2015年9月11日星期五

212A型传统动力攻击潜舰

 

德国海军212A型潜舰的U-33号(S-183)。212A拥有拥有优美光滑的轮廓。

 由后方看212A型。此为德国海军U-34(S-184)。

 由上方俯瞰

 

(上与下)U-34(S-184)帆罩特写。

下水前的第二批212型潜舰二号舰U36,摄于2013年5月中旬命名仪式上。

第二批212型潜舰的舰体略为增加,装备也有诸多改良。

U36舰尾特写,注意大曲度七叶片螺旋桨,中间的桨毂装有桨毂整流鳍(propeller boss cap fin, PBCF),

降低螺旋桨运转时在桨毂形成的涡流,减少桨毂涡流造成的能量损耗。

正在TKMS基尔厂区水域进行静态测试的212型潜舰。后方码头停靠的是另一艘212型,这两艘应是最新完成的U-35/36。

船台上的是TKMS为以色列建造的超级海豚型潜舰。

一艘212型的控制室。注意两座潜望镜。

义大利海军首艘212A型潜舰Salvatore Todaro(S-526)。

义大利第三艘212型潜舰Pietro Venuti(S-528)在2014年10月9日下水的画面。

 

──by captain Picard

舰名/使用国212A型传统动力攻击潜舰/德国、义大利

(Type-212A)

承造国/承造厂德国/

U-31、33、35:由Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH(HDW)承造

U-32、34:由Thyssen Nordseewerke GmbH(TNSW)承造

义大利/

Fincantieri造船厂获得德国授权建造两艘

尺寸(公尺)U-31~34:长55.9 宽7 浮航吃水6

U-35、36:长约57.1 宽7 浮航吃水6

排水量(ton)U-31~34:浮航1450 潜航1830

U-35、36:浮航约1500

动力系统/轴马力传统柴电推进+绝气推进系统(AIP)

MTU 16V 396 SE84柴油机*1/2883

西门子Type FR6439-3900永磁电动机*1/3821

第一代PEM燃料电池模组*9/306kw(410马力)(U-31)

第二代PEM燃料电池模组*2/240kw(321马力)(U-32~34)

单轴七叶片螺旋桨

航速(节)水面12

水下20

续航力(海里)水面:8000/8节

水下:420/8节

安全潜深超过200
水面侦测/反制系统Kelvin Hughes Type-1007平面搜索雷达*1

Zeiss Optronik SERO-14光电搜索潜望镜*1(包含红外线热影像仪、光学测距瞄准仪、GPS全球定位系统)

Zeiss SERO-15光电攻击潜望镜*1(包含光学瞄准仪、雷射测距仪)

FL-1800U电子支援系统

水下侦测/反制系统德国:STN Atlas Elektronik DBQS-40整合式声纳系统(整合有Ferranti FMS-52舰首主动声纳、环形中频被动阵列声纳、FAS-3侧面中/低频被动阵列声纳、TAS-3低频拖曳阵列声纳、被动测距声纳、STN Atlas Elektronik MOA-3070高频主动声纳、环形声纳讯号接收警告器、拖曳阵列声纳等)

义大利:STN Atlas Elektronik CSU-90整合式声纳系统(整合有舰首高频主动声纳、中频环形被动阵列声纳、中/低频侧面被动阵列声纳、被动测距声纳、低频拖曳阵列声纳、声纳讯号警告器等)

TAU-2000鱼雷反制系统(包含四具诱饵发射器)

作战系统德国:MSI-90U整合指挥与武器控制系统

义大利:ISUS-90-20整合指挥与武器控制系统

乘员27
舰载武装

533mm鱼雷发射器*6(鱼雷装载量24枚,使用STN Atlas Elektronik DM-2A4鱼雷)

可加挂Abeking & Rasmussen外挂式水雷布放箱

IDAS潜射防空飞弹系统(未来可能装备)

Muraena自动火炮系统(未来可能装备)

数量

德国: 第一批四艘,第二批二艘

舰名安放龙骨下水时间服役时间
S-181 U-312002/3/202005/10/19
S-182 U-322003/12/42005/10/19
S-183 U-332004/92006/6/13
S-184 U-342006/72007/5/3
S-185 U-352007/8/212011/112013
S-186 U-362013/5

义大利:第一批艘,第二批二艘

舰名下水时间服役时间
S-526 Salvatore Todaro1999/7/32003/11/92006/3/29
S-527 Scire2000/5/272004/12/182007/2/19
S-528 Pietro Venuti2009/12/92014/10/92015
S-529 Romeo Romei2016

起源

受限于二次大战之后的条约,西德在战后建造的205与206型潜艇都在450ton以下,舰上除了发射管内的鱼雷外并无任何备射鱼雷,也没有办法携带太多油料以及侦测装备,战力受到颇大的限制。从1970年代起,西德豪瓦德(Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH,HDW)、吕北克工程事务所(Ingenieurkontor Lubeck,IKL)与佛斯塔尔(Ferrostaal)公司组成的德国潜舰联盟(German Submarine Consortium,GSC)的209型柴电潜舰系列在往后的20年间在西方传统潜舰市场上称霸,不过德国海军本身都没有采用;不过这种情形将随着最新一代的212型潜舰而改变 。最初西德用来取代205/206型的新一代柴电潜舰计划是211型潜舰计划(这个序号接在出售挪威的210型/TR-1000之后),不过由于1980年代燃料电池研发成功,遂将之取消重新设计,纳入燃料电池作为动力系统,并改称为212型 。由于条约限制的效力告终,212型得以放大至正常潜舰的吨位。212型全面发展合约在1994年签订,HDW为主承包商,德国另一家著名潜舰制造商泰森北海(Thyssen Nordseewerke,TNSW)的恩登厂则为次承包商。

建造与服役

即将下水的首艘德国海军212A型潜舰──U-31(S-181),注意舰艏与舰体两侧的声纳系统。

德国授权义大利建造的首艘212A型潜舰Salvatore Todaro号 (S-526)正举行下水典礼。

最初德国海军打算采购12艘左右的212型,并于1995年开始建造第一批四艘;但是1990年代欧洲各国竞相大幅删减国防预算,德国也不例外,导致212型潜舰的建造大幅延后,甚至一度濒临取消 ,不过最后212型仍然存活下来。德国政府在1994年决定采购第一批四艘 ,而义大利海军也稍早放弃了本身的S-90柴电攻击潜舰计划,在1995年加入了德国212型潜舰计划,双边的合作关系于1996年正式展开;由于将义大利的需求纳入212的共通设计中,因此德国随即将这种稍事修改的决定版212型称为212A(不过双方的212A并非完全相同)。德国海军的212A首舰U-31(舷号S-181)在1998年7月 在HDW厂开工建造,2002年3月20日完工下水,随后展开厂试,2003年4月在波罗底海进行浅水域测试,同年7月在挪威海进行深洋测试,并在2004年8月 交舰,2005年10月19日成军;二号舰U-32(舷号S-182)在2003年12月4日下水,2005年5月 交舰,同年10月19日服役;三号舰U-33(舷号S-183)于2004年9月下水,2006年6月13日服役;而四号舰U-34(舷号S-184)则在2006年7月下水,2007年5月3日服役 ;第一批四艘212A型中,HDW负责建造第一、第三艘(U-31、33),TNSW则建造212A型的第二与第四艘(U-32、34)。在2006年9月22日,德国政府与GSC签约,采购第二批二艘 改良型212A型(U-35、36),分别由HDW与TNSW各造一艘,两舰分别于2012与2013年成军。

义大利版的212A则由德国转移技术至义大利Fincantieri造船厂进行建造(该厂亦负责潜舰服役生涯的所有维修保障与升级工作),第一批共建造两艘,首舰Salvatore Todaro号(S-526)于1999年7月3日安放龙骨,2003年11月6日下水,并于2005年 交付义大利海军,2006年3月29日成军;二号舰Scrie号(S-527)则于2000年5月27日安放龙骨,2004年12月18日下水,2007年2月19日服役。 随后义大利又订购第二批两艘212A型,仍由Fincantieri厂建造,首舰于2009年12月9日开工,两舰计划于2015与2016年交付。与德国版212A相较,义大利版212A型又经过进一步的修改,拥有更大的潜航深度,并增加若干支援特种作战的设施。

此外,向来与德国海军有深厚合作关系的挪威海军在1990年代上半叶也曾打算采购四艘212型潜舰,希望在2000年起取代该国现役六艘斯科本级(Skolpen class)潜舰(1964~1967年间TNSW为挪威建造的207型潜舰,是205型的改良版),不过挪威随后便结束了这项合作,改与瑞典、芬兰合作的维京(Viking)柴电潜舰合作计划,三国总共预计建造10艘;但由于经费缺乏,挪威在2002年底退出了这个计划。

在2013年3月下旬,德国报纸宣称,212A型潜舰U32号在2006年航行至西班牙时,就曾缔造柴电潜舰持续在水下潜航的纪录;而在2013年上旬,U32号前往美国东岸参与军事演习时,途中 以AIP连续潜航18天共8519公里,再度刷新非核能潜舰的多项持续潜航纪录。

舰体基本设计

212A型是德国优良造舰工艺以及最尖端科技的结晶,也是全世界第一种采用燃料电池的AIP潜舰。在德国造舰工业精心设计下,212A型的舰体拥有最佳的长宽比,舰体线条比德国先前设计的所有潜舰更加流线,舰尾呈尖锥状,帆罩也有极佳的流线造型且前方有倾斜设计,可有效降低航行时的阻力。212A型潜舰的舰首上部造型刻意向下弯曲,让舰首被动阵列声纳拥有最佳的涵盖面。212A型的舰体以高强度低磁不锈钢制造,全舰分隔为四个舱区;由于优异的焊接技术、结构设计以及材料技术,使本级舰的舰体拥有极佳的耐压能力以及耐冲击力,能增加潜航深度以及抵抗反潜武器的爆震。此外,212A型舰体极低的航行阻力以及尽量减少的舰体表面开口(包括出入口以及水柜开口等),都有助于降低航行时舰体排开海水时产生的噪音,降低被敌方被动声纳察觉的机率。212A型与德国在1980年代为挪威建造的210型乌拉级(Ula class)柴电潜舰有些血缘关系,例如使用同系列的柴油主机、战斗系统以及相同的X型尾翼。

212A型潜舰采用叶卷型船型,舰体构造融合单壳与双壳设计,前部船体采用单壳结构,后段则为了容纳燃料电池储氢容器而使用双壳结构(见下文) ,此外耐压壳上部还有一层非水密的上部构造,由舰首一路延伸至舰尾 ;相较于一般纯单壳设计,复合型以管状的单一耐压壳为主体,在其外附加部分外壳(通常位于潜舰舰体上部或下部),与内部耐压壳之间形成非水密的自由流水空间(称为舷间空间),能将一些 不需要特别保护、能直接与海水接触的设备(例如压载水舱、燃油舱、浮力调整舱甚至相关机械设施等等)设置在这些地方,而不去占用耐压壳内部 的宝贵空间。传统双壳潜舰系由一层完整外壳将内部耐压壳整个包住,在相同内部容积需求的情况下需要最大的整体体积,结构也最为复杂;而单壳潜舰除了帆罩之外几无非水密区域,然而水密区域的单位成本较高,为了腾出足够容积 来容纳所有设备,就需要增加耐压壳的直径;因此在相同的需求容积下,单/双壳复合型潜舰将一些不需要严密保护的装置设施移到耐压壳体外、再以一层外壳包住,经济性自然优于纯单壳与纯双壳潜舰,适合体积有限、往往需考量成本的柴电潜舰; 虽然单/双壳复合结构通常较为粗大,航行阻力势必高于单壳泪滴型潜舰,不过由于柴电潜舰大多数时间(尤其是接战时)都以低航速运转,对高速性能的要求都在其次 。综合以上,大多数现代柴电潜舰都扬弃了纯单壳或纯双壳设计,而采用结合单壳主体与部分双壳的设计。212型使用德国独门的无磁耐压钢板制造,此种高机密的钢板不会用在德国专门用来出口的潜舰(如214型)上。

操控方面,212A型采用X型尾 舵面,能在翼展不超过舰体中段轮廓的情况下获得最大的操控面积,使潜舰坐底或与临船并排停泊时不容易让尾翼碰撞外物而损伤。一反过去德国潜舰的惯例,212A型的水平控制翼从舰首移至帆罩上。212A型的战斗系统以及舰上各装备自动化程度甚高,全舰仅需编制27人。

 

推进系统

诚如前述,212A型是全世界第一种采用燃料电池-柴电动力系统的潜舰。众所周知,传统柴电潜舰虽然拥有潜航时极端安静(因为电池产生电力不牵涉机械动作,只有推进器的噪音,而核子动力潜舰除了推进器外还有反应炉、蒸汽涡轮与齿轮箱的噪音)的优点,但也有着蓄电池容量不足、潜航时间有限的致命伤;因此虽然敌方反潜兵力一时间不能直接捕获安静的柴电潜舰,但随着电瓶耗尽,柴电潜舰如果无法摆脱敌方反潜兵力,就只有被迫在敌方势力范围中上浮的下场,成为活靶;此外,虽然现代潜舰都有呼吸管,不用完全浮出水面就能开启柴油机充电,不过现代反潜航空器的雷达都能轻易捕捉伸出水面的潜望镜或呼吸管,况且柴油机运作时会产生较大的噪音,所以问题依旧存在。因此,如果能延长传统柴电潜舰电池充电后在水下作业的时间,不仅存活率大为增加,潜舰的作战效益也由于潜航距离增加、上浮充电次数减少而倍增。因此,能延长传统潜舰水下航行时间的绝气推进系统(Air Independent Propulsion,AIP)成为近年欧洲、俄罗斯努力发展的对象,目前几种主流的AIP包括瑞典的史特灵推进系统(SEAIP)、法国MESMA封闭循环蒸气推进系统(CCSTAIP)、荷兰封闭循环柴油机(CCDAIP)以及俄罗斯、德国大力研发的燃料电池系统 (FCAIP)。这类AIP主机使传统动力潜舰的潜航时间较原来只靠传统铅酸电池高出好几倍,约为二至三周(使用传统电池的柴电潜舰最多仅有四到五天的潜航时间);未来的AIP能耐将更为惊人,使潜舰能持续潜航一个月以上。不过目前的AIP技术并非无可挑替:首先, 到2010年代左右,各种实用化的AIP的输出功率都不是很大,最多只有300至400kW上下,只能支持潜舰在水下以4、5节左右的低速度航行 ,这只能产生起码让潜舰保持可控的舵效应,所以AIP只能作为潜舰进行潜伏部署的缓速推进系统,使潜舰的水下潜伏时间变长, 现阶段仍不能取代传统的柴电推进,当然也依旧不具备核能潜舰在水下任意加速、主动占位的能力;不过这个问题将随着科技进步而有所改善。第二个问题就偏向于先天性质,除了燃料电池仅排出常温的水之外,史特灵、MESMA以及CCD都会产生高温废气而得设法排出舰体,势必得经由帮浦加压才有办法从高水压的深海中排除;而高温废气如果不先冷却,就会产生过多热讯号而增加被红外线侦测系统察觉的机会。因此潜舰在这方面必须详加规划设计,将迹讯降至最低。

212型潜舰采用高曲度七叶片螺旋桨推进,桨毂装有桨毂整流鳍(propeller boss cap fin, PBCF)。水流通过螺旋桨时,水流速度加快以及因旋转而弯曲,每个桨叶边缘流过的旋转水流汇集在桨毂汇集成强大涡流流过,称为桨毂涡流,这会降低螺旋桨运作时的效率。而在桨毂加装PBCF装置后,就可以对通过桨毂的涡流进行整流,减少其强度,就能降低桨毂涡流带来的能量损失,改善螺旋桨推进效率。

燃料电池

燃料电池是以氢气、氧气进行电化学反应(又称冷燃烧,Cold Combustion),由阳极(Anode)、阴极(Cathode)、电极外的触媒层、电解质(Electrolyte)、分配燃料的流场板(Gas distributor)以及电流收集器(Current Collector)组成。运作时,燃料电池系统向 阴极供应燃料(氢),向阳极供应氧化剂(氧气);在阴极上,氢分解成氢离子和电子,氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向阳极;在阳极上,氧与电解液中的氢离子以及抵达 阳极的电子结合,这正是水的电解反应的逆过程。电化反应进行时,阴极移往阳极的电子提供船舰所需的电能,产生的水或其他气体产物则予以排出。顾名思义,燃料电池 如热机一般,只要补充燃料(提供氢)与氧化剂就能不断地运作,而传统蓄电池耗尽后则需进行逆反应(充电)。相较于传统硫酸电池,燃料电池在电池耗尽前电位差都不会改变;反观传统硫酸铅蓄电池运作时因为电解质浓度不断下降,提供的电压遂不断降低 。

燃料电池的燃料──氢的来源可为 直接储存(包含液态储存或金属储氢)、来自其他化学物质(如甲醇、乙醇溶液)经由重整来取得氢等等 ;有一种获得氢气的选择是透过重整柴油,理论上能让舰上燃料单纯化(与柴油主机共用燃料),不过实际上一般柴油的纯度无法满足重整获得足够氢气的需求,仍需要特制的高品质柴油。德国最早开发的潜舰燃料电池系统选择直接储存氢的方式 (偶后则开发使用甲醇燃料的燃料电池),而加拿大贝拉德动力系统公司(Ballard Power System,BPS)为加国海军购自英国的维多利亚级柴电潜舰开发的燃料电池则以柴油进行甲醇重整来获得氢气。依照电解质种类,现阶段燃料电池可分为可分为质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)、硷性燃料电池(Alkaline Fuel Cell,AFC)、磷酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)等低温燃料电池,操作温度介于摄氏80至200度;此外,还有能用空气当作氧化剂、用天然气或甲烷当作燃料的熔融碳酸盐燃料电池 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)与固态氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC),这属于高温燃料电池,工作温度在摄氏500至1000度,固态氧化物燃料电池不需要触媒。

其中,质子交换膜燃料电池在阴、阳极之间使用一种质子传导膜当作电解质,负责传导阴阳两极之间的带电离子,并隔离两极的反应物;因此,质子交换膜不仅负责传输氢离子,还必须降低其他中性气体的渗透率,阻止阴阳两极产生的气体交流反应,进而危害整个电池系统。质子交换膜由多孔性的固态高分子所构成,其本身并不导电,不过必须是离子的良导体,必须同时具有高的离子导电性、良好的尺寸安定性、高耐热性、长期电化反应下的稳定性、低电渗透牵引力(ElectricosmosisDrag),并能与触媒使用的结合剂相容。质子交换膜燃料电池具有体积小、重量较轻、运作时温度与腐蚀性低(易于选择制作材料)、能在室温下工作、寿命长、启动迅速、功率易于调整等特性,成为燃料电池发展的主流;而硷性燃料电池对氢与氧的纯度要求最高,不利于实用化。

与史特灵、MESMA或CCD等AIP系统相较,燃料电池的最大优势是透过几乎不发出噪音的电化反应直接产生直流电,而史特灵、MESMA等都是以燃烧反应产生的热能将流体加热使其体积膨胀,再经由热机循环式的交/直流转换装置产生电力,过程中牵涉到不少机械动作,所以燃料电池便在匿踪性(包括肃静性与低热讯号)、能量转换效率(因为牵扯的机械装置最少)与降低机械复杂度等诸多方面取得优势,具体数据如下:燃料电池可将燃料化学能中的50~70转换成可用电能(其他AIP只有30%左右),燃烧温度约只有其他AIP的一半,耗氧量为其他AIP的1/2至1/3,噪音值也是各系统中最低的; 此外,许多燃料电池工作温度较低,硷性燃料电池约摄氏50~90度,质子交换膜燃料电池约摄氏80度,较低的工作温度意味着热讯号降低,人员工作环境也更加安全。燃料电池在反应后 通常仅产生 极少量的氢以及比常温稍高且无毒性的水,可作为其他用途而不必排出舰体(甲醇重整燃料电池从柴油中取得氢的过程中, 同样会产生高温废气 ,而甲醇燃料电池则会产生二氧化碳);反观史特灵主机或封闭循环柴油机都会持续地产生高温废气,必须在水下加压排除,除了牵涉到不少高难度科技工艺之外,也必须付出额外的功率消耗。

不过燃料电池也不是毫无弱点 :以低温燃料电池为例,由于不靠激烈的氧化反应(燃烧),因此高度仰赖电极的触媒来增加效率。然而触媒的活性高,很容易被其他物质与气体(如一氧化碳等)污染并毒害整个系统,因此其要求的氢气与氧气的纯度 非常高,此一缺点必须从改良触媒使之较不易受杂质毒害来着手;其次,电极需使用白金等贵金属材料,且必须设法让分属三相的反应物与催化剂有效接触。通常燃料电池的阴阳两极都由多孔并导电的碳粉构成,在单位体积内提供最大的反应表面积;碳粉上有催化反应的触媒,由铂、钌等稀有贵金属制造。燃料电池的技术难度与成本都很高,但是功率密度低;一般而言,燃料电池的体积重量比相同输出功率的柴油机大,价格则是柴油发电机组的六倍 。燃料电池的电化反应都与化学平衡有关,然而平衡的状态会受到周遭环境温度、压力强度等因素的影响,因此燃料电池AIP系统经常会发生潜舰环境内温度、气压与原始设计和岸上测试条件不同,导致装舰后实际功率和续航力不如预期的情况;而欧洲国家基于本国较为寒冷环境所设计的燃料电池AIP系统,装备于出口到亚洲热带地区的潜舰上,就经常发生类似的情况。

燃料电池 另一大问题在于与氢与氧的储存,前述包括瑞典史特灵发动机、法国MESMA等AIP以安定易处理的油料(柴油、煤油等)做为燃料,仅需储存液态氧作为氧化剂;而 燃料电池除了以氧作为氧化剂之外,燃料则来自于氢,而氢是一种化学活性、危险性都远高于氧的麻烦物体,不仅拥有剧毒,在空气含量中超过4%就有爆炸的危险。甲醇重整燃料电池是从柴油中提取氢,如果要直接储存纯粹的氢,就必须 面临众多难题:传统液态方式储存氢气虽然相对比较便宜,但在技术上有许多顾虑,首先氢的液化与储存均比液态氧困难(氢的沸点为摄氏-252.8度,低于氧气的-183度, 工业界常用的液态氮沸点也只到摄氏-196度),在震动冲击下的安全顾虑很大,极容易产生爆炸,根本不适合实战环境。在平时,这些低温高压液体 也会逐渐腐蚀储存槽的金属材质。此外,当燃料电池不工作时,仍必须向系统供应氮气,使其处于不起化学反应的状态,如此舰上又需要储存氮。 除了舰内储存的相关问题外,氢气在日常后勤补给也会带来更大的不便。史特灵发动机与CCD柴油机的燃料与氧化剂分别是常见的燃油与氧, MESMA除了氧之外,改用乙醇(酒精)当作燃料,这些全都是工业上相当简便普及的东西,绝大多数国家的工业都能供应液态氧或乙醇;世界上八成以上的 国际商港都能提供液态氧,而能提供乙醇的国际商港也不在少数,因此采用上述AIP系统的潜舰都能毫无困难地在广泛的地区进行部署操作。然而,储存氢气的 技术门槛与成本却高得多,也不是各港口普遍可见的东西,需要专门为这些潜舰设置氢的储存补给装置,这将大幅提高潜舰的日常维护操作与跨区域部署的难度。 由以上可以归纳,纯就工作面上,燃料电池似乎是AIP中最具效率也最先进的一种,然而在实用性与后勤方面,却由于需要氢气衍生的问题而使其总分大打折扣。

在冷战时代,美国、苏联、法国、瑞典等均曾进行燃料电池AIP的相关研究,不过 由于氢气极容易爆炸的问题,早年氢气储存与运用的技术并不成熟,导致燃料电池发展不顺遂,例如瑞典在1960年代研究燃料电池时遭遇易发生火灾的问题, 后来遂转而发展史特灵绝气推进系统;苏联在1960年代的燃料电池相关研究也不顺遂,亦曾发生多次意外。全力发展核能推进的美国, 虽然在1960年代率先将燃料电池应用在阿波罗登月太空船上,不过海军只有两艘DSRV深海救难潜艇使用燃料电池。西德亦曾在1960年代研发燃料电池, 但也因为技术难题而暂时搁置;到了1981年,西德重新展开燃料电池的研发工作,由IKL设计局、HDW船厂、Ferrostahl进行研究,西门子负责制造, 首先制造一个模拟燃料电池实际运转的陆基平台,在1980至1986年进行了陆上运作测试,成功地完成100小时与300小时持续运转测试,在1988至1989年将其 安装于德国二战后建造的第一艘潜舰──已除役的U-1(205型)上进行测试(U-1在1993年又被用来测试德国TNSW与荷兰RDM合作开发的CCD封闭循环柴油机 ,是该艇测试的第二种AIP)。

德国潜舰用燃料电池发展

U-1艇上的AIP是硷性燃料电池 ,由16个6kW硷性燃料电池单元构成,总功率96kW,潜航的航程约220海里,并采用贮氢合金的方式储存氢气。 贮氢合金是德国燃料电池业界的一大革命性突破,也是德国能率先将燃料电池AIP实用化的关键。 贮氢合金技术最先由戴姆勒.朋驰(Daimler Benz)开发出来,随后被西门子、HDW应用于燃料电池系统。戴姆勒.朋驰的贮氢合金技术以铁钛合金(TiFe)为主,将铁、钛金属按一定比例组成,在真空中熔化成合金形式, 让金属间的晶格间产生自由空间,可在其间自由可逆地吸收、释放氢原子。铁钛合金在吸氢过程(即氢化,hydrogenation)中放出热量,释放氢时 (即去氢化,dehydrogenation)吸收热; 容器平时在低温低压之下贮存氢,此时氢原子被约束在贮氢合金合的晶格自由空间内,十分安定且安全,释放时则透过可控的热量供给来使氢受控地被释出。 在HDW燃料电池中,每个氢储存容器单元为一圆桶状容器,容器外壳耐压钢制造,内盒是一个铝制卡匣;用来储存氢的铁钛合金被制成一个个圆饼状的单元,中心留有圆孔,堆叠在铝制卡匣之中; 而铁钛合金圆饼中间的圆孔则用于容纳一根吸收、释放氢的集气过滤管。AIP在潜航运作时,燃料电池工作释放的热能被引导到贮氢容器,促进去氢化来释放氢气;而在基地设施补给时,则连结岸上的 氢气补给设施让贮氢容器进行吸氢反应,将氢离子储存到贮氢金属的晶格中。在运转时, 贮氢合金供应氢气的量受到加热系统的精确控制,不会在系统中产生自由流动的氢气而造成危险;从贮氢合金释放的氢气经由管路送到压力壳里的燃料电池进行电化反应,在压力壳内的管道采用双层设计,两层之间填入氮气来确保操作的安全性。 贮氢合金能在低压和常温下长期贮存大量氢气,安全性比液态储存的氢与氧都高得多,被认为是迄今最安全可靠的氢气储存方法;然而相形之下, 贮氢合金的储存氢气效率也不如液态方式,在一般情况下只能达到合金重量的2%。

U-1的贮氢合金储存槽为圆柱型,长6m、厚度85cm,平均每100kg的铁钛合金储存物质可储存2kg的氢。 U-1的测试充分显示了燃料电池的种种优点,只需5秒就能从停机状态启动,启动5分内钟就能达到全功率输出,在运作期间都能维持在最大效率(最大电压)之下工作, 即便过度操作时也不会造成损害(使用4小时的放电率达到额定输出的120%),此外能任意选择串、并联的电池单元数,以适应高速或低速状况, 或者在部分电池单元失效时予以切换。由于早期技术的限制,U-1的AIP无论在尺寸、功率密度、可靠性等方面 都还无法令人满意。就在改装后的U1潜舰试航期间,西门子公司又成功研发出PEM燃料电池,成为日后212与214型潜舰的技术基础。

212A型首舰U-31号的燃料电池为西门子的第一代实用化PEM燃料电池,由9组PEM燃料电池单元、两个14ton的液态氧储存槽以及氢储存容器组成 , 每组PEM单元可输出30~40KW(一般而言约34KW),九组PEM加起来的总功率达306kW,使U-31能以5节以下的低速在水下连续潜航二至三周。金属氢化物氢气储存槽能在10小时内完成80%的装填,25小时内完成100%的装填。 液态氧由低磁性钢材制造的储存槽来容纳,安装于燃料电池之上、氢气储存槽之下,采用弹性基座装设以抵销震动的影响,液态氧储存槽周围设置泡棉以形成中性浮力,操作期间不会改变重量;至于氮气则以高压气体的方式贮存于瓶中。液态氧储存槽不仅用来供应燃料电池,也用来提供潜舰在持续数星期的潜航所需的氧气。 至于后续三艘212A(U-32~34)以及外销用的214型潜舰则换装更先进的第二代PME燃料电池系统,由两个功率各120kW的燃料电池模组构成,不仅结构较为简化,水下续航能力也提升了三倍左右;每个第二代PEM电池模组重约900kg,体积为176cm X 53cm X 50cm,输出电流560安培,电压215伏,工作温度为80℃,全负载工作时的能量转换率为58%。

为了减少占用压力壳内的可用空间,212A与214型都将氢气与氧气储存设施设置于耐压壳体之外,并且都经过严格的抗爆震设计与测试。 212A的前半段舰体为单壳结构,帆罩部位以后则为了容纳氢储存容器而成为双壳;后段耐压壳体直径由前段的6.3m缩小到5.8m,腾出的外部空间 用来容纳38个贮氢合金储存单元,以环绕方式布置在后段耐压壳体外部两侧,每个单元长5.2m、直径50cm、重4.2吨,各自能储存84kg的氢。 而212型的两个液态氧储存槽则设置在舰体上部耐压壳体外部与外部船壳之间的空间中。

除了212A/214之外,HDW也为209系列提供了 燃料电池AIP改装方案,除了新造舰能直接加装外,现役舰也能以加装模组舱段 的方式进行升级。为209型设计的AIP舱段中可加装六个PME燃料电池模组,并储存有14ton液态氧与1.7ton吨氢,以AIP供应的最大潜航速度为6.5节,以4.5节 的速度能持续潜航1250海里,持续潜航能力比先前提高了4.4倍。过去传闻希腊有意采用此一改良方案,为本身的209 TR-1200进行升级,不过后来随着希腊财政恶化,此案并没有下文。

HDW的燃料电池系统包含氧气系统、氢气系统、燃料电池控制系统、燃料电池辅助装备。其中,氧气系统包含液态氧储存槽、汽化系统以及安全装备,氢气系统以贮氢合金储存槽为主;燃料电池控制系统有两套面板,其中一套涵盖各种电子装备模组,另一套控制整个发电以及安全设施,平时只需由潜舰控制中心来监控燃料电池系统运作(无须人员在舱间值班),紧急时则可由燃料电池系统本身的控制系统直接控制。燃料电池辅助装备包括热交换系统、氮气系统、反应水槽等,其中热交换系统负责提供释放氢气以及液态氧汽化供应装置所需的热能;氮气系统是在燃料电池停机期间提供氮气注入整个燃料电池,并且在燃料电池运作时在双层的氢气供应管的中间层注入氮气来保障安全;而反应水槽系统则暂时储存燃料电池反应后产生的水,能与舰上水柜一同调节潜舰配重平衡,或者供舰上人员使用。

 

抬出水面维修的U-31号,舰体后段的板盖被拆开 ,里面的圆柱状物就是铁钛合金制造的贮氢容器。

抬出水面维修的U-32号, 注意舰体上部的大型圆柱状物就是液态氧储存槽,而舰体两侧板盖内的

布满了安装贮氢容器的环形固定座(此时圆饼状的贮氢容器都已经取下)。

 

其他

除了AIP之外,212A型潜舰仍设一般的柴油电力推进机组,主机为一具用于水面高速航行或为燃料电池充电的MTU 16 V 396 SE84柴油机,功率2150KW(2883马力),水下航行的动力来源则为一具西门子(Siemens)的Type FR6439-3900永磁电动机 (Permanent Magnets Motor,PMM),输出功率2850KW(3821轴马力) 。212A型的铅酸蓄电池安装于舰体前段的甲板,用于提供潜航所需的动力;这些铅酸电池由Piller公司的发电机负责充电,充电速度极快;发电机安装在双层弹性悬吊基座上,以减低运作时产生的噪音与震动。由于新一代柴油机的功率与运作效率增加,加上新型电池的蓄电量改善,使212A只需要装置一具柴油机就能有效满足充电需求,不若之前的209型需要多达四具柴油机,故可以省下更多空间来利用。传统电动机的转子需要通电,透握电磁感应产生磁性,而线圈组抗产生的热必须特别予以冷却,否则主转子线圈就会过热烧毁;此外,转子还需要一个负责传递电能的电刷,电刷在长时间与高速转动的转子摩擦接触之下不断地产生电弧与磨损;而永磁马达则以稀有的几种粉状金属(如钐 、钕铁化錋合金等)压制的永磁材料制成词性线圈,足以产生数千马力的功率,如此就不需要供应电力给线圈,省却了电刷,也不需要冷却系统,这使得永磁马达相较于传统马达具有体积小、重量轻、效率高 、噪音低、维修量低的优势。根据1991年水下防卫技术会议的资料,柴油主机重量135kg,可产生1000kW电能,效率22%;传统电动机重量160kw,能产生680kW的电能;而永磁马达重量仅38kg,可输出940kW的功率,效率高达93%。舰上所有的轮机都采用电脑控制,并与舰上的控制中枢连结。212A级的螺旋桨为高曲度七叶片式,静音能力极佳,此外舰上的柴油机 、发电机等轮机装备都位于双层弹性悬吊基座上,能降低震动与噪音;此外,舰上还有自动消磁系统,降低被敌方磁异侦测器(MAD)察觉的机率 。212A还拥有自噪侦测系统,布置在舰内各处的感测器会持续监视各部位的噪音与振动,一有异常便通知舰上人员来做检修,维持全舰的肃静性。212A型以柴油机驱动的浮航最大速度为12节, 以铅酸电池提供动力时可获得20节的最大潜航速度,以PEM燃料电池驱动时则有5节的持续潜航速度。

感测系统

212的水声感测系统是STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被动声纳系统,整合有Ferranti FMS-52舰首主动声纳、舰首环形中频被动阵列声纳(CHA)、DBQS-90 FTC被动拖曳阵列声纳(低频拖曳阵列型号为TAS-3,阵列长度达40m,由又下方的尾舵顶端施放,最大 侦测距离在100km以上)、FAS-3侧面中/低频被动阵列声纳、DBQS-21DG被动测距声纳 (PRS)、主要用于回避水雷的STN Atlas Elektronik MOA-3070高频主动声纳(MAS)、环形声纳讯号接收警告器(CIA)等,功能完备而且涵盖面佳;至于义大利的212A型潜舰则配备STN Atlas Elektronik的CSU-90整合水下声纳系统(Integrated Sensor Underwater System),是DBQS-40的输出型号。

水面 侦测部分,212A型帆罩内的伸缩桅杆群包括一具Kelvin Hughes Type-1007平面搜索雷达、一具蔡斯(Zeiss)的新型SERO-14光电侦搜潜望镜、一具蔡斯SERO-15光电攻击潜望镜,以及一具由欧洲航太防卫集团系统与电子部门(EADS Systems & Defence Electronics)与特拉斯防卫公司(Thales Defence Ltd)研发的FL-1800U电子战系统(水面舰使用的FL-1800 S-II的潜舰版本)。SERO-14光电搜索潜望镜整合有红外线热影像仪、光学测距瞄准仪、GPS全球定位系统等,而SERO-15则整合有光学瞄准仪与雷射测距仪;此外,舰上的导航定位装备还包括卫星导航定位系统、无线电综合导航系统、电罗经、水下计程仪以及测深测冰仪等等

作战系统方面,本级舰的战斗系统发展自拥有高性能资料汇流排、分散式架构的挪威康斯堡航太防卫公司(Konsberg Defence & Aerospace,KDA)的MSI-90U基本武器指挥控制系统(Basic Command & Weapons Control System,Basic CWCS),此系统采用全分散架构,与各作战装备高度整合, 利用高性能资料汇流排将舰上的武器系统、声纳以及导航等连结在一起运作;而义大利的212A型则配备名为整合感测水下系统(Integrated Sensor Underwater System,ISUS)的ISUS-90-20战斗系统,亦为MSI-90U的输出版本。

武器系统

德国212型的鱼雷室。

武装方面,212A型舰首下方有六具533mm鱼雷管, 除了鱼雷管内预先装填的6件武器之外,舰上还储存有12件备射武器,并能快速进行再装填。这些鱼雷管配备具低音设计的水压弹射系统,不仅能使用鱼雷,也可以发射水雷与飞弹。212A型使用德国STN Atlas Elektronik的新型DM2A4海鳕(Sea Hake)四型重型线导鱼雷,此外也能在艇身外加装Abeking & Rasmussen的外挂式水雷布放箱。为了反制来袭的鱼雷,212A型配备STN Atlas Elektronik与Allied Signal ELAC合作研发的TAU-2000鱼雷反制系统,由舰上的战斗系统自动控制。TAU-2000包括四具投射系统,每具最多能安装10个发射管,使用的弹药包括反鱼雷诱饵、噪音干扰器等等,能发射多个诱饵来反制使用反覆攻击模式(re-attack mode)的鱼雷。

(上与下)212型使用的DM2A4鱼雷,注意鱼雷前部的适型声纳寻标器。

212A型潜舰的主要武器──DM2A4海鳕(Sea Hake)重型鱼雷是D2电力推进鱼雷(1976年开始服役)的第四代型号 ,研发作业始于1996年,首批于2008年12月3日交付德国海军并装备212型潜舰。DM2A4鱼雷长6.62m(标准构型),PBX战斗部重260kg(仍与DM2A3相同),引信包含近发(磁感应)以及接触模式,通电后10秒钟即可从发射管射出 ,能自行从鱼雷管游出或由气压弹射,标准构型下极速超过50节,最大航程90km,对付一般中/高速机动目标则有50km的射程,而且非常适合在浅海环境操作。DM2A4使用的电力推进系统由Atlas制造的150V锌银电池组 (标准构型装置四个电池模组)驱动一具高频永磁交流马达,电机由钴钐永磁合金材料制造,可维持33%的运转效率,持续产生300kw的功率来带动推进器 ,并透过脉冲转换来进行连续无级变速,而永磁电机与低噪声减速器被设计成一个整体机构,减速器为7相定子带星形齿轮。为了降低震动与噪音,DM2A4的电机附带减震设备,并在推进轴上设置减震部件。DM2A4的推进器唯一组同轴反转螺旋桨,两组螺旋桨叶片分别是5片与9片。与上一代使用直流马达的DM2A3鱼雷相较,DM2A4的航速增加50%,推进能量增加四倍,但噪音也增加了50%。

一般鱼雷寻标器多半使用平面声纳阵列技术,波束移动范围约为水平120度、垂直70度,视角较为集中,在终端导引阶段具有较佳的准确度 ;但是较窄的搜索范围使这种鱼雷在搜索目标阶段必须以蛇行方式接近目标,在转弯运动时会产生严重的空蚀效应(Cavitation effect),增加了噪音,万一搜索不到原先预定的目标,还必须以五角形航线进行大范围搜索,此种航路可能会让鱼雷导线缠死。而DM2A4鱼雷则改用适形阵列(Conformal Array)寻标器,声纳阵列换能器沿着鱼雷鼻端排列,具有高达220度的水平向扫瞄范围(左右各110度)。由于此种寻标器的纵向扫瞄范围只有48度(正负各24度),因此DM2A4前进行不断进行自旋运动,使其宽广的横向扫瞄范围能涵盖所有方位,如此DM2A4就能直接朝目标前进而不需要蛇行,而且自旋运动产生的空蚀效应非常轻微。除了一般的主/被动模式外,DM2A4的导引系统还具有尾流归向模式,能辨识船只通过时产生的尾流并朝其方向追上去;俄制鱼雷已经广泛使用尾流归向技术,而DM2A4则是少数开始采用此类技术的西方鱼雷 。相较于前一代的DM2A3,DM2A4的导引系统组件实现了全数位化。DM2A4是全世界第一种采用光纤作为讯号缆线的线导鱼雷,其光纤直径300微米,资料传输频宽大于以往鱼雷的铜制导线,重量与体积也远低于后者,而且不受电磁脉冲干扰。

DM2A4采用模组化的设计,例如能依照目标的威胁等级调整配置的电池数量,成为长度、射程与速率不等的多种构型。在标准构型下,DM2A4配备四个电池模组,长度6.62m,最大航速50节;在中型构型下,DM2A4配备三个电池模组,长度缩为5.4m(携带导线圈5.78m),最大速率45节,最大有效射程40km;在短构型之下,配备二个电池模组,最大速率42节,最大有效射程28km;在超短构型下,只携带一个电池模组,长度缩减为4.55m(携带导线圈4.92m),最大速率35节,最大射程17.5km;廉价构型下,只携带一个电池模组,性能与超短构型类似,但进一步省略金属导线,完全依靠鱼雷寻标器自导,此种构型主要用于攻击航线固定、速率较慢的商船。此外,DM2A4也能更换不同的导引段、把战斗部换成任务筹载,成为水下自航载具(UUV)。

随后STN Atlas Elektronik又开发出延长射程的DM2A4ER构型,配备六个电池模组,雷体长度增为8m,在2012年3月的测试中达成140km的航行距离。

 第二批212A型

德国海军在2006年9月22日与HDW签约,订购第二批212A型潜舰(U-35~36)的基本设计与前四艘相同,主要改进在于网路通信、水下感测系统以及多任务弹性(包括特战)。通信方面,第二批212A型变更帆罩内部结构,增加一支配备极高频卫星通信天线的伸缩桅杆(SHF SATCOM)以及Link 11/16资料链 ,将两支潜望镜桅杆中的一支更换成新型非穿透性光电桅杆,并加装具有拖拉式天线轴承浮标的升降式通信桅杆,能在水下施放极低频通信阵列;此外,加装GABLER公司生产的先进CALLISTO B整合通信系统,包含极高频卫星通信(UHF SACTOM)、高频/超高频/极高频(HF/VHF/UFH)接收系统、卫星定位系统(GPS)、敌我识别系统(IFF)、LOS模式的极高频通信系统(UHF for LOS-mode)以及早期预警接收器等。水下作战方面,第二批212型换装更新型的侧舷大型被动阵列声纳,以及新一代网路化的整合战斗管理/射控系统。为了适应热带海域,第二批212A将配备更强大的空调系统。而为了强化特战能力,加快特种部队人员进出潜舰的速度,第二批212A配备大型的特战人员加/减压舱,一次能让四名全副装备的特战人员进行加/减压作业,比起传统潜舰每次仅能让两人使用的加/减压逃生舱更有效率;此外,舰上还能加挂用来存放放特战装备的大型外部式水密柜。由于增加许多新装备与特战任务,第二批212A的舰体长度将比第一批增加1.2m左右。212A型第二批首舰U-35在2011年11月15日举行了命名仪式,二号舰U-36在2013年5月15日举行命名仪式。

未来改良

在2000年代,德国发展几种崭新的潜舰用武器,未来都可能是212A型的装备,包括名为交互式防空系统(IDAS)的潜射防空飞弹以及Muraena自动火炮系统。

IDAS由HDW、DBD以及挪威的挪威康斯堡航太(KDA)等三家厂商共同研发,其中HDW负责系统与潜舰的整合,DBD提供飞弹,KDA负责射控作战系统的整合;而德国海军与德国国防采购办公室(BWB)也已经与IDAS团队签约,共同开发此一系统。IDAS基本上是由德国新一代IRIS-T红外线导引短程空对空飞弹衍生而来,加装在一个7m的特制潜射容器内,容器的直径与533mm鱼雷管的内径相同,因此适用于现役潜舰的鱼雷管,每个容器能容纳四枚飞弹;其中,每枚飞弹重120kg,容器本身重量1400kg,飞弹系从容器内发射出去,而容器本身亦可由鱼雷管发射出去。原本IRIS-T使用先进的红外线凝视成像寻标器,具备全向攻击能力以及目标轮廓识别能力,而IDAS则进一步在飞弹尾部增设与潜舰作战系统连结的光纤电缆(光纤本身的直径仅0.25mm);IDAS发射前,舰上的导航系统先对飞弹上的惯性导航系统进行数据更新,随后飞弹从鱼雷管射出,在水下展开弹翼和方向舵,接近水面时启动发动机,在数秒钟内冲出水面,爬升至预先设定的高度,让飞弹导航与寻标系统开始工作,并转入受控飞行阶段。飞弹红外线寻标器的影像透过光纤回传至潜舰操控台的显示器上,操控人员能藉此识别并控制飞弹锁定特定目标;此外,飞弹本身也具备自主攻击能力,即便发射阶段光纤意外失效或断裂,飞弹本身的导引系统也能自动搜寻目标并进行攻击,完全射后不理(然而此时将面临较大的误击风险)。相较于传统同轴电缆,光纤具有直径细(相同体积内可容纳更大的长度)、重量轻、不受电磁干扰、资料传输频宽极大等优点。然而,光纤能容忍的拉伸强度也低于同轴电缆,由于飞弹速度相当快,加上海流与风的拉扯,构成很高的技术挑战;为了尽量降低光纤所承受的张力,IDAS的光纤系由飞弹尾部与发射容器的两个绞车同步施放,尽量降低相对速度。IRIS-T为超音速飞行,射程在20km以上。IDAS主要用于攻击在附近上空盘旋、使用吊放声纳的敌方反潜直升机(此阶段直升机不能任意闪躲,非常脆弱),或者近距离慢速低飞通过的反潜机;此外,IDAS也能攻击水面目标或沿岸的陆地目标,舰上的控制台能同时控制两枚IDAS准确地攻击不同的目标,并根据红外线影像选择命中的部位。早期若干由肩射防空飞弹改装而来的潜舰用防空飞弹需要在上浮后才能发射,反观IDAS能在潜航时发射,潜舰在导控期间仍有一定的运动能力,这才是意义上真正实用的潜射防空飞弹。IDAS这类能在水下发射的防空武器对潜舰而言是一项重大突破,使潜舰对于来自空中的威胁不再处于完全挨打的状态,而原本毫无顾忌的空中反潜载台面临更大的风险,此举将显著地改变反潜战的面貌。在2006年10月,IDAS在德国北部的WTD-71测试中心完成第一次试射,一个月后又成功进行了第二次试射,此次并有13个国家的海军代表观摩。 在2008年5月29日,德国海军的212A型潜舰三号舰U-33号成功在水下试射了一枚IDAS;在此次试射中,U-33舰的人员透过光纤全程控制飞弹的飞行,而飞弹的红外线寻标器获取的影像也透过光纤传回潜舰。 这次试射证明现阶段IDAS已经能在潜舰于潜航状态有效使用,飞弹发射器的机械开口以及透过光纤传送控制讯号/回传影像等关键项目都运作正常。 此次成功使得IDAS计划达成一个重要里程碑,比原本合约规定的时程提前九个月。如果一切顺利,IDAS预计在2012年进入德国海军服役。

至于Muraena自动火炮系统则是一种安装在潜舰伸缩桅杆上的折叠式自动机炮,使用时能像潜望镜一般伸出,并攻击近距离水面或陆地目标。Muraena系统主要是在潜舰于洋面执行某些特殊任务(例如对付海盗、恐怖份子,或者攻击穿越封锁线的不明船舶,或为登陆的特种部队提供某种火力支援等等)或面临突发状况(敌军或恐怖份子驾驶快艇意图以武器或自杀战术攻击浮航的潜舰)时,让浮航的潜舰有某种程度的近距离压制火力。Murena系统由HDW、GABLER与毛瑟(Mauser)三家厂商合作开发,其中HDS负责系统与潜舰的整合,GABLER负责设计制造伸缩桅杆,而毛瑟则提供该厂得意的RMK-30X230型30mm机炮。RMK-30 30mm机炮 本来是毛瑟厂为德法合作的虎式攻击直升机研发的机炮,然而最后德国陆军并未将机炮列为自用虎式的装备。RMK-30是种转膛式机炮,拥有独立的电动伺服机构来控制武器与进弹。此炮具有精良的减震、减后座力设计,例如将射速降至300发/分(因为精确度大幅提高,就不用发射太多子弹,使炮座承受的应力大幅降低),并直接将弹药射击的气流导向火炮尾部排放,能大幅抵销火炮后座力,故拥有极佳的稳定性与精确度;此外,使用炮口动能高达150~160KJ的30mm230倍径无壳炮弹,发射药完全燃烧,也没有抛壳问题,完全不会妨碍潜舰潜望镜的运作。Muraena系统的两个主要技术疑虑是抵抗海水侵蚀,以及射击产生的高速燃气是否会危害潜舰各式精密的通信/侦测桅杆;针对海水腐蚀问题,厂商认为能透过采用防腐蚀涂装或特殊金属材料等方式改善,或者在使用后立刻以淡水冲洗盐分。而对第二个问题,厂商则打算增加Muraena系统的桅杆高度,使其高过其他侦测、通信与截收桅杆,避免机炮射击时造成干扰。另外,厂商也在考虑是否将Muraena设计成能够在潜望镜深度操作;如果Muraena能在潜望镜深度操作,意味着只要将机炮桅杆伸出水面即可,大幅提升潜舰运作的安全,但是系统复杂度与操作难度也将大幅提升。

除了上述装备外,未来第二批212A型应该也会纳入各种智慧型自航无人载具(AUV)的操作能力,可大幅增加水下侦测、战区水文地形探测与水雷侦测的能力 。推进方面,德国在2002年首度在206A型潜舰U-19号上测试一种完全由碳纤维复合材料制造的车叶,不仅重量更轻、运转更安静,而且不会导电与腐蚀,可避免螺旋桨与舰体之间因电位不同而产生的感应电流效应,免除了不必要的损耗;在2005年5月,进一步改良的碳纤螺旋桨安装在206A型潜舰U-26号上进行测试,获得了极佳的降噪效果,随后德国便继续开发为212A使用的碳纤螺旋桨。而前述所有新系统在未来也可能整合至第一批212A上。

结语

除了212A型之外,HDW在1990年代后期还以212A型的技术以及209型的弹性理念,在1997年推出214型潜舰,取代209型成为德国潜舰工业在国际市场上的新主力。214型拥有与212A型类似的流线舰体、同样先进精良的装备,排水量进一步增加,并使用续航力更大的燃料电池系统。虽然一度濒临取消的险境,但集新世代传统动力潜舰最先进科技于一身的212A型终究化险为夷,成为德国优良潜舰血统的传承者。然而,作为燃料电池AIP的先驱者,212A/214潜舰也需承担前述的若干隐忧与风险,实用性仍待时间的检验。

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