DM2A系列/SST4/SUT潛射魚雷

德國STN Atalas的DM2A4海鱈魚雷
──by captain Picard
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DM1海蛇/DM2海豹魚雷 在1950年代,西德重建潛艦部隊,初期使用美製MK-37 19吋(480mm)潛射反潛/反艦魚雷。西德海軍實際使用後發現,MK-37的聲納尋標器不適合在德國潛艇作業的波羅的海沿岸淺水環境運作,容易受到背景回波干擾。西德海軍嘗試調校改進MK-37的尋標器,但效果不佳。 在1958年,隨著美蘇冷戰的時局變化與北約成立,西德開始發展本國的潛射導向魚雷,並配合當時逐漸成熟的電子射控計算機技術。在1967年,西德AEG-Telefunken( Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft ,日後先後整併成STN-Atlas Elektronik Underwater Technology 以及Atlas Elektronik)推出DM1海蛇(Seeschlange),是西德第一種國產潛射導向魚雷。 緊接著在1969年,AEG推出DM2海豹(Seeaal)反潛/反艦魚雷,1970年服役,改良後的DM2A1則在1976年服役。DM2是西德第一種線導魚雷,透過一條銅質導線連結魚雷與潛艦射控系統,將射控系統的控制信號傳到魚雷,可攻擊水面與水下目標,如果導線斷裂,魚雷上的終端主動聲納尋標器就可以直接搜索目標。
DM2長6.08m(加上導線尾艙為6.55m),重1380kg,配備一個中250kg的PBX炸藥 DM2配備一個重250kg的PBX戰鬥部。DM2的尋標器設計著重於在淺水環境操作,兼具反潛與反艦能力。 SST-4/SUT魚雷
SST-4線導反艦魚雷,是在DM2的基礎上發展而成。 推出DM2之後,AEG也開始發展出口用的線導魚雷。首先推出的是SST-4反艦魚雷,沿用DM2的線導系統與銀鋅電池推進系統,但只能攻擊水面目標。SST-4能在水下4~100m發射,可以選擇以23節航速的低速模式(此時射程36.5km)或35節的高速模式(此時射程11km),魚雷的銅製導線總長度為27公里,戰鬥部重260公斤。一但導線切斷後,魚雷就以自身的主/被動聲納尋標器搜索,被動模式的探測與攻擊距離約5km,主動模式為4km。
SUT反艦/反潛魚雷,以SST-4為基礎納入反潛能力。 由於德國鬆綁魚雷技術出口,因此AEG繼續以SST-4為基礎加入反潛能力,成為SUT反艦/反潛魚雷,SUT就是水面(Surface)/水下(Underwater)/目標(Target)。SUT沿用與SST-4相同的推進系統與戰鬥部,使用技術較先進的主/被動聲納尋標器,戰鬥部除了接觸引信外還有磁氣近發引信,因此跟DM2A1一樣兼具對水面與水下目標的攻擊能力。SUT是在1975年開始研發,1976年開始測試,1980年開始服役。SUT專供針對外銷市場,因此隨著209系列潛艦的出口而廣為多國採用(DM2僅供德國海軍自用)。 SUT雷體長6.15m(含捲線器則為6.62m),直徑533mm,重1414kg,戰鬥部重260kg,最大操作深度在600m以上,最低操作深度2m,採用與SST-4相同的電力推進系統(銀鋅電池、三速推進電機、5/7葉片螺旋槳),最大航速35節,最大射程40km,航速18節時射程28km,航速23節時射程40km以上,航速35節時射程12~15km,採用中途線導加上主/被動聲納尋標器導向,被動聲納歸向的探測距離4~6km,主動歸向探測距離3km。除了接觸式引信外,SUT還增設磁氣感應引信,因此具備與德國自用DM2A1的對水面與水下攻擊能力。 第一代SUT Mod0被印尼與希臘採用,第一種改良型SUT Mod.1(根據若干客戶要求改進)被印度與智利採用;第二種改良型SUT Mod.2增加了一個音響通道,可將聲納資料中繼傳輸回發射平台,顯著增加尋標器整體表現,能由艦上人員控制來攻擊水面目標。韓國在1987年訂購了首批48枚SUT Mod.2,價值7680萬~8640萬美元(平均每枚單價160萬~180萬美元),在1997年增購第二批48枚SUT Mod.2,價值8640萬美元。 在1981年,印尼與西德接觸,打算以授權方式在印尼生產SUT魚雷,由印尼本地IPTN生產,合約在1986年簽署;台灣就從印尼購買過印尼生產的SUT。SUT的使用國包括智利(95枚SUT Mod 1)、哥倫比亞( 56枚)、厄瓜多(56枚)、希臘(112枚SUT Mod 0)、印度(95枚SUT Mod 1)、印尼(37枚SUT Mod.0,另外可能通過授權生產自行產製50枚)、韓國(分兩批採購96枚SUT Mod2,每批48枚)以及台灣(可能是SUT Mod.2,由印尼生產,數量據說達200枚,也有消息指出是112枚)。此外,巴基斯坦也可能也引進過SUT。 在2000年代,ATLAS Elektronik為SUT提供二階段升級方案,使SUT魚雷能適應現代作戰環境,繼續服役20至30年;此升級計畫參考海鱈(Seehecht)DM2A3與DM2A4的模組化設計,第一階段是SUT Mod 3(相當於DM2A3的水平),第二階段則是進一步升級到SUT Mod 4。其中,第一階段SUT Mod3升級與DM2A3同級的水平,包括更新導引頭硬體(尋標器、電子裝備)與軟體、實現導引系統全數位化,以光纖導線取代原本金屬導線,換裝新螺旋槳推進器 , 更換魚雷外殼等,並配合更換新的測試裝備、演習訓練紀錄與評估設備,而戰鬥部與推進電池和馬達仍保留不更動。而第二階段升級為SUT Mod 4,在Mod3的基礎上進一步更換推進系統,提高速度與射程,整體性能與DM2A4同級。SUT Mod 3性能與DM 2 A3類似,航速35節時續航力6.5海里,航速23節時 續航力15海里,攻擊深度的範圍介於水下2m至近300m。 DM2A3
正裝填到德國海軍206A潛艇魚雷管的DM2A3魚雷 在1977年,AEG-Telefunken提出改進DM2A1的計畫,包括更新導引、電子與定位系統等。 在1982年1月,西德批准研製新一代的潛射魚雷研發計畫,並分為兩個階段:第一階段發展的新魚雷型號為DM2A3,以DM2A1為技術基礎,換裝新的導引與電子系統(基本上就是1977年AEG的提案),以提高導引系統搜索與定位準確度。第二個階段則是提高推進系統功率以及增加魚雷發射深度;德國海軍希望第二階段的新型魚雷用於1980年代規劃的211型潛艇,211型後來取消、納入新開發的燃料電池絕氣推進系統(AIP)而成為212型,而第二階段的新魚雷隨後型號訂為DM2A4(見下文),當時預計1998年完成。 在1982年,DM2A3進入定型階段,同年AEG-Telefunken被代姆勒.朋馳(Daimler-Benz)購併;在1983年,新魚雷原型開始測試。在1983年2月,西德軍方指示DM2A3的研發試驗工作在1988年完成,1991年實現量產。 DM2A3根據當時外銷的SUT魚雷的研製經驗,加上當時電子技術的進步,新導引系統、數據傳輸與軟體等都如期完成。DM2A3被命名為無鬚鱈(Seehecht),外銷型號稱為海鱈(Sea Hake)。 按照計劃,搭配DM2A3魚雷的潛艦戰系與魚雷火控系統,是1978年德國與挪威政府協議所確定的指揮及作戰系統,由挪威康斯堡(WS Kongsberg Vaapenfabrik)負責研製;新潛艦作戰系統的研發工作遇到延遲,直到1987年才基本完成,趕不上西德將206型潛艇升級為206A的工作(1980年代中期完成)。為了能即時將DM2A3部署在206A上,西德另外委由克魯伯.阿特拉斯(Krupp-Atlas Electronik,KAE)研製SLW-83整合式魚雷射控系統以及CSU-83(DBQS-21D)整合式聲納系統。至於挪威康斯堡研發的系統則是後來的MSI-90U整合指揮與武器控制系統,裝備於挪威向西德訂購的210型柴電潛艦(烏拉級)以及後來德國的212型潛艦上。 在1989年7月至1992年2月,12艘206型潛艇陸續被升級為206A,剛開始這些潛艇並沒有裝備DM2A3魚雷,直到1994年秋開始裝備。 DM2A3魚雷長8,15m,重1451 kg。DM2A3擁有全新開發的尋標器,主動聲納發聲裝置是由4x36個固定式水聲換能器組成的陣列,設置魚雷外部的固定基座上,不像舊型魚雷一樣將換能器陣列安裝在魚雷內部的旋轉基座上。DM2A3戰鬥部與DM2A1相似,裝藥量250 kg左右。DM2A3的引信系統在戰鬥部內,包括接觸和電磁感應引信。在電磁起爆模式下,魚雷尾部的兩個極向限圈通電產生交流磁場,接近目標時就會產生感應磁場,而魚雷前部;魚雷頭部的電磁感應器能感應尾部2個線圈磁場疊加產生的垂直分量,並產生起爆動作的控制信號。而接觸引信則是彈簧—推連桿構成的質量慣性系統來觸發。 DM2A3全新開發的魚雷核心控制組件是中央式電子設備,魚雷航行所需的所有數據均導引系統的中央處理器提供,並負責線導程序中的數據傳輸工作;DM2A3的制導系統可用於反艦和反潛攻擊。核心控制組件還能根據電磁磁場的垂直分量,計算出引信所受的電磁脈衝。魚雷戰鬥部後方布置了傳感器,包括航向和深度陀螺儀的系統並含數位控制的減搖穩定,可通過航向-位置關聯系統測量航向、深度、慣性等實際值,深水控制性能良好。通過2個的深度傳感器(分別用於淡水與深水)進行深度測量。 與前代DM2A1魚雷相比,DM2A3的電子設備技術水平更加先進;DM2A1魚雷共有1000多個電晶體管與500個半導體電子元器件,電路板共74條/84路;而DM2A3引進積體電路(IC)技術,只有3個CPU單元和198個積體混合電路模組,電路板減少到24條/12路。 DM2A3魚雷引進新的自動化自我檢測技術,在工廠進行一次計算機控制的外部邊際測試約只需1小時,在潛艦上則可以使用1套全自動內建測試程序BITE(Built in Test Equipment),在10s內完成系統的檢驗,對於減輕艦上人員工作、提高作戰效率有很大的幫助。 DM2A3沿用與DM2A1相同的推進系統,包括鋅-氧化銀電池,以及一部低轉速、雙向旋轉的直流發電機,推進電機重130 kg,電機有三種航速選擇(35節、23節、18節),最大射程28km。DM2A3電池能量20KW,功率約為80kW。推進器方面,DM2A3使用新的6/5側傾螺旋槳,取代DM2A1魚雷的鋁製6/5翼型對轉雙螺槳推進器(1970年代的典型設計),使運轉噪聲進一步降低。
DM2A3魚雷尾部是線導系統的導線儲存尾箱,箱內裝有8000多米長的線導和導線防護裝置;魚雷發射後,導線儲存尾箱留潛艇發射管內。 1.在潛艦上的作戰系統支持下,進行目標識別、分級、航行路線預測,產出接戰方案與裝訂魚雷火控參數。完成後,戰系將指令傳給魚雷發射系統,通過導線將初始數據上傳給魚雷導引系統。 2.魚雷導引系統初始化完畢、向魚雷火控系統發出備便信息。確認後,火控系統向魚雷發出預備指令,啟動魚雷電池、魚雷導引系統啟動並初始化,備便後向魚雷火控系統發出反饋信號「可正常發射」,隨後火控系統正式下達發射指令。 3.收到發射指令後,魚雷啟動航行程序,啟動發動機,魚雷發射出管;魚雷出管大約10秒後,開啟魚雷導線和潛艦導線之間的通信。 4.戰鬥部有安全機制,魚雷出管航行超過安全距離(設定有90 m,150m或者300 m等選擇)後引信才解除保險備炸,以防萬一魚雷出管後誤轉向攻擊發射艦、或其他因素在近距離引爆。 5.魚雷航行過程中,通過潛艦跟魚雷上的被動聲納繼續跟蹤目標、不斷更新目標方位,持續通過導線將更新的指令上傳給魚雷,使魚雷航行到預定的位置(魚雷尋標器捕捉目標的範圍以內),或者直接命中目標(直接引導魚雷進入磁感應引信距離或直接碰撞,但可能性低)。魚雷航行期間,魚雷的航向、深度和速度都由魚雷本身導引系統決定,或者選擇用潛艦火控計算機自動求解或人工導控,將修正指令透過導現傳給魚雷。 6.接近目標時(航程終端),魚雷啟動終端主動尋標器,由魚雷導引系統自行識別目標;此時導線仍然連接魚雷,搜索導航工作由魚雷導引系統執行,並可啟動魚雷內部計算程序;如果魚雷聲納尋標器接觸目標,就直接引導魚雷朝向目標直到引信響應起爆。而如果從導線收到指令,魚雷仍可關閉主動尋標器,重新回到線導模式。 7.如果魚雷未能命中目標,當電池耗盡或者航行速度低於3 節時,引信自動失效,避免造成不必要誤傷。魚雷本身會由於負浮力而沉入海域。 DM2A3的訓練用操雷以操雷頭取代原戰雷頭,並以可充電電池戰雷頭取代戰雷的一次性銀鋅電池;操雷頭裝有數據記錄設備、配重以及便於回收的浮力設備等,最大數據儲存量為80 W。操雷的操雷頭、電池段和雷尾部分都會塗上亮紅色,便於演習、試射之後在海面尋找。 DM2A4
(上與下)德國212A型使用的DM2A4魚雷,注意魚雷前部的適型聲納尋標器。
1982年當DM2A3魚雷還在研發階段,第二階段的DM2A4魚雷研製工作就已展開,旨在提高魚雷航速、航程和發射深度,當時訂下的性能指標包括航速20至50節、最大航程50
km、最大發射深度約達到500m。原本DM2A1/A3的銀鋅電池的能量密度無法達到性能要求,因此DM2A4在設計階段嘗試了其他的推進系統,包括燃燒工作的熱力推進;其中,德國曾研製一種魚雷用轉子引擎(Wankel
engine,由轉子在氣缸內作旋轉運動的內燃機)並在DM1魚雷上測試。除了熱力推進之外,其他發展方向包括鋁-氧化銀(Aluminum-Silver
Oxide)等能量密度更高的電池。 DM2A4原訂是配合211型潛艦而發展;在1987年,德國海軍取消211級項目,並轉而起動裝備燃料電池AIP的212型潛艦,原本211級的大部分技術指標都直接用於212級,所以DM2A4魚雷也改裝到212級潛艦上。 在1996年,DM2A4魚雷完成設計定型,1997年進入原型製造階段。照原計畫,DM2A4應在1998年開始量產,並在2001年完成;然而到2001年結束,DM2A4的研發工作並未完成,測試驗證也不得不推遲。不過,預定搭載DM2A4的212型潛艦項目先前也經過推遲(最後成為212A型),所以DM2A4推出時仍與212A首艦(U31)的時程相配。首批DM2A4於2008年12月3日交付德國海軍,並裝備212型潛艦。 DM2A4魚雷長6.62m(標準構型),PBX戰鬥部重260kg(相當於460kg TNT炸藥的當量),與DM2A3相同;引信也與DM2A3相同,包含磁感應近發引信與連桿接觸引信。DM2A4通電後10秒鐘即可從發射管射出 ,能自行從魚雷管游出或由水壓彈射。 DM2A4使用Atlas製造的150V鋅-氧化銀電池組(Zinc-Silver Oxide,ZnAgO) ,驅動一具高頻永磁交流推進電機,電機由鈷釤永磁合金材料製造,可維持33%的運轉效率,持續產生300KW(400馬力)的功率來帶動推進器 (另一說是275KW、368馬力),帶有電子整流 ,透過脈衝轉換來進行連續無級變速系統。永磁電機與低噪聲減速器被設計成一個整體機構,減速器為低聲噪的7相定子帶星形齒輪。為了降低震動與噪音,DM2A4的電機附帶減震設備,並在推進軸上設置減震部件。DM2A4使用一組同軸反轉的側傾螺旋槳,兩組螺旋槳葉片分別是9片與7片。 DM2A4採用模組化的設計,例如能依照目標的威脅等級調整配置的電池模組數量,成為長度、射程與速率不等的多種構型。DM2A4每個電池模組由86塊單體電池構成,這些單體電池由7片薄片連接,並由水槽冷卻。 在標準構型下,DM2A4配備四個這樣的電池模組,總長度6.62m,最大航速50節(前一代DM2A3僅35節)。 在中型構型下,DM2A4配備三個電池模組,長度縮為5.4m(攜帶導線圈5.78m),最大速率45節,最大有效射程40km。 在短構型之下,配備二個電池模組,最大速率42節,最大有效射程28km。 在超短構型下,只攜帶一個電池模組,長度縮減為4.55m(攜帶導線圈4.92m),最大速率35節,最大射程17.5km。 廉價構型下,只攜帶一個電池模組,性能與超短構型類似,但進一步省略金屬導線,完全依靠魚雷尋標器自導,此種構型主要用於攻擊航線固定、速率較慢的商船。 此外,Atlas也規劃為DM2A4更換不同的導引段、把戰鬥部換成任務籌載,成為水下自航載具(UUV);例如,移除戰鬥裝藥和引信後,把騰出的空間裝置專用偵察聲納、遙控爆炸裝置等,而此種遙控爆炸裝置可用於沉底水雷或者SeaFox-UUV獵雷載具。 隨後STN Atlas Elektronik又開發出延長射程的DM2A4ER(SeaHake mod4)構型,配備六個電池模組,雷體長度增為8m,在2012年3月的測試中達成140km的航行距離,這樣的射程僅次於俄羅斯的波塞頓洲際魚雷(Status-6型核動力UUV),屬於攻擊型水下無人載具(UUV)的範疇,具備在敵防區外或低警戒區域發射、實施遠程水下打擊的能力。 依照早期的資料,DM2A4的標準構型極速超過50節(航速52節時續航力48km),最大航程90km,對付一般中/高速機動目標則有50km的射程;相較於上一代 的DM2A3魚雷(使用銀-鋅電池、直流推進馬達),其航速增加了50%,推進能量增加四倍,但噪音也增加了50%。不過,不清楚這是採用原訂鋁-氧化銀電池時的性能指標,還是改用鋅-氧化銀電池的實際表現。 導引系統方面,DM2A4魚雷的搜索及追蹤系統是在DM2A3的技術基礎上進一步發展,包括光纖通信導線替代原本的銅質導線,並引進含光纖陀螺的數位捷聯系統,讓導引系統能更精確控制魚雷航向及位置。相較於DM2A3,DM2A4的導引系統組件實現了全數位化。DM2A4是全世界第一種採用光纖作為訊號纜線的線導魚雷,其光纖直徑300微米,資料傳輸頻寬大於以往魚雷的銅製導線,重量與體積也遠低於後者,而且不受電磁脈衝干擾。 一般魚雷尋標器多半使用平面聲納陣列技術,波束移動範圍約為水平120度、垂直70度,視角較為集中,在終端導引階段具有較佳的準確度 ;但是較窄的搜索範圍使這種魚雷在搜索目標階段必須以蛇行方式接近目標,在轉彎運動時會產生嚴重的空蝕效應(Cavitation effect),增加了噪音,萬一搜索不到原先預定的目標,還必須以五角形航線進行大範圍搜索,此種航路可能會讓魚雷導線纏死。 DM2A4魚雷則使用DM2A3以來發展的固定式適形陣列(Conformal Array)尋標器,聲納陣列換能器沿著魚雷鼻端排列,具有高達220度的水平向掃瞄範圍(左右各110度)。由於此種尋標器的縱向掃瞄範圍只有48度(正負各24度),因此DM2A4前進行不斷進行自旋運動,使其寬廣的橫向掃瞄範圍能涵蓋所有方位,如此DM2A4就能直接朝目標前進而不需要蛇行,而且自旋運動產生的空蝕效應非常輕微。除了一般的主/被動模式外,DM2A4的導引系統還具有尾流歸向模式,能辨識船隻通過時產生的尾流並朝其方向追上去;俄製魚雷已經廣泛使用尾流歸向技術,而DM2A4則是少數開始採用此類技術的西方魚雷 。 由於導引與尋標系統的精進,DM2A4的淺海環境操作能力比DM2A3大幅增加。
DM2A4的外銷型號稱為海鱈(SeaHake)Mod
4,隨著德國製214系列與改良型209系列潛艦廣為各國採用;至2015 年,已交付超過300枚魚雷給各國客戶。海鱈Mod 4銷售狀況如下: 5.希臘:在2022年訂購44枚,供Type 209/TR1200 Okeanos 級潛艦Type 214HN(Papanikolis級),2025年再增購38枚。 6.巴基斯坦:是三艘法製奧古斯塔90B潛艦(Khalid級)壽命中期升級時的項目,訂購年份不詳。 7.西班牙:西班牙2005年訂購DM2A4魚雷,供當時發展中的國產S-80A型潛艦使用。在2022年,西班牙為這批魚雷購買新型電池。
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