英國23型公爵護衛艦

23型護衛艦作為英國第二代護衛艦,於本20世紀70年代提出了建造計畫。在該型艦之前建造的22型護衛艦雖然設計優良,但外型龐大,造價又高,從經濟角度很難大量建造,也就無法取代落後的“利安德”級護衛艦,達不到在北約作戰和派往海外作戰的目的。因此,建造價格低廉且實用的第二代護衛艦就成為必要。23型“公爵”級是目前各國第一級採用綜合電力推進的主戰艦艇,其獨特的柴燃——電力推進(CODLAG)動力布局,在90年代初具備革命性意義,靜音效果極為優異,由於沒有了齒輪變速裝置,動力系統的可靠性也更高。

基本信息

艦艇簡介

英國23型公爵護衛艦英國23型公爵護衛艦

23型“公爵”級是目前英國海軍護衛艦隊的中堅,共建16艘,用於取代老式的22型大刀級護衛艦,其採用的先進設計和武器設備保證了其在21世紀初期的領先地位。23型“公爵”級是目前各國第一級採用綜合電力推進的主戰艦艇,其獨特的柴燃——電力推進(CODLAG)動力布局,在90年代初具備革命性意義,靜音效果極為優異,由於沒有了齒輪變速裝置,動力系統的可靠性也更高。

歷史背景

英國23型公爵護衛艦英國23型公爵護衛艦

20世紀70年代中期英國提出了新一代護衛艦的作戰要求,主要任務是執行反潛,並且還要求具有以輕型對空飛彈系統為中心的防禦能力。為降低建造成本,艦上不再設機庫,而將艦隊的直升機全部停放在補給船上。但這樣運用起來,要受到限制。到20世紀末,來自飛機和飛彈的威脅勢必增加,所以要求軍艦本身要具備更強的自衛能力。這樣,新型艦不但要滿足適應北大西洋複雜的以反潛戰為中心的設計要求,還要具有向海外派兵的遂行能力、支援北約登入作戰時對付空中威脅的自衛能力,以及具有在世界一切海洋中各種氣候條件下能有效行動的適航性和續航力。

1981年春季,英國制定出了新的參謀部綱要,基本要求有:提高拖陣列聲納的套用能力,降低本身噪音,船體的雷達反射面積要小,具有卓越的續航力,飛行甲板只裝備直升機加油裝置和武器補充裝置,以及限制每艘艦的建造成本為7千萬英磅。此外,還確定了推進方式、主機形式、艦體聲納、對艦武器、發電機防振措施等。該綱要在1981年平均月得到認可。當時國防部正大幅度削減海軍預算,但唯獨23型護衛艦給予了最優先的地位。於是,該艦開始設計準備,並編制了海軍參謀部綱要的細節。亞羅公司根據英國海軍的要求,並考慮適應出口,開始進行初步設計。經過大量的論證後,得出的結論是:如滿足造價,必須選擇標準排水量2500噸、水線長在100米以內的艦型,也就是22型艦的三分之二。但是,如果出口的話,必須保障該艦性能一流,要設有機庫,裝備防空武器,滿足通用性要求。要達到此目的,排水量要超過2700噸,水線長約增加15米。結果,海軍參謀部綱要被修改,23型護衛艦已不是反潛護衛艦,而成了以反潛為主的多用途護衛艦。 23型首艦“諾福克”號的建造契約於1984年10月與亞羅公司簽定。1990年6月建成服役。此後的2至8號艦也已服役,另有5艘正在建造。雖然當初計畫共建造23艘,但據說暫且不會實現。

詳細數據

滿載排水量:4 200t。標準排水量:3 500t。艦總長:133m。艦寬:16.1m。吃水:5.5m(螺旋槳處),7.3m(含聲吶)。航速:28kn,15kn(柴-電推進)。
續航力:7 800 n mile/15kn。
人員編制:181人(其中13名軍官)。
動力裝置:CODLAG。2台羅-羅公司的“斯貝”SMA(F 229~F 236號艦)或SMIC(從F 237艦起)燃氣輪機,持續功率23.2MW;4台帕克斯曼公司的12CM柴油機,6MW;2台通用電氣公司的發動機,功率3MW,雙軸。
飛彈:2座麥道公司的四聯裝“魚叉”艦對艦飛彈發射裝置,主動雷達尋的,射程134km,飛行速度0.9Ma。戰鬥部重27kg(84C),通常攜帶4枚。
英國宇航公司的“海狼”GWS 26 Mod 1艦對空飛彈垂直發射裝置,瞄準線指令制導TV/雷達跟蹤.射程6km,飛行速度2.5Ma。戰鬥部重14kg,32個發射單元。
艦炮:1門“維克斯”114mm/55 MK 8艦炮,仰角55°,對海射程22km,對空射程6km,射速25發/min,彈重21kg。2座DES/MSI DS 30mm/75 MK 1艦炮,仰角80°,對海射程10km,對空射程3km,射速650發/min,彈重0.36kg。
魚雷:2座雙聯裝克雷海洋公司的324mm固定式魚雷發射管,馬可尼公司的“鯆魚”魚雷,主/被動尋的,航速45kn,射程11km,聚能炸藥,戰雷頭重35kg,航深750m。自動裝填彈9分鐘。
對抗措施:全套DLB。4座雙聯裝“海蚊”6管130mm/102mm固定式誘餌發射裝置。182型拖曳魚雷誘餌。雷卡公司的UAF-1“彎刀”和雷卡-索恩公司的UAT(F 137以後艦、改型艦)電子支援措施。675(2)型或雷卡公司的“蠍子”電子干擾系統。
作戰數據系統:英國宇航公司的“塞曼”DNA作戰數據自動處理系統,數據鏈11、14鏈路,適當時候使用JTIDS 16號鏈路。馬可尼公司的“賦稅”1D衛星通信系統。
火控系統:英國宇航公司的GSA 8B/GPEOD光電指揮儀。GWS 60火控系統(用於艦對艦飛彈),GWS 26火控系統(用於指控艦對空飛彈)。
雷達:對空/對海搜尋——1部普萊西公司的996(I)型三坐標雷達,E/F波段。
導航——凱爾文·休斯公司的1007或雷卡-德卡公司的1008型雷達,I波段。
火控——2部馬可尼公司的911型雷達,I/Ku波段。
敵我識別——1010/1011型。
聲吶:費倫蒂/湯姆遜·辛特拉公司的2050型艦首聲吶,主動搜尋和攻擊。道梯公司的2031Z型拖曳陣聲吶(F229,F230-F239號艦),被動搜尋,甚低頻。從2003年開始將被2087型聲吶取代,這是一型主動低頻拖曳陣聲吶,VLF被動陣。
直升機:1架韋斯特蘭公司的“大山貓”HMA 3/8或1架EH 101“默林”HAS 1直升機。

電子設備

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23型護衛艦的主要裝備是拖陣列聲納,可以說23型艦就是為了使用拖陣列聲納而設計的。這一由道蒂電氣設備公司製造的2031Z型波動式陣列聲納是由500米長的基陣和拖電纜組成的,共有1000米長,一般在10節以下的航速下進行拖航。調節電纜的伸出長度和改變拖航速的話,可以保證聲納處於希望的深度,即使非常安靜的潛艇利用斜溫層下潛,該聲納也能進行搜尋追蹤。雖然這種聲納的方向數據非常精確,但距離精度有所限制,所以還要藉助於其他艦上的被動工場的納或直升機的投放式聲納。另外,艦上還裝有費倫蒂/湯姆森。辛特拉公司生產的2050型低頻主動/被動式聲納,作為近距離對潛攻擊時使用。對空搜尋雷達是普萊西公司生產的996型,為一靈活的多目標三坐標雷達。該雷達除對空監視以外,還可向“海浪”飛彈提供目標數據。

“海射手”光電射擊指揮裝置用於控制114毫米炮,可實現高度自動化。為減小風的影響,這一裝置採用獨特的球狀外形。該指揮裝置由紅外線成像儀、怛間電視攝像機和雷射測距儀組成,主感測器紅外線成像儀的工作波長為8~12微米。

該艦的戰鬥狀態有空中警戒和海上警戒2種模式,都只需按下一個按鈕便能動作。空中警戒模式中,系統開始工作時,帶動指揮裝置動作,使火炮運動,進行隨意搜尋,因而縮短了反應時間。

該艦對潛、對空等的武器和探測器匯總到一個戰鬥系統中,在英國尚屬首次。後來,又脫離了各個武器和探測器通過中英處理系統相互聯繫的模式,解出射擊指揮諸元,向這種智慧型化系統轉移。指揮系統通過情報提供各種相關關係,輔助指揮官決策。

艦上裝備有滿足搭載北約直升機要求的綜合通信系統,除各種收發報機外,還有衛星通信裝置、數據通信等。除此以外,還裝備有ESM裝置,導航裝置、氣象觀測裝置等。

武器裝備

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對潛攻擊武器有新式輕型魚雷和馬可尼公司的“鰈”魚雷。遠距離對潛作戰中,可向可能出現潛艇的海域派遣直升機。一旦直升機使用的投放聲納捕捉到目標,就用魚雷和深水炸彈進行攻擊。這種魚雷對於90年代的新型潛艇來說,具有足夠的速度和續航力,能夠穿透新型潛艇的殼體。但是,英國海軍對反潛魚雷的要求很高。即使在很淺的海域也要能使用。這就是說,發射魚雷後,推進裝置立即動作,產生驅動力,魚雷一旦入水,螺旋槳立即啟動,陀螺儀非常快速地測出姿態,在撞擊海底前改變航向。

艦上裝備的另一主要武器是垂直發射的“海狼”對空飛彈。在設計初期,要求對該艦追加防空能力,選中在馬島戰爭中得到證實的“海狼”系統是順理成章的。最初預定裝備旋轉式發射裝置,但在1983年海軍部研究設計時,因準備開發垂直發射系統而被更改。23型護衛艦的GWS26“海浪”飛彈放在艦橋前方的發射井中,共有32個發射單元,飛彈控制的子系統是馬可尼公司生產的911型跟蹤制導雷達,這一雙頻雷達也能對抗掠海飛行的對艦飛彈。而且由於採用垂直發射,可以迅速對付從任何方向來襲的目標。

此外,為起到防空作用,艦上還裝備了“厄利孔”30毫米機關炮。這種炮為全自動型,裝有瞄準穩定裝置,最大射速650分/分。炮內採取了防備電源故障措施,能用電池驅動,不管晝夜都能使用。艦橋斜後方兩舷裝備有馬可尼公司生產的“海蚊”假目標干擾裝置,每舷2座,每座為6個固定式發射管,用於發射金屬箔條和紅外閃光物。除此以外,艦上還裝有魚雷誘餌拖裝置。23型護衛艦現在還沒有裝備近程防禦武器系統,但如果艦長再增加7米左右的發行方案通過的話,就可能會裝備2部30毫米近程防禦武器系統。艦上的主要反艦武器為“魚叉”飛彈。該飛彈在攻擊開始階段為慣性制導,在最終階段各自使用主動式雷達制導,掠海飛行。用於發射飛彈的2座四聯裝發射裝置位於艦橋前方,整個系統稱為GWS60。

艦上裝備有1門MK8“維克斯”114毫米艦炮,作為對地射擊主炮,還可以對艦、對空進行射擊。23型護衛艦選用的是EH101“默林”直升機。該機的任務是輔助艦上的探測器對遠處的潛艇進行搜尋和攻擊。但因該機在80年代中期尚未完成飛行試驗,目前艦上搭載的是一架韋斯特公司生產的“大山貓”反潛直升機。

艦艇特性

安靜性和隱身性

對於減小艦體本身的噪音,必須降低由於航行中舵和艦底附著物的空泡現象產生的噪音、主機和輔機產生的振動付入水中的聲音以及螺旋槳產生的噪音。

對於該艦,在低速拖時重要的是3個聲源中的後2個。研究了各種推進方式和推進器的組合後,23型護衛艦採用CODLAG推進方式,低速牽行拖陣列聲納時只用柴油發電機,快速運動時柴油機和燃汽輪機一起使用。

這種方式的好處在於牽引拖陣列聲納時直接通過電動機驅動螺旋槳,省去齒輪箱這一噪聲源。低速時要求大推力的破冰船和拖船也有很多採用柴油發電機作為動力的,從機械的可靠性的推進效率的角度來說,這種方式也是優越的。 為防止發電用柴油機和發電機產生的振動噪聲通過外板傳入水中,柴油機和發電機不裝在主機艙和輔機艙中,而是用木質機座為間隔物安裝在上甲板上。對於護衛艦來說,這是一種全新的形式。但是,實際套用中因上甲板空間不足,最終只有2台安裝在上甲板上,剩下2台利用木質機座安裝在前部的輔機艙中。

為減弱聲信號,艦上也利用了對減搖鰭和螺旋槳吹氣進行消聲的方法。

除聲信號外,該艦還採取了一些措施減小其它信號特徵。為減小敵艦和掠海飛行的飛彈雷達波反射面積,艦體和上層建築都有一定的傾斜,且上層建築也比22層護衛艦低了一層高度。

當然,對於有紅外製導的飛彈來說,這樣做還是不夠的,將來還要更加重視紅外干擾系統和排氣冷卻裝置的發展。

消防與抗損能力

23型護衛艦設計即將完成時,爆發了馬島戰爭。戰爭結束後,英國海軍竭力吸取戰爭中的教訓,寧可增加投入,也要提高艦艇的生存力。因此重點加強了損管部分,詳細劃分了消防區和採用分區通風系統,設定緊急滅火海水泵,使用阻燃性無毒材料,增大艙口入孔,以及增強重要區域的防彈能力等。

軍艦中彈時,為防止火災蔓延,靈活快速滅火,有必要設定更多的消防區域。23型當初計畫設2處防火隔壁,分為3個消防區,但後來吸取了42型驅逐艦“謝菲爾德”號因消防區域太少而沉沒的教訓,改為設5個獨立的消防區域。艦上不僅僅增加了防火隔壁數,消防裝置也各區獨立,各區域有各自的通風系統。這樣,不但消防工作變得簡單,而且受害區域不會影響其它區域。

緊急用消防海水泵設在艦首和艦尾,電源由戰鬥損傷時的應急發電機提供。

英國以前的舾裝材料,特別是地板和電線裹覆材料等,都是用鹵化稀等,一旦燃燒大多會產生有毒氣體,會嚴重阻礙消防工作。馬島戰爭後,改為使用阻燃材料和燃燒時不產生有害氣體的材料,並且裝備了供氧裝置。

為了消防和救生方便,防火空和防水艙口擴大到了讓穿著防火服和攜帶供氧裝置的消防防員能夠出入的程度。

此外,23型艦對指揮室和操縱室等重要區域也實施了多種防護。美國海軍很早就注意到這一點,據報導“阿利。伯克”級驅逐艦的重要區域和彈藥庫是以克夫拉複合材料為主裝備的。對23型護衛艦具體材料現尚不明確,只知其具有防彈能力。

機艙通風和全艦的空氣調節分開,艦上空氣過濾器完備,設有專用的通往機艙的管路,完全符合三防要求。

在居住性方面,為了減小受損可能,建成的23型艦比起開始的設計時犧牲了一點舒適性。英國海軍一向使用木質家具,重視美觀舒適。本艦亦是如此。由於大量採用自動化裝置,使得該艦戰時定員185人,平時定員146人。因此,定員中每名士兵擁有充分的居住面積。軍官住單間,士兵居住區設在比較安靜的前後部,所以居住環境較為舒適。

技術特點

1.生命力強

23型艦的設計可以說是經過了反覆推敲、精心考慮,尤其是以馬島海戰中的慘痛教訓為借鑑,特別重視艦的生命力的設計,主要體現在以下方面:首先是消防和損管方面的設計。艦的消防、損管和通風等設施分區設計,全艦分成五個防火區,每個防火區成為一個獨立的部分,消防、通風和損管可以分區獨立進行。一旦一個區域戰鬥破損,可以防止火、煙和有毒氣體的擴散,使損失限制在最小的範圍內;防火區分隔的橫艙壁具有足夠的防火能力,設有絕熱芯層,外面覆蓋防火的“克夫拉”裝甲塗層;每個防火區設有自己的損管中心,每個艙室設防火探頭;上層建築一律採用鋼材,不使用鋁合金;電纜的皮採用非燃性材料;重要的動力裝置艙室和電子設備艙室加“克夫拉”裝甲保護;SSCs系統設預備作戰指揮室。

2.隱身性好

23型設計中採用了隱身技術,把聲、雷達反射、紅外和磁信號降至最低。聲隱身方面的主要措施是:戰後水面艦艇上開創性地採用電力推進,使巡航狀態下的噪聲大幅度降低,加速時使用的燃氣輪機推進系統也採用了全面的降噪技術,機艙使用氣幕、螺旋槳和減搖鰭使用了通氣降噪措施;雷達隱身方面已見報導的主要措施是外形的隱身設計,如乾舷外傾、上層建築側壁內傾7°、轉角處圓弧過渡等,估計在一些強反射部位會使用吸波塗層;紅外隱身的主要措施是煙囪採用了紅外抑制技術。

3.動力裝置新穎

23型艦採用CODLAG柴電和燃氣輪機聯合使用的動力裝置,這是開創性的,它為23型艦的安靜性和經濟性帶來了莫大的好處。巡航時採用柴油機電力推進,推進電機直接與推進軸相連,避免了齒輪箱的噪聲;4台柴油發電機組均安裝在減振基座上,而且其中2台安裝在煙囪後面的上層建築內,這樣做既有利於動力裝置的生命力,又有利於減少機艙的噪聲源,還減少了機艙的空間;機艙的安靜性為首聲吶和拖曳線列陣聲吶提供了最佳的工作環境。採用電力推進極大地提高了23型艦的巡航經濟性,巡航時的續航力幾乎增加近一倍。

4.自動化程度高

23型艦設艦船控制中心,主機和輔機採用全自動化控制,正常巡航時只需2人值班。

由於全艦的自動化程度高,23型與同噸位的美國FFG7和俄羅斯的“無畏”級相比,艦員減少約50人;與英國自己的前一級護衛艦X型相比,艦員減少約100名。

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