刺尾魚級傳統動力攻擊潛艦

刺尾魚級(Tang class)是美國最後一種延續二戰構型的艦隊型柴電潛艦。圖為首艦刺尾魚號

(USS Tang SS-563)剛下水時的畫面。

刺尾魚級的刺魚號(USS Wahoo SS-565),此為早期的面貌,帆罩仍為二次大戰時代的風格,設有指揮塔。 

浮航中的刺尾魚號,帆罩已經經過改良。

刺尾魚級的鯔魚號(USS Harder SS-568),此為1970年代初期完成改良後的面貌,更換了較為流線的新帆罩。

注意潛艦背上由前而後有三個鰭片,這是BQG-4被動式水下射控聲納系統(PUFFS)的三組水聲聽音器。

──by captain Picard

艦名/使用國 刺尾魚傳統動力攻擊潛艦/美國  

(Tang class)

承造國/承造廠 美國/

SS-563:Portsmouth Naval Shipyard

SS-564、566、568:Electric Boat Division, General Dynamics Corporation, Groton, Connecticut

SS-565、567:Portsmouth Naval Shipyard

尺寸(m) 長82(原始)/87(1956年改裝後)/91.6~92.5(SS-563、565、567、568在1967年改裝後)

舷寬8.2

浮航吃水5.2

排水量(ton) 浮航1560(原始)/1616(1956年改裝後)/2050(SS-563、565、567、568在1967年改裝後)

潛航1900(原始)/2100(1956年改裝後)/2700(SS-563、565、567、568在1967年改裝後)

動力系統/軸馬力 原始:General Motors 16-338柴油機*4/3400

1956年改裝後:Fairbanks-Morse 38D8-1/8柴油機*3/4800

推進電動機*2/4700

126單元蓄電池(GUPPY 1)*4

雙軸

航速(節) 浮航15.5

潛航18.3

續航力(海里) 通氣管航行:10000/10節

潛航17.5節航行:1小時

最大潛深(m) 210
水面偵測/電子戰系統

WQC-2平面搜索雷達x1

BQA-8導航雷達x1

聲納系統 BQG-4被動式水下射控聲納系統(PUFFS)
人員 83
艦載武裝 533mm魚雷管*8(前方6管,後方2管,攜帶MK-14/16/27/37/48魚雷等)
備註 共四艘
艦名 簽約時間 安放龍骨 下水時間 服役時間 除役時間 除籍時間 備註
AGSS-563 ex-SS-563 Tang 1947/5/16 1949/4/18 1951/6/19 1951/10/25 1980/2/8 1987/8/6 1972/5變更為研究輔助潛艦,舷號更改為AGSS-563

1980/2/8移交土耳其(租借),更名為Pirireis (S- 343),1987賣斷,2004/8除役,除役後作為紀念艦停放於İnciraltı Sea Museum博物館

SS-564 Trigger 1949/2/24 1951/6/14 1952/3/31 1973/7/2 1973/7/2 1973/7/10移交義大利,更名為Livio Piomarta (S-515),1986/2/28除役
SS-565 Wahoo 1949/10/24 1951/10/16 1952/5/30 1980/6/27 1983/7/15
SS-566 Srout 1949/12/1 1951/8/21 1952/6/27 1978/12/19 1978/12/19 1976/12售予伊朗,重新命名為Kousseh (SS 101),原訂1978/12/19移交,1979/3因伊朗革命放棄
AGSS-567 ex-SS-567 Gudgeon   1950/5/20 1952/6/11 1952/11/21 1983/0/30 1987/8/6 1970年代變更為研究輔助潛艦,舷號改為AGSS-567。

1979/11/5變更為飛彈輔助潛艦,更改舷號為SSAG-515

1980/2/8移交土耳其(租借),更名為Hızırreis (S-342),1987買斷,2004/2/4除役,除役後作為紀念艦停放於İnciraltı Sea Museum博物館

SS-568 Harder   1950/6/30 1951/12/3 1952/8/19 1973/7/31 1974/2/20 1974/2/20移交義大利,更名為Romeo Romei S-516,1974/8/18服役,1988/5/31除役

 


 

在第二次世界大戰末期,納粹德國開始使用的種種新潛艦技術(包括結構設計、推進系統等),引起西方各國的高度重視;納粹德國投降之後,德國潛艦技術成為英、美等西方盟國與蘇聯爭搶的目標之一。其中,擁有劃時代技術特徵的納粹德國Type-XXI潛艦,有兩艘(U-2513與U-3008)向西方盟國投降,戰後西方國家便仔細測試了這兩艘Type-XXI的性能以及諸多新穎技術,包括低阻力的流線化外型設計 (是第一種潛航速率比浮航速率更快的潛艦) 、更好的水下静音性能、更快的航速與大幅改進的水下航程、高容量電池(充電一次後能直接從法國基地以潛航方式穿越比斯開灣,而Type-VIIC則需要三次上浮充電)、能讓潛艦在水面下換氣充電的 通氣管(snorkel)設計 、能在10分鐘裝填全部6個向前的魚雷管的液壓機械裝填系統(比過去Type-VIIC潛艦裝填一個魚雷管的時間還少)以及改進的魚雷射控系統等等 ;此外,艦上的人員起居設施也更好,擁有冷藏食物的冰箱、淋浴設備等 。過去VIIC潛艦平均每潛航3至5個小時就要上浮為主電池充電,而Type-XXI型潛艇以 4-8節的低速潛航時,平均每隔2-3天才需充電一次,大幅增加了從空中搜索的困難度。當時納粹德國甚直打算在後續的Type-XXI上配置華爾特封閉循環渦輪系統,理論上能使潛艦持續在水下高速航行而不需要上浮充電(不過華爾特封閉循環渦輪的燃料、氧化劑的火災危險性過高,無法實用化)。由於浮航時間大幅減少,並且為了減少航行阻力,Type- XXI是第一種廢除甲板高射砲的潛艦。Type- XXI潛艦的浮航排水量約1621噸,潛航排水量1819噸,全長76.70m,耐壓殼體長60.50m,全寬8m,耐壓殼寬5.3m,吃水6.32m,全高11.30m,柴油主機功率4000軸馬力,水下推進電機功率 4400馬力,水面航速15.6節,水下航速17.2節;艦首配備六個魚雷管(全部位於艦首,艦尾無魚雷管),全艦可攜帶23枚魚雷(其中六枚預先儲存於魚雷管;如果將魚雷攜帶數量降至14枚,則可另外攜帶12枚TMC水雷,艦上編制57至60名人員,最 大潛航深度280m。

Type-XXI的新技術對二次大戰主流的反潛技術形成嚴峻挑戰:大增的水下航速與續航力能擺脫當時類似探照燈的機械式主動聲納照射,導致現有驅逐艦的反潛效能大幅下降;潛艦只需要伸出 通氣管頭就能讓柴油機換氣充電,而 當時陸基反潛巡邏機的搜索雷達沒辦法在遠距離偵測到小如通氣管頭的東西;而納粹德國在二次大戰結束前就發展出猝發無線電通信能力,也給二次大戰時盟國常用的HF/DF無線電定向作業(用來追蹤納粹德國U艇的通信)造成麻煩 。由於蘇聯也獲得Type XXI潛艦,因此當時美國海軍深怕蘇聯快速地仿製並建造大量性能相當的潛艦(最初美國假定蘇聯在1960年代就能湊出300艘性能與Type-XXI同級的潛艦)。與Type-XXI相較,美國二戰時代的艦隊型潛艦各方面都遜色不少;在測試擄獲的Type-XXI之後,美國發現自身的二戰型艦隊潛艦速度只有Type XXI的一半而且反而比後者更加吵雜;二次大戰時代的艦隊驅逐艦用沒有升級的聲納設備,就能以直接探測模式在10到15海里捕捉美國二戰型潛艦的柴油機振動噪音、通氣管切割水面的聲音或螺旋槳空蝕噪音。

美國海軍立刻打算以Type-XXI的種種新科技為基礎,建造新一代的艦隊型潛艦;然而,由於大戰結束後軍費削減,難以立刻大量建造新艦,而且美國海軍手頭中仍擁有大量的二戰型艦隊潛艦。美國船艦設計局(Bureau of Ships)認為,美軍現有多數的艦隊型潛艦仍可藉由改裝的方式納入Type-XXI的新技術,以較為經濟的方式迅速提升美國潛艦部隊作戰能力。因此,美國作戰部長(Chief of Naval Operations,CNO)在1946年6月正式批准「強化水下推進能力計畫」(Greater Underwater Propulsion Power Program,GUPPY),分多個階段為美國二戰型艦隊潛艦進行改裝,項目包括改善潛艦外型以降低阻力(包含改造指揮塔外型以及取消高射砲等)、增設 通氣管、改進動力系統 (包含安裝大容量電池)、加裝降噪設備、更新射控與聲納配備等等;依照施工順序,GUPPY總共分為七種不同版本,包括GUPPY I、GUPPY II, GUPPY IA、Fleet Snorkel、GUPPY IIA、GUPPY IB以及GUPPY III。

除了改進既成艦艇之外,美國海軍還是從1946年起規劃建造一種新的艦隊型潛艦,在設計之初就納入GUPPY計畫的種種技術,這就是刺尾魚級(Tang class),首先在1946年10月批准建造兩艘(SS-563、564),1947年批准兩艘(SS-565、566),1948年批准第三批二艘(SS-567、568)。 刺尾魚級是最後一級延續美國二戰時代構型的潛艦,此後美國海軍全力發展核子推進以及適合水下高速航行的新艦型;在1959年,美國最後一種柴電攻擊潛艦──白魚級(Barbel class)服役,便使用嶄新的淚滴型艦體,帆罩上也不再設置指揮塔,完全脫離了二戰型潛艦的風格。此外,美國海軍在1954年11月訂購的一艘反潛獵殺型潛艦原型艦海鲫號(USS Darter SS-576),就是以刺尾魚級為基礎。 

刺尾魚級原始設計的潛航排水量約2200噸以上,與二戰型艦隊型潛艦相當。刺尾魚級的基本架構延續自美國二戰型艦隊潛艦,不過整合了許多新技術。首先,本級艦採用新的通用動機(General Motors)16-338柴油機,這是一種體積緊致化、輕量化的高功率主機,被美國海軍暱稱為「鬆餅」(pancake);以往美國潛艦用柴油機的構造包括水平傳動軸、16個汽缸採用每列八個的方式垂直排成兩列,而GM 16-338採用垂直傳動軸,汽缸也仿照航空發動機的輻射方式排列,每個發動機長度僅4. 1m、寬度1.2m,重量僅8噸,使得四具GM 16-338發動機(總功率3400馬力)能安裝在單一的輪機艙內,大幅節省了輪機佔用的空間。艦上的電力推進裝置是兩部總功率4700馬力的推進電機,並擁有四組126單元的蓄電池。第二,刺尾魚級使用新的魚雷發射裝置,由加壓海水將魚雷打出,取代了過去使用高壓空氣的作法;如此,以往高壓空氣釋放到水中形成大量氣泡、破裂時發生強大噪音的情況獲得明顯改善,雖然海水加壓噴射也會製造聲響,但比壓縮空氣安靜得多,此外也能節省艦上寶貴的壓縮空氣使用量。過去美國二戰型艦隊潛艦擁有10個魚雷發射管,艦首布置六個,而另外四個設置在艦尾;而 刺尾魚級艦首仍維持六個發射管,不過艦尾只設置兩個較短、較為簡單的魚雷管,省略魚雷加壓彈射裝置,專門用來配合如MK-27(後來換成MK-37)等游出式反潛魚雷,而不能使用較大較長的反艦魚雷。 刺尾魚級採用HY-42高張力鋼板建造,其結構設計是配合當時研究中的封閉循環發動機,能承受在水下持續25節高速航行時的強大應力,原本預計用於當時規劃中的小鯨級(Porpoise class)與獨角鯨級(Narval class),不過日後美國將注意力集中在更具前瞻性的核子動力,沒有繼續發展封閉循環發動機。

刺尾魚級的建造過程都十分順利,然而當這些潛艦交付美國海軍之後,卻發現艦上嶄新的緊致型發動機問題叢生,不僅容易漏油進入發電機,而且特殊的結構設計使維護工作難以進行。在1956年,美國海軍決定以傳統的Fairbanks-Morse 38D8-1/8 10汽缸柴油機來取代原本的「鬆餅」發動機;為了容納體積較大的傳統發動機,刺尾魚級必須切開艦體,在中間增加一段長約5m的艦體,以提供更大的輪機室空間,排水量也增加數百噸。即便經過擴大,輪機室空間還是只能容納三具發動機(總功率4800馬力)。

在1967年到1970年代初期,本級艦刺尾魚號(USS Tang SS-563)、刺魚號(USS Wahoo SS-565)、白楊魚(USS Gudgeon SS-567)、鯔魚(USS Harder SS-568)號又陸續接受改裝,加裝一段長4.6到5.5m的艦體,以容納新開發的被動式水下射控聲納系統(Passive Underwater Fire Control Feasibility System,PUFFS),而若干機電設備與電子裝備也經過更新,潛航排水量增加了600ton左右;此外,這四艘潛艦還換裝新設計的帆罩,取消以往潛艦慣有的帆罩上指揮塔,可降低航行阻力。部分本級艦曾參與過越戰的相關勤務,而 刺尾魚號與鯔魚在1970年代曾轉入輔助艦單位來協助研究工作。

其中,較為值得一提的是被動式水下射控聲納系統(PUFFS),這是美國海軍1950年代後期展開的被動式水下射控聲納可行性研究(Passive Underwater Fire Control Feasibility Study,PUFFS)的產物,其基本原理是在潛艦上遠隔佈置兩組以上的被動水聲聽音器,測量目標聲波抵達聽音器的波前曲率,並比較目標聲音信號抵達兩個聽音器的時間差,以三角測量來算出目標方位和距離距離(以兩聽音器之間的距離為基線);而如果目標距離太遠、光靠兩個聽音器無法形成有效的三角測距時,則透過三個水聽器陣列形成的三條基線,交叉比對來提供夠精確的三角測距。從1957年起,美國海軍陸續發展出BQG-1/2A/3等實驗型PUFFS聲納系統,接著在1960年代推出實用化的BQG-4;其中,除了BQG-3設置四個水聽器之外,其餘都由三個水聽器構成。根據測試結果,BQG-4面對以通氣管航行狀態的柴電潛艦(聲噪較高)的有效工作距離為7000至9000碼(6400~8229m),此時測距精度為200碼(182.9m),波束角約30度;而對10000至15000碼(9144~13716m)距離、通氣管航行狀態的潛艦時,測距誤差約2%)。安裝BQG-4 PUFFS聲納系統的美國潛艦包括接受 GUPPY III 改良的柴電潛艦、搭載獅子座(Regulus)巡航飛彈的灰背魚級( Grayback class)柴電潛艦、刺尾魚級以及海鲫號等柴電潛艦,此外還有白鮭魚號(USS Tullibee,SSN-597)核能攻擊潛艦、少數長尾鯊/大鯧鰺級核能攻擊潛艦等。 

刺尾魚級從1970年代到1980年陸續除役,其中刺尾魚號、白楊魚號租借給土耳其,鳞鲀號(USS Triggerfish SS-564)與鯔魚號出售給義大利。在1976年12月,美國與伊朗達成協議,將本級艦鳟鲑(USS Srout SS-566)2售予伊朗,伊朗方面預定重新命名為Kousseh(SS-101);本艦原訂於1978年12月19日移交,未料伊朗革命爆發,親美的巴勒維王朝被推翻,新成立的回教政府取消所有與美國之間的軍購,因此鳟鲑從來沒有移交給伊朗。