216型傳統動力攻擊潛艦 

HDW在2011年披露的216型柴電潛艦設計,潛航排水量高達4000噸,是針對澳洲SEA 1000柴電潛艦案而來。

注意帆罩後方有一個直徑2.5公尺的多用途艙室,可容納巡航飛彈垂直發射器、無人水下載具(USV)或供

特戰人員潛水加減壓之用。

(上與下)在2015年新加坡國際海事防衛展(IMDEX 2015)中,TKMS集團展出的216型潛艦模型。

216型潛艦的內部構造示意。

 

 

 

──by captain Picard

艦名/設計國 216型傳統動力攻擊潛艦/德國
使用國/承造國/承造廠
尺寸(公尺) 長89~90 寬8.1吃水6.6
排水量(ton)

潛航4000

動力系統/軸馬力

MTU 12V 4000柴油發電機組X4/7000

永磁推進電動機/8046

直接甲醇燃料電池X4/670

單軸七葉片螺旋槳

航速(節) 浮航20以上
續航力(海浬) 10400/10節(呼吸管)

2400/4節(燃料電池水下航行)

最大潛深(m) 400以上
水面偵測/反制系統

整合式光電、雷達、通信、電子戰桅杆系統

水下偵測/反制系統 整合式聲納系統(含艦首主/被動陣列聲納、前/後部適型陣列聲納、側面被動陣列聲納、低頻拖曳陣列聲納、測距聲納、前視障礙物/水雷迴避聲納、聲納信號截收警告器
作戰系統
乘員 船員33名,可搭載額外特戰人員
艦載武裝

533mm魚雷發射器*6(總共攜帶18件武器,包括魚雷、反艦飛彈、水雷)

多用途艙室可選擇裝置垂直發射器(裝填巡航飛彈等)、水雷容器(容納24枚)

 


 

在2011年9月,西方媒體首度披露德國泰森.克魯伯海洋系統(Thyssen Krupp Marine Systems,TKMS) 的HDW廠正在研發214型柴電攻擊潛艦的後續型號,稱為216型。相較於潛航排水量2000噸級、適合大部分中小型國家海軍的214型,216型的體型放大一倍,採用雙層殼體,潛航排水量達到4000噸級(在2000年代,全球柴電潛艦中,只有日本蒼龍級達到這個噸位)。不同於採用十字形尾舵的214型潛艦,216型採用X型尾舵。216型的續航力很長,能持續在海上操作80天。

TKMS提出216型潛艦,是為了參與澳大利亞 在2009年5月正式公布的SEA 1000國產潛艦計畫,打算籌建12艘全世界最先進大型遠洋柴電攻擊潛艦的計畫,從2025年起陸續取代現役的六艘柯林斯級(Collins class)柴電攻擊潛艦;然而,由於此一計畫所費不貲 (初期估計要價360億澳幣以上),加上先前澳洲國產科林斯級潛艦不斷發生問題,讓澳洲政府對於這個純國產潛艦方案產生疑慮,因此澳洲也納入從國外引進潛艦設計的選項。 在2015年2月20日,澳洲國防部宣布,SAE 1000潛艦案由法國(DCNS的短鰭梭魚型)、德國(TKMS的216型)、日本(三菱/川崎重工的蒼龍型)等三家競爭者角逐,評選程序10個月。在2016年4月26日,澳洲宣布由法國DCNS獲勝,216型失利。

216型船艦自動化程度頗高,僅需編制33名人員(採用三班制),並留下容納特戰部隊的空間;此外,艦上還設置專門艙室容納額外的物資設備,可執行運輸等其他任務。216 十分重視起居空間的品質,艦體前段有10個居住艙,每個居住艙至多能容納6個標準床位(平時編制不需要這麼多床位,因此每人分配的空間可以增加),並設有一個健身房;此外,還有空間容納5個額外床位與16個臨時舖位,用來收臨時增加的人員如容特戰部隊、受訓學員等。艦內中部下層甲板有兩個大艙間,可用來作為會議室或播放電影。

216的作戰控制中心(CIC)位於帆罩下方,設有潛望鏡,CIC後方容納七個多功能顯控台;CICH後方設置一個技術控制中心(technical control centre),與CIC之間有一個分隔屏隔開,能依照戰術需求開啟或關閉。216型擁有德國最先進的作戰系統與聲納技術,包括Atlas Elektronik的擴展型側面被動陣列聲納(Expanded Flank Array Sonar)、艦首主/被動陣列聲納(採用圓柱型陣列)、適型陣列聲納(位於艦首以及後部)、低頻拖曳陣列聲納、測距聲納、前視障礙物/水雷迴避聲納、聲納信號截收警告器等。帆罩內可裝置8個非穿透性桅杆,包括一個導航雷達桅杆、兩個多重光電感測器桅杆、三個通信桅杆、一個電子截收(ESM)專用桅杆、一個給柴油機換氣的呼吸管(snorkel),此外還可裝置一套Gabler Maschinenbau的TRIPLE-M模組化桅杆系統。TRIPLE-M可選擇裝置遙控小口徑火砲(即Muraena火砲系統)、緊致型無人飛行載具(UAV)發射器、大直徑電子截收裝置(ESM)等 ,此外也在研究結合德國開發的IDAS潛射防空飛彈。216的通信桅杆結合各種頻段(HF/UHF/VHF/SHF/EHF)的電磁波通信、國際海事衛星通信(INMARSAT)、衛星全球定位系統(GPS)、敵我識別等,此外艦上還有一個Gabler Callisto浮標通信系統,能在潛航時施放操作(天線可浮出水面),具備多種操作頻段與高頻寬。

武器方面,216型艦艏設置六門533mm魚雷發射器,武器收容艙具備快速的自動裝填機構,最多可攜帶18件魚雷、反艦飛彈 (含預先裝填在魚雷管的),必要時武器收容艙可用來容納其他任務裝備或物資。艦首設有武器再裝填區域(embarkation area),除了作為魚雷、飛彈的再裝填作業之外,此空間也可布置額外的水下無人載具(UUV)或其他輕型水下武器 。帆罩後方設有一個直徑2.5m的多用途艙室(Multi-purpose room)或垂直多用途艙口(Vertical Multi-Purpose Lock,VMPL),可以依照需求安裝垂直發射器(裝填對地巡航飛彈)、水雷(可容納24枚)、一艘水下無人載具(UUV)或一個可同時容納20名特戰人員的水下加/減壓 艙室,或者裝置額外的燃料(可將全艦燃料總量增加9%)。艦上有兩個可以連接外部裝置的掛載點(稱為Casing module,分別位於帆罩前方、VMPL艙口後方),可加掛耐水壓的外部裝備,例如反魚雷誘餌發射器、UUV載具容艙等。此外,可選擇在艦體後部加裝一個連結艙口,用來攜帶一個SDV水下特戰載具。 值得一提的是,澳洲SAE 1000計畫規範一開始要求配備垂直發射器以及特戰人員的作業設施,顯然216型都已經納入考量。

216型的推進系統包含四部功率各1300KW(約1743馬力)MTU 12V 4000柴油發電機組 、一部功率6MW(約8046馬力)的西門子(Siemens)永磁推進電動機,以及一套以直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)為主的絕氣推進系統(AIP),此一AIP由四具功率各約120KW的燃料電池(總功率約500KW)以及兩套甲醇重整器組成;單靠燃料電池航行時,能以4節的航速在水下持續航行2400海里(約四星期) ,續航性能優於原本212/214型的燃料電池AIP。除了燃料電池之外,216型將使用新型鋰離子聚合物電池來取代傳統鉛酸蓄電池,具備更好的水下續航時間與高速性能 ,鋰電池壽命估計至少10年;此外艦上配備高功率柴油機來縮短充電時間。以呼吸管供 氧、柴油機推進時,216能以10節的速度持續航行10400海里,能持續在海上作業80天(一說是以12節速率在海上作業60天)。216型採用各種減震降噪措施,包括將輪機裝置於雙層彈性減震基座上,艦體外部設計盡量降低海水流過時的噪音,此外外部使用最新型消聲瓦來降低敵方主動聲納效能(HDW新開發的消聲瓦技術在2012年進行水下測試)。

直接甲醇燃料電池是一種質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC),同樣透過一個高分子材料質子交換膜當作電解介質;與先前212、214型潛艦的氫/氧燃料質子交換膜燃料電池相較,DM燃料電池不使用氫氣當然料,而改用液態甲醇水溶液作為電池燃料。DM燃料電池反應時,甲醇通過陽極,與水反應產生二氧化碳與質子和電子,質子與電子通過質子交換膜傳到陰極,而陰極則通入純氧,在電化反應之下產生水。相較於氫氧燃料電池,甲醇燃料電池 不需要不易製造與儲存的氫氣,減少了許多實用上的麻煩;先前212、214型柴電潛艦為了安全地儲存氫氣,必須使用昂貴且沈重的儲氫金屬,氫離子的貯存密度相對偏低。而甲醇燃料電池所需的甲醇可從天燃氣中提煉,不僅比氫更安全 、更便利且易於取得,並能以液態形式儲存在燃料槽中。不過,由於甲醇的催化效率較低,而且它是中性溶液,傳統的質子交換膜難以阻止,一旦通過質子膜而流到陰極,就會造成陰極毒化,導致整個燃料電池的運作效率下降。為此,甲醇燃料電池需使用低功率質子交換膜材料,加上整個電池的循環與熱交換系統比較複雜,導致體積難以縮小,這是甲醇燃料電池在實用化之前必須克服的主要難關。 此外,甲醇有毒,甲醇燃料電池運作過程中還會產生副產品一氧化碳,對艦上人員威脅極大。 到2011年下旬,HDW已經完成直接甲醇燃料電池的縮尺模型測試,而全尺寸、適裝於潛艦上的全功能原型預計在2013年測試。