德國214型潛艇

2024-01-18     悲喜歷史

原標題:德國214型潛艇

214型潛艇是德國研發的一款常規動力潛艇,是以德國海軍212型潛艇為原型研製的外銷型潛艇。

214型潛艇沿用了212和212A型的流線艇體,改進了裝備,排水量進一步增加,並使用了續航力更大的燃料電池AIP系統。

214型潛艇首艇於2001年1月16日在德國哈德威造船廠開始建造,2004年4月22日命名,2005年9月30日交付,已出售給希臘、韓國、葡萄牙和土耳其等國家。

214型被設計成可執行包括從近海作戰到遠洋巡邏等多種任務,裝備現代化、模塊化武器系統,加上AIP系統,使214型潛艇具備反艦和反潛作戰;執行監視、偵察偵聽任務;秘密布雷和收集情報;參加特遣部隊,完成訓練和作戰任務。

214型採用了靈活多樣的強化模塊設計,標準的214緊湊型設計分為20多個模塊,分別對應於不同的設備及性能特徵,根據艇用設施和作戰性能的側重點不同,有20餘款改進型設計方案。這樣既是為了滿足訂貨方對潛艇性能和建造工期的要求,也為了保證不同型號的武器系統順利裝備在潛艇上,從而達到高效武器和造價優化的有機結合。另外在設計建造過程中,214型潛艇對人機環境給予了格外重視,配備了供30名艇員居住的標準艙室,每個艇員都有自己的固定床位。艇員居住艙室的後面是位於潛艇中部的指揮與作戰情報中心,中心內設置了聲吶顯示屏、武器發射及潛艇操控工作檯,中心與艇員住艙之間設置了耐壓艙壁。尾部沒有布置艇員艙室,在那裡實行無人操作,主要布置了推進和操縱設備。

214型潛艇外型為水滴型和雪茄型的結合,艇艏圓鈍狀;指揮台圍殼呈流線造型且前後方有傾斜設計,投影是梯形,可有效降低航行時的阻力,兩側逐漸與艇身甲板融合;艇艉尾舵為非對稱十字舵,後緣略傾;前水平舵安裝在指揮台圍殼前方的艇體甲板頂部。 214型沿用了許多212型/212A型的設計,如艇艏上部造型刻意向下彎曲,讓艇首被動陣列聲吶擁有最佳的涵蓋面。艇體以高強度低磁不鏽鋼製造,艇內部分隔為四個艙區。艇體進行光順設計,儘量減少表面開口,開口採用擋板結構,以便儘可能地減小海水流動噪聲 ,降低被敵方被動聲吶發現的機率。

214型潛艇艇體構造沿用了單雙殼復合型設計,艇體前部採用單殼結構,後段則為了容納燃料電池儲氫容器而使用雙殼結構,此外耐壓殼上部還有一層非水密的上部構造,由艇首延伸至艇尾,儲備浮力大於10%。相較於一般純單殼設計,復合型設計以管狀的單一耐壓殼為主體,在潛艇艇體的上部或下部外附加部分外殼,與內部耐壓殼之間形成非水密的自由流水空間,一般稱為舷間空間,從而將一些不需要特別保護、能直接與海水接觸的例如壓載水艙、燃油艙、浮力調整艙等相關設置在這些地方,而不去占用耐壓殼內部的寶貴空間。

214型依然採用多艙室的傳統德國潛艇結構,從艏至艉依次劃分為魚雷及前蓄電池艙(內含生活區)、中央指揮艙、後蓄電池艙和機電艙,在中央指揮艙和生活區之間設有一個耐壓隔壁。潛艇的前半部魚雷及前蓄電池艙內設有按艇員要求配備的標準艙室和設施,每名艇員都有自己的鋪位;技術控制中心和作戰信息中心都位於中央指揮艙,包括聲吶控制台、武器操縱介面和艦艇技術控制系統;整個艇後半部分屬於非生活區,主要布置與推進裝置和操縱系統相關的系統和設備,採用無人控制。在抗沉性方面,每個艙室也都是按照保證不沉性標準設計的,在任意一艙進水時,仍可自行駛回基地,假如有兩個艙室被擊破進水,潛艇可以繼續在海面上漂浮數小時,使艇員有逃生及等待救援的時間。

傳統常規動力潛艇在水面航行時使用柴油機,水下則使用蓄電池;然而蓄電池容量有限,一段時間後便必須上浮至通氣管狀態,用柴油機為電池充電。為了解決潛艇續航力不足的問題,經過長期的探索和努力,各種AIP(「air independent propulsion」的簡稱,意思是「不依賴空氣推進裝置」)動力裝置的研製紛紛獲得成功並開始進入實用。由於不需要氧氣即可正常運行,所以能夠顯著提高潛艇的水下續航力,使其在水下的時間提高到2-3周,大幅降低了潛艇在巡航中的暴露率,而且沒有核潛艇的潛在危險和高成本。[4-6] [9] [26]世界常規潛艇的AIP系統主要分為兩大類:熱氣機系統和電化學系統,其中熱氣機系統主要包括閉式循環柴油機(CCD/AIP)、斯特林發動機(SE/AIP)、閉式循環汽輪機(MESMA/AIP);電化學系統主要是燃料電池(FC/AIP),如聚合物電解質膜燃料電池,質子交換膜燃料電池,這四種技術都已經比較成熟,其中SE/AIP和FC/AIP技術綜合性能最好,最具發展前途,也被較多國家選擇。

動力

德國從212型潛艇開始採用由柴油發電機、推進電池/燃料電池系統和推進電機組成的混合推進裝置。西門子公司在20世紀70年代開始了潛艇用質子交換膜燃料電池的研製工作。1993年,西門子公司成功研製了功率為34千瓦的質子交換膜燃料電池單元,並將其裝備在212型潛艇上。經過多年努力,西門子公司又研製出功率更大的新型質子交換膜燃料電池,使每個燃料電池單元的功率達到120千瓦。而214型潛艇正是裝備了2組完全集成的西門子新型PEM質子交換膜燃料電池系統模塊,可輸出240千瓦的電力。 [4-6] [9]當214型潛艇以2-6節航速進行水下巡邏時,燃料電池系統能使其在水下連續航行3個多星期。在通氣管狀態以6節速度航行時,燃油儲備可使其具有12000海里續航力及12個星期的海上續航時間。

武器系統

葡萄牙S167「三叉戟」號武器發射管

214型潛艇武器系統包括艇首8具自航式魚雷發射管可發射各型魚雷,發射管呈L型鏡像排列,這種配置的優點在於為兩側留出了寶貴的空間用於安裝配電板、控制面板或其他設備,其中的3、4、5、6號發射管可發射潛射「魚叉」AGM-84反艦飛彈,魚雷或飛彈可通過最上面的2個發射管裝入艇內。除去發射管中的8枚,艇內可放置8具備用魚雷或飛彈,這樣1艘潛艇的標準配置是16件魚雷或飛彈武器。韓國購買的潛艇可以發射其「海星-3」巡航飛彈。

希臘海軍計劃在214型上裝備由義大利白頭阿萊尼亞水下系統公司(WASS)與法國DCNS集團聯合研製的黑鯊重型魚雷。該型魚雷使用Astra主動/被動聲自導頭和一個多目標制導和控制單元 [26],具有較遠的探測距離和優良的目標分類能力,並可使用線導,採用氧化銀/鋁電池驅動可正反轉的安靜型電動機,最高航速超過50節,航程50千米,適合在深水和淺水水域使用。

韓國214型潛艇出海

214型裝備有TAU2000「女妖」綜合反魚雷系統,即利用具有自動魚雷報警功能的反魚雷系統攻擊來襲魚雷,不僅可以進行自我保護,還可以對聯合作戰的水面艦艇提供保護。綜合反魚雷系統的重要組成部分是貨櫃式綜合對策反應器,這是一個快速反應、多功效的反魚雷軟殺傷系統;主要由控制單元、裝在潛艇上層建築里的懸掛裝置、固定干擾器、移動目標模擬器和四個永久固定的鉸鏈結構發射容器組成,其中每個發射容器裝備數量達到十個可收回的放出管用來配備使用「受動器」,「受動器」是一種小型水下運載體,長約120厘米,直徑12.7厘米,外表和一枚魚雷相似,其使用水中聽音器和聲學發射器起到干擾和欺騙作用。在干擾模式時,它發射比潛艇的發射信號強的多的聲學信號以迷惑敵方魚雷的聲吶;在欺騙模式時,受動器發射與潛艇的聲吶回聲相近的聲學信號,起到誘騙敵方魚雷的目的 [8]。因此綜合反魚雷系統是通過實施與威脅相適應的干擾和欺騙手段,對現代化的輕型魚雷,以及線導和聲自導重型魚雷進行有效的欺騙。 通常情況下該系統一直處於值班狀態,做好響應各種警報的準備,當潛艇的聲吶系統將探測到的威脅和警告信息連續提供給該系統後,系統中的干擾器會發出比潛艇反射回聲噪聲高得多的噪聲信號以掩護潛艇,中斷潛艇與來襲魚雷的信號聯絡。之後系統中的移動目標模擬器能模擬出與本艇相似的信號,通過它的運動和發出假目標信號使敵方的魚雷脫靶。

水聲系統

葡萄牙S167「三叉戟」號聲吶

(2張)

214型潛艇的聲吶為阿特拉斯公司(Atlas Elektronik)的STN綜合聲吶系統 [26],該聲吶系統包括探測目標距離和方位的主動聲吶,由DBQS聲吶水聽器組成的中頻圓柱狀被動聲吶基陣,FAS-3中低頻舷側陣被動探測聲吶以及偵聽測距聲吶。214型潛艇也可選裝用於低頻和超低頻被動探測的TAS-3拖曳陣聲吶,該基陣可通過布置在艇體外尾部的絞車進行布放和回收。還可裝備阿特拉斯公司的MOA3070 STN避雷聲吶,這是一種經過優化設計的探測/獵雷系統,同時可以提供近距離導航數據。

艇電系統

希臘海軍214型潛艇內部

(4張)

214型潛艇上裝備了ISUS90綜合作戰系統,具有航跡管理,目標運動分析,戰術態勢顯示,控制和制導魚雷,以及支援飛彈發射等功能,對潛艇來說該系統的核心是指揮和武器控制系統,它接收並分析所有輸入信息,然後自動啟動戰鬥程序。向ISUS90提供信息的集成傳感器和系統包括聲吶系統、水面傳感器、導航系統和通信系統。

214型的水面傳感器包括1個裝備彩色高解析度電荷耦合元件照相機、熱成像和GPS傳感器的光電桅杆,1個帶有雷射測距儀和綜合電子支援措施(ESM)/GPS設備的光學潛望鏡,低截獲機率雷達系統,以及電子支援天線,英國BAE系統公司提供Link11戰術數據鏈。導航系統包括導航工作檯,慣導系統,導航計算機,導航傳感器和GPS。通信系統包括外通系統,內通系統,可升降通信桅杆,雷達敵我識別系統,無線發報系統,緊急通信系統和浮力天線等。

葡萄牙S167「三叉戟」號近照

214型潛艇通過在總體、動力、設備等方面精心研製,採用各種先進的設計及建造技術以使潛艇聲、熱、磁特徵降至最低,從而獲得一個安靜的作戰平台。214型提高了下潛深度,耐壓艇體由HY80和HYl00低磁鋼建造,強度高、彈性好,下潛深度大於400米,不易被敵方磁探測器發現 [27],同時增加的下潛深度和整體效率也讓潛艇在運行上存在許多新優勢。 [26]214型艇體外型經過優選來確定在流體動力學、隱形特性和低噪音三方面結合的情況下,使其獲得最佳聲學信號。潛艇表面製造嚴格,艇體光順,開口很少並做特殊擋板處理。外型以及塗敷在艇體外表面的聲波吸附材料對大幅度降低水下目標強度發揮了很大作用,減少了被探測到的幾率,增加了自身的聲吶探測距離。

葡萄牙S167「三叉戟」號螺旋槳

214型還優化了艇用設備布局,採用模塊化設計,所有的模塊、管系和電纜都裝在彈性基座上。裝備大側斜低噪聲螺旋槳,採用重量、尺寸合適的葉片確保將螺旋槳激振降至最低,並儘可能避免在不同工況下產生空泡現象。214型採用了燃料電池AIP混合推進系統,燃料電池在不產生噪聲和燃燒的情況下,將化學能轉化為電能,並可以在水下向蓄電池充電]。由於提高了性能,其水下活動時間可達2-3周以上,大大提高了潛航能力,降低了暴露率。此外燃料電池惟一的副產品是蒸餾水,基本不向艇外排放廢物,因此對海水的熱輻射強度得到了有效的控制,尾流特徵小,可以做到在水下的超安靜航行。

212A型的推進電機是西門子製造的可倒轉永磁同步PERMASYN勵磁電機,而214型選用的則是第2代該型電機,整體具有低滲漏、高抗振性和較低的維護保養費用的特點。這種電機比傳統的直流電機小很多,在很小的轉速下可獲得同樣的轉矩,因此可以採用低轉速推進器,達到理想的水動力噪聲指標,並提高了效率。當調整航速時,不會產生瞬時的轉換噪聲,並可以在整個航速範圍內連續調節電機轉矩。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/d982b9834880e48a0e714d33c0effe4d.html