流星號實驗潛艇/探險家級實驗潛艦

皇家海軍在二次大戰結束後從納粹德國繳獲的Type XVIIB潛艇U-1407號,經修復之後重新命名為流星號(HMS Meteorite)

並進入皇家海軍服役。此照片攝於英國Barrows Devonshire船塢。

皇家海軍在二次大戰後建造了兩艘探險家級(Exploror class)實驗潛艦,用來實驗過氧化氫(HTP)封閉循環發動機。

──by captain Picard

艦名/使用國 探險家號實驗潛艦/英國

(Exploror class)

承造國/承造廠 英國/Vickers-Armstrongs Shipbuilding, Barrow-in-Furness, England
尺寸(m)

長54 寬4.78 浮航吃水3.4

排水量(ton)

浮航780

潛航1000

動力系統/軸馬力

浮航用柴油機

潛航用過氧化氫(HTP)發動機/15000

雙軸

航速(節)

潛航25

續航力
潛深(m)
乘員 49
水面偵測/反制系統

水下偵測/反制系統

 

射控/作戰系統

艦載武裝

備註
艦名 簽約時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 除役時間 備註
Explorer 1947/8/26 1954/3/5 1956/11/28 1962/3/5拆解
Excalibur 1947/8/26 1955/2/25 1958/2/22 1968拆解

 


 

從德國擄獲的Type XVIIB潛艇:流星號

二次大戰結束後,皇家海軍開始研究能讓潛艦長時間在水下高速航行的下一代推進系統,而英國選擇的方向,就是納粹德國在二次大戰末期研發、未能在戰爭結束前實用化的過影化氫(Hydrogen peroxide,HTP)發動機。

戰後英國從納粹德國取得的最重要HTP推進系統實體,就是一艘納粹德國在戰爭末期建造、裝備華爾特循環(Walter cycle)渦輪發動機的Type XVIIB潛艇。在1925年,德國德國工程師華爾特博士(Hellmuth Walter)設計出華爾特封閉循環發動機。任何形式的熱機在運作時都需要氧氣當作氧化劑,但潛艦在潛航狀態下無法從大氣中取得氧;而華爾特循環發動機則 以過氧化氫(H2O2)作為氧化劑的來源,透過加熱過氧化氫 並通過觸媒使之分解成氫氣與氧氣,此時產生的氧氣蒸汽的溫度與壓力都高到足以支持燃燒反應,遂直接注入柴油進行燃燒來產生更高溫度、壓力的蒸汽來推動渦輪,整個過程無須再從外界大氣中取得氧氣。然而,這種發動機始終存在燃油消耗過巨以及過氧化氫容易爆炸等重大缺點。 日後若干使用過氧化氫為氧化劑推動渦輪的魚雷,其推進系統工作原理也大致相同。

在1930年代初期,華爾特博士著手設計一種採用此種推進系統的小型實驗潛艇,這就是在1939年建造、排水量80ton的V-80小型潛艇,在1940年的測試中達到28.1節的驚人水下航速。華爾特的研究成果並為立即獲得重視,直到大西洋血戰方酣的1942年1月,德國方面才進一步投資建造實戰型的封閉循環發動機潛艇,此即為Type XVII系列。

Type XVIIA/B是一種小型潛艇,其中Type XVIIA又分為由布隆.沃姆斯(Blohm & Voss, Hamburg)生產的Wa 201型(U-792、793)以及由基爾廠(Germaniawerft, Kiel)生產的Wk 202型(U-794、795);兩種Type XVIIA實驗性質較為濃厚,而 隨後的Type XVIIB則是量產型號。從1943年10月到1945年5月,納粹德國總共完成兩艘Type XVIIA Wa 201(U-792、793)、兩艘Type XVIIA Wk 202(U-794、795)以及兩艘以及三艘Type XVIIB(U-1405~1407)等五艘採用過氧化氫推進系統的潛艇,此外有三艘由布隆.沃姆斯建造的Type XVIIB(U-1408~1410)付諸建造,戰爭結束時尚未完工,還有六艘Type XVIIB(U-1411~1416)在開工之前就遭到取消。由於華爾特發動機問題叢生,因此德國又另外推出改用只使用傳統柴電推進系統的Type XVIIG,總共建造12艘(U-1081~1092),都由基爾船廠建造。

Type XVIIA/B是一種潛航排水量不及500ton的小型潛艇,其中Type XVIIA Wa 201的首艇(U-792)配備兩具功率各2500馬力的華爾特HTP封閉循環渦輪發動機,在1944年6月締造以25節持續在水下航行的驚人記錄;二號艇(U-793)只採用一具此種發動機,在1944年3月試航中達成22節的最高潛航速度。Type XVIIB採用較為寬短的船型,配備兩具華爾特發動機;而成熟度更高的Type XVIIB則加長了艇體,只採用一具2500馬力華爾特發動機,潛航排水量增加到400ton以上 ,而所有的Type XVII A/B都採用單軸推進。除了HTP發動機之外,Type XVIIA/B仍舊配備傳統的柴電推進系統當作備援。所有Type XVIIA/B的武裝都相同,包含兩具位於艇首的533mm魚雷管以及四枚魚雷(兩枚事先裝填於魚雷管中)。Type XVIIA/B在操作時被發現許多問題,包括機械故障率高、運作效率差、華爾特發動機危險性高等;此外,Type XVIIA/B為了增加水下航速而採用新的船型以及類似飛行器的操控系統,為了減低阻力而取消前方水平舵,結果高速航行時在水下難以操控,而且航行阻力過大,許多推進系統的能量都被平白消耗掉。

由於推出太晚,加上華爾特發動機可靠度較差、危險性高,Type XVIIA/B服役後到大戰結束之間並沒有表現。Type XVIIA的U-795在1945年5月初戰爭結束前夕在基爾船塢內遭德國人自行炸毀,U-794在德國投降之後遭到盟軍接收、拆毀。而三艘Type XVIIB在1945年5月戰爭結束時都遭德國人自行炸沈在港裡,其中U-1405、1406被美國繳獲並送至美國研究,但美國對危險性過高的HTP發動機興趣不大,所以並沒有將這些潛艇修復,在1948年以後拆解。

至於Type XVIIB的U-1407號(1943年1月4日與布隆.沃姆斯簽署合約,1943年11月13日安放龍骨,1945年2月下水,1945年3月13日才加入納粹德國海軍服役)則由英國接收,在1945年6月送至英國維克斯.阿姆斯壯造船廠。除了潛艇之外,英國更重要的收穫是在德國投降時發現了華爾特博士,隨即將他以及若干相關專家帶到英國,協助修復U-1407號艇。在修復過程中,英國竭力從德國蒐羅可用的Type XVIIB組件。最後,U-1407終於在1945年9月25日加入皇家海軍,並命名為流星號(HMS Meteorite)。流星號主要從事水下試航工作,皇家海軍透過該艇而逐步掌握HTP發動機的技術。然而,由於華爾特發動機危險性高,加上水下航行時操控性能不良,在 皇家海軍內部並不受歡迎。最後,流星號在1949年9月除役,由維克斯.阿姆斯廠拆解。

二次大戰結束時被盟軍繳獲的德國Type XVIIB潛艇U-1406,先前遭到德軍自行破壞。爾後U-1406被送至美國研究。

Type XVIIA/B性能諸元

Type XVIIA/Wa 201 Type XVIIA/Wk 202 Type XVIIB
尺寸(m) 全長39.05 舷寬4.55

壓力殼長26.15,直徑3.3

型深4.3

全長36.6 舷寬4.55

壓力殼長26.15,直徑3.4

型深4.55

全長41.45 舷寬4.55

壓力殼長27.3,直徑3.3

型深4.3

排水量(ton) 浮航281

潛航379

浮航240

潛航317

浮航317

潛航422

推進系統/功率(軸馬力) Deutz SAA SM517八汽缸浮航用柴油機*1/210

AEG Maschine AWT98推進用電機*1/77馬力

華爾特循環HTP渦輪發動機*2(U-792)/1(U-793),單機2500

Deutz SAA SM517八汽缸浮航用柴油機*1/210

AEG Maschine AWT98推進用電機*1/77馬力

華爾特循環HTP渦輪發動機*2/5000

Deutz SAA SM517八汽缸浮航用柴油機*1/210

AEG Maschine AWT98推進用電機*1/77馬力

華爾特循環HTP渦輪發動機*1/2500

航速(節) 浮航(柴油機)9

潛航(電力推進)5

潛航(華爾特發動機)25(U-792)/22(U-793)

浮航(柴油機)9

潛航(電力推進)5

潛航(華爾特發動機)25

浮航(柴油機)8.8

潛航(電力推進)5

潛航(華爾特發動機)25

續航力(海里) 柴油機浮航:2910(8.5節)

電力潛航:50(2節)

HTP發動機潛航:127(20節)

柴油機浮航:1840(9節)

電力潛航:76(2節)

HTP發動機潛航:117(20節)

柴油機浮航:3000(8節)

電力潛航:76(2節)

HTP發動機潛航:123(25節)

編制人員 12 12 19
武器系統 艦艏533mm魚雷管*2(共備有四枚魚雷) 艦艏533mm魚雷管*2(共備有四枚魚雷) 艦艏533mm魚雷管*2(共備有四枚魚雷)

 

探險家級:英國本身的嘗試

當流星號仍在測試階段時,英國便在1947年8月26日與維克斯.阿姆斯壯造船廠(Vickers-Armstrongs Shipbuilding)簽約,建造兩艘實驗性的HTP推進潛艦,此即為探險家級(Explorer class)。與小型的Type XVIIB相較,探險家級的艇體經過合理的放大,潛航排水量達到1000噸 。探險家級採用典型的英國二戰潛艦船型,艇首設有一對向上折收的水平舵。由於以實驗為主要任務,探險家級並沒有配備武器,同時也只配備一支潛望鏡來滿足一般航海需要。由於技術十分複雜,加上戰後英國國防開支逐漸縮減,因此兩艘探險家級分別直到1956至1958年才加入皇家海軍,其中二號艇HMS Excalibur的造價約114萬2000英鎊。由於採用與染髮劑相同的過氧化氫燃料,加上經常擔任皇家海軍反潛操演時的水下假想敵,因此探險家級在皇家海軍內部獲得「金髮女郎」(Blonde class)的綽號。除了HTP推進系統技術之外,兩艘探險家也用來測試一些當時嶄新的水下逃生技術,包括單人加壓逃生艙、個人水下呼吸器等。

探險家號配備功率高達15000馬力的過氧化氫渦輪發動機,曾締造持續以26.5節在水下航行3小時、持續以12節在水下航行15小時等記錄;艇上的液態過氧化氫儲存槽設置於壓力殼外部。與Type XVIIA/B相同,探險家號仍然裝備一套傳統的柴油發電/推進系統。然而,英國也未能克服HTP先天上危險性高的問題,服役期間輪機過氧化氫爆炸事故頻仍,因此探險家級首艇探險家號(HMS Explorer)被戲稱為「爆炸號」(Exploder),二號艇HMS Excalibur獲得「痛苦號」(Excruciater)的暱稱。除了過氧化氫的高危險性外,HTP發動機燃燒室頂部也隨時可能噴發大量火焰與濃煙;在服役期間,也曾發生過燃燒室產生大量濃煙充塞全艇、導致所有人員被迫疏散到艇身以外的情況。 結果,探險家號的實驗,反而是側面印證了過氧化氫封閉循環發動機並不是一種理想的推進系統。

依照皇家海軍的規劃,如果探險家級的測試一切順利,英國緊接著將建造12艘實戰型的HTP推進潛艦。然而,在英國努力克服HTP發動機種種問題的同時,美國早已瞄準了一條更具前景的道路──使用核分裂反應的巨大能量來驅動潛艦。由美國建造、全世界第一艘核能潛艦鸚鵡螺號(USS Nautilus SSN-571)早在1954年9月就進入服役(此時探險家級尚未服役),並獲得一連串巨大的成功。因此,兩艘探險家級服役沒有幾年,英國就放棄了HTP發動機的相關研究,轉而向美國求取核子動力推進技術。最後,兩艘探險家級分別在1962與1968年出售拆解。