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http://mbox.hchs.hc.edu.tw/~military/navy/euronavy/212.htm       212A型傳統動力攻擊潛艦   德國新一代212型潛艦二號艦艦(U-32)下水前的照片,注意其X型尾翼與艦體側面的被動聲 納陣列。 212型首艦U-31號試航的雄姿。 ──by captain Picard 艦名/使用國 212A型傳統動力攻擊潛艦/德國、義大利 (Type-212A) 承造國/承造廠 德國/ U-31、33:由Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH(HDW)承造 U-32、34:由Thyssen Nordseewerke GmbH(TNSW)承造 義大利/ Fincantieri造船廠獲得德國授權建造兩艘 尺寸(公尺) 長55.9 寬7 浮航吃水6 排水量(ton) 浮航1450 潛航1830 動力系統/軸馬力 傳統柴電推進+絕氣推進系統(AIP) MTU 16 V-396柴油機*1/1440 西門子永磁電動機*1/2420 PEM燃料電池模組*6/306kw 單軸七葉片螺旋槳 航速(節) 水面12 水下20 續航力(海浬) 水面:8000/8節 水下:420/8節 安全潛深 超過200 水面偵測/反制系統 Kelvin Hughes Type-1007平面搜索雷達*1 Zeiss Optronik SERO-14光電搜索潛望鏡*1(包含紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、 GPS全球定位系統) Zeiss SERO-15光電攻擊潛望鏡*1(包含光學瞄準儀、雷射測距儀) FL-1800U電子支援系統 水下偵測/反制系統 STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被動聲納系統(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、聲納訊號接收警告器等) TAU-2000魚雷反制系統(包含四具誘餌發射器) 作戰系統 MSI-90U整合指揮與武器控制系統 乘員 27 艦載武裝 533mm魚雷發射器*6(魚雷裝載量24枚,使用STN Atlas Elektronik DM-2A4魚 雷) 可加掛Abeking & Rasmussen外掛式水雷佈放箱 數量 德國:共四艘── U-31 U-32 U-33 U-34 義大利:共二艘── S-526 Salvatore Todaro S-527 備註 德國:2004年8月至2006年9月服役 義大利:S-526於2003年11月下水,2005年服役。S-527於2006年服役。   --------------------------------------------------------------------------------   受限於二次大戰之後的條約,西德在戰後建造的205與206型潛艇都在450ton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 到頗大的限制。從1970年代起,西德豪瓦德(Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH,HDW) 、呂北克工程事務所(Ingenieurkontor Lubeck,IKL)與佛斯塔爾(Ferrostaal)公司組成 的潛艦生產、銷售聯盟的209型柴電潛艦系列在往後的20年間在西方傳統潛艦市場上稱霸 ,不過德國海軍本身都沒有採用;不過這種情形將隨著最新一代的212型潛艦而改變。212 型全面發展合約在1994年簽訂,HDW為主承包商,德國另一家著名潛艦製造商泰森北海 (Thyssen Nordseewerke,TNSW)的恩登廠則為次承包商。原本德國海軍打算採購12艘左右 的212A型,並於1995年開始建造第一批四艘;但是1990年代歐洲各國競相大幅刪減國防預 算,德國也不例外,導致212A型潛艦的建造大幅延後,甚至一度瀕臨取消;不過最後212A 型仍然存活下來,目前確定採購四艘,首艦U-31在1998年7月開工建造,2002年4月完工下 水,隨後展開廠試,2003年4月在波羅底海進行淺水域測試,同年7月在挪威海進行深洋測 試,並在2004年8月服役;二號艦U-32在2003年13月下水,預計在2005年5月服役,而最後 一艘(U-34)則可望在2006年9月服役。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)。此外,向來與德國海軍有深厚合作 關係的挪威海軍在1990年代上半葉也曾打算採購四艘212A型潛艦,希望在2000年起取代該 國現役六艘斯科本級(Skolpen class)潛艦(1964~1967年間TNSW為挪威建造的207型潛艦, 是205型的改良版),不過挪威隨後便結束了這項合作,改與瑞典、芬蘭合作的維京 (Viking)柴電潛艦合作計畫,三國總共預計建造10艘;但由於經費缺乏,挪威在2002年底 退出了這個計畫。此外,義大利海軍也採購兩艘212A型潛艦,由德國轉移技術至義大利的 Fincantieri造船廠進行建造,首艦Salvatore Todaro號(S-526)於2003年11月下水,並於 2005年服役,第二艘(S-527)則預計於2006年服役。 U-212帆罩與艦體融合的曲線非常完美流暢。 212A型是德國優良造艦工藝以及最尖端科技的結晶,最前衛的外表、科技之下隱藏的是德 國無人能及的潛艦技術傳統。她不僅是兩次世界大戰中令敵國喪膽的U型潛艦的後代,更 是全世界第一種全面採用燃料電池的尖端潛艦。212A型潛艦的艦體構造為葉捲型,以單殼 結構為主體,部分部位採用雙殼結構,能在防護性(雙殼構造見長)以及內部空間(單殼構 造較佳)之間取得平衡。在德國造艦工業精心設計下,212A型的艦體擁有最佳的長寬比, 艦體線條比德國先前設計的所有潛艦更加流線,艦尾呈尖錐狀,帆罩也有極佳的流線造型 且前方有傾斜設計,可有效降低航行時的阻力。212A型潛艦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盡量減少的艦體表面開口(包括出入口以及水櫃開口等),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型與德國 在1980年代為挪威建造的210型烏拉級(Ula class)柴電潛艦有些血緣關係,例如使用同系 列的柴油主機、戰鬥系統以及相同的X型尾翼。 誠如前述,212A型是全世界第一種採用全燃料電池-柴電動力系統的潛艦。眾所周知,傳 統柴電潛艦雖然擁有潛航時極端安靜(因為電池產生電力不牽涉機械動作,只有推進器的 噪音,而核子動力潛艦除了推進器外還有反應爐、蒸汽渦輪與齒輪箱的噪音)的優點,但 也有著蓄電池容量不足、潛航時間有限的致命傷;因此雖然敵方反潛兵力一時間不能直接 捕獲安靜的柴電潛艦,但隨著電瓶耗盡,柴電潛艦如果無法擺脫敵方反潛兵力,就只有被 迫在敵方勢力範圍中上浮的下場,成為活靶;此外,雖然現代潛艦都有呼吸管,不用完全 浮出水面就能開啟柴油機充電,不過現代反潛航空器的雷達都能輕易捕捉伸出水面的潛望 鏡或呼吸管,況且柴油機運作時會產生較大的噪音,所以問題依舊存在。因此,如果能延 長傳統柴電潛艦電池充電後在水下作業的時間,不僅存活率大為增加,潛艦的作戰效益也 由於潛航距離增加、上浮充電次數減少而倍增。因此,能延長傳統潛艦水下航行時間的絕 氣推進系統(Air Independent Propulsion,AIP)成為近年歐洲、俄羅斯努力發展的對象 ,目前幾種主流的AIP包括瑞典的史特靈主機、法國MESMA或荷蘭封閉循環柴油機(CCD)以 及俄羅斯、德國所大力研發的燃料電池系統,而212A型的AIP正是燃料電池。這類AIP主機 使傳統動力潛艦的潛航時間較原來只靠傳統鉛酸電池高出好幾倍,約為二至三週(使用傳 統電池的柴電潛艦最多僅有四到五天的潛航時間);未來的AIP能耐將更為驚人,使潛艦能 持續潛航一個月以上。不過目前的AIP技術並非無可挑替:首先,目前各種接近實用化的 AIP的輸出功率都不是很大,最多只有300至400kW上下,只能支持潛艦在水下以4、5節左 右的低速度航行,所以只能作為艦上長時間潛航的緩速推進系統,因此目前配備AIP的潛 艦都還是擁有柴油機以及傳統電池以供高速航行之需;不過這個問題將隨著科技進步而有 所改善。第二個問題就偏向於先天性質了,除了HDW的燃料電池僅排出常溫的水之外,史 特靈、MESMA以及CCD都會產生高溫廢氣而得設法排出艦體,勢必得經由幫浦加壓才有辦法 從高水壓的深海中排除;而高溫廢氣如果不先冷卻,就會產生過多熱訊號而增加被紅外線 偵測系統察覺的機會。因此潛艦在這方面必須詳加規劃設計,將跡訊降至最低。 燃料電池是以氫氣、氧氣進行電化學反應(又稱冷燃燒,Cold Combustion),兩者結合釋 放出電能供船艦使用,產生的水則予以排出。燃料電池的燃料──氫的來源可為液態氫、 金屬儲氫或來自於化石燃料的甲醇重整等等,德國燃料電池系統選擇液態氫的方式,而加 拿大貝拉德動力系統公司(Ballard Power System,BPS)為加國海軍購自英國的維多利亞 級柴電潛艦開發的燃料電池則以柴油進行甲醇重整來獲得氫氣。顧名思義,燃料電池在使 用殆盡後是直接補充所需的氧與氫氣,一如內燃機補充燃料般,而非傳統電池般進行逆反 應(當然,理論上燃料電池也能進行逆反應,將產物──水直接電解(冷燃燒的逆反應)還 原成氫與氧,不過這麼做並不經濟)。與史特靈、MESMA或CCD等AIP系統相較,燃料電池的 最大優勢是透過幾乎不發出噪音的電化反應直接產生直流電,而史特靈、MESMA等都是以 燃燒反應產生的熱能將流體加熱使其體積膨脹,再驅動交/直流轉換裝置等機械產生電力 ,過程中牽涉到不少機械動作,所以燃料電池一口氣便在匿蹤性(包括肅靜性與低熱訊號) 、運作效率(因為牽扯的機械裝置最少)與降低機械複雜度等諸多方面取得優勢,具體數據 如下:燃料電池可將燃料化學能中的50~70轉換成可用電能(其他AIP只有30%左右),燃燒 溫度約只有其他AIP的一半,耗氧量為其他AIP的1/2至1/3,噪音值也是各系統中最低的; 而較低的工作溫度也意味人員工作環境更加安全。由於採用液態氫儲存方式,HDW燃料電 池的產物僅有常溫且無毒性的水,可以做為其他用途,不像其他AIP會產生高溫廢氣(如果 是甲醇重整燃料電池,在從化石燃料中取得氫的過程也會產生高溫廢氣)。相較於傳統硫 酸電池,燃料電池在電池耗盡前電位差都不會改變(傳統硫酸電池的電位差則會隨著化學 能轉換為電能而逐漸降低,因為電解質濃度不斷下降),不過由於需要液態儲存技術來攜 帶氫與氧、電極需使用白金材料,並得設法讓分屬三相的反應物與催化劑有效接觸,因此 技術難度與成本都很高,後勤維持的花費與工作也不輕鬆;此外,比起一般的燃油,燃料 電池所攜帶的液態氫在製作與儲存方面比較麻煩,對潛艦也是個潛在的威脅。HDW在1980 至1986年完成了PEM燃料電池的陸上運作測試,在1988至1989年將其安裝於德國二戰後建 造的第一艘潛艦──已除役的U-1(205型)上進行測試。212A型安裝的高分子電解質膜 (Proton Exchange Membrane,PEM)燃料電池為西門子(Siemens)的產品,由9組PEM燃料電 池單元、14ton的液態氧儲存槽以及1.7ton液態氫儲存槽組成。此種燃料電池透過PEM膜讓 氫離子與氧產生反應,工作溫度約攝氏80度(在各AIP系統中算是非常低的),每組PEM單元 可輸出34kW,總輸出功率達306kW,使212A型能以5節以下的低速在水下連續潛航二週。 除了燃料電池外,212A型潛艦還是裝有一具用於水面高速航行或為燃料電池充電的MTU 16 V-396柴油機,可輸出1440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,輸出功率達2420軸馬力,體積與重量比同功率的傳統直流電動機低了近四成,噪音也 更為降低。艦上所有的輪機都採用電腦控制,並與艦上的控制中樞連結。212A級的螺旋槳 為高曲度七葉片式,靜音能力極佳,此外艦上的柴油機等輪機裝備都位於雙層彈性懸吊基 座上,能降低震動與噪音;此外,艦上還有自動消磁系統,降低被敵方磁異偵測器(MAD) 察覺的機率。212A型以柴油機驅動的浮航最大速度為12節,潛航最大速度為20節。操控方 面,212A型採用比較罕見的X型尾翼,採用此類尾翼的目前大概只有荷蘭海象級(Walrus class)、德國為挪威建造的210型烏拉級(Ula class)潛艦以及瑞典製造的傳統動力潛艦。 X尾翼能在不超過艦體橫斷面的情況下獲得最大的翼面積,故很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,因而需透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 體的流線程度。一反過去德國潛艦的慣例,212A型的水平控制翼從艦首移至帆罩上。212A 型的戰鬥系統以及艦上各裝備自動化程度甚高,全艦僅需編制27人。 除了優秀的艦體以及輪機設計,212A型的作戰裝備也是一時之選。偵測方面,本級艦配備 STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被動聲納系統,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、主要用於迴避水雷 的STN Atlas Elektronik MOA-3070高頻主動聲納、聲納訊號接收警告器等,功能完備而 且涵蓋面佳。為了反制來襲的魚雷,212A型配備STN Atlas Elektronik與Allied Signal ELAC合作研發的TAU-2000魚雷反制系統,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-attack mode)的魚雷。水面部分,212A型帆罩內的伸縮桅杆包括一具Kelvin Hughes Type-1007平面搜索雷達、整合有紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、GPS全球定 位系統的蔡斯(Zeiss)SERO-14光電搜索潛望鏡、包括光學瞄準儀與雷射測距儀的SERO-15 光電攻擊潛望鏡,以及由歐洲航太防衛集團系統與電子部門(EADS Systems & Defence Electronics)與特拉斯防衛公司(Thales Defence Ltd)研發的FL-1800U電子戰系統(水面 艦使用的FL-1800 S-II的潛艦版本)。作戰系統方面,本級艦的戰鬥系統發展自擁有高性 能資料匯流排、分散式架構的挪威康斯堡航太防衛公司(Konsberg Defence & Aerospace) 的MSI-90U基本武器指揮控制系統(Basic Command & Weapons Control System,Basic CWCS),此系統整合度極高,將艦上的武器系統、聲納以及導航等連結在一起運作。武裝 方面,212A型艦首下方有六具533mm魚雷管,艦上儲存有24枚備射魚雷,並能快速進行再 裝填。由於這些魚雷管配備水壓彈射系統,所以也能發射水雷與飛彈。212型使用德國 STN Atlas Elektronik的DM2A4重型線導魚雷,此魚雷採用電力推進,通電後10秒鐘即可 從發射管射出,極速超過50節,最大航程90km,對付一般中/高速機動目標則有50km的射 程。此外,212A型也能在艇身外加裝Abeking & Rasmussen的外掛式水雷佈放箱。 除了212A型之外,HDW在1990年代後期還以212A型的技術以及209型的彈性理念,在1997年 推出214型潛艦,取代209型成為德國潛艦工業在國際市場上的新主力。214型擁有與212A 型類似的流線艦體、同樣先進精良的裝備,排水量進一步增加,並使用續航力更大的燃料 電池系統。雖然一度瀕臨取消的險境,但集新世代傳統動力潛艦最先進科技於一身的212A 型終究化險為夷,成為德國優良潛艦血統的傳承者,繼續領導著先進傳統動力潛艦的趨勢 。 (背景音樂:布拉姆斯──匈牙利舞曲第一號)