發展沿革
研製背景
受限於第二次世界大戰之後的條約,西德在戰後建造206型潛艇的205與206型潛艇都在450噸以下,艦上除了發射管內的魚雷外並無任何備射魚雷,也沒有辦法攜帶太多油料以及偵測裝備,戰力受到很大的限制。最初西德用來取代205/206型的新一代柴電潛艇計畫是211型潛艇計畫(這個序號接在出售挪威的210型/TR-1000之後),不過由於80年代燃料電池研發成功,遂將之取消重新設計,納入燃料電池作為動力系統,並改稱為212型。由於條約限制的效力告終,212型得以放大至正常潛艇的噸位。212型全面發展契約在1994年簽訂,HDW為主承包商,德國另一家著名潛艇製造商泰森北海(TNSW)的恩登廠則為次承包商。設計建造
最初德國海軍打算採購12艘左右的212型潛艇模型212型,並於1995年開始建造第一批四艘;但是90年代歐洲各國競相大幅刪減國防預算,德國也不例外,導致212型潛艇的建造大幅延後,甚至一度瀕臨取消,不過最後212型仍然存活下來。德國政府在1994年決定採購第一批四艘,而義大利海軍也稍早放棄了本身的S-90柴電攻擊潛艇計畫,在1995年加入了德國212型潛艇計畫,雙邊的合作關係於1996年正式展開;由於將義大利的需求納入212的共通設計中,因此德國隨即將這種稍事修改的決定版212型稱為212A。
德國海軍的212A首艦U-31(S-181)準備下水的212型潛艇1998年7月在HDW廠開工建造,2002年3月20日完工下水,隨後展開廠試,2003年4月在波羅底海進行淺水域測試,在2004年8月交艦,2005年10月19日成軍;二號艦U-32(S-182)2003年12月4日下水,2005年5月交艦,同年10月19日服役;三號艦U-33(S-183)於2004年9月下水,2006年6月13日服役;而四號艦U-34(S-184)則在2006年7月下水,2007年5月3日服役;第一批四艘212A型中,HDW負責建造第一、第三艘(U-31、33),TNSW則建造212A型的第二與第四艘(U-32、34)。2006年9月22日,德國政府與GSC簽約,採購第二批二艘改良型212A型(U-35、36),分別由HDW與TNSW各造一艘,兩艦分別於2012與2013年成軍。
設計特點
艇身設計
212A型是艦尾呈尖錐狀,帆罩也有極佳的流建造中的212型潛艇線造型且前方有傾斜設計,可有效降低航行時的阻力。212A型潛艇的艦首上部造型刻意向下彎曲,讓艦首被動陣列聲納擁有最佳的涵蓋面。212A型的艦體以高強度低磁不鏽鋼製造,全艦分隔為四個艙區;由於優異的焊接技術、結構設計以及材料技術,使本級艦的艦體擁有極佳的耐壓能力以及耐衝擊力,能增加潛航深度以及抵抗反潛武器的爆震。此外,212A型艦體極低的航行阻力以及儘量減少的艦體表面開口,都有助於降低航行時艦體排開海水時產生的噪音,降低被敵方被動聲納察覺的機率。212A型潛艇採用葉卷型船型,艦體構造融合單殼212型艇尾②與雙殼設計,前部船體採用單殼結構,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,由艦首一路延伸至艦尾;相較於一般純單殼設計,複合型以管狀的單一耐壓殼為主體,在其外附加部分外殼(通常位於潛艇艦體上部或下部),與內部耐壓殼之間形成非水密的自由流水空間(稱為舷間空間),能將一些不需要特別保護、能直接與海水接觸的設備(例如壓載水艙、燃油艙、浮力調整艙甚至相關機械設施等等)設定在這些地方,而不去占用耐壓殼內部的寶貴空間。
操控設計
212A型採用比較罕見的X型尾翼;無論是水平或212型艇尾垂直方向的航向改變,X尾翼的四個舵面都會參與,而傳統十字尾翼在垂直或水平控制時各只有兩個舵面參與,所以X尾翼的等效舵面積較高,換言之能在面積比較小的情況下獲得與十字尾翼相同的舵面積,所以長度可以不超過潛艇輪廓的橫斷面,故適合在淺海執行任務,無論在航行、坐底或靠泊時都比較不容易讓尾翼與其他物體碰撞而造成損傷。不過X型尾翼每個動作都同時牽涉到水平與垂直方向的控制,動作稍有不甚就會讓潛艇失控,因而需通過計算機來計算翼面動作,此外也得採用更複雜、體積更大的制動機械,會讓容納這些裝備的艇尾必須更為粗大,降低艦體的流執行緒度。一反過去德國潛艇的慣例,212A型的水平控制翼從艦首移至帆罩上。動力設計
212A型是全世界第一種採用燃料電池-柴電動力系統船台上的212A露出的貯氫合金鋼瓶的潛艇。212A型首艦U-31號的燃料電池為西門子的第一代實用化PEM燃料電池,由9組PEM燃料電池單元、兩個14噸的液態氧儲存槽以及氫儲存容器組成,每組PEM單元可輸出34kW,九組PEM加起來的總功率達306kW,使U-31能以5節以下的低速在水下連續潛航二至三周。金屬氫化物氫氣儲存槽能在10小時內完成80%的裝填,25小時內完成100%的裝填。液態氧由低磁性鋼材製造的儲存槽來容納,安裝於燃料電池之上、氫氣儲存槽之下,採用彈性基座裝設以抵銷震動的影響,液態氧儲存槽周圍設定泡棉以形成中性浮力,操作期間不會改變重量。212型潛艇內部布置圖氮氣則以高壓氣體的方式貯存於瓶中。液態氧儲存槽不僅用來供應燃料電池,也用來提供潛艇在持續數星期的潛航所需的氧氣。至於後續三艘212A(U-32~34)以及外銷用的214型潛艇則換裝更先進的第二代PME燃料電池系統,由兩個功率各120kW的燃料電池模組構成,不僅結構較為簡化,水下續航能力也提升了三倍左右;每個第二代PEM電池模組重約900kg,體積為4400pxX1325pxX1250px,輸出電流560安培,電壓215伏,工作溫度為80℃,全負載工作時的能量轉換率為58%。
212氫儲存槽布置為了減西門子PEM燃料電池少占用壓力殼內的可用空間,將氫氣與氧氣儲存設施設定於耐壓殼體之外。212A的前半段艦體為單殼結構,帆罩部位以後則為了容納氫儲存容器而成為雙殼;後段耐壓殼體直徑由前段的6.3m縮小到5.8m,騰出的外部空間用來容納38個貯氫合金儲存單元,以環繞方式布置在後段耐壓殼體外部兩側,每個單元長5.2m、直徑1250px、重4.2噸,各自能儲存84kg的氫。而212型的兩個液態氧儲存槽則設定在艦體上部耐壓殼體外部與外部船殼之間的空間中。此種設計不會占用壓力殼體內的空間,使艦內可用空間增加,有利於艦體設計的緊緻性;相關的的隱憂也十分顯著,首先置於耐壓殼外的氫與氧容器少了一層保護,面對外來爆震力量衝擊時比較脆弱,對於抵抗戰損較為不利。
除了AIP之外,212A型潛艇仍設一般西門子PMM的柴油電力推進機組,主機為一具用於水面高速航行或為燃料電池充電的MTU16V-396柴油機,可輸出4200匹馬力,水下航行的動力來源則為一具新型西門子永磁電動機(PermanentMagnetsMotor,PMM),輸出功率達2420軸馬力。212A型的鉛酸蓄電池安裝於艦體前段的甲板,用於提供潛航所需的動力;這些鉛酸電池由Piller公司的發電機負責充電,充電速度極快;發電機安裝在雙層彈性懸吊基座上,以減低運作時產生的噪音與震動。
船電系統
水下偵測部分,本級艦配備STNAtlasElektronikD212型潛艇剖視圖BQS-40主/被動聲納系統,整合有艦首環形中頻被動陣列聲納(CHA)、FAS-3側面中/低頻被動陣列聲納、TAS-3低頻拖曳陣列聲納(其聲納聽音陣列長度達40m,由又下方的尾舵頂端施放,最大偵測距離在100km以上)、被動測距聲納(PRS)、主要用於迴避水雷的STNAtlasElektronikMOA-3070高頻主動聲納(MAS)、環形聲納訊號接收警告器(CIA)等,功能完備而且涵蓋面佳;至於義大利的212A型潛艇則配備STNAtlasElektronik的CSU-90整合水下聲納系統(IntegratedSensorUnderwaterSystem),是DBQS-40的輸出型號。水面偵測部分,212A型帆罩內的伸縮桅212型潛艇桅桿桿群包括一具KelvinHughesType-1007平面搜尋雷達、一具蔡斯(Zeiss)的新型SERO-14光電偵搜潛望鏡、一具蔡斯SERO-15光電攻擊潛望鏡,以及一具由歐洲航天防衛集團系統與電子部門(EADSSystems&DefenceElectronics)與特拉斯防衛公司(ThalesDefenceLtd)研發的FL-1800U電子戰系統(水面艦使用的FL-1800S-II的潛艇版本)。SERO-14光電搜尋潛望鏡整合有紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、GPS全球定位系統等,而SERO-15則整合有光學瞄準儀與雷射測距儀;此外,艦上的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、水下計程儀以及測深測冰儀等等。
作戰系統
作戰系統方面,本級艦的戰鬥系統發展自擁MSI-90U指揮和武器控制系統有高性能資料匯流排、分散式架構的挪威康斯堡航天防衛公司(KonsbergDefence&Aerospace,KDA)的MSI-90U基本武器指揮控制系統(BasicCommand&WeaponsControlSystem,BasicCWCS),此系統採用全分散架構,與各作戰裝備高度整合,利用高性能資料匯流排將艦上的武器系統、聲納以及導航等連結在一起運作;而義大利的212A型則配備名為整合感測水下系統(IntegratedSensorUnderwaterSystem,ISUS)的ISUS-90-20戰鬥系統,亦為MSI-90U的輸出版本。
武裝系統
212A型艦首下方有六具533mm魚雷管,DM2A4魚雷除了魚雷管內預先裝填的6件武器之外,艦上還儲存有12件備射武器,並能快速進行再裝填。這些魚雷管配備具低音設計的水壓彈射系統,不僅能使用魚雷,也可以發射水雷與飛彈。212A型使用德國STNAtlasElektronik的新型DM2A4海鱈(SeaHake)四型重型線導魚雷,此外也能在艇身外加裝Abeking&Rasmussen的外掛式水雷布放箱。為了反制來襲的魚雷,212A型配備STNAtlasElektronik與AlliedSignalELAC合作研發的TAU-2000魚雷對抗系統,由艦上的戰鬥系統自動控制。TAU-2000包括四具投射系統,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(re-attackmode)的魚雷。
基本數據
參考數據 | |
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水上排水量 | U-31~34:浮航1450噸 U-35、36:浮航1500噸 |
潛航排水量 | 1830噸 |
潛航深度 | 超過200米 |
全長 | U-31~34:55.9米,U-35、36:57.1米 |
全寬 | 7米 |
艇體結構 | 單層外殼 |
動力系統 | 傳統柴電推進+閉循環推進系統(AIP) 1×MTU 16 V-396柴油機/4200 1×西門子永磁電動機/2420 9×第一代PEM燃料電池模組/306kw(U-31) 2×第二代PEM燃料電池模組/240kw(U-32~34) |
推進 | 單軸七葉片螺鏇槳 |
水上極速 | 20節 |
航速 | 水面12節 水下20節 |
續航力 | 水面:8000海里/8節 水下:420海里/8節 |
乘員 | 27人 |
船電武裝 | |
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主要武裝 | 6×533mm魚雷發射器(魚雷裝載量24枚,使用STN Atlas Elektronik DM-2A4魚雷) 可加掛Abeking & Rasmussen外掛式水雷布放箱 IDAS潛射防空飛彈系統 Muraena自動火炮系統 |
德國版 | STN Atlas Elektronik DBQS-40整合式聲納系統(整合有環形中頻被動陣列聲納、FAS-3側面中/低頻被動陣列聲納、TAS-3低頻拖曳陣列聲納、被動測距聲納、STN Atlas Elektronik MOA-3070高頻主動聲納、環形聲納訊號接收警告器、拖曳陣列聲納等) |
義大利版 | STN Atlas Elektronik CSU-90整合式聲納系統(整合有艦首高頻主動聲納、中頻環形被動陣列聲納、中/低頻側面被動陣列聲納、被動測距聲納、低頻拖曳陣列聲納、聲納訊號警告器等) |
作戰系統 | 德國:MSI-90U整合指揮與武器控制系統 義大利:ISUS-90-20整合指揮與武器控制系統 |
其他 | TAU-2000魚雷反制系統(包含四具誘餌發射器) |
本級艦
德國: 第一批四艘,第二批二艘 | |||
艦名 | 安放龍骨 | 下水時間 | 服役時間 |
S-181 U-31 | 2002/3/20 | 2005/10/19 | |
S-182 U-32 | 2003/12/4 | 2005/10/19 | |
S-183 U-33 | 2004/9 | 2006/6/13 | |
S-184 U-34 | 2006/7 | 2007/5/3 | |
S-185 U-35 | 2007/8/21 | 2011/11 | 2013 |
S-186 U-36 | 2013/5 | ||
義大利:第一批艘,第二批二艘 | |||
艦名 | 下水時間 | 服役時間 | |
S-526 Salvatore Todaro | 1999/7/3 | 2003/11/9 | 2006/3/29 |
S-527 Scire | 2000/5/27 | 2004/12/18 | 2007/2/19 |
S-528 | 2015 | ||
S-529 | 2016 |