是由「哈德威」(HDW)造船廠專門研發用於出口的柴電潛艦,它採用柴油推進,並配有使用西門子公司專利研製的「聚合物電解質膜」(PEM)氫燃料電池的絕氣推進AIP系統。該等級潛艦結合209型家族的設計原理和212A型的特點。然而,作為出口設計,缺乏212型的部分精密技術,例如非磁性鋼船體等。 由於耐壓力船殼材料的改良,214型可以下潛近400公尺深,還可儲存84天航行所需的食物、淡水和燃料。 目前南韓海軍已訂購9艘214型潛艦,由現代重工和大宇造船與海洋工程公司在境內建造;第1批有3艘服役,第2批有6艘服役。

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