德国新一代212型AIP潜艇

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导读:德国新一代212型AIP潜艇

驶向全球的“欧罗巴水下蛟龙”——德国新一代212型AIP潜艇


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德国212型潜艇4




目前,德国自20世纪90年代初期开始执行的212型潜艇建造计划基本完成。其中U31、U32艇已于2004年10月正式交付德海军潜艇部队使用,U33、U34艇也已下水,已于2006年9月同时建成,目前正在海试。在最近的7年时间里,212型潜艇以其出色的性能引起了世纪上许多国家海军的高度重视,并且成为世界各国媒体关注的热点。随着去年6月9日韩国海军最新一艘212型AIP潜艇“孙元一”号的建成下水,再次掀起了日尔曼新潜艇的热潮。德制AIP潜艇被誉为“驶向全球海军的欧罗巴水下蛟龙”




十五年磨一剑的德意志精工产品


德国海军对212型潜艇提出的基本设计原则是,在209型潜艇基础上加以改进,排水量为1500吨左右,装备AIP系统以增加其水下续航能力,满足21世纪的作战环境要求。1991年,德国海军完成了212型潜艇的方案设计,并且于同年年底由德国国会批准建造首批4艘212型潜艇。




212型潜艇的主尺度为55.9×7×6米,水面排水量为1450吨,水下排水量1830吨。212型潜艇的整体外形为十分光顺的水滴形,长宽比大约为7.9,首部的下方比上方略长一些,这样可以使该级潜艇的首部声纳基阵获得更为良好的工作环境。212型潜艇外形的另外一个显著特点是其指挥台围壳尺寸相对较小,位于整个潜艇的中间偏向首部的位置,指挥台围壳上装有围壳舵。采用围壳舵的主要原因是使该级潜艇的首水平舵远离首部声纳基阵,以减少首水平舵对首部声纳基阵的干扰和不良影响。212型潜艇的尾部为圆锥性尖尾,采用7叶大侧斜单螺旋桨推进方式。尾舵为X型结构,采用X型尾舵可以使212型潜艇在浅水水域获得更加良好的水下操纵性。




212型潜艇没有沿用西方国家自二战之后采用的单壳体结构这一传统设计原则,而是采用了混合式壳体结构设计,在212型潜艇的大部分艇体上采用了单壳体结构,在其余部分艇体上采用了双壳体结构。212型潜艇的耐压艇体首尾两端是模压制成的球形耐压封头,其耐压强度与耐压艇体相同。整个耐压艇体并不是呈直圆柱形而是沿着纵向耐压艇体的直径稍有变化。212型潜艇的耐压艇体基本分为前后两段—-从首部到指挥台围壳后部的位置为前段耐压艇体部分,其横截面直径为6.8米;其余产部分则为后段耐压艇体部分,其横截面直径为5.5米。由于前后两段耐压艇体横截面的直径不同,因此前后两段耐压艇体之间用一段加厚钢板制成的圆锥状耐压艇体予以过渡连接。这一段圆锥状耐压是212型潜艇的AIP推进系统的独立舱段。212型潜艇耐压艇体的侧面和上部包覆着一层非耐压艇体,非耐压艇体与耐压艇体光滑过渡连接,浑然成为一体,形成非常光顺的艇体外表面。




212型潜艇基本上沿用了209型潜艇的总体布置方式,并且采用了209型潜艇的大分舱原则,共分为4个舱室,即首舱、指挥舱、燃料电池舱和动力舱。首舱主要布置了该级潜艇的鱼雷发射管,该舱还用做存放备用鱼雷和艇员士兵居住舱。另外,首舱还布置了逃生口。指挥舱是212型潜艇的中心舱室,该级潜艇的声纳、观通、导航、操艇以及作战指挥中心等部门全部都布置在这一舱室。此外,该舱还布置了军官居住舱。燃料电池舱主要布置燃料电池模块及其相应设备。动力舱主要布置该级潜艇上的主机、推进电机以及相应的辅助设备。212型潜艇的主压载水舱布置在双壳体结构舱段的舷间以及潜艇的首尾部位。


消隐在大海深处的“德意志精灵”


为了全面降低212型潜艇的目标特性信号强度,增加该级潜艇的水下综合隐身性能,联合设计小组在对212型潜艇进行设计过程中对于声学隐身和非声学隐身给予了精心的综合考虑。首先,从总体设计角度上保证该级潜艇具有最小的湿表面积,这样可以减少被敌人主动声纳探测时的反射面积。另外,212型潜艇采用了1部7叶大侧斜螺旋桨,大幅度地降低推进噪声。该级潜艇内部的所有机械设备都经过了严格的降噪设计,全部被装设在高性能的减振基座上,与艇体相连的管路全部采用挠性管路连接方式,从而减少了机械设备振动能量向艇外环境的辐射。联合设计小组在进行总体设计时对212型潜艇内部的主要噪声源进行了特殊处理――该级潜艇主机和辅机被集中布置在一个密封的动力舱室内,装设在一个整体浮筏减振基座上。经过这样的减振降噪处理之后,使得212型潜艇的振动噪声大幅度降低,比较彻底地实现了水下安静航行。




除了上述措施之外,212型潜艇的艇体表面也进行了精心处理,尽最大可能减少艇体表面上的突出体的数量,对艇体上的开孔数量作了最大程度的限制,使得该级潜艇的艇体表面非常平整光滑。另外,指挥台围壳升降装置的开孔、主压载水舱的进水和排水开孔以及鱼雷发射管出口等艇体上较大的开孔部位,都装有活动盖板,可以进行启闭控制,并与艇体外表面形成无缝的光滑连接,从而降低了该潜艇在水下航行时产生的流体噪声。




为了降低212型潜艇声波和雷达波的反射强度,该级潜艇的艇体外表面以及升降装置的表面都涂有最新研制的可以吸附声波和雷达波的特种材料,有效地降低了被敌人声纳和雷达探测到的几率。为了降低212型潜艇磁场的辐射强度,该级潜艇的艇体材料采用的是低磁钢材,同时艇上还装设了高性能的消磁系统,可以随时监测本艇的磁场强度和发现磁异常情况,并且及时为本艇进行消磁处理。这样,212型潜艇可以持续保持低磁的目标特性,大幅度地提高磁隐身性。除此之外,212型潜艇装备的不依赖空气的燃料电池推进系统,对海水的热辐射强度进行了有效控制,而且尾流特征极其微弱。




攀上世界常规潜艇新高峰的强劲动力


212型潜艇最具特色的装备是艇上的AIP推进系统。212型潜艇装备的是燃料电池动力与柴-电动力组成的混合动力系统。燃料电池动力用于在水下进行隐蔽的长时间巡逻航行,而柴-电动力则用于获得作战所需的高航速。




212型潜艇上的燃料电池动力主要由9组质子交换燃料电池模块、14吨的液氧储存罐以及1.7吨的气态氢储存柜组成。燃料电池的工作原理是使氢燃料与氧化物在一个特殊的燃烧室内发生化学反应直接生成电能,然后利用输出的直流电驱动电机推动潜艇前进。每组燃料电池模块的输出功率为34千瓦,9组的输出总功率为306千瓦。如果212型潜艇仅仅利用艇上的燃料电池,则可使该潜艇的最高潜航速度达到6.5节。




柴-电动力由1台功率为4243马力的MTU16 396型柴油发电机组、1台交流发电机、1台功率为3875马力的西门子推进电机、高能蓄电池组和配电设备等组成。这两种推进系统可以分别单独地进行工作,也可以同时进行工作。




212型潜艇水下最高航速为20节,水面航速12节。水面航速为8节时,续航距离为8000海里。利用212型潜艇上的燃料电池推进系统再加上艇上蓄电池系统,可以使212型潜艇的持续水下航距离超过1638海里,这一续航距离是1200吨级的209型潜艇水下续航距离的4倍以上。从连续潜航时间方面来说,212型潜艇在不使用通气管装置的情况下,水下连航行时间可以长达3个星期。212型潜艇的下潜深度250米以上,海上自持力50天,艇上人员编制27人。




极具攻击性的“欧罗巴水下蛟龙”


212型潜艇装备了德国最新研制的潜艇集中控制系统,该系统对212型潜艇实现操纵控制的全自动化提供了有力的保证。在中央操纵控制台上完成对212型潜艇的深度、航向、航速、纵倾以及补重等方面的全方位控制,仅需一名值班艇员即可。




212型潜艇的首部装备了6具533毫米水压式鱼雷发射管,鱼雷的发射方式既可采用液压方式,亦可采用自航方式。212型潜艇的鱼雷发射管可以发射DM2A3型和DM2A4型重型鱼雷。这两种鱼雷是在STU型和SST-4型鱼雷的基础上经过改进而研制成功的新型鱼雷,鱼雷上装有智能化的电子系统以及先进的声学系统和引信系统,既可用于反舰,亦可用于反潜。212型潜艇总共可以携带12枚鱼雷。如果不携带备用鱼雷的话,可以装载24枚水雷。这些水雷既可利用该级潜艇上的首鱼雷发射管布防,也可以装在外置式的布雷装置内,由艇内人员操纵,利用水雷投掷器把水雷投掷器把水雷投向艇外。




212型潜艇装备了DBQS型综合声纳系统,该综合声纳系统包括首部柱面中频被动测距及侦察声纳、FAS-3型低频/中频舷侧噪声测距声纳以及低频拖曳声纳。其中,拖曳声纳的基阵长度约为40米,利用拖缆拖于指挥台围壳的后面,探测距离可达100千米以上。212型潜艇装备的观通导航系统主要有1007型I波段导航雷达、攻击潜望镜、搜索潜望镜、卫星导航定位系统、无线电综合导航系统、电罗经、计程仪以及测深测冰仪等。1007型导航雷达具有良好的目标探测能力,主要用于导航和对海面搜索,并且兼有对空中目标的搜索能力。与209型潜艇上装备的潜望镜相比,212型潜艇上的攻击和搜索潜望镜性能有了比较大的改进,潜望镜的光学通道性能有了较大的改善,提高了光传输能力和分辨率。另外212型潜艇上的搜索潜望镜还增设了红外探测和微光夜视装置,提高了潜望镜的观测精度和夜间观测能力。




212型潜艇装备的卫星导航定位系统可以接收GPS卫星发射的信号,给出该级潜艇的精确位置坐标,其定位误差小于15米。212型潜艇的通信系统是高频单边电台、超高频和甚高频收信/发信机、高频/中频/低频接收机以及水声通信机等。此外,该级潜艇上还装设了可伸缩式的棒状天线。




212型潜艇的建造成功,对于21世纪世界各国海军常规动力潜艇技术的发展产生了多方面的深远影响,使许多国家看到了21世纪潜艇水下动力方面将要发生巨大变革的曙光。




在212型潜艇装备的燃料电池基础上,德国西门子公司又研制出功率为120千瓦的新型大功率质子交换膜燃料电池模块单元,并且把两个120千瓦的新型质子交换膜燃料电池模块单元组合起来,使之成为具有240千瓦功率的常规动力潜艇AIP燃料电池系统的标准组件。目前,西门子公司已经宣布,这种总功率为240千瓦的新一代潜艇用AIP燃料电池系统的标准不仅可以装备在德国的214型潜艇上,也可以装备在目前在世界各国海军就役的209型潜艇上。更为吸引人的是,西门子公司还做出承诺,即使那些不是由德国建造的常规动力潜艇,也可以利用嵌加独立舱段的方式装备240千瓦燃料电池模块组件。这一事实表明,212型潜艇的AIP推进模式,在不久的将来可能在世界各国海军中得到普遍推广使用,从而把世界常规动力潜艇的整体性能和作战能力提高到崭新的水平,并且可能在世界范围的军事和政治方面产生难以估量的重大影响。




212型潜艇的建造成功为214型潜艇在世界各国海军的普及和推广奠定了重要的基础。214型潜艇是德国在兼具209型潜艇和212型潜艇两者之间的基础上研制的出口型潜艇。214潜艇不仅将要装备240千瓦功率的AIP燃料电池系统的标准组件,而且在某些性能方面将要超过212型潜艇。这种新型潜艇不仅在北约军事集团的内部,而且在购置了德国209型潜艇的许多国家中产生了很大的影响和诱惑力,有着非常广阔的国际市场前景。




总之,随着德国212型4艘潜艇的建成和服役,它的影响将会日益广泛和深入,212型潜艇将以其出色性能以及别具一格的特点,博得世界各国海军的瞩目和青睐,在世界常规动力潜艇领域里占重要的一席


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