鲉魚型傳統動力攻擊潛艦

智利首艘鲉魚型O'Higgins號。推出以來,法/西合作的鲉魚型潛艦創下極佳的外銷成績。

一艘智利海軍的鲉魚型

一艘智利海軍的鲉魚型 的帆罩部位特寫。

智利海軍鮋魚型潛艦卡雷拉號(Carrera Q-280),攝於2018年12月2日智利海軍艦軍200週年閱艦式。

一艘鲉魚型,艦體兩側各有一組長條狀大型被動陣列聲納,聲納陣列由聚偏二氟乙烯(PVDV)材料製作的

高分子壓電薄膜構成;根據照片,此一低頻陣面似乎分成一組條狀陣列(上方)和一塊長方形平面陣列(下方)。

一艘剛上浮的鲉魚型

(上與下)皇家馬來西亞海軍訂購的首艘鲉魚級柴電攻擊潛艦東姑.阿都拉曼號(Tunku Abdul Rahman S630)。

一艘馬來西亞的鲉魚級柴電攻擊潛艦

架在船台上的馬來西亞鲉魚型柴電攻擊潛艦Tun Razak(S631)

印度Project 75潛艦計畫向法國購買六艘鲉魚型潛艦的首艦虎鯊號(Kalvari S50),在2015年4月7日於

印度國營馬札崗船廠移出廠房準備下水。注意到艦體兩側的長條型側面陣列聲納底座;依照照片,此一

側面陣列有24格,可安裝24片PVDF聽音組件。

试航中的虎鯊號

 

(上與下)巴西建造的首艘鲉魚型潛艦(S-BR1)瑞亞楚洛號(Riachuelo S40)的前部分段。此照片攝於在2018年1月4日,

分段在巴西國營冶金結構工廠(UFEM)建成之後,由一個320輪大型運輸車運往5公里外的伊塔瓜伊海軍造船廠(ICN)。

這段陸上運輸花了11小時,其間經過一條為了運輸潛艦分段而挖掘的隧道。

在巴西伊塔瓜伊海軍造船廠建造的鮋魚型,所有分段已經合攏。

(上與下)2018年12月14日,巴西建造的首艘鲉魚型潛艦瑞亞楚洛號(Riachuelo S40)

在伊塔瓜伊海軍造船廠舉行下水典禮。

DCNS在2008年歐洲海軍展中展出的新型柴電潛艦設計模型(稱為Andrasta),明顯是以 鲉魚型為基礎進行改良

,最大的特徵就是換裝X型尾舵。

──by captain Picard

         
艦名/使用國 鲉魚型傳統動力攻擊潛艦/

智利、馬來西亞、印度、巴西

(Scropene)

承造國/承造廠 法國/Cherbourg Naval Dockyard,DCN

西班牙/Cartagena Shipyard,Navantia,IZAR

(售予印度者授權印度Mazagon建造,售予巴西者授權巴西海軍造船廠建造)

尺寸(公尺) CM-2000:長61.7 寬6.2 浮航吃水5.8

AM-2000:長70 寬6.2 浮航吃水5.8

Project 75:長67.5  寬6.2 高12.3 浮航吃水5.8

巴西版(SR-B):長72 寬6.2 浮航吃水5.8

縮小版:長59.4

排水量(ton) CM-2000:

浮航1490tonne ,潛航1565tonne(1725 short ton)

 

AM-2000:

潛航約1870tonne(2060 short ton)

 

印度Project 75:浮航1615,潛航1775

巴西SR-B:潛航約2000tonne(2200 short ton)

 

縮小版:1450

動力系統/軸馬力

柴油機*2/1670

印度Project 75:MTU 12V 396 SE84柴油發電機*4

MESMA絕氣推進系統/300kW(裝備於AM-2000、Compact)

永磁推進電動機*1/3500KW

單軸七葉片螺旋槳

航速(節)

潛航20

浮航12

續航力(海浬) 浮航6500/8節

潛航550/5節

最大潛深 300
水面偵測/反制系統 Thomson-CSF DR-3000U D/K頻電子支援系統

EDO Reconnaissance Systems AR-900電子支援系統

(由客戶選定)

水下偵測/反制系統 Thales 2233整合式聲納系統,包含艦首長距離低頻被動陣列聲納、主動聲納、攔截搜索聲納、側面被動陣列聲納、高解析度避雷聲納、拖曳陣列聲納。(由客戶決定)
作戰系統 SUBTICS戰鬥管理系統

INS整合導航系統

乘員 CM-2000:30

AM-2000:32

縮小版:22

Project 74:43

艦載武裝

533mm魚雷發射器*6(使用F-17 Mod 2/Mk 48/SUT/黑鯊魚雷或AS-39飛魚反艦飛彈等)

數量 智利:共二艘(CM-2000)──
艦名 安放龍骨 下水時間 服役時間

S21(ex-Q-279) O'Higgins

1999/11/18 2003/9/8 2006/1
S22(ex-Q-280) Carrera 2000/11 2004/11/24 2006/7/20
馬來西亞:共二艘(CM-2000)
艦名 安放龍骨 下水時間 服役時間
S-630 Tunku Abdul Rahman 2004/4/25 2007/10/23 2009/9/4
S-631 Tun Razak 2005/4/25 2008/10/8 2009/12

巴西:四艘

艦名 安放龍骨 下水時間 服役時間
S40 Riachuelo 2010/5/27 2018/12/14 原訂2014  
S41 Humaitá 2013/9/1   原訂2017  
S42 Tonelero
  原訂2019  
S43 Angostura
  原訂2021  

 


 

起源

在1980年代,DCN提出S80柴電潛艦草案,此種全新的設計具有葉捲型殼體以及全新的偵測和武器裝備,然而法國政府並不打算資助DCN開發這個方案。隨後DCN退求其次,以S70奧古斯塔級(Agosta class)為基礎進行改良,提出S90,但也沒有獲得法國海軍採用,隨後獲得巴基斯坦訂單,成為哈利德級(Khalid class)。在1980年代後期,西班牙進行ALTAMAR計畫來尋求取代現役法製S60海豚級(Delfín class) 的新柴電潛艦,評估後決定以S80為基礎進行發展,法西雙方也因此結成策略聯盟,法方廠商是DCN,西班牙方面則是Bazan造船廠(2000年12月整 併為IZAR集團,2005年又改組更名為Navantia船廠) ,法西雙方分別持股60%與40%。在1990年10月,DCN在巴黎Le Bourget Navale海軍展中首度展出S80。然而,1990年代冷戰結束後,法國與西班牙雙方的國防經費都大幅減少,S80案也就遭到擱置。直到1997年智利 向法國購買柴電潛艦(見下文),才讓原本的S80起死回生。此時,法國將此型潛艦稱為鲉魚型(Scorpene,又議為天蠍座型)。

在鲉魚型案中,法國DCNS與西班牙Navantia船廠保持 合作關係;在鲉魚斬獲的前兩個外銷訂單(智利、馬來西亞)之中,兩個船廠分攤了建造的工作 ;法國獲得65%的工作量,西班牙則為35%,而知識產權則由雙方平分。 原本法國希望西班牙本身也能採購四艘配備AIP的鮋魚型作為新一代潛艦(西班牙在1997年重新啟動本國潛艦研發案,以S80為基礎繼續研發),但西班牙 在2003年完成評估後仍決定自行建造由S80發展而來的S80A(另有專文介紹),並在2004年與本國IZAR船廠簽署建造四艘S80A的合約;隨後, 西班牙也在國際市場上推銷S80A;例如在2000年代土耳其潛艦競標案之中,法國鮋魚型與西班牙S80A同時投入競爭,成為對手。法國對西班牙的舉動自然感到不 滿;西班牙方面再三強調S80A與鲉魚完全無關,其細部設計與鮋魚型差異頗大,關鍵技術(偵測射 控、武器、動力系統等)是與英國、美國合作,但法國認為西班牙利用雙方合作關係「偷竊」鮋魚型的技術用於S80A,用在外銷市場上與DCNS競爭,破壞了雙方原本的策略聯盟協議;為此,DCNS一度向巴黎仲裁法庭提起訴訟控告納凡提亞。

西班牙正式啟動S80A之後,法國與西班牙在鮋魚型的合作關係開始出現裂痕。在2006年歐洲海軍展中,DCN推出了一種名為馬林魚(Marlin)的柴電潛艦設計,基本上是 鲉魚型的進一步改良版,並 使用若干為法國新一代梭魚級(Barracuda class)核能攻擊潛艦而開發的技術。馬林魚是DCN獨自開發的產品,西班牙完全沒有加入,這堪稱是法西雙方分道揚鑣的開始。

在2010年11月,消息傳出DCNS與Navantia船廠正協議結束 鲉魚型的合作關係,未來雙方各自對外銷售本身的產品,而法國DCNS也撤回對西班牙的訴訟。

設計與諸元

鲉魚型的基本構型由法國海軍寶石級核能動力攻擊潛艦改良而來,使用諸多最先進偵測、自動化等科技,並能選用絕氣推進動力系統(AIP)以延長水下航行時間。此外, 鲉魚的艦體與裝備採用模組化設計,不僅可縮短工期並由客戶選定其所需的裝備,服役生涯中的維修與升級也更為容易,壽命週期成本大幅降低。鲉魚型的設計由法國DCN主導,艦上絕大多數關鍵裝備(如輪機、聲納、射控、武裝等)都由法國提供,西班牙只負責部分艦體的建造。

鲉魚系列目前擁有三種構型,都採用相同的基本設計,噸位由小而大分別是縮小版(Compact)、標準型(CM-2000)與標準+AIP型(AM- 2000),基本構型為單殼淚滴型艦體、十字形尾翼,前水平翼位於帆罩上,艦體表面光滑而盡量減少突出物,以降低航行阻力與噪音。 鲉魚系列之所以推出縮小版,是專門鎖定需要在淺海操作潛艦的客戶,因為體積較小的潛艦較為靈活,在行動處處受限的淺海更能發揮;而AM-2000則是CM -2000加裝AIP的版本,在艦體中額外插入一個安裝AIP的分段,潛航排水量從CM2000的1570頓增至1870噸。鲉魚的艦體由Type-80 HLES輕量高張力鋼板建造,最大潛航深度在350m左右。   

鲉魚型潛艦採用模組化設計,艦體分為前半與後半段兩大分段(分段內的艙間與機具的安裝都在分段建造期間一併進行),兩個分段分別在法國與西班牙同時建造,完成後再運至一處組裝完工並進行各項測試。智利與馬來西亞訂購的 鲉魚型均採用以下的分工模式 :由法國DCN負責艦體前半的建造以及其內所有艙室、裝備的安裝製造(包含作戰系統的安裝整合),西班牙IZAR則負責建造艦體後半以及內部設備的安裝 (以輪機動力為主),至於最後的總裝與測試則由雙方輪流負責。

鲉魚大量採用高度自動化的設備,基本型艦上人員編制為31人,此外艦上還有六個多餘的舖位可容納學員或特戰人員。鲉魚擁有精良的靜音設計,艦上所有輪機裝備都位於 減震浮筏上(機艙噪音最大的區段採用雙層減震措施),並採用低噪音的高曲度七葉片螺旋槳,不僅能降低被敵方發現的機率,本身的聲納也更能發揮作用 。鲉魚級的動力系統可由客戶選擇,除了選配的MESMA之外,主柴油機可選擇兩具1670馬力的柴油機或由四具小型柴油機組成,並搭配先進的3500kW永磁推進電動機。 鲉魚的大部分系統都採用重複配置,使得艦上的容損率提高,平均每年在海中服勤的時間可望達到240天。鲉魚擁有完備而先進的艦內網路監控系統,在艦上控制室就能掌握艦內環境、輪機運作以及災害(失火、漏水等)等狀況,對於損害管制助益甚大。 鲉魚擁有完善的環境控制裝備(如空調、空氣產生器、淡水製造機等),能在不浮出水面充電的狀況下維持艦上乘員七天的生命。動力方面, 鲉魚級 配備傳統的柴油機與電池,而AM-2000還配備法國多家廠商合作研發的「模組化船艦用動力系統」(Module d'Energie Sous-Marine Autonome,MESMA,見下文)。 另外,DCNS在2000年代後期與Saft合作開發潛艇用鋰聚合物(Li-ion)電池,並於2008年11月在澳洲雪梨的2008年太平洋水下科技展(Undersea Defence Technology,UDT  Pacific 2008),能用於鲉魚型潛艦上,能量密度遠高於傳統的鉛酸蓄電池。

鲉魚的偵測與作戰系統可由客戶決定,選擇彈性大。法國為鲉魚提供的聲納系統是Thales TSM 2233,結合了艦首長距離低頻被動陣列聲納、主動聲納、攔截搜索聲納、側面被動陣列聲納、高解析度避雷聲納、拖曳陣列聲納等。其中,側面陣列聲納採用 由聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Difluoride,PVDV)材料製造的高分子壓電薄膜聽音單元,相較於傳統壓電陶瓷組件不僅 更輕更小巧、利於製作面積更大的聽音陣面,而且具有低組抗、高頻寬、高信噪比(探測靈敏度)的特點。智利、馬來西亞、印度等鲉魚型潛艦的客戶,都使用TSM 2233聲納系統;其中,智利採購的兩艘 鲉魚的聲納系統中不包括拖曳陣列聲納,但具有側面被動陣列聲納。DCNS為鲉魚提供新型SUBTICS潛艦戰鬥管理系統,是艦上指管通情與戰術控制的中樞, 透過雙冗餘網路總線連結艦上所有的導航、通信、偵測裝備、電子支援系統、作戰與武器射控裝備,最多能配備六個能互相備援的雙屏幕多功能彩色顯控台,此外也能透過資料鏈獲得友軍傳來的資訊。SUBTICS潛艦戰鬥管理系統 使用開放式架構,大量採用成熟的商規硬體(包括高速RISC微處理器)以及民間通信傳輸協定(包括TCP/IP),日後能迅速而方便地進行升級,使用Unix作業系統,應用程式使用視窗圖表操作介面。除了 鲉魚之外,DCN設計的奧古斯塔90B傳統動力攻擊潛艦也配備了SUBTICS戰鬥系統。

電子作戰方面, 鲉魚可配備Thomson-CSF的DR-3000U D/K頻電子支援系統或EDO Reconnaissance Systems的AR-900電子支援系統。鲉魚還配備整合式導航系統(Integrated Navigation System,INS),綜合GPS、航行紀錄、深度、艦體姿態、周遭環境感測(包括周遭海水溫度與密度等)等資料。武裝方面, 鲉魚的艦首裝有六具533mm魚雷發射器,其中四具是只能使用魚雷的游出式魚雷管,另外兩具則使用法國特有的活塞連桿彈射式發射系統,除了魚雷外還能發射飛彈跟水雷。包含魚雷管的空間, 鲉魚總共能攜帶18枚魚雷或30枚水雷。 鲉魚型配備Ruelle公司研製的武器裝載與發射系統(SWHLS),能使用歐美國家現役各種魚雷,包括德國STN Atlas的DM2A4或SUT、法製F-17 Mod 2、美製MK-48或義大利WASS(Whitehead Alenia Sistemi Subaquei)公司的黑鯊(Black Shark)魚雷(法/義合作)、瑞典SAAB-Bofors的TP-2000等等,此外還能使用法製SM-39潛射版飛魚反艦飛彈。 鲉魚型的武器控制與裝載系統為DCN Ruelle公司提供的SWHLS,這是從海豚級(Dhpane)開始,法國潛艦長年使用的武器控制系統系列。 SWHLS的自動化程度頗高,僅需2名人員就能操作,魚雷管能在不到2分鐘的時間內完成再裝填作業;在緊急情況下, SWHLS也能迅速將故障失效、發生危險(例如燃料外洩)的武器,透過機械平台迅速移至兩具擁有彈射系統的魚雷管拋射至海中。

\在2006年歐洲海軍展中,DCN推出了一種名為馬林魚(Marlin)的柴電潛艦設計,基本上是 鲉魚型的進一步改良版,並 使用若干為法國新一代梭魚級(Barracuda class)核能攻擊潛艦而開發的技術。馬林魚型是DCN獨自開發的產品,與法西合作的 鲉魚型有所區隔。馬林魚級長76m,排水量1850~2000ton,潛航速率20節,改用X型尾翼來增加淺水域的適應性,並配備MESMA絕氣推進系統,可持續潛航二星期。

 

MESMA絕氣推進系統

法國DCNS研製的MESMA封閉循環蒸汽渦輪AIP系統。

「模組化船艦用動力系統」(Module d'Energie Sous-Marine Autonome,MESMA)是一種封閉式蒸氣循環絕氣推進系統(CCSTAIP),其概念最初於1982年由法國Bertin & Cie公司提出,日後的研發由DCN主導,其他參與廠商還包括Air Liquide、IZAR、Framatome-Thermodyn與Technicatome等等 。封閉循環燃氣渦輪發動機是全世界被提出並付諸實用的AIP之一,基本原理是以熱源將循環流體加熱,通過渦輪進而轉動機械,經一個交換器回收廢熱而冷 卻,最後再回到熱源重新加熱,而此一循環稱為密閉布雷頓循環(closed-Brayton-cycle);這種循環不依賴提升渦輪轉速來改變能量輸出, 而是藉由控制循環氣體的密度來改變,如此可在穩定的轉速下使渦輪達到最大功率輸出,而這種循環氣體的管理就是密閉布雷頓循環系統的關鍵核心技術。漢姆斯. 華爾特(Hemulth Walter)所發明的過氧化氫封閉循環蒸汽渦輪機是第一種實用化的AIP,在1940年進行海上測試,德國海軍原本打算將此系統用於XXI潛艦,但由於 推出時間太晚而來不及在戰爭結束前形成戰鬥力;戰後英國與俄國獲得了此一技術進行研究,稱為 華爾特渦輪(Walter turbine),一度是潛艦延長水下續航力的主要研究。但華爾特發動機的最大致命傷是採用高活性的過氧化氫與高錳酸鉀反應來提供氧,存在極大的危險性爾後英國便追隨美國發展更有前景的核子推進系統。

DCN在1988年建造了輸出功率達400kW的酒精-氧氣燃燒平台進行測試,在1996年建造了MESMA全尺寸原型機進行海上測試,於1998年完 成,證實其可行性。MESMA是一種閉式循環雙迴路蒸汽發電機,基本運作原理與蒸汽渦輪類似,都是產生蒸汽進而驅動渦輪發電機來產生動力,不同的是蒸汽產 生的方式並非以鍋爐或核子反應器加熱,而是在一次迴路的燃燒室中燃燒 燃料與氧氣,產生的700度、60bar(6MPa)的高溫高壓氣體送至熱交換器,進而將二次迴路中的的水加熱為攝氏500度、15bar的水蒸汽驅動渦輪機,後轉動 發電機供作艦上運作和推進之用;而使用過的一次迴路蒸汽在經過冷凝器後重新返回燃燒室,進行下一次的循環 ;而燃燒的產物(含二氧化碳與水等)處理後溶入海水並排出艦外,末端排放程序經過仔細設計,盡可能避免產生噪音、熱信號或者能以視覺察覺的跡訊(如氣泡)等。MESMA最初使用的燃料是甲醇,後來改為酒精, 未來 進一步研究柴油等其它燃料;燃燒所需要的氧氣儲存在低溫低壓的液態氧儲存槽(攝氏-185度、2~10bar壓力),使用時由低溫泵送至加熱器,低 溫泵先將液態氧的壓力增加至60bar,而加熱器則將其氣化為氧氣作為燃燒之用。裝備MESMA系統使 潛艦的水下持續航行能力大增,例如 鲉魚AM-2000的水下持續航行距離便是CM-2000的三至五倍(不過MESMA能提供的航速僅4至5節)。

與德國HDW開發的PEM燃料電池系統相 較,MESMA最大的優勢在 複雜度與成本較低,燃料取得也比較便利──乙醇與液態氧隨處可見,在多數國際商港都可取得;而德國PEM燃料電池的合金貯氫技術與相關設施則是HDW獨 家,後勤設施的要求 較高 ,只能本國少數基地設施才能進行。 理論上,MESMA的渦輪運轉產生的聲頻較高(相較於斯特林發動機與封閉循環柴油機等往復機), 比較不會產生傳遞遠的低頻聲噪 ,有利於靜音性能;不過,MESMA渦輪是一種外燃機,透過熱交換迴路傳遞燃燒產生的能量,存在著輔助機械多、系統龐大、熱效率低、經濟性差的缺點,整體效能不如斯特林發動機。

鲉魚AM-2000的MESMA系統具有兩種不同的工作模式:在純粹為艦上日常運作與推進的模式下, 單機具有90kW、110kW與130kW等不同的功率可選擇;而在額定的185kW總功率除供給潛艦運轉以及推進之外,其餘電力則可給蓄電池充電。當蓄 電池充滿後,MESMA便停止運作,由蓄電池供電,需要再充電時則再度啟動MESMA 。兩具總功率200kW等級的MESMA系統安裝在一個直徑約10m的分段內,適用於2500ton級潛艦的改良,排水量約增加300ton左右。DCN 正致力於提高MESMA的輸出功率,目標是600kW,甚至1300kW。除了安裝於新造艦上外,MESMA也適用於現役潛艦的現代化改裝。每套MESMA價格約5000至6000萬美元 。依照DCNS的說法,使用MESMA系統的鲉魚AM-2000能持續在水下航行2週(航速4節)。

巴基斯坦在1994年向法國採購的三艘奧古斯塔- 90B潛艦中,最後一艘便裝備MESMA動力系統,前兩艘在日後在翻修時也會追加 。值得一提的是,德國MTU也曾在同時期研發過封閉循環渦輪系統,在柴油供應的沸騰器中產生高溫蒸汽,推動徑向渦輪連接發電機,轉速約為 30000rpm,不過此計畫隨後由於資金缺乏而終止。

第二代燃料電池絕氣推進系統 (FC-2G)

在MESMA之後,DCNS緊接著發展燃料電池類的絕氣推進系統,稱為第二代燃料電池(Second Generation Fuel Cell, FC-2G)。燃料電池是以氫氣和氧氣進行反應產生電力,關於儲存氫氣的方式,FC-2G一開始就確立以柴油重整(diesel reforming)方式,透過熱反應從柴油中取得氫氣。

利用柴油來儲存氫氣有許多優點,首先柴油能在常溫之下儲存且十分安定,在全世界的港口場站都能補充;其他儲存氫的方式還有以甲醇(methanol)或乙醇(ethanol)形式,這些物質比船用柴油單純得多,因此取得氫氣的反應技術比較容易。但甲醇蒸汽帶有劇毒,風險性高,而乙醇在攝氏13到14度就會氣化,需要低溫儲存。另外,燃料電池以柴油當燃料,就能與艦上柴油機統一,而使用甲醇或乙醇就需要專門設置獨立的儲存槽。而德國柴電潛艦使用的燃料電池AIP系統以固體金屬儲存氫,然而這種方式的儲存密度低,而且需要專門的設備儲存與填充氫氣,只能在本國海軍基地補給,不像柴油在全世界各港口都能輕易獲得補充。當然,柴油重取氫的反應過程牽涉到高溫高壓反應,並會產生廢氣需要排放至艦外,多少都會產生聲學、熱信號等跡訊,也會限制潛艦潛航深度。

DCNS建造的第二代燃料電池(FC-2G)AIP系統的陸地測試原型。

DCNS從2003年開始進行燃料電池AIP系統的初步研究,隨後在DCN Indret廠區建造全規模的原型陸地系統,在2008年到2011年進行了陸上運轉測試,2012年起進行各項設計優化,並依照實際上潛艦上的工作運轉條件來進行各項模擬測試(例如潛艦潛艦巡航作業的運轉情況),總共進行了三輪長期連續工作測試,累積了數千小時的運轉時數,相當於潛艦持續在海上航行作業1至2個月。FC-2G燃料電池項目最初由DCNS秘密進行,直到2014年才公開,在計畫前期的四年內,此一項目的工作人員由20人增加到100人,在一年內就申請超過60個新專利。到了2016年中旬,FC-2G差不多已經達到實用化,可以作為新造或現役鮋魚型潛艦升級的選項 ,此外也是DCNS新推出的短鰭梭魚(Shortfin Barracuda)大型柴電攻擊潛艦的選項。

FC-2G系統主要部件包括柴油重整器(Reformer)、水煤氣轉化反應器(Water Gas Shift Reactor)、質子交換膜(Proton-Exchange Membrane,PEM)燃料電池、低溫液態氧儲存槽、輔助設施等;整個燃料電池系統以及液態氧儲存槽整合在一個長度10m、直徑6m以內的艦體分段之內,能夠滑移-插入現有的鮋魚型潛艦艦體中。液態氧儲存槽裡混合氮氣來提高安全性,而柴油來自於潛艦上的燃料艙。FC-2G能讓潛艦在水下持續潛航2至3週。

第二代燃料電池(FC-2G)AIP系統的艙段示意圖,前面圓柱型的是低溫液態氧儲存槽,

後面則布置了柴油重整器、水煤氣轉化反應器、PEM燃料電池等相關設備。

(上與下)第二代燃料電池(FC-2G)AIP系統的工作示意圖。柴油與氧氣通過重整器(Reformer)以及

水煤氣轉化反應器(Water Gas Shift Reactor)產生含一氧化碳、二氧化碳、氫氣的水蒸汽,

通過薄膜(Membrane)將高純度氫氣分離出來,在PEM燃料電池中與氧氣進行電化反應產生電能。

 

整個FC-2G系統運作流程如下:柴油通過在高溫高壓(壓力達數十bars)的柴油重整器,在其中與水蒸汽(循環使用)和氧(來自於液態氧槽)進行反應裂解,產生包含一氧化碳(CO) 、二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)與水(H2O)的複合蒸汽。這些複合蒸汽通過水煤氣轉化反應器進行轉化(Shift)反應,將一氧化碳轉換成二氧化碳,並將水轉成氫氣(H2) ,這個步驟目的是產生更多氫氣並消除一氧化碳。通過水煤氣轉化反應器之後,富含氫氣與二氧化碳的水蒸汽通過薄膜(Membrane),薄膜 將氫氣從其他產物中分離,如此就獲得高純度的氫氣;通過薄膜的高純度氫氣進入在一個真空密閉空間內,然後注入PEM燃料電池,與來自液態氧槽的氧氣進行燃燒反應,產生電流與副產物水 (產生的水應該是被送到柴油重整器再利用)。至於前一階段被薄膜分離的副產物(含少量氫氣、一氧化碳、二氧化碳等)則送入一個催化燃燒室(catalytic burner),產生的熱量用來為整個系統以及反應物(例如注入柴油重整器的水)加溫預熱;燃燒剩下的一氧化碳等殘餘物經處理後溶入海水排出艦外,末端排放系統的技術來自先前MESMA系統的經驗,在排放過程中盡量降低聲噪、熱信號或肉眼可見的氣泡等。
 

外銷成績

在船台上建造的智利 鲉魚型首艦O'Higgins號,注意魚雷管與側面陣列聲納。

另一張O'Higgins號的照片,即將完工。

外銷成績方面, 鲉魚型繳出了漂亮的成績,目前已經先後取得了智利、馬來西亞、印度和巴西至少15艘的訂單,打破了過去柴電潛艦外銷市場幾乎由德國HDW柴電潛艦獨霸的情況,與同時期德國214型潛艦大致形成分庭抗禮的態勢;尤其是智利、印度與巴西過去都是HDW 209系列潛艦的用戶,都被法國奪去了江山。以下便分別介紹:

1.智利:

智利在1997年12月17日與法國DCN簽約,訂購了兩艘 CM-2000型 (無AIP),命名為奧希金斯號(O'ltiggins S21)與卡雷拉號(Carrera S22)號, 以取代該國從1970年代服役的兩艘英製妖王(Oberon)型柴電潛艦,當時合約價值約4.2億美元(計算其他相關費用之後,平均每艘成本約2.76億美元)。艦上的主要武裝為德製SUT以及WASS開發的新型黑鯊 (Black Shark)魚雷,以及智利向法國購買的SM-39飛魚反艦飛彈。智利這兩艘CM-2000型由DCN與IZAR分工建造,DCN的瑟堡海軍造船廠 (Cherbourg Naval Dockyard)負責艦體前半 段的建造,IZAR旗下的納凡提亞(Navantia)造船公司的Cartagena造船廠則建造艦體後半段。首艦O'ltiggins號的最後總裝及測 試由DCN負責,於2003年9月8日下水,2005年9月9日交付智利海軍,2006年1月成軍;而二號艦Carrera號則由IZAR方面進行總裝與 測試工作,在2004年11月24日下水,2005年交艦,2006年7月20日服役 ,並於2006年12月返抵位於智利的母港。

在2014年7月18日上午發生碰撞意外的智利海軍卡雷拉號潛艦,帆罩前部全毀。

在2014年7月18日約上午5時30分,智利海軍的鲉魚型潛艦卡雷拉號(Carrera Q-280)與一艘智利購自英國的Type 23巡防艦康德爾海軍上將號(Almirante Condell,FF-06)發生碰撞意外,卡雷拉號帆罩前部全毀,不過沒有造成人員傷亡。

2.馬來西亞:

皇家馬來西亞海軍的首艘鲉魚級柴電攻擊潛艦東姑.阿都拉曼號(Tunku Abdul Rahman)。

在1980年代中期,馬來西亞便將籌建潛艦兵力列入第五馬來西亞計劃(1986至1990年度)之中;在1980年直馬來西亞便曾派遣少數軍官至澳洲、瑞 典、巴基斯坦、德國、土耳其、法國等國接受相關潛艦訓練課程;不過在1990年代,由於財政問題,馬來西亞暫時終止了潛艦計畫。在2000年5月3日,馬 來西亞內閣會議批准馬國國防部對潛艦需求進行初步研究,馬來西亞購潛案遂重新啟動。在2001年4月17日,馬來西亞國防部成立潛艇報價研究小組。依照馬 來西亞的計畫,將購買兩艘新潛艦以及一至二艘用於先期訓練的中古潛艦,作為創建潛艦艦隊的第一步。法國、荷蘭、德國、西班牙、俄羅斯等國都參與這項競標 案, 最後法國/西班牙新造CM-2000鲉魚以及二手奧古斯塔級潛艦的組合擊敗了荷蘭RDM新造海鰻-1400/二手旗魚級、德國HDW新造214型/土耳其 二手209型TR-1200/1400等兩組人馬,獲得 皇家馬來西亞海軍兩艘的訂單(CM-2000型)。在這筆交易中,法國海軍移交一艘屆齡的奧古斯塔級潛艦Quessant號(S-623)給 皇家馬來西亞海軍,作為培訓潛艦官兵的訓練艦,並由DCN與IZAR在法國Brest海軍基地訓練馬國派遣的接艦官兵;此案完成後,Quessant號將 被馬來西亞接收回國,不過不會繼續使用,而是作為博物館展品,以紀念這段馬來西亞首批潛艦部隊誕生的歷程。

馬來西亞在2002年6月5日與法國Amaris簽約,採購兩艘鲉魚型(無AIP)以及相關的整體訓練支援作業(ILS) ,當時合約總值9.72億美元,建造工作同樣分別由DCN瑟堡廠與IZAR納凡提亞 的Cartagena廠負責,瑟堡廠負責艦體前半段,Cartagena則建造艦體後半段 。在2003年10月25日,第一艘鲉魚潛艦開始切割鋼板,並於2004年4月25日安放第一塊龍骨。在2005年,皇家馬來西亞海軍派遣的142名潛艦人員在法國布瑞斯特接受DCNS的訓練。首艦的總裝與測試係在DCN瑟堡廠負責,第二艘則改由IZAR納凡提亞廠進行 ,兩艦都以馬來西亞著名的元首命名,故又稱為「首相級」。首艦於2007年10月23日下水,命名採用馬來西亞國父東姑.阿都拉曼(Tunku Abdul Rahman S-630)之名;該艦於2009年1月25日交付皇家馬來西亞海軍成軍,再經三個月人員訓練與一個月維修後,於同年7月11日從法國土倫啟航返抵馬來西亞,隨即在9月4日由 皇家馬來西亞海軍正式接收 ;該艦原訂在2010年1月25日之前完成在馬來西亞周邊熱帶水域的潛航測試,然而由 於該艦發生一些機械故障(包括水冷卻系統和壓載艙內的高壓水閥等),在2010年2月中旬才修復,測試時程延遂後到2010年5月完成。二號艦Tun Razak號(S-631)則於2008年10月8日下水, 2009年11月5日在西班牙正式交付皇家馬來西亞海軍。武裝方面,馬來西亞海軍為鲉魚型潛艦配備了義大利WASS的黑鯊(Black Shark)重型反潛魚雷。

馬來西亞海軍的黑鯊533mm重型魚雷

一艘馬來西亞鲉魚型潛艦正在裝填黑鯊反潛魚雷。

皇家馬來西亞海軍總共為這兩艘鲉魚級(含所有項目)花費10億8411萬歐元,每艘潛艦平均造價約34億令吉(約6.38億美元),馬來西亞政府也計劃與Boustead DCNS海軍企業私人有限公司簽約,負責兩艘 鲉魚型服役操作期間的維修與升級工作。Boustead DCNS由馬國BHIC國防科技私人有限公司和法國DCNS S.A.公司合資成立,其中BHIC持有60%的股份,DCNS則佔股40%。在2009年6月3日,馬來西亞政府首度向Boustead DCNS公司發下維修工程的意向書,合約價值約6億令吉,為兩艘潛艦提供六年的維修服務。為了達成技術轉移的目的,DCNS還將提供一個價值達600萬歐元的專業技術包裹給Boustead DCNS公司,包括提供技術文件,維修工作流程、程序、標準與技術信息,並由法方為Boustead DCNS公司提供三年的人員訓練。 

據說馬來西亞的魷魚級測試時,發現原本基於歐洲海域(如地中海、波羅的海)設計的魷魚潛艦,到了水溫、深度與開放程度截然不同的亞洲海域,某些方面發生問 題(由其是靜音性能不如預期),曾經花錢請澳洲顧問公司來研究問題(澳洲先前從瑞典引進柯林斯級潛艦設計時也面臨類似問題)。

馬來西亞潛艦採購弊案

在2006年10月18日馬來西亞爆發的蒙古女模特爾阿丹杜雅(Altantuya Sharriibbu)遭馬國副總理兼國防部長納吉(Najib)兩名私人保鑣(兼特警)殺害並以C4炸藥滅屍,此一震驚馬來西亞的凶案經追查後,牽扯到鲉魚潛艦的採購 弊端。根據馬國法院調查,Najib的前幕僚、國防顧問巴金達(Razak Baginda)在此案中嫌疑極大,他所擁有的Perimaker公司(在2001年設立)據說在馬國購買 鲉魚潛艦案中扮演仲介的角色,這家公司被指控是納吉為了向廠商收賄而成立(DCNS向Perimekar的公司支付了1億1400萬歐元)。馬來西亞檢方聲稱,當時阿丹杜雅是巴金達的情婦,已懷有身孕,所以到馬來西亞向巴金達討錢,巴金達不勝其煩遂派人殺害她;馬來西亞檢方以唆殺人罪起訴巴金達教,然而此案卻遲遲未審理,最後巴金達在2008年10月因證據不足獲判無罪。雖然馬來西亞國防部表示潛艦案係由馬來西亞國防部直接與法國廠商接洽,但Perimaker公司在當時曾接受馬來西亞政府一紙價 值1億5600萬馬幣的合約,提供潛艦案的一些協調服務 ;這其中的關係,頗令人起疑。同樣採購兩艘鲉魚型,智利的花費卻是馬來西亞的一半,雖然雙方合約內容不同、很難直接比較,但難免受到外界的質疑與責難。

2009年4月,納吉成為馬來西亞總理;就在同月,法國「解放報」(La Liberation)一篇報導宣稱,2005年阿丹杜雅與巴金達同遊歐洲的時間,與巴金達和DCNS集團商討潛艦合約時間吻合;精通多國語言的阿丹杜雅除了是巴金達的情婦,也是巴金達的翻譯。外界猜測阿丹杜雅以「翻譯費用」之名,向納吉與巴金達威脅索取50萬美元,否則就爆料兩人向法國廠商收賄,最後遭殺人滅口。根據維基解密(WikiLeaks)指,美國當局注意,當年馬來西亞法院在阿丹杜雅命案時,種種跡象顯示法院受到極大的政治壓力,最終認為馬國政府掩蓋真相,以免影響2008年的大選(2008年3月的大選由納吉所屬的執政黨巫統繼續勝出),馬來西亞後來同時也停止調查潛艦醜聞。在2010年,法國當局開始調查此事,起訴當年參與交易的4位DCNS高層人員,並針對巴金達進行搜證。當時巴金達及納吉均否認涉入任何不法行為,DCNS也再次聲明該集團「嚴格按照相關國家及法律行事」。

在2018年,納吉在大選中敗選,回鍋擔任總理的馬哈迪(Mahathir bin Mohamad)下令追查納吉先前涉及的貪污事件。馬來西亞反貪污委員會(MACC)逮捕了納吉,MACC除了控告納吉夫妻及親信涉貪、針對納吉挪用國家基金一馬發展公司(1MDB)巨額資金,也重新調查納吉在2002年擔任國防部長時發生的鮋魚型潛艦醜聞。
 

3.印度(Project 75)

印 度在1990年代 中期開始尋求新一代的柴電攻擊潛艦,名為Project 75,預定在30年內完成24艘新型潛艦,其中在2012年之前建成12艘,2030年之前再建成12艘。最初印度打算續購印度現有的德國HDW製TR- 1500型,但由於國內爭議過大而轉向法國採購鲉魚型,首批數量為六艘,其中最前面少數潛艦由DCN承造(無AIP),後續則由DCN授權印度 位於孟買(Mumbai)的 國營馬札崗造船有限公司(Mazagon Dock Limits,MDL)建造,預計在2010至2015年間交艦,屆時將取代現役的四艘德製TR-1500。 法印雙方對此案的交涉在1999年展開;歷經多次波折後,雙方在2005年9月中法國總理席哈克訪問印度期間確定了這筆交易,並於10月6日正式簽約,成為印度史上金額最大的一筆軍購案。由於另有專文介紹Project 75,在此不予贅述。


4.巴西(S-BR)

在2008年12月23日,法國與巴西總統正式簽署一筆總值86億歐元(約120億美元)的軍售協議,包括出售四艘鲉魚潛艦, 並協助巴西建造核能攻擊潛艦(相關技術轉移等項目價值約40億美元),此外還以技術轉移/授權組裝方式出售巴西50架EC-725美洲豹 (Cougar)運輸直昇機,其中直昇機交易的總值約19億歐元。其中,巴西潛艦項目( PROgrama de Desenvolvimento de SUBmarinos ,PROSUB)總值約67.9億歐元(約96.8億美金),其中41億歐元(約46億美元)是支付給DCNS;PROSUB項目還包括翻新巴西海軍造船廠以及基地設施,以在巴西本土建造、操作、維護這些潛艦。這不僅是 鲉魚型第四筆外銷訂單,更是全球首樁在商業性軍事採購案中輸出核能潛艦技術的案例;而鲉魚之所以能在巴西案中擊敗 德國214型,法國願意提供核能潛艦技術是關鍵性的原因之一。 在巴西潛艦計畫中,巴西與法國在2009年合資在伊塔瓜伊(Itaguaí,靠近Sepetiba灣)成立海軍建造公司(ICN),作為巴西建造柴電與核能潛艦的基地;在雙方合作關係中,法國向巴西轉移潛艦相關技術、培訓與認證專業技術人員,使巴西發展出自主建造潛艦的能力。 在2009年,法國海軍集團與巴西海軍正式簽署關於四艘鮋魚型柴電潛艦細部設計與技術轉移在巴西建造的協議。依照2018年底的資料,PROSUB預算總額約83億美元;其中,建造潛艦基地的總費用約12億巴西雷亞爾(BRL,約6.54億美元),這部分巴西此時已經撥款了7.39億巴西雷亞爾(約2.25億美元)。

巴西購買的鮋魚型經過進一步放大,稱為S-BR,潛航排水量增至2000頓(日後資料是浮航排水1600~2000噸),艦體長度也增為75m(日後資料資料是72m),浮航速率20節以上,潛航深度大於300m,能在海上作業45天以上,編制35名人員,艦上配備六門533mm魚雷管並攜帶18件武器,理論上每年值勤天數大於240天。 在巴西的鮋魚型案中,首艦在法國建造建造分段並運至巴西的海軍造船廠組裝,後三艘則完全在巴西海軍造船廠 建造與組裝;而巴西海軍船廠所需的技術支援則由西班牙納凡提亞提供。依照巴西的規劃,2010年開始擴建位於伊塔瓜伊(Itaguaí,靠近Sepetiba灣)的巴西海軍造船廠設施 (ICN)以因應潛艦的建造工作,同時開始進行初步的設計規劃,船廠擴充於2014年完成。武裝方面,巴西海軍選擇了法國最新開發的F21型533mm潛射魚雷來裝備本國的鲉魚型潛艦。

巴西的S-BR首艦(S-BR1)瑞亞楚洛號(Riachuelo S40)於2010年5月27日在DCNS位於瑟堡(Cherbourg)的廠區安放龍骨,建造期間巴西方面的人 員在瑟堡船廠接受訓練並觀摩 ,分段在2012年下旬送至巴西伊塔瓜伊海軍造船廠(ICN)開始組裝(該艦原訂2014年交付巴西海軍) ,由巴西核能重型設備公司(NUCLEP)負責的最後一個耐壓殼船體在2015年9月2日送至巴西海軍造船廠;二號艦Humaitá(S41)於2013年9 月1日在巴西海軍造船廠開工,原訂2017年交付; 三號艦於2015年開工,2019年交付;而四號艦則於2017年開工,2021年交付。核能潛艦方面,從2011至2014年進行設計工作,2015年 完成設計並開始建造反應器,2016年正式開工建造,2020年完成反應器建造工作,2021年交艦。這五艘潛艦的所有經費,計畫在2029年全數付清。

(上與下)在2018年1月4日,由巴西國營冶金結構工廠(UFEM)建成的S-BR首艦(S-BR1)前部

大型分段(重619噸,長39.8m,高12.3m)經由一個320輪大型運輸車運往5公里外的伊塔瓜伊

海軍造船廠(ICN),與已經在船廠內的艦尾分段結構(長30公尺、487噸)合攏。這段陸上運輸

花了11小時,其間經過一條為了運輸潛艦分段而挖掘的隧道。

S-BR的建造工作中,分段由伊塔瓜伊海軍造船廠5公里以外的巴西國營冶金結構工廠(UFEM)製造;在UFEM建造好的潛艦分段由一個320輪的重型運輸平台運到伊塔瓜伊海軍造船廠(ICN),每次陸地運輸需要花約11小時,期間還會通過一個隧道(這是為了潛艦轉運而專門修建,挖穿UFEM與造船廠之間的山丘)。在2018年1月4日,由UFEM建成的S-BR首艦(S-BR1)一個大型分段(重619噸,長39.8m,高12.3m)經由這條陸地通道運往海軍造船廠,隨後就會與船廠內另一個長30公尺、487噸的潛艦分段完成組裝。S-BR1瑞亞楚洛號(Riachuelo S40)原訂在2018年中下水,實際上在2018年12月14日上午舉行下水典禮

(上與下)2018年12月14日,巴西建造的首艘鲉魚型潛艦瑞亞楚洛號(Riachuelo S40)

在伊塔瓜伊海軍造船廠下水。

在2017年5月20日,巴黎人日報(daily Le Parisien)報導,法國司法單位正在調查2008年法國出售?魚型潛艦給巴西是否涉及弊案。 在2016年秋季,法國國家金融檢察官(financial prosecutor)就開始調查,在巴西潛艦案中,法方對外事務相關人員 是否曾對巴西方面行賄,而之後又有部份行賄款項以回扣的形式從巴西流回法國。在巴西潛艦案中,法國DCNS的巴西當地 合作夥伴Odebrecht已經被巴西政府以涉嫌貪污為由調查。一位專家表示,海外軍售不僅僅只是一般的商業交易,背後還 涉及戰略關係,在程序與資金流動都要適應當事國的法律規範;在過去,法國為了贏得國外軍購而支付的金錢, 以其他形式流回法國,用來支持某些高層政客的政治活動。對此,DCNS發言人對美國防務新聞(Defense News)表示, DCNS向來嚴格遵守國際法以及其他國家的法律。

5.巴基斯坦方面(未成)

在 印度的死對頭──巴基斯坦方面,繼1990年代引進三艘法製奧古斯塔90B潛艦之後,巴國打算進一步購入三艘更先進的柴電潛艦,此項需求吸引了德國、法國 與西班牙的廠商角逐。由於法國與印度才在2005年簽訂銷售六艘 鲉魚型的合約,法國擔心再向巴基斯坦銷售新型潛艦會觸怒印度,直到2006年5月才批准與巴基斯坦接觸。依照詹氏(Janes)防務週刊在2006年的報 導,一名巴基斯坦官員表示,巴基斯坦政府在2006年1月29日向歐洲數家潛艦廠商發出邀標書,法國DCNS(鲉魚型)、德國TKMS集團(214型)和 西班牙Navantia(S80型)都是對象。

在2006年,由DCN與Thales合組的法國造艦聯盟旗下Armaris出口公司向巴基斯坦推銷改良自 鲉魚的馬林魚型潛艦;同年8月28日,巴基斯坦官員宣稱法國已經向巴國提出三艘馬林魚型潛艦(含MESMA絕氣推進系統)的報價,包括配套的SM-39潛射飛魚反艦飛彈,總值約10~12億美元 。稍後又有傳聞,巴基斯坦將在近年洽商引進法國核能潛艦反應器技術的同時,購入一艘價值6億美元的鲉魚型潛艦,並分20年付清船款。然而稍後巴基斯坦對法購潛案就沒有下文了 。

從2007年起,巴基斯坦便改與德國接觸,希望購買三艘214型潛艦。 在2008年11月,國外媒體盛傳巴基斯坦即將針對此一軍購與德國簽約,總值預估為10億美元,巴基斯坦方面並宣稱將由德國授權巴基斯坦的國營卡拉奇造船 廠建造。消息發佈時,德國HDW表示雙方已經敲定絕大部分的合約內容,並且在雙方正式簽約後64個月內交付第一艘潛艦給巴基斯坦海軍,接下來的兩艘則以每 12個月的速度交艦。然而, 德國與巴基斯坦的潛艦交易再度引發印度的不滿;尤其是2008年11月印度孟買遭到嚴重恐怖攻擊之後,印度認定巴基斯坦的恐怖組織涉嫌重大,導致印巴之間 急速緊張,相關的情勢為214型潛艦軍售案帶來變數。

在2008年4月,巴基斯坦海軍派遣代表團前往德國,商談潛艦交易的具體內容。在2010年3月,又有消息傳出巴基斯坦總統打算放棄向德國採購潛艦,轉而 向法國與中國洽商。在2010年在4月27日,巴基斯坦政府派遣一個高階代表團前往法國,針對購買三艘馬林魚型進行協商。除此之外,巴基斯坦高層對於向中 國購買潛艦也極感興趣,因為中國向來扶植巴基斯坦作為其對抗印度的戰略盟友,巴基斯坦在多次向西方國家軍購碰壁(除了美國曾因核武議題禁運制裁之外,近年 影響力日強的印度也會對歐洲國家施壓、阻止其對巴基斯坦軍售),而中國總成為一個可靠的替代來源(包括中巴聯合開發的FC-1戰機、哈利德主力戰車以及F -22P刀劍級巡防艦等);此外,中國方面向來提供優惠的價格,據稱中方對巴基斯坦購買潛艦開出相當優惠的每艘2.3億美元單價。 當時消息傳出巴基斯坦考慮購買三艘馬林魚級以及四艘中國製造的潛艦(可能是宋級或元級),構成下一代巴國潛艦的骨幹兵力。 然而到2015年,消息傳出由於法國正積極爭取印度的潛艦市場,因此拒絕提供巴基斯坦潛艦。

 

6.其他

此外,法國 也向沙烏地阿拉伯推銷6~8艘鲉魚型潛艦以及FREMM巡防艦,但也沒有下文 。隨後DCNI/Navantia又以鲉魚去參與土耳其六艘新一代柴電攻擊潛艦的競標, 不過土耳其在2008年7月底選擇了德國HDW/英國海上力量公司(Marine Force International,MFI)的214型,土、德雙方將優先進行談判。

在2012年7月下旬,消息傳出新加坡開始與法國協商,購買四艘鮋魚型潛艦,目標是以技術轉移方式在新加坡建造。 在同時期,法國也以鮋魚型參與波蘭的新潛艦案,競爭對手包括德國TKMS的214型;波蘭打算購買三艘新潛艦,在2022年左右成軍。

DCNS也以鮋魚型投入2010年代挪威新潛艦的競標案,主要競爭對手也是德國TKMS的212型,稱為挪威鮋魚型(Scorpene Norway),宣稱將引進DCNS近年為法國海軍研製梭魚型(Barracuda)核子攻擊潛艦而開發的最新技術;不過挪威在2017年2月3日正式宣布選擇德國TKMS的Type 212NG潛艦。

在2018年1月初,波蘭新潛艦計畫已經進入競標程序,此時波蘭政府已經收到了三個廠商團隊的提案,包括德國TKMS的212通用型(212 CD)潛艦、法國海軍集團(Naval Group,原DCNS)的鮋魚型(Scorpene)潛艦、瑞典SAAB集團的A26型潛艦。