聖勞倫特級驅逐艦

聖勞倫特級驅逐艦的首艦聖勞倫特號(HMCS St. Laurent DDE205),此為原始構型。

在1960年代,加拿大海軍陸續為聖勞倫特級驅逐艦加裝直昇機起降設施。此為當時的想像圖。 

聖勞倫特級驅逐艦的馬爾格里號(HMCS Margaree DDH 230),此時已經改裝成改裝成直昇機驅逐艦(DDH)。

注意上層結構與船舷邊緣的圓弧造型,主要適用來降低積冰。

已經改為直昇機驅逐艦的聖勞倫特級奧塔瓦號(HMCS Ottawa DDH229),甲板搭載一架海王直昇機,

艦尾也增加VDS可變深度聲納。

已經改為直昇機驅逐艦的聖勞倫特級佛雷瑟號(HMCS Fraser DDH 223)

聖勞倫特級佛雷瑟號(HMCS Fraser DDH 223)除役後,從1998年起就被停泊於布萊奇瓦特(Bridgewater),但12年來

始終無法找到資金與經營者來轉變為博物館,最後在2009年7月21日拖走,出售拆解。

──by captain Picard

艦名/使用國 聖勞倫特級驅逐艦(St. Laurent class)
建造國/建造廠 加拿大/

DDE205、229:Canadian Vickers Ltd.,  Montreal

DDE206、230:Halifax Shipyards Ltd., Halifax

DDE207、233:Burrard Dry Dock Ltd., North Vancouver

DDE234:Marine Industries Ltd., Sorel

尺寸(公尺)

全長113.1m,全寬12.8m,吃水4m(原始設計)/4.3m(改為DDH)

排水量(tonne)

原始設計:

標準2263,滿載2800

 

改為DDH:滿載3051

動力系統/軸馬力

Babcock and Wilcox蒸汽鍋爐*3

English-Electric排檔蒸汽渦輪*2/30000

雙軸

航速(節)

28.5

續航力(海浬)

4750/14節

乘員

原始:249

改為DDH後:船員213,航空組員20

偵測/電子戰系統

SPS-12對空搜索雷達*1

SPS-10B平面搜索雷達*1

Sperry Mk.2導航雷達*1

DAU HF/DF高頻無線電信號測向機(原始裝備 ,改為DDH時拆除)

URN 20 TACAN戰術無線電導航系統*1(改為DDH時加裝)

WLR 1C雷達警告器*1(改為DDH時加裝)

UPD 501雷達方為探測器*1(改為DDH時加裝)

SRD 501 HF/DF高頻無線電信號測向機*1(改為DDH時加裝)

SLQ-501電子截收裝置(CANEWS) *1(DELEX改良時加裝)

聲納

SQS10/11艦底搜索/攻擊聲納*1

SQS501(Type 162)高頻艦底目標識別聲納*1

SQS502(Type 170)高頻攻擊聲納*1

UQC-1B Gertrude水下聲力電話

SQS-504可變深度聲納(VDS)*1(改為DDH時加裝。DDE233於1986年拆除)

射控/作戰系統 GUNAR (Mk.64) 艦砲射控系統(GFCS)

SPG-48火砲射控雷達*2(原始)/1(改為DDH)

ADLIPS戰術資料指引系統(DELEX改良時加裝)

艦載武裝

FMC MK.33雙聯裝3吋(76mm)50倍徑快砲*2(原始)/1(改為DDH)

Boffin單管40mm 60倍徑機砲*2(原始裝備,改為DDH時撤除)

Mk NC 10 Limbo反潛臼砲*2(原始)/1(改為DDH)

Mk.2單管反潛臼砲(K砲)*2(原始裝備,改為DDH時撤除)

MK-32三聯裝324mm魚雷發射器*2(改為DDH時加裝,使用MK-44/46魚雷

艦載機

原始:無

改為DDH後:CH-124海王反潛直昇機*1

姊妹艦

共七艘

艦名 安放龍骨 下水時間 服役時間 除役時間 備註
DDH205 ex-DDE205 St. Laurent

 
1950/11/22 1951/11/30 1955/10/29 1974/6/14 1963/10/4轉為直昇機驅逐艦(DDH)
DDH206 ex-DDE206  Saguenay
 
1951/4/4 1953/7/30 1956/12/15 1990/6/26 1965/5/14
轉為直昇機驅逐艦(DDH)
DDH207 ex-DDE207  Skeena
 
1951/6/1 1952/8/19 1957/3/30 1993/11/1 1965/8/14轉為直昇機驅逐艦(DDH)
DDH229 ex-DDE229  Ottawa
 
1951/6/8 1953/4/29 1956/11/10 1992/7/31 1964/10/26
轉為直昇機驅逐艦(DDH)
DDH230 ex-DDE230 Margaree
 
1951/9/12 1956/3/29 1957/10/5 1992/5/2 1965/10/15
轉為直昇機驅逐艦(DDH)
DDH233 ex-DDE233 Fraser
 
1951/12/11 1953/2/19 1957/6/28 1994/10/5 1966/10/26
28轉為直昇機驅逐艦(DDH)
 
DDH234 ex-DDE234 Assiniboine 1952/5/19 1954/2/12 1956/8/16 1988/12/14 1963/6/28
轉為直昇機驅逐艦(DDH)

a參考資料:全球防衛雜誌362、363:RAST輔助降落系統的發展(張明德著)

Canadian Navy Timeline:The Beartrap - A Canadian Invention

 


 

在1949年加拿大加入北大西洋公約組織(NATO)之後,皇家加拿大海軍分配的作戰任務是北大西洋上的反潛工作,與二次大戰期間類似,只不過對手從納粹德國換成被估計擁有更多潛艦的蘇聯。為了強化反潛能力, 皇家加拿大海軍 在1949年就開始設計新一代的護航驅逐艦(DDE),並在1950年代建成七艘聖勞倫特級(St. Laurent class)護航驅逐艦。這不僅是第二次世界大戰後加拿大第一種新設計建造的驅逐艦,更是加拿大海軍第一種在本國完成設計的驅逐艦。 最初皇家加拿大海軍打算建造14艘聖勞倫特級,成為反潛兵力骨幹;然而由於1950年代各項軍事技術快速演變,加上1950年爆發的韓戰提供許多經驗,因此聖勞倫特級只建造了7艘,全部在1955至1957年之間服役;而剩餘的7艘需求, 皇家加拿大海軍就修改設計推出雷斯蒂古什級(Restigouche class) ,同樣建造了七艘。此後皇家加拿大海軍在1960年代建造的四艘馬肯奇級(Mackenzie class)和二艘安那波里斯級(Annapolis class)驅逐艦,基本上也是聖勞倫特級/雷斯蒂古什級的延續。

早期構型的聖勞倫特號(HMCS St. Laurent DDE205),注意此時艦首MK-33快砲的砲位仍為敞開式。

早期構型的聖勞倫特級史肯那號(HMCS Skeena DDE207)

聖勞倫特級的基本設計在英籍資深工程師羅倫貝克爵士(Sir Rowland Baker)的指導下完成,基本設計規格大致與英國Type12懷特白級(Whitby class)巡防艦類似(雖然羅倫貝克爵士盡量讓兩者外觀差異化,不過基本佈局大同小異),並使用相同的推進系統,不過將皇家加拿大海軍本身的需求納入其中,並且使用 皇家加拿大海軍選擇的裝備。為了適應北大西洋嚴寒的氣候,聖勞倫特級的船樓正面邊緣與船舷邊角採用圓角來減低積冰以及增加抗浪性,尤其是艦首船舷邊緣的圓角極為顯著,成為本級艦一大特色。聖勞倫特級的設計考量到核生化污染環境下的作業需求,包含連續的主甲板、圓角的堡壘式上層構造以及外部噴淋系統,人員起居和戰鬥崗位都位於可保持氣密的堡壘構造中。此外,聖勞倫特級也改善了人員起居水平條件,這是 皇家加拿大海軍第一種全面以固定式舖位取代吊床,以及配備空調系統的作戰艦艇,因此早年獲得「凱迪拉克」(Cadillacs)的美稱。為了適應北大西洋的惡劣海象,聖勞倫特級較大角度上揚的艦首舷牆以及較為低矮的船樓。

聖勞倫特級在完工服役時滿載排水量2800噸,推進系統由英國設計,與英國Type12懷特白級巡防艦相同,包含兩具Babcock and Wilcox廠的高溫壓鍋爐與兩套English Electric steam的蒸汽渦輪 ,鍋爐工作壓力600 psi (4.1 MPa,42 kgf/cm²),運作溫度華氏850度(攝氏454.4),可輸出30000軸馬力,雙軸推進,最大航速達28.5節(到1990年代服役末期由於機械老化,最大航速只剩27節)。首艦聖勞倫特號(HMCS St. Laurent DDE 205)的推進系統由英國亞羅船廠(Yarrow & Co Ltd, Scotstoun, Glasgow)製造,後續艦的推進系統則透過技術轉移在加拿大境內生產。聖勞倫特級是皇家加拿大海軍第一艘設置獨立於艦橋以外的戰情中心(operations room)的艦艇,並有12套各自獨立的艦內電話系統。服役時,聖勞倫特級擁有當時最先進的雷達與聲納裝備。武裝方面,聖勞倫特級服役初期配備兩座雷達導控的美國FMC MK-33雙聯裝3吋(76mm)50倍徑快砲,具備防空以及反水面能力,而次要防空火砲為兩座Boffin單管40mm機砲;而負責指揮MK-33射擊的,則是一套GUNAR (Mk.64) 艦砲射控系統(GFCS) 以及配套的兩個SPG-48射控雷達,分別為艦首、艦尾的MK-33快砲提供導引。在服役初期,聖勞倫特級的兩座MK-33 3吋快砲都採用開放式砲座,1963年左右才加裝玻璃纖維砲塔殼。反潛方面,聖勞倫特級服役初期配備兩座英國Mk NC 10綾波(Limbo)反潛臼砲以及兩座俗稱「K砲」(K-gun)的Mk.2單管反潛臼砲;搭配綾波反潛臼砲的是一具SQS501高頻艦底目標識別聲納(英國Type 162聲納的加拿大版)和一具SQS502高頻攻擊聲納(英國Type 170的加拿大版)組合。與最初英國Type 12巡防艦類似,聖勞倫特級原本也打算納入當時新出現的長程導向魚雷,考量的包括Mk.20E BIDDER或美製MK-35,不過由於當時導向魚雷技術還不成熟,最後都沒有實際裝設。

轉為直昇機驅逐艦

在1950年代,美國首先推出能持續高速潛航的核能潛艦,蘇聯也緊追在後開始裝備,使得二次大戰水平的反潛技術、戰術受到嚴厲的考驗。面對持續以30節高速航行的核能潛艦,不僅遠遠超過林波反潛臼砲等二戰水平的無導引反潛武器的能力(二戰時代的機械式聲納音鼓都難以有效追描,而從射控解算、發射無導引反潛臼砲到武器下潛至預定引爆深度,高速核能潛艦早已離開武器殺傷半徑),而30節也超過聖勞倫特級的最大航速。因此,在1959年2月25日,加拿大海軍委員會(Naval Board)決議將配備搭載直昇機的新一代反潛驅逐艦。

皇家加拿大海軍在1950年代中期就開始嘗試在水面艦艇上配置反潛直昇機。在1956年10月,皇家加拿大海軍首度在一艘二次大戰時代開工、戰後完工的伯斯通尼亞級(Prestonian class)護航驅逐艦白金漢號(HMCS Buckingham,FFE 314)上加裝臨時的直昇機起降平台,進行反潛直昇機起降測試,當時使用美國第一代的美製賽考斯基(Sikorsky)HO4S-3活塞引擎反潛直昇機,隨後並於1957年8月在奧塔瓦號(HMCS Ottawa DDE 229)反潛驅逐艦上設置一個更大型的直昇機起降平台,測試的機種是比HO4S-3更大的賽考斯S-58(美國海軍反潛型為HSS-1)。

由於皇家加拿大海軍在風浪惡劣的北大西洋作業,艦體隨波浪劇烈上下搖晃起伏,對於直昇機起降或固定於甲板的作業都造成很大的困難。依照皇家加拿大海軍的經驗,在惡劣海象下,最嚴重的問題還不是讓直昇機在搖晃的艦載甲板上起降,而是直昇機起飛前或降落後的甲板作業;船艦甲板人員必須忍受惡劣天候(下雨、強大風浪等),以人工拖纜的方式,在顛簸搖晃的甲板上將直昇機從機庫拖出甲板或從甲板拖到機庫,並在直昇機起飛之前與降落之後將直昇機牢牢固定在甲板上(直昇機起飛前需能穩定地停在甲板上,讓發動機逐漸達到最大功率),這些作業不僅困難度高,在艦艇搖晃之下容易導致飛行員或甲板人員傷亡,或者直昇機的損壞。在1957年奧塔瓦號上的直昇機起降測試中,艦上人員辛苦地搏鬥了30分鐘,才將S-58固定在直昇機甲板上。

在1960年代初期,皇家加拿大海軍評估購買具備全天候能力且掛載力足夠的反潛直昇機,取代不具備這類能力的HO4S-3與S-58,評估對象包括美國凱曼航太(Kaman)K-20(美軍編號HU-2K)與賽考斯基S-61海王(Sea King),最後在1961年12月選擇了S-61,並轉移技術在加拿大生產,皇家加拿大海軍編號為CHSS-2,爾後改為CH-124。

為了讓直昇機能在驅逐艦等級的中小型水面艦上有效操作,皇家加拿大海軍在1960年代初期開發一種能由中小型船艦搭載的輔助起降系統;此系統正式名稱為直昇機拖降與快速鎖定裝置(Helicopter Hauldown and Rapid Securing Device,HHRSD),又俗稱補獸器(bear trap),詳見下文。七艘聖勞倫特級從1963至1966年陸續展開改裝工程,轉變為直昇機驅逐艦(DDH),包括在艦體後段加裝一個直昇機庫(可容納一架CH-124海王直昇機)、起降甲板與 補獸器輔助降落系統,並增加艦體穩定鰭系統。為了騰出空間設置機庫,聖勞倫特級原本的單一大型煙囪被改為兩個較小的並列式煙囪,省下的空間用來裝置機庫,而原本艦尾的MK-33 76mm快砲也予以拆除(用來設置起降甲板),只保留艦首快砲,因此配套的SPG-48射控雷達也減少為一座;同樣地,原本設置在後部的一座綾波反潛臼砲也被移除。

除了轉為直昇機驅逐艦外,聖勞倫特級同時也進行其他若干改良。首艦聖勞倫特號在1961年就在艦尾裝設一套SQS-504可變深度聲納(VDS)進行測試,其餘各艦則在隨後加裝。VDS能部署在特定深度的水域,避免敵方潛艦利用水下變溫層隱蔽(聲波在不同溫層傳遞時會折射),並讓聲納遠離船艦、降低船艦自噪干擾

 

「補獸器」輔助降落系統

為了讓直昇機能在驅逐艦等級的中小型水面艦上有效操作,皇家加拿大海軍在1960年代初期開發一種能由中小型船艦搭載的輔助起降系統,由皇家海軍第10實驗中隊(Experimental Squadron 10,VX 10)與達特茅茲(Dartmouth)的費利航空公司(Fairey Aviation)合作開發;此系統正式名稱為直昇機拖降與快速鎖定裝置(Helicopter Hauldown and Rapid Securing Device,HHRSD),又俗稱補獸器(bear trap),以聖勞倫特級的阿西尼比昂號(HMCS Assiniboine DDE 224)作為開發系統的測試載台。為此,阿西尼比昂號在1962至1963年的翻修工程中加裝了HHRDS的原型系統,1963年6月28日以直昇機驅逐艦的身份重新服役,隨後並進行 補獸器原型系統和海王直昇機的測試工作。在1963年11月27日,阿西尼比昂號完成第一次海王直昇機的降落作業,一週後進行了第一次在補獸器系統輔助下的降落作業;而加拿大海軍的海王反潛直昇機也是第一種能與 補獸器輔助降落系統配合的直昇機。除了輔降系統之外,為了使直昇機降落作業更安全便利,皇家加拿大海軍還在船艦兩側加裝自動控制的穩定鰭,以減低船體在波浪中的搖晃。

(上與下)皇家加拿大海軍在阿西尼比昂號(HMCS Assiniboine DDE 224)

測試補獸器輔助降落系統的照片,配合當時新引進的海王反潛直昇機。

補獸器系統精神是在直昇機甲板上設置一個方框形的快速固定裝置(Rapid Securing Device,RSD),在直昇機機腹設置一個可以放出的探針,直昇機降落在甲板時讓探針對準固定裝置,如此就能在直昇機著艦時把直昇機固定在甲板上;由於RSD像是 補獸器一樣要捉住直昇機,因而得名。RSD也是一個軌道滑車,透過鋼纜由絞盤牽引,軌道從直昇機起降區直通機庫,因此直昇機的探針被RSD夾住後,就能由絞盤從甲板拖入機庫,或從機庫拉到甲板起降區域,不需要費力又危險的人工拖纜作業。由於RSD體積不大,直昇機很難在船艦搖晃又有風力干擾的情況下精確降到指定位置,因此船艦起降甲板又設置一套連接絞盤的 拉降鋼纜(haul-down cable),在直昇機降落前先連接直昇機腹的探針裝置, 用絞盤將直昇機強行拉降到RSD上,使捕捉裝置能順利固定住機腹探針。

補獸器的快速固定裝置(RSD),這是一個長度約六英尺的方框形滑車,

中間有一對平行的橫桿,當直昇機著艦時機腹伸出的探針會在方框之中,

此時方框中的兩根橫桿往中間移動夾住探針,將直昇機固定。

RSD設置在一個直通機庫的縱向滑軌,透過絞盤牽引,

將直昇機從甲板拉往機庫,或從機庫拉到甲板起降位置。

在直昇機起降過程中操作補獸器系統的著艦控制員(Landing Control Officer,LCO)

席位,設置在甲板上。後來的正式系統中,LCO席位就改為一個封閉的位置,

LCO透過全景玻璃窗觀看直昇機甲板。

補獸器系統的作業中,甲板人員將海王直昇機機腹垂放的探針與艦上纜繩掛上,

使艦上絞盤能拖帶直昇機著艦。這個連上掛勾的作業對甲板人員仍有潛在危險性。

在補獸器系統的機制下,船艦飛行甲板底下設置快速固定裝置(RSD)以及滑車軌道、牽引鋼纜與雙鼓式絞車,而直昇機上則需設置一個固定勾可放下的探針(probe) ;甲板上有一個操作控制台,一位著艦控制員(Landing Control Officer,LCO,爾後加拿大改稱甲板安全官,Landing Safety Officer,LSO)在此控制整個直昇機拉降與固定的程序 。 負責驅動絞車系統的馬達功率60馬力,透過減速齒輪帶動液壓泵浦以及雙鼓式絞車,兩個絞車鼓分別牽引直昇機纜繩與RSD(可以交換工作),每個絞車鼓擁有獨立的離合器(clutch)與煞車系統, 拉降作業時纜繩承受的拉力在3000到4000psi;此外,絞車系統還設有吸收衝擊的緩衝裝置(shock absorber),由一套液壓活塞汽缸構成,鋼纜穿過汽缸兩端,汽缸內充入氣體, 如此絞盤開始進行拉降、纜繩開始承受拉力時,緩衝裝置能緩和鋼纜承受的瞬間拉力,避免施加張力的過程中造成鋼纜負荷過重而損壞。直昇機降落前,固定裝置滑車先移到直昇機起降甲板的降落點,用來拖帶直昇機的絞車纜繩由滑車開口中間拉出。直昇機準備降落時,先在甲板上空懸停並放下 機腹探針(連在導引纜上),甲板操作人員將探針與艦上的鋼纜結合,直昇機上的絞盤將連著鋼纜的探針收回,收回時就自動將船艦的鋼纜與機腹固定裝置鎖定。與鋼纜連結完畢後,LCO就控制絞車捲收鋼纜,將直昇機向下拖,而直昇機在被拉下的同時仍維持發動機輸出來維持向上升力,直到被拉降在甲板上為止,期間飛行員需要將直昇機維持懸停在起降位置上方。LCO會選擇設定拉降過程中的纜繩張力, 並透過一套裝置(包含五個模組)感測纜繩實際承受的張力,隨即調整絞車出力使纜繩張力符合設定值。如果在懸翔過程中直昇機以全功率輸出,就可以在艦尾甲板上空保持高度懸翔(high hover);準備降落在甲板時,直昇機駕駛降低發動機功率,讓直昇機被緩慢向下拖向起降甲板並達到低懸翔(low hover)位置,僅僅比起降甲板高一些,並由鋼纜確保直昇機在正確的降落位置,此時LCO會判斷艦體左右搖晃的週期來決定合適的著艦時機;當艦體即將恢復水平時,LCO便立刻通知飛行員降落 (飛行員需降低直昇機發動機出力),並控制絞車捲收鋼纜(此時施加在纜繩的張力為最大的4000psi),將直昇機拉到甲板上著陸。RSD開口設有兩根相互平行且可以移動的約束橫桿(Arrest beams),一旦直昇機著艦、機腹探針伸入RSD滑車開口之後,LCO就控制約束橫桿往中間移動夾住機腹探針,將直昇機牢牢固定在甲板上 。約束橫桿上有齒狀結構,夾住探針後能防止直昇機滑動。 除了機腹的探針之外,直昇機尾也設有一個探針,直昇機被拉降在甲板時,機尾探針會嵌入甲板上的柵格(設置在降落點稍後的位置),這能加強對直昇機的固定,避免機尾因為艦體搖晃而橫向移動,或者艦體搖晃過度劇烈而使機腹主探針脫鎖。 完成固定後,甲板操作人員利用機尾的引導絞車來調整直昇機方向,使之與滑軌方向平行,隨後就由主絞車拖著RSD,將直昇機沿著軌道從甲板拖至機庫內。而直昇機從機庫拖到甲板準備起飛,也是將直昇機的探針與RSD結合之後,由絞車拉著整個固定裝置將直昇機拖帶到起飛區域 。當降落作業完成準備斷開機腹探針與RSD的連結時,補獸器系統最初的設計是釋放整個機腹探針,然而在鋼纜已經累積巨大張力的情況下,會使探針高速射向甲板;因此,設計遂改成能將探針前部能與鋼纜分開。 補獸器系統 能在最大風速50節、浪高13英尺、艦體9度縱搖與30度橫搖的情況下有效遂行起降,一般而言直昇機降落作業只需要5分鐘。

在補獸器系統的降落作業中,直昇機始終保持發動機全功率輸出,這對於安全性帶來一種顯著的效益:因為氣流從艦首經過艦尾,容易在艦尾甲板區域形成不穩定的沈降氣流,如果此時直昇機為了降落而減少輸出功率,就可能突然被下沈氣流拖下去,導致落海或重落地;而如果能讓直昇機在降落過程中保持向上升力,就能抵抗沈降氣流造成的危險。此外,當艦體在高海象下上下快速起伏搖晃時,直昇機由於可維持正向升力,故能減低降落甲板的衝擊,增加安全性並減少機體和起落架的損耗。 補獸器不僅大幅增加直昇機著艦的安全性,也免除了將直昇機從甲板拖回機庫、或從直昇機庫推至甲板起飛位置等費時費力的人工需求。 不過,補獸器系統仍需要人員進行甲板作業,將懸翔的直昇機垂放的探針掛上船艦上的張力纜繩,這個作業存在一定的危險性。此外,補獸器系統透過機尾的導引絞車改變直昇機方向來對準機庫,但由於 此時被RSD夾住的機腹探針位置並非直昇機旋轉中心,因此有時不能順利讓直昇機旋轉,不當的操作反而可能使直昇機尾椼或後起落架受力過大而損壞,而不得不解開RSD的鎖定來調整直昇機方向 ;然而在較高海況下,一但解除RSD的固定,就會讓直昇機在甲板上翻覆。 再者,補獸器的拉降作業雖然有前述優點,但配合的直昇機必須有特別強化過的機體結構,以承受拉降過程中拉降鋼纜的拉力(方向與直昇機升力相反)以及較高下降速率,這導致 補獸器系統的機型選擇受到很大的限制;目前能配合補獸器的機型,至少都是9噸級以上的中型直昇機。 補獸器系統另一個明顯的弱點是需要在艦上安裝沈重的鋼纜與絞盤,佔用不少體積且增加額外重量,成本也比較昂貴,只能用於較大型的艦艇。

最初加拿大海軍在1964年2月左右宣布補獸器系統發展成功(此時VX10已經在阿西尼比昂號
累積了110架次的起降),不過稍後持續的測試又發現纜繩在高張力的情況下容易卡住,遂繼續測試修改,使得海王艦載直昇機進入皇家加拿大海軍艦上服役的時間延後大約兩年。在1966年9月,第一套經過完整改進的 補獸器系統裝備於皇家加拿大海軍安納波里斯級巡防艦(Annapolis class,加拿大第一種在設計中納入直昇機輔助降落系統的艦艇)首艦安納波里斯號(Annapolis DDH-265)。在1967年3月到4月,安納波里斯級巡防艦二號艦尼比崗號(HMCS Nipigon DDH 266)完成補獸器系統的操作驗證,海王艦載直昇機單位隨即在5月首次部署上艦,這是海王反潛直昇機第一次在驅逐艦等級的水面艦艇上進行實戰部署。最初皇家加拿大海軍只讓海王直昇機在日間進行船艦起降操作,隨後等加拿大發展出地平線提示設備來幫助直昇機駕駛於夜間或能見度不良的情況下辨認直昇機姿態,海王直昇機才於1970年達成全天候艦上起降操作能力。

由於補獸器系統大獲成功,其他西方國家也迅速看上這種能讓四千噸以下艦艇有效操作直昇機的技術,遂紛紛採用此種系統 。第一個引進「補獸器」的是日本海上自衛隊,裝備於1970年代服役的榛名級直昇機驅逐艦上 ,隨後也用於白根級直昇機驅逐艦與初雪級通用驅逐艦。爾後印度海軍也引進兩套捕獸器,裝備於1970年代後期服役的最後兩艘改良型納札里級(Nilgiri class)巡防艦上。日本與印度引進捕獸器輔助降落系統時,搭配的同樣是海王反潛直昇機。

美國海軍首先在1967年邀請皇家加拿大海軍派艦艇到美國展示補獸器系統,不過沒有立刻跟進採用;當時美國海軍第一代輕型多用途空載反潛系統(LAMPS 1,使用5噸級的SH-2F海妖直昇機)屬於過渡性系統,用來配合先前操作DASH遙控反潛直昇機的艦艇,考慮到改裝這些現有艦艇的工程量與成本,美國海軍並沒有配合使用任何形式的直昇機輔助降落系統,而且5噸級的SH-2F直昇機的甲板作業尚能由人工負荷。直到1970年代美國發展第三代輕型多用途空載反潛系統(LAMPS 3,使用的直昇機是8、9噸級的SH-60B)時,才終於引進補獸器系統作為配套,稱之為 回收、輔助、固定和移動系統(Recovery Assist, Secure and Traverse,RAST) 。在加拿大與美國官方的技術轉移工業合作之下,RAST由因達科技公司(Indal Technologies Inc.)生產,前兩套在1979年交付美國海軍,其中一套安裝在新澤西州樹林湖(Lakehurst)的美國海軍航空工程中心進行測試,另一套裝備於第二艘派里級巡防艦麥欽納利號(USS Mclnerney FFG-8)進行艦上測試;美國海軍從1979年開始在航空工程中心進行RAST的陸地起降測試,透過一個精確模擬船艦起降甲板的平台,驗證實際操作過程中RAST各次系統的效能,以及SH-60B在與張力鋼纜連結時的飛行操控品質和降落特性。1981年1月起,SH-60B在麥欽納利號進行RAST起降測試,在為期27日的測試期間進行包括50節甲板風、5級海象、艦體橫搖28度等情況下的著艦測試,證實SH-60B的飛行控制性能完全能滿足RAST懸停作業的需求,能在5級海象(33節最大風速、湧浪高13英尺、艦體6度縱搖與15度橫搖)的情況下確保直昇機安全著艦。隨後,美國所有可以配合SH-60B起降操作的驅逐艦、巡防艦都裝置了RAST,而澳洲、日本 、西班牙等西方國家引進與SH-60B同系列的S-70反潛直昇機時,也配合引進了RAST。因達 公司多年來總共銷售兩百套以上的輔助降落系統給許多國家(其中美國購買了一百多套)。因達公司在2005年3月1日正式被美國柯帝斯.萊特(Curtiss Wright)公司由英國Novar集團手中購併。

上為加拿大原版補獸器系統的RSD快速鎖定裝置,下為美國版RAST的RSD滑車,足見

RAST的RSD外觀比較扁平。

RAST的LSO甲板控制室。

與原版捕獸器相較,美國RAST的基本構造大致相同,都包括裝備於艦艇上的RSD快速鎖定滑車以及配合的絞盤,並在直昇機腹配備一個探針;此外,為了配合機體較為低矮的SH-60B,RAST使用的RSD快速鎖定裝置的外觀也比原版捕獸器的更為扁平,稱為低輪廓型(Low Profile)的RSD。美國只有首艘測試RAST的麥欽納利號在直昇機著艦區後端設置機尾探針柵格,之後美國所有的RAST都取消了這個柵格,這是因為SH-60B的起落架設計已經能提供足夠的穩定性,不需要額外的機尾探針來輔助RSD,這也使SH-60B能以相對於艦艇軸線更大的夾角著陸,增加了直昇機進場作業的彈性。原本捕獸器的鋼纜稱為拉降鋼纜(haul-down cable),而美國RAST則改稱為回收輔助張力鋼纜(recovery assist tethering cable);而捕獸器系統的著艦控制員(LCO)也被美國海軍改稱為甲板信號官(Landing Signals Officer,LSO)。在加拿大捕獸器系統的操作程序中,LCO擁有整個直昇機拉降作業的控制權,包括決定直昇機何時由高度懸翔進入低懸翔、直昇機懸翔的位置以及將直昇機拉降在甲板上的時機,飛行員只需依照LCO的指示保持直昇機懸停並調整位置;而在美國海軍的RAST作業中,直昇機降落的相關判定權限在飛行員手中,包括決定下降速率以及著艦時機。與捕獸器類似,RAST也包括一些設置在艦上的視覺提示裝備來協助飛行員,包括艦首-艦尾軸線燈(up-the stern approach orientation,能自動抵銷高海況下艦艇縱搖的影響,指示飛行員正確進場方向)、機庫頂照明燈、設置在機庫頂部與庫門上的懸停指示標示(hover position cue mark,協助飛行員掌握正確的懸停高度)以及一組地平線參考系統(horizon reference system,是一組安裝在陀螺儀穩定器上的橫桿,橫桿上設置照明燈,提示飛行員正確的水平姿態,使飛行員在夜間能維持機體姿態與橫向位置,並判斷艦體搖晃週期)等等。

一架SH-60B直昇機正進行RAST降落程序,甲板人員先將機腹釋放的引導纜與艦上的張力鋼纜結合。

此時直昇機需保持在甲板上方約15英尺的掛勾高度,而這個作業存在一定的危險性。

依照美國海軍RAST的降落程序,直昇機抵達起降甲版上空時,首先在15英尺的掛勾高度(hook-up height)懸停,由機腹RAST探針中央放下導纜,甲板人員將張力鋼纜掛在導纜上,隨後機上人員啟動絞車將導纜連同張力鋼纜拉回並與直昇機腹的探針固定;與RAST的鋼纜連結後,直昇機飛行員依照當時情況要求艦上LSO調整絞盤出力,調整適當的鋼纜張力(介於850至4000磅,直昇機懸停在甲板上方時一般將張力維持在2000磅)。飛行員目視艦艇甲板搖晃週期決定著艦時機。當艦體搖晃較小時,飛行員下達著艦決心,隨後將直昇機降至甲板上方8英尺的低懸翔(Low hover height)位置,並透過無線電向LSO發出備便降落(Ready to land)的信息,而LSO則回覆「現在著艦」(Land Now)的信息,將鋼纜張力調節到最大(4000磅),把直昇機拉降在甲板上。直昇機著陸、機腹探針進入LSD中間開口之後,LSO就關閉RSD中間缺口的約束橫桿夾住直昇機腹探針;接著甲板人員以機尾引導絞車(Tail Guide Winch)調整RSD來改變機體方向來對準機庫,最後由RSD將直昇機牽引入庫。在RAST系統中,LSO依照飛行員指示調整鋼纜絞盤的出力,同時也具備向飛行員建議精確懸停位置的最終權限。一般而言,在海況較高的情況下,RAST直昇降落作業會使直昇機在艦尾上空懸停2分半鐘到3分鐘;萬一突然發生緊急情況(例如突發的強烈橫風或湧浪衝擊艦體造成劇烈晃動),直昇機飛行員也能立刻以開關解開機體與張力鋼纜的連結。

日本海上自衛隊的SH-60J反潛直昇機正在著艦,注意RAST輔降系統的纜繩已經掛上機腹。

纜繩由快速鎖定裝置(RSD)中間的開口拉出,而RSD的軌道則通向機庫。RAST就是加拿大

開發的補獸器系統的美國版本,可以注意到RAST的RSD滑車外型與原版捕獸器不同。 此照片

是一張日本初雪級驅逐艦,該艦最初配備加拿大原版的捕獸夾輔助降落系統,在著艦區尾端

設有配合海王反潛直昇機機尾探針的柵格;配合SH-60J換裝RAST之後,就不 再需要柵格,

但此時柵格尚未被移除。

如同前述,捕獸器與RAST最大的問題,在於以鋼纜拉降的作業對於配套直昇機機體設計的要求較為嚴格,大幅限制了配套的機種,此外需要昂貴且龐大沈重的鋼纜絞車系統 ,只適合配置於體型較大、價值較高的海軍第一線作戰艦艇,而降落作業時掛牽引纜繩的作業必須仰賴人工;以上兩個因素嚴重限制了補獸器/RAST這類系統的銷售潛力,例如只能配合一些較小型直昇機的小型艦艇或預算較為有限的海岸防衛隊艦艇都會採用設計簡單得多的魚叉式輔助降落系統(僅靠甲板的柵格結構固定降落的直昇機,不需要鋼纜拉降)。同時,相當數量的艦載直昇機飛行員仍偏好傳統的自由降落,而非被絞盤鋼纜強制拉降。

(上與下)因達科技發展的ASIST直昇機輔助降落系統,以自動化引導程序取代過去的鋼纜拉降,

協助直昇機降落在甲板定位。ASIST也換用全新設計的RSD快速固定裝置牽引滑車,能便利地

旋轉直昇機方向並拖帶入庫,整個作業完全自動化。

針對前述的市場需求(不想花太多經費採購能配合RAST的直昇機,或者想節約船艦體積與人力),因達科技早在1984年9月就提出一種名為RAST Mk.3的構型,刪除直昇機拉降系統,改由電腦自動計算直昇機與船艦的相對位置和運動來協助飛行員降落,並且配備完全由電腦控制的RSD,最後在1990年代初期 推出了名為航空器船艦整合鎖定與轉向系統(Aircraft Ship Integrated Secure and Traverse,ASIST) 的新系統。ASIST以最先進的電腦計算與導航定位科技來取代RAST的絞車與鋼纜,由一套安裝在艦上的直昇機位置感測裝備(Helicopter Position Sensing Equipment,HPSE)來精確探測直昇機的位置,直昇機甲板末端兩側各有一個HPSS光電感測單元(包含攝影機、雷射測距儀等),而直昇機則需要在機體兩側加裝供HPSE精確追蹤的信標陣列(Target Beacon Array)。當直昇機在直昇機甲板上空懸翔時,ASIST的自動導航系統藉由HPSE保持對直昇機的即時標定,自動導航電腦不斷即時計算直昇機的方位、高度等參數,參照 船艦本身前進以及橫搖、縱搖的,計算出直昇機與船艦的整體相對運動,並透過設置在機庫頂的視覺提示燈號(Visual cues)提示飛行員目前的直昇機位置是否適當;同時,ASIST的電腦也會自動控制RSD滑車移動到直昇機下方,而不像過去由鋼纜強迫將直昇機拉到RSD的位置。直昇機著艦後,由電腦控制的RSD軌道滑車就會自動就位並 鎖住直昇機腹的探針,將其拉回機庫。ASIST的RSD也是全新設計,滑車底部設有滾輪,使滑車能夠360度旋轉,直接帶動直昇機調整方位以利牽引入庫;而原本RAST的RSD滑車本身不具備轉動的功能, 還需要透過甲板人員操作機尾的引導絞車系統來調整機體角度(如同前述,此項作業有時不能順利讓機身轉向),ASIST就免除了這項困擾。ASIST於1992年7月31日完成海上測試, 至今已有新加坡、智利、土耳其、義大利、德國等國家的海軍以及美國海岸防衛隊採用了ASIST,至今累積訂單達60套以上。

相較於RAST, ASIST實現了完全自動化的降落過程,整個降落過程完全由電腦輔助系統指揮駕駛員降落,配合新設計的RSD,著艦後調整直昇機姿態到牽引入庫完全無須甲板人工介入 (反觀歐洲艦艇常用的魚叉式系統即便在甲板上設置直昇機牽引設備,也需要人力將牽引設備固定住直昇機,在較高海象下有所不便),因此過去RAST所需要的LCO/LSO以及甲板作業人員也都一併省略,連帶也不需要過去RAST設在直昇機甲板上的LSO控制室。由於ASIST的RSD絞車只需要牽引熄火的直昇機,而不像過去RAST需要將仍在空中的直昇機拉降,因此使用的絞車以及相關機械就簡單輕巧得多,牽引絞車直接裝設在機庫內(以前RAST的大型絞車需佔用直昇機甲板下方大量空間)。此外,ASIST擺脫了過去RAST沈重的鋼纜與絞盤,不僅降低系統重量與成本, 也減低了佔用的空間,大幅減輕對船艦設計布置與配重的困擾。ASIST各項機械與電子裝備都採用模組化設計,體積重量也都不大,易於整合安裝至船艦上。然而,雖然ASIST使用最先進的科技來擺脫了RAST 沈重煩人的鋼纜與絞盤,但無可避免也犧牲 了若干特點;例如,過去RAST能靠鋼纜將直昇機 向下拉、使直昇機在降落過程中能保持正向升力, 進而抵抗下沈氣流並減緩著艦力量, 這種長處便是「無線」的ASIST所不能企及的。

除了ASIST之外,因達科技也繼續對既有的RAST進行改良。先前設置兩個直昇機庫的艦艇必須分別配備兩套包含RSD滑車、滑軌以及牽引絞車的完整RAST,而且一旦任何一個RSD故障,整套RAST就等於無法運作;而因達科技在2000年代初期推出的延伸型輔助降落系統(Extended-Recovery, Assist, Secure and Traverse,E-RAST)就解決了這些問題。E-RAST改用單一牽引絞車搭配連續迴路纜線(Continuous loop cable)來牽引RSD滑車,RSD滑車底部也改用可迴轉形式的滾輪,這使得同一部滑車能在兩條滑車軌道上運行。滑車軌道由甲板起降點開始分岔為Y型,分別抵達機庫內左右兩側的直昇機停放點。E-RAST的設計則使單一絞盤和RSD滑車能同時用於兩條軌道,雙機庫船艦只需要配備一套RSD滑車與絞盤,節省船艦上可觀的體積與重量。而如果船艦仍然配備兩套RSD滑車,也會因為每部滑車都可在兩條滑軌上自由調度,具備相互備援的能力。E-RAST首先被日本海自2000年代初期服役的高波級驅逐艦(村雨級的改進型)採用。在2000年代後期,因達科技進一步推出RAST MK.6,改用與ASIST相同的新型RSD滑車,省略了機尾的引導絞車系統以及相關的甲板人工作業,直昇機著艦鎖定以後調整方位、拖回機庫等作業只需由LSO一人在控制室裡操作就能完成;而日本海自的秋月級驅逐艦就使用了RAST Mk.6。

因達科技的TC-ASIST,RSD設計能直接捕捉直昇機的主起落架車輪,直昇機不需要加裝機腹探針

等設備就可以直接相容操作。

由於先前RAST/ASIST系列都需要在直昇機腹配合加裝探針 ,而由於一些客戶的直昇機並沒有配合加裝探針,因達科技也提出一種TC-ASIST,主要設計與ASIST相同,唯一的區別是採用了不同的RSD設計。過去RAST/ASIST的RSD滑車都是用來與直昇機腹的探針連結,而TC-ASIST則在RSD滑車上設置一對鉤抓臂,在直昇機著艦時扣住主起落架的車輪,如此搭配的直昇機就不需要像RAST/ASIST甚或 歐洲的魚叉系統,在直昇機機腹加裝配合的探針, 如此直昇機不需要任何修改就可以配合。這套鉤抓臂平時降下,一旦鉤抓臂的感應裝置感測到直昇機起落架框時就升起,整個鎖定的作業完全自動化 ,能在六級海象以內操作直昇機。由於此一鉤抓臂寬度頗大,因此TC-ASIST使用雙滑軌設計。

 

DELEX改良

在1970年代後期至1980年代,聖勞倫特級接受加拿大皇家軍的驅逐艦延壽(Destroyer Life Extension,DELEX)工程,包括更換改良型的電子設備,並對艦體與輪機進行詳細的檢修,使之能再服役15年,直到當時規劃中的加拿大巡邏巡防艦計畫(Canadian Patrol Frigate Program)的艦艇(後來的哈里法克斯級巡防艦,Halifax class)開始服役為止。在DELEX中,聖勞倫特級加裝美國海軍的戰術資料系統(Naval Tactical Data System,NTDS),加拿大海軍稱為自動戰術資料指引系統(Automatic Data Link Plotting System,ADLIPS);此外,還加裝名為加拿大電子作戰系統(Canadian Electronic Warfare System,CANEWS)的SLQ-501電子截收裝置以及新的通信系統。除了聖勞倫特級之外,當時剩餘的四艘雷斯蒂古什級 、四艘馬肯奇級(Mackenzie class)和二艘安那波里斯級也在1970年代後期接受了相同的DELEX工程。都由於引進新的指管通情系統,這些1950、60年代建成的艦艇仍能配合當時新的艦隊與航空協同作戰。

由於首艦聖勞倫特號的龍骨被發現已經受損,因此該艦被排除在DELEX計畫之外,並於1974年6月14日除役。在1979年,聖勞倫特號出售拆解,由一家位於美國德州的船廠標得;然而,該艦卻在1980年1月12日於拖帶前往德州的過程中意外沈沒。其餘六艘聖勞倫特級完成DELEX改良而繼續服役,從1988年到1994年陸續除役。本級艦佛雷瑟號(HMCS Fraser DE 223)在1980年代曾被用來測試若干哈里法克斯級巡防艦準備採用的新科技。而本級艦阿西尼比昂號在1988年12月除役,次年開始轉為哈里法克斯海軍基地(CFB Halifax)的靜態訓練艦,最後在1995年出售拆解。

在1994年10月,本級艦佛雷瑟號除役。在1997年,加拿大歷史遺跡委員會(Historic Sites and Monuments Board of Canada)將聖勞倫特級列為加拿大海軍發展史上的重要文物,並在2000年於當時唯一僅存的佛雷瑟號上設置一個紀念牌。

佛雷瑟號的命運

在1998年由加拿大軍方釋出給諾瓦史考提亞人造魚礁協會(Artificial Reef Society of Nova Scotia,ARSNS)。然而,此時佛雷瑟號是唯一還存在的聖勞倫特級(先前本級艦的HMCS Saguenay DDE 206已經在1990年出售並作為人造魚礁沈放),因此該協會一開始並不打算將佛雷瑟號作為人工魚礁沈入海中,而是尋求保存為紀念艦的可能;為此,ARSNS購買了加拿大政府在拉哈夫河(Lahave River)東岸位於布萊奇瓦特(Bridgewater)的船席,將佛雷瑟號停放於此長達近12年。在2003至2004年,佛雷瑟號曾短暫地開放導遊參觀,而該艦也曾被作為當地加拿大煙火節(Canada Day)的背景,而若干團體也借用佛雷瑟號作為活動場地。然而,由於始終沒有團體提供具體的經費與計畫,因此佛雷瑟號一直無法被作為正式的紀念艦來保存與營運。

由於諾瓦史卡卡提亞政府與當地布萊奇瓦特鎮這些利用佛雷瑟號的商業行為,引來ARSNS的控告;雖然ARSNS在法律程序上勝訴,但實際上該艦長年擺放於布萊奇瓦特而欠缺妥善管理維修,其狀況已經日益惡化,不僅艦容不整,而且成為一大潛在危險。因此,佛雷瑟號逐漸成為當地的一大爭議;2009年諾瓦卡提亞省大選時,ARSNS主席Rick Welsford也代表自由黨(Liberal)參選,而佛雷瑟號的問題就成為對手攻擊的一大要點。

經過協商後,加拿大國防部在2009年1月30日宣布,從ARSNS手中重新取回佛雷瑟號(以1美元價格象徵性出售),並以報廢軍艦的標準程序處理;即便如此,力主保存佛雷瑟號的ARSNS主席Rick Welsford仍在同年2月宣稱,佛雷瑟號只需比出售拆解所需更低的資金,就能作為紀念艦永久保存。在2009年6月1日,政府購回佛雷瑟號,在7月21日由拖船脫離佛雷瑟號停靠12年的布萊奇瓦特而回到哈利法克斯軍港,在2010年8月出售拆解。