短鰭梭魚型柴電攻擊潛艦

(上與下)DCNS在2014年歐洲海軍展中公開的SMX Ocean大型柴電潛艦,以梭魚型核能攻擊潛艦為

基礎開發而成,配備新型燃料電池以及包含垂直發射器在內的大量武裝,帆罩後方

則設置一個可容納水下載具與特戰載具的大型容器。後來DCNS投標澳洲SEA 1000潛艦案

的短鰭梭魚(Shortfin Barracuda)方案就是以SMX Ocean為基礎。在2016年4月26日,澳洲宣布

由DCNS的短鰭梭魚獲勝。

在2016年4月26日,法國DCNS在巴黎總部展出的短鰭梭魚型柴電攻擊潛艦模型。

就在這一天,澳洲正式宣布由DCNS獲得澳洲SEA 1000潛艦案的獨家議約權。

短鰭梭魚型柴電攻擊潛艦想像圖。

(上與下)在2020年8月中旬,法國海軍集團公佈了SMX 3.0設計,以短鰭梭魚為基礎

,排水量縮減為3000噸級。SMX 3.0用於競標印度Project 75I潛艦案。 

 

──by captain Picard


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 SMX Ocean/短鰭梭魚

SMX Ocean大型柴電潛艦發射陸攻巡航飛彈的想像圖。

在2014年的歐洲海軍展(Euronaval 2014)中,DCNS首度公開一種名為SMX海洋(Ocean)的重型柴電攻擊潛艦設計,以為法國海軍設計的梭魚型(Barracuda)核能攻擊潛艦為基礎,將核子推進系統換成柴電推進 。過去DCNS每年推出一種概念潛艇(SMX)時,都以數字當代號,而SMX Ocean是第一次不使用數字,這是因為SMX Ocean的載台設計來自梭魚級,已經有相當的基礎,DCNS因此強調SMX Ocean「不只是一個概念」。

SMX Ocean的推進系統包括六具柴油主機(應該直接使用與Scorpene潛艦相同的主機)、三具鋰電池(DCNS在2000年代後期與Saft合作開發出潛艇用鋰聚合物電池)以及兩套 DCNS從2003年起開發的第二代燃料電池(Second Generation Fuel Cell, FC-2G)絕氣推進系統(詳見鮋魚型潛艦一文) ,帶動一具功率7MW的永磁推進電動機,並將原本梭魚級的噴泵推進器換為單軸螺旋槳(因為柴電推進的出力低於核子推進,而噴泵推進器消耗的功率較大)。依照DCNS在2014歐洲海軍展提供的資料,FC-2G柴油重整燃料電池已經經過全尺寸系統的陸地測試,隨時可以整合入潛艦設計;以該集團Scorpene 2000潛艦為例,使用這種燃料電池能以4節速率在水下持續航行三週(先前DCNS的MESMA封閉循環蒸氣渦輪則是4節速率持續潛航兩週)。而DCNS的鋰聚合物電池也已經完成開發,能讓Scorpene 2000潛艦以4節速率持續潛航一週,或者以12節速率連續潛航超過一天。

SMX Ocean全長100m,寬8.8m,高15.5m,潛航排水量4750噸,潛航深度350m,以高持續航速、高續航力和高武器籌載量為著眼 ,最大潛航速率20節, 航速10節時續航力達14000海里(通氣管狀態),可持續在海上作業三個月 ;在作業時,SMX Ocean從基地出發之後,能以14節的潛航速率(通氣管狀態)持續航行一週抵達伏擊區,然後以一個月時間潛伏在水下作業,依靠AIP提供動力,期間完全不需要用通氣管為主機充電,然後再度以14節的潛航速率(通氣管狀態)返回基地。SMX Ocean艦首設置六個533mm魚雷發射器(比梭魚級增加二個),魚雷艙可儲存22件武器,包含黑鯊魚雷、水雷、SM39 Block 2潛射飛魚反艦飛彈、A3SM潛射防空飛彈;艦體後部設置一組六聯裝飛彈垂直發射器,可裝填MBDA的MdCN潛射陸攻飛彈 。包含魚雷管、魚雷艙與垂直發射器,SMX Ocean能攜帶的武器總數高達34件。此外,帆罩後方設置一個大型容器,收容無人水下載具(UUV)、水下發射的飛行載具(UAV)或供特戰潛水人員使用的機動載具等。

由於此時歐洲、日本廠商正在角逐澳洲SEA 1000遠洋柴電潛艦的案子(澳洲預計在2015年選擇設計),SMX Ocean顯然是針對澳洲的需求而來,抗衡日本現有的四千噸級蒼龍級、德國TKMS推出的4000噸級216型等設計。SMX Ocean的特徵如長續航力、較高的持續潛航速率、配備飛彈垂直發射器等,幾乎都是澳洲SEA 1000潛艦案所重視的需求,與一般的近海防禦型柴電潛艦有著顯著區別。 在2015年2月20日,澳洲國防部宣布,SAE 1000潛艦案由法國(DCNS)、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。

在澳洲潛艦案中,DCNS提交的方案就是以SMX Ocean為基礎,稱為短鰭梭魚(Shortfin Barracuda,一種生活在澳洲大堡礁附近的特有種梭魚),在2015年7月中旬首度公開。短鰭梭魚Block 1A全長94m(一說97m),浮航排水量4000噸 以上(一說是4500噸,可能是配備AIP的情況下,不裝AIP船段則排水量可減至4200噸以內),續航力超過10000海里,能持續在海中作業80天(航速10節),潛航深度大於350m,艦首配備六門魚雷管全艦可攜帶34件武器 ,而推進器則恢復成與核動力版相同的噴泵。而法國還打算將短鰭梭魚型潛艦與FREMM巡防艦作為包裹方案向澳洲推銷,FREMM瞄準澳洲SEA 5000巡防艦案;不過最後法國版FREMM沒有被納入SEA 5000的評估範圍。在2016年4月26日,澳洲宣布SEA 1000潛艦案由DCNS獲勝,雙方在2016年12月20日正式簽署合約。

依照後續消息,短鰭梭魚型的外型、尺寸、流體動力設計、航行控制等都沿用梭魚型核子潛艦,而推進系統的技術包含柴油發電機組、電動機、電池等則來自於DCNS現有的傳統動力潛艦技術(例如鲉魚型)。法方提交澳洲的短鰭梭魚潛艦方案 採用傳統的鉛酸電池(競爭對手日本、德國則採用鋰電池),配備四部柴油發電機組以及一個7MW的推進用電動機,帶動一個噴泵推進器,此外不包含AIP(SEA 1000並未將AIP列入必要配備 )。

在2018年10月下旬在巴黎舉行的歐洲海軍展(Euronaval 2018)中,法國海軍集團(Naval Group)宣布,已經發展出安全的高性能鋰離子電池,電池容量比傳統蓄電池增加一倍,需要的充電時間也大幅減少;而海軍集團也十分重視鋰電池的安全性,開發時使用與核子潛艦相同的方法與安全標準。此種鋰電池由法國防衛採辦局( Defence Procurement Agency,DGA)和海軍集團攜手主導開發,海軍集團負責系統整合,CEA Tech向海軍集團提供化學、結構和電子方面的專長,而EDF R&D負責為整套能源供應系統進行測試。海軍集團的前身──DCNS在2006年開始了鋰離子電池系統的初步研究,著重於電池的化學穩定性、物理安全性、電力與熱安全特性等;相較於傳統鉛酸電池,鋰離子電池免除了氫氣帶來的危險,但火災危險依舊存在。海軍集團設計的鋰離子電池採用分層結構,最內層是電池單元,外圍布置電池系統的模組。從2020年起,海軍集團在陸地設施進行鋰電池系統的驗證,同時開始設計潛艦用的鋰電池系統,適合潛艦的空間以及機械環境如電網架構、充電系統等。依照法方資料,法國推出的鋰電池方案是LFP磷酸鋰鐵電池,電芯供電量是45Ah,能量密度為313Wh/L(體積)與149Wh/kg(重量);為了強化安全性,此種鋰電池的每個電芯都有外殼來固定與防護,萬一發生火災可以隔離每個電蕊,避免迅速蔓延。在2024年3月26日,海軍集團發佈新聞稿透露,正與伙伴TNO Nieuws對該集團研製的潛艦用鋰離子電池進行一連串測試。

海軍集團研發測試的潛艦用鋰電池系統正在測試

澳洲SEA 1000潛艦案選擇法國海軍集團後,由於項目大幅度超支落後,且法國無法兌現在競標作業中承諾給澳洲本地產業的工業合作額度,澳洲與法國方面在程序中歧見日深。此外,2010年代中期以後,由於中國軍力日漸擴張、在西太平洋地區的行動日益激進,加上隨後中國與西方因許多事件導致衝突對抗升溫,澳洲在2021年終於決定與美國、英國建立更緊密的軍事同盟,並藉此引進核子潛艦來增強對中國的威懾能力,並且就此了結問題不斷的SEA 1000潛艦案。在2021年9月16日,美國、英國、澳洲三國總理聯合發表宣言,啟動「AUKUS」三方聯盟,項目包括關於潛艦以及分享先進軍事技術等,而澳洲則會在美國、英國協助下發展本國的核子動力潛艦;同時,澳洲取消與法國的潛艦合作。澳洲潛艦案的中途取消,勢必傷害法國海軍集團在國際造艦市場的形象,並影響接下來海軍集團在其他國際潛艦案的勝算。

 SMX 3.0柴電攻擊潛艦

在2020年8月中旬,法國海軍集團公佈了SMX 3.0潛艦設計,用於競標印度Project 75I柴電潛艦項目。SMX 3.0潛艦以短鰭梭魚型的設計為基礎進行修改,浮航排水量減至3000噸級(比短鰭梭魚減少1000噸),長度85m,最大潛航深度大於350m,續航力8000海里以上,可配備海軍集團開發的第二代燃料電池絕氣推進系統(Air Independent Propulsion Fuel Cell Second Generation,AIPFC2G),可持續航行42天以上。艦上配備魚雷管以及八管垂直發射器,總共可攜帶30件武器;垂直發射器可用來發射飛彈或無人飛行載具(UAV),並能整合印度發展的新世代布拉莫斯(BrahMos-NG)超音速反艦飛彈或Nirbhay次音速巡航飛彈。SMX 3.0使用最新的數位化信息技術,包括即時自我診斷、大數據(Big Data)管理等。

荷蘭海象級潛艦替換案(虎鯨級)

在2018年初,法國海軍集團以柴電推進版梭魚型的設計投入荷蘭海軍的海象級柴電潛艦替換案(Walrus Replacement Programme,WRES)中;荷蘭大約在2016年3月正式展開此案。除法國海軍集團的短鰭梭魚級,還有德國TKMS集團的212CD潛艦、瑞典SAAB與荷蘭達門須爾德海軍船廠(Damen Schelde Naval Shipbuilding)團隊以A26潛艦發展 C71遠征潛艦(Expeditionary Submarine),以及西班牙納凡提亞(Navantia)的S80A等四種方案參與了競爭。2019年12月中旬,荷蘭正式啟動評選程序,除了西班牙納凡提亞出局之外, 其他三家廠商都入圍。在2019年2月7日,法國海軍集團與荷蘭位於Krimpen(鹿特丹附近)的Royal IHC船廠簽署合作備忘錄,在荷蘭潛艦案合作。 在2024年3月15日,荷蘭國防部長正式宣佈海象級潛艦替換案的評估結果,由法國海軍集團獲勝,並將此型潛艦稱為虎鯨級(Orka class)。

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