212型潛艇:發展沿革,研製背景,建造沿革,服役歷程,技術特點,艇身設計,操控設計

212型潛艇（英語：Type 212 submarine，德語：U-Boot-Klasse 212 A，義大利版稱之為Todaro class submarine，托達羅級潛艇）是德國聯邦國防軍海軍/義大利海軍隸下的一型常規動力攻擊潛艇。

本級艇由德國設計建造，是德國優良造艦工藝以及最尖端科技的結晶，也是全世界第一種採用燃料電池的AIP潛艇，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艇更加流線。

本級艇還是當今世界上現役唯一一種配備固定式火炮的潛艇，其裝備的Muraena自動火炮系統在潛艇于洋面執行某些特殊任務，或面臨突髮狀況時，讓浮航的潛艇有某種程度的近距離壓制火力。

基本介紹

中文名稱：212型潛艇
英文名稱：Type 212 submarine
前型/級：206型潛艇和209型潛艇
次型/級：212A型潛艇和214型潛艇
研製時間：1990年代-2002年
服役時間：2005年10月19日
定型時間：2002年3月20日
國家：德國
建造單位：哈德威造船廠( HDW )
艇型：常規潛艇
建造數量：約10艘
服役情況：在役

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發展沿革

研製背景

第二次世界大戰之後，聯邦德國受條約限制，先後建造的205型潛艇和206型潛艇的排水量都在450噸以下，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，戰力受到很大的限制。

20世紀70年代，按照之前計畫，聯邦德國研製的潛艇由24艘較小的作戰潛艇和6艘較大的獵潛潛艇組成。為了使獵潛潛艇具有較快的航速和較大的續航力，考慮在該潛艇上使用20世紀50年代就開始研製的AIP系統。為此，聯邦德國對各種AIP系統進行了比較，其中包括“沃爾特”閉式循環汽輪機、斯特林發動機、閉式循環柴油機和燃料電池等，並將該潛艇設計命名為208型潛艇。由於AIP系統的研究進展緩慢，一直沒有適合的AIP系統可以使用，聯邦德國最終在1982年取消了該項目，並繼續制定新的設計概念，在新的設計中考慮了北約的作戰需求，並將該潛艇設計命名為211型，這個序號接在出售挪威的210型/TR-1000之後。

20世紀80年代，聯邦德國研製的燃料電池和閉式循環柴油機兩種AIP系統逐步進入實用階段，並將燃料電池作為重點研究和套用對象。1984年，聯邦德國HDW船廠將燃料電池系統裝於潛艇分段內，進行了全面的陸上試驗試驗表明該系統可以運行，而且安全可靠。1987年，聯邦德國又將這種AIP系統加裝到205型潛艇U1艇上，在海上成功地進行了6個月的試航，驗證了該系統的適用性。

1990年，德國海軍開始醞釀以209型潛艇1200型潛艇為母型，通過加裝燃料電池AIP系統，設計世界上第一艘裝備燃料電池AIP系統的潛艇，並換裝性能更好的聲吶、潛望鏡及武器系統等，這就是212型潛艇。

建造沿革

德國海軍計畫採購12艘左右的212型，並於1995年開始建造第一批四艘；但是20世紀90年代歐洲各國競相大幅刪減國防預算，德國也不例外，導致212型潛艇的建造大幅延後，甚至一度瀕臨取消，不過最後212型仍然存活下來。

1994年，由於條約限制的效力告終，212型得以放大至正常潛艇的噸位，其全面發展契約正式簽訂，德國政府決定採購第一批四艘，HDW為主承包商，德國另一家著名潛艇製造商泰森北海（TNSW）的恩登廠則為次承包商。

1995年，由於義大利海軍在此之前早放棄了自身的S-90柴電攻擊潛艇計畫，因此加入了德國212型潛艇計畫，雙邊的合作關係於1996年正式展開；由於將義大利的需求納入212的共通設計中，因此德國隨即對212型潛艇設計進行了修改，將修改的最終版212型稱為212A型。

1998年7月，212A型首艇U-31（S-181）在HDW廠開工建造，2002年3月20日完工下水，隨後展開廠試，2003年4月在波羅的海進行淺水域測試，在2004年8月交付。二號艦U-32（S-182）2003年12月4日下水，2005年5月交付。第一批四艘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）。2006年9月22日，德國政府與GSC簽約，採購第二批二艘改良型212A型（U-35、36），分別由HDW與TNSW各造一艘，兩艇分別於2015與2016年成軍。

服役歷程

2005年10月19日，U-31艇和U-32艇服役。三號艦U-33（S-183）於2004年9月下水，2006年6月13日服役；而四號艦U-34（S-184）則在2006年7月下水，2007年5月3日服役。

技術特點

艇身設計

212A型艦尾呈尖錐狀，指揮台圍殼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型潛艇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儘量減少的艦體表面開口，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型潛艇採用雪茄型船型，艦體構造融合單殼與雙殼設計，前部船體採用單殼結構，後段則為了容納燃料電池儲氫容器而使用雙殼結構，此外耐壓殼上部還有一層非水密的上部構造，由艦首一路延伸至艦尾；相較於一般純單殼設計，複合型以管狀的單一耐壓殼為主體，在其外附加部分外殼（通常位於潛艇艦體上部或下部），與內部耐壓殼之間形成非水密的自由流水空間（稱為舷間空間），能將一些不需要特別保護、能直接與海水接觸的設備（例如壓載水艙、燃油艙、浮力調整艙甚至相關機械設施等等）設定在這些地方，而不去占用耐壓殼內部的寶貴空間。

操控設計

212A型採用比較罕見的X型尾翼；無論是水平或垂直方向的航向改變，X尾翼的四個舵面都會參與，而傳統十字尾翼在垂直或水平控制時各只有兩個舵面參與，所以X尾翼的等效舵面積較高，換言之能在面積比較小的情況下獲得與十字尾翼相同的舵面積，所以長度可以不超過潛艇輪廓的橫斷面，故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，動作稍有不甚就會讓潛艇失控，因而需通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，降低艦體的流執行緒度。一反過去德國潛艇的慣例，212A型的水平控制翼從艦首移至帆罩上。

動力設計

212A型是全世界第一種採用燃料電池-柴電動力系統的潛艇。212A型首艦U-31號的燃料電池為西門子的第一代實用化PEM燃料電池，由9組PEM燃料電池單元、兩個14噸的液態氧儲存槽以及氫儲存容器組成，每組PEM單元可輸出34kW，九組PEM加起來的總功率達306kW，使U-31能以5節以下的低速在水下連續潛航二至三周。金屬氫化物氫氣儲存槽能在10小時內完成80%的裝填，25小時內完成100%的裝填。液態氧由低磁性鋼材製造的儲存槽來容納，安裝於燃料電池之上、氫氣儲存槽之下，採用彈性基座裝設以抵銷震動的影響，液態氧儲存槽周圍設定泡棉以形成中性浮力，操作期間不會改變重量。

氮氣則以高壓氣體的方式貯存於瓶中。液態氧儲存槽不僅用來供應燃料電池，也用來提供潛艇在持續數星期的潛航所需的氧氣。至於後續三艘212A（U-32~34）以及外銷用的214型潛艇則換裝更先進的第二代PME燃料電池系統，由兩個功率各120kW的燃料電池模組構成，不僅結構較為簡化，水下續航能力也提升了三倍左右；每個第二代PEM電池模組重約900kg，體積為4400px X 1325px X 1250px，輸出電流560安培，電壓215伏，工作溫度為80℃，全負載工作時的能量轉換率為58%。

212氫儲存槽布置為了減少占用壓力殼內的可用空間，將氫氣與氧氣儲存設施設定於耐壓殼體之外。 212A的前半段艦體為單殼結構，帆罩部位以後則為了容納氫儲存容器而成為雙殼；後段耐壓殼體直徑由前段的6.3m縮小到5.8m，騰出的外部空間用來容納38個貯氫合金儲存單元，以環繞方式布置在後段耐壓殼體外部兩側，每個單元長5.2m、直徑1250px、重4.2噸，各自能儲存84kg的氫。而212型的兩個液態氧儲存槽則設定在艦體上部耐壓殼體外部與外部船殼之間的空間中。此種設計不會占用壓力殼體內的空間，使艦內可用空間增加，有利於艦體設計的緊緻性；相關的的隱憂也十分顯著，首先置於耐壓殼外的氫與氧容器少了一層保護，面對外來爆震力量衝擊時比較脆弱，對於抵抗戰損較為不利。

除了AIP之外，212A型潛艇仍設一般的柴油電力推進機組，主機為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4200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（Permanent Magnets Motor，PMM），輸出功率達2420軸馬力。212A型的鉛酸蓄電池安裝於艦體前段的甲板，用於提供潛航所需的動力；這些鉛酸電池由Piller公司的發電機負責充電，充電速度極快；發電機安裝在雙層彈性懸吊基座上，以減低運作時產生的噪音與震動。

船電系統

水下偵測部分，本級艦配備STN Atlas Elektronik DBQS-40主/被動聲納系統，整合有艦首環形中頻被動陣列聲納（CHA）、FAS-3側面中/低頻被動陣列聲納、TAS-3低頻拖曳陣列聲納（其聲納聽音陣列長度達40m，由又下方的尾舵頂端施放，最大偵測距離在100km以上）、被動測距聲納（PRS）、主要用於迴避水雷的STN Atlas Elektronik MOA-3070高頻主動聲納（MAS）、環形聲納訊號接收警告器（CIA）等，功能完備而且涵蓋面佳；至於義大利的212A型潛艇則配備STN Atlas Elektronik的CSU-90整合水下聲納系統（Integrated Sensor Underwater System），是DBQS-40的輸出型號。

水面偵測部分，212A型帆罩內的伸縮桅桿群包括一具Kelvin Hughes Type-1007平面搜尋雷達、一具蔡斯（Zeiss）的新型SERO-14光電偵搜潛望鏡、一具蔡斯SERO-15光電攻擊潛望鏡，以及一具由歐洲航天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的潛艇版本）。SERO-14光電搜尋潛望鏡整合有紅外線熱影像儀、光學測距瞄準儀、GPS全球定位系統等，而SERO-15則整合有光學瞄準儀與雷射測距儀；此外，艦上的導航定位裝備還包括衛星導航定位系統、無線電綜合導航系統、水下計程儀以及測深測冰儀等等。

作戰系統

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天防衛公司（Konsberg Defence & Aerospace，KDA）的MSI-90U基本武器指揮控制系統（Basic Command & Weapons Control System，Basic CWCS），此系統採用全分散架構，與各作戰裝備高度整合，利用高性能資料匯流排將艦上的武器系統、聲納以及導航等連結在一起運作；而義大利的212A型則配備名為整合感測水下系統（Integrated Sensor Underwater System，ISUS）的ISUS-90-20戰鬥系統，亦為MSI-90U的輸出版本。

武裝系統

212A型艦首下方有六具533mm魚雷管，除了魚雷管內預先裝填的6件武器之外，艦上還儲存有12件備射武器，並能快速進行再裝填。這些魚雷管配備具低音設計的水壓彈射系統，不僅能使用魚雷，也可以發射水雷與飛彈。212A型使用德國STN Atlas Elektronik的新型DM2A4海鱈（Sea Hake）四型重型線導魚雷，此外也能在艇身外加裝Abeking & Rasmussen的外掛式水雷布放箱。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魚雷對抗系統，由艦上的戰鬥系統自動控制。TAU-2000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。

性能數據

參考數據
水上排水量	U-31~34：浮航1450噸 U-35、36：浮航1500噸
潛航排水量	1830噸
潛航深度	超過200米
全長	U-31~34：55.9米，U-35、36：57.1米
全寬	7米
艇體結構	單層外殼
動力系統	傳統柴電推進+閉循環推進系統（AIP） 1×MTU 16 V-396柴油機/4200 1×西門子永磁電動機/2420 9×第一代PEM燃料電池模組/306kw（U-31） 2×第二代PEM燃料電池模組/240kw（U-32~34）
推進	單軸七葉片螺旋槳
水上極速	20節
航速	水面12節水下20節
續航力	水面：8000海里/8節水下：420海里/8節
乘員	27人

船電武裝
主要武裝	6×533mm魚雷發射器（魚雷裝載量24枚，使用STN Atlas Elektronik DM-2A4魚雷）可加掛Abeking & Rasmussen外掛式水雷布放箱 IDAS潛射防空飛彈系統 Muraena自動火炮系統
德國版	STN Atlas Elektronik DBQS-40整合式聲納系統（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、環形聲納訊號接收警告器、拖曳陣列聲納等）
義大利版	STN Atlas Elektronik CSU-90整合式聲納系統（整合有艦首高頻主動聲納、中頻環形被動陣列聲納、中/低頻側面被動陣列聲納、被動測距聲納、低頻拖曳陣列聲納、聲納訊號警告器等）
作戰系統	德國：MSI-90U整合指揮與武器控制系統義大利：ISUS-90-20整合指揮與武器控制系統
其他	TAU-2000魚雷反制系統（包含四具誘餌發射器）

本級艇

德國：第一批四艘，第二批二艘
艦名	安放龍骨	下水時間	服役時間
S-181 U-31		2002/3/20	2005/10/19
S-182 U-32		2003/12/4	2005/10/19
S-183 U-33		2004/9	2006/6/13
S-184 U-34		2006/7	2007/5/3
S-185 U-35	2007/8/21	2011/11	2015/3
S-186 U-36		2013/5	2016/10/10
義大利：第一批二艘，第二批二艘
艦名	安放龍骨	下水時間	服役時間
S-526 Salvatore Todaro	1999/7/3	2003/11/9	2006/3/29
S-527 Scire	2000/5/27	2004/12/18	2007/2/19
S-528 Pietro Venuti	2009/12/9	2014/10	2015
S-529 Romeo Romei		2015/7	2016

總體評價

除了212A型之外，HDW在90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型潛艇，取代209型成為德國潛艇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艇最先進科技於一身的212A型終究化險為夷，成為德國優良潛艇血統的傳承者。然而，作為燃料電池AIP的先驅者，212A/214潛艇也需承擔前述的若干隱憂與風險，實用性仍待時間的檢驗。

212型潛艇