基本介紹
- 中文名稱：柯林斯級潛艇
- 英文名稱：Collins class submarine
- 前型/級：奧伯龍級潛艇
- 次型/級：本級為最新
- 研製時間：1981年-1989年
- 服役時間：1996年7月27日
- 國家：澳大利亞
- 下水時間：1993年8月28日
- 設計單位：瑞典考庫姆造船公司
- 建造單位：阿德萊德造船廠
- 建造數量：6艘
- 服役情況：在役
- 艇型：常規潛艇
- 造價：3.5-3.75億美元
發展沿革,研製背景,建造沿革,服役歷程,技術特點,設計特點,艇型結構,動力系統,武器系統,艇電系統,水聲系統,隱身技術,性能數據,服役動態,該級各艇,總體評價,
發展沿革
研製背景
澳大利亞四面環海，遠離其他大陸，其獨特的地理位置決定了該國海軍在國防力量中的重要地位。澳大利亞海軍成立後的50年內，其主要依靠英國海軍的潛艇及其艇員擔任海軍防務。到了20世紀60年代，澳大利亞購買了6艘奧伯龍級潛艇，才有了自己的潛艇部隊，這6艘潛艇都是英國在第二次世界大戰後設計建造的，服役已有30多年，雖經過20世紀70年代的現代化改裝，但仍難以承擔起現代潛艇在海上防務的重要使命。因此，自20世紀70年代始，澳大利亞按照“自力強化國防”的策略，制訂了“潛艇現代化計畫”，但終因經濟實力不濟，無力付諸實施。二戰中，澳大利亞與美國結成的同盟關係一直持續至21世紀，澳大利亞負責協助美國防禦第二島鏈南翼、保護美-澳及印度洋海上航向的安全。20世紀80年代初期，澳大利亞經濟復甦，加上墨爾本號航空母艦的退役，潛艇便成為進行區域防禦戰略的中堅力量。鑒於奧伯龍級潛艇即便進行現代化改裝，也無法達到海軍需求，因此，澳大利亞政府籌措了40億澳元決定用於新一代潛艇的採購。
奧白龍級潛艇
奧白龍級潛艇建造沿革
1981年，澳大利亞海軍宣布了建造新一級潛艇的計畫，由於澳大利亞並無獨立設計建造先進潛艇的技術能力，而美國早就停止了常規潛艇發展，當時的日本受政治限制而無法對外輸出潛艇技術。因此1982年，澳大利亞向歐洲各大潛艇製造商發出了招標書。招標書既要求新潛艇可以擔負在澳大利亞海域之外的遠洋巡邏使命能完成蒐集情報，特別是電子情報的任務；又要求新潛艇編制人員要儘可能少，自動化水平儘可能高，並技術轉移至澳大利亞本土生產。
“柯林斯”號
“柯林斯”號1985年，澳大利亞與考庫姆造船公司簽訂了設計方案契約，由考庫姆造船公司與澳大利亞3個公司組成的澳大利亞潛艇公司作為主承包商。1987年6月3日，考庫姆造船公司與澳大利亞海軍在坎培拉議會大廈簽訂了建造6艘柯林斯（Collins）級潛艇的契約，由考庫姆造船公司位於澳大利亞南部的阿德萊德造船廠承擔建造任務。整個潛艇建造計畫將耗資27億澳元，每艘艇造價約3.5-3.75億美元。
1989年，柯林斯級潛艇艏艇“柯林斯”號分艏尾兩段在考庫姆造船公司船廠建造，1993年運抵澳大利亞，艇體的其他部分均在澳大利亞建造，於1993年8月28日下水。第2艘“法恩科姆”號於1991年3月開工，1995年下水。柯林斯級是澳大利亞海軍進入21世紀的海防主力，它要滿足21世紀初25年的使命要求，高性能是追求的主要目標。正因為性能優良，澳大利亞海軍要求再多建造2艘，每個支隊4艘潛艇，以組建起2個潛艇支隊，一個支隊部署在西部沿海，另一個支隊布置在東部沿海。澳大利亞潛艇公司還獲得在東南亞銷售這級潛艇的權利，以充分利用耗費巨資購買的潛艇設計與建造技術。但是，柯林斯級建成服役後，問題不斷，原計畫40億澳元的預算，被迫一次次追加，1998年至2001年，陸續完成了各艇存在的修補問題，額外支出了大筆費用，再建兩艘的計畫也最終取消。
服役歷程
1996年7月27日，柯林斯級潛艇首艇“柯林斯”號服役，法恩科姆”號於1998年服役，3號艇1999年服役，4號艇和5號艇於2001年服役，6號艇2003年3月服役。
柯林斯級潛艇
柯林斯級潛艇2012年11月14日，澳大利亞與柯林斯級潛艇原聲吶系統設備的製造商泰勒斯公司簽署了價值2220萬美元的契約，用以升級柯林斯級的聲吶系統，主要更換過時的電子元件，以提高聲吶系統的可靠性並減少聲吶系統對空間、重量和功耗的需求。聲吶系統要通過聲信號來保障其安全航行和水下作戰，升級潛艇聲吶是確保該級潛艇作戰能力和可靠性的關鍵，此外澳大利亞政府還撥出7億美元用做該級潛艇未來四年的維持費用。
澳大利亞政府計畫在2026年退役全部柯林斯級潛艇，但2016年3月3日，澳大利亞國防軍準備推遲柯林斯級替代潛艇項目，替代潛艇首艇將於2030-2033年間才服役，意味著柯林斯級潛艇編隊將接受升級並計畫服役至2030年後才可退役。1至2艘柯林斯級將需要進行大量改裝工作，全部6艘潛艇均將接受一定程度的升級。升級將主要涉及潛艇通信和聲吶系統。
技術特點
設計特點
柯林斯級潛艇設計的471型方案是以瑞典考庫姆造船公司於20世紀70年代末設計，於1987年至1990年相繼進入瑞典海軍服役的A17西約特蘭級潛艇為母型。西約特蘭級是20世紀80年代性能出色的常規潛艇之一，由於瑞典海軍主要任務區域是半封閉的波羅的海，因此哥特蘭級是一款主尺度為48.5米×6.1米×5.6米，水面排水量1070噸，水下排水量1143噸的近海潛艇。根據澳大利亞海軍要求，新型潛艇必須有能到達中國南海水域執行長時間待機任務的能力，以協同美國海軍將駐金蘭灣的蘇聯太平洋分艦隊封鎖在港內。根據計算，要達到3500海里的活動半徑，潛艇水面排水量要達到3000噸以上。此外，遠洋潛艇執勤時間較長，為分散工作負荷、保證艇員作業效率而採用三班制、在艇內系統不變的前提下乘員數量較採用兩班制的近海潛艇增加了50%，故也需要更大的生活空間和物資儲備。為達到澳大利亞方面提出的自持力70天、續航力超過1萬海里/水面10節的要求，471方案基本上是將哥特蘭級設計圖紙放大了近三倍。澳大利亞海軍和考庫姆造船公司都認為一款優秀的近海潛艇經過簡單放大和擴充後，也必須成為一款優秀的遠洋潛艇。而參與競標的其它6個方案，也都是在既有潛艇的基礎上加以放大和擴充而來。
哥特蘭級潛艇
哥特蘭級潛艇艇型結構
艇型
柯林斯級潛艇採用拉長水滴型線型，具有帶突出整流罩的鈍圓形艇艏和尖錐尾，外形類似放大了的瑞典西約特蘭級潛艇；指揮台圍殼外形低矮細長，前緣稍向後傾，頂部後緣有特別的平台延伸，整體呈流線型，位於艇體中前部，其上裝有水平舵；指揮台圍殼後部的上層建築，在靠近艉部的位置與耐壓艇體的銜接時形成一個十分陡峭的斜坡；艇體橫剖面呈圓形，迴轉體尖尾上裝有呈X形布置的尾舵和直徑達4.4m的7葉大側斜低速螺旋槳。
“柯林斯”號
“柯林斯”號柯林斯級採用的這種主艇體一操縱面一螺旋槳的配置方案，具有特殊的優越性。首先先是操縱面的尺度不超出艇寬和龍骨基線，潛艇離靠碼頭、進塢坐墩和坐沉海底十分方便；其次是潛艇具有優異的穩性和機動性，無論水面，還是水下狀態穩定航行時，均具有良好的航向保持性，機動航行時也具有靈活的操縱性；另外，尖錐尾線型具有比較均勻的伴流場，附體阻力較小，有利於提高艇的航速和降低螺旋槳噪聲；存在的問題是艇體艉部無任何圓滑過渡的連線以及不合理的指揮台圍殼形狀，使其水下航行時，後半部艇體產生顯著流體渦流，並直接進入艉部的螺旋槳工作區，引起槳葉振動和噪聲。
結構
柯林斯級潛艇採用的是單殼體結構，2層連續甲板，殼體壽命30年。為了提高總體性能，降低艇體重量，該艇艇體是用瑞典產的抗拉伸高強度鋼製成的，這種合金鋼比HY80及HY100型鎳鉻鋼更易焊接和加工。全艇採用小儲備浮力的大分艙，整個艇僅艏端和尾端設有主壓載水艙，中部為單殼體，帶有脫險筒的雙層耐壓隔壁將整個耐壓船體分隔成2個水密艙。柯林斯級的大分艙結構，給總體布置帶來了更大的靈活性，使艙室得到更充分的合理利用，有助於改善潛艇的適居性。
動力系統
動力裝置
柯林斯級潛艇採用柴電推進系統驅動單軸螺旋槳，動力推進系統有3台V-18B14海特莫特17缸4衝程柴油機，持續功率6020馬力（4.42MW）；3台熱蒙特·施耐德交流發電機，提供3500kW的電能；4組瓦爾塔管狀鉛酸電池，分2大組布置在一個耐壓隔艙中；1台熱蒙施奈德3MW雙電樞直流主推進電機，功率7344馬力（5.4MW）；1台麥克塔嘎特·斯科特公司的DM-43006應急推進液壓電機。柯林斯級的動力源配以低阻力的艇體以及高效率的螺旋槳，使艇的水下最大航速超過20節，低航速續航力很大，最大續航力達1.15萬海里，柯林斯級造過程中曾對瑞典的斯特林發動機進行了陸上試驗，但未安裝。
柯林斯級潛艇
柯林斯級潛艇動力控制
柯林斯級還裝備了瑞典SAAB公司製造的艦艇控制、監視和管理綜合系統，該系統使用由串列數據匯流排連線的若干分散式微處理機，組成微機網路，對潛艇的機動、均衡排水量、動力、推進裝置、電能消耗、後勤支援和故障報警進行監視和管理，同時還用來排除管理系統的故障，操縱系統只需單人，比瑞典的SCC-200系統還要先進。柯林斯級動力系統和作戰系統的控制自動化，使艇員編制減少到42人，比奧伯龍級還少23名。
動力缺陷
柯林斯級潛艇動力系統燃油艙沿用西約特蘭級潛艇的海水補償方式，被消耗掉的燃油所占據的燃油艙空間，由外部海水予以補充，因此燃油艙實際分兩層，上層是燃油，下層是隨時補充到燃油艙的海水。西約特蘭級潛艇所活動的瑞典漫長的海岸線和島嶼，潛艇出基地後，無需長時間水面航行就能潛至任務海域執勤。但澳大利亞沿海均為淺海水域，在進入深海水域之前，在水面航行相當長時間，受波濤影響，潛艇起伏、顛簸和搖擺得比較厲害，因此造成油艙中的燃油與補充海水混合，海水隨燃油一起進入柴油機中。此外，瑞典為柯林斯級安裝的柴油機實際上是以鑽井裝備的柴油機為基礎，經放大而成，雖然縮短了設計周期，但未考慮軍用和民用柴油機工作環境的巨大差異。這兩個因素導致柯林斯級的柴油機內的海水不僅影響了燃油效率，而且加重了噴油嘴、燃油泵的腐蝕，使得活塞收到嚴重阻滯，主機輸出效率降低，致使航速和續航力不達標。據統計從1996年7月“柯林斯”號服役至1998年10月“法恩科姆”號服役這兩年時間裡，兩艘潛艇試航中柴油機發生過75餘次故障，包括主機活塞破裂、齒輪傳動裝置破算、燃油噴嘴堵塞、燃油泵卡死、搖臂桿和聯軸節斷裂等。此外，使用過程中還發現，柴油機在製造和組裝過程中，質量控制低劣，導致燃油消耗量過大，直接影響了航程，最終委託其它相關企業研製了電分解器，並在燃油中加入化學殺菌劑，才解決了燃油純度問題。
柯林斯級潛艇
柯林斯級潛艇武器系統
柯林斯級潛艇配備有6具533毫米的魚雷發射管，在艇艏分3組布置在左右兩舷，每舷的發射管均可單獨操作，魚雷發放管的第一具是由美國製造商提供的，其餘5具由美國提供技術指導，由澳大利亞自行製造。武器發射、控制和操作設備均有備份，可發射美國“魚叉/捕鯨叉”AGM-84反艦飛彈和MK48型魚雷MOD4型，反艦反潛兩用，也可裝載水雷。武備配置中增加了多用途發射管的數量和武器攜帶量，同時注意了雷彈的配比，共攜載武器23枚，配備44枚水雷。此外，還可裝載巡航飛彈以攻擊遠距離陸上目標，在指揮台圍殼頂部還預留有安裝對空飛彈的空間。
MK48型魚雷
MK48型魚雷艇電系統
柯林斯級潛艇的魚雷發射系統是由斯特拉昌·享肖公司設計的，羅克維爾澳大利亞公司主承包作戰系統，全面負責計畫的實施、系統管理以及作戰系統的安裝與綜合，澳大利亞計算機科學公司負責作戰系統軟體與岸上設施的設計，在系統的管理、工程設計、製造和後勤支援方面，45%以上的工作是由澳大利亞方面負責的。。柯林斯級的綜合作戰系統能自動探測1000個目標，自動跟蹤200個目標，對25個以上目標進行定位，同時指揮攻擊目標的數量主要受到艇上發射數量的限制。該系統包括7台多功能通用操縱台，1台指揮圖像操縱台、左右舷各設1台武器數據轉換器，組成潛艇作戰指揮中心。該系統主要有兩大功能，第一是監測，包括目標的探測、分類、跟蹤、來自感測器的全部數據的管理以及繪製整體作戰圖像。第二是威脅預測，包括目標的威脅估計、 本艇運動的分析、最佳機動建議、武器攻擊時的最佳配置選擇及武器的自動發射等。此外，還具有輔助導航的功能。該系統採用了一種靈活的綜合結構、Ada軟體、MC68040處理機及其他驗證合格的設備，以保證其作戰時的有效性，在硬體設備中的微處理機都是標準化的MC68020接外掛程式， 易於維修和更換，並用光纖數據匯流排連成現代化的微機網路，易於管理。
柯林斯級指揮艙
柯林斯級指揮艙澳大利亞海軍在訓練中發現，作戰指揮系統的輔助軟體明顯降低了系統運行速度，並使整個作戰指揮系統顯得十分龐雜，實際使用中被證明處理能力不足，處理聲吶數據時會產生一定程度的延遲，此外該指揮系統不能顯示或處理雷達或電子支援措施數據，也不能適應未來安裝光電桅桿的需求。因此20世紀90年代末期，花費了約2.66億澳元預算，在第4、5、6艘艇的作戰指揮系統中增設了一個快速跟蹤分系統，一個新的電子支援措施分系統以及獨立的雷達顯示控制台，但卻未解決根本問題。2003年4月，澳大利亞政府向美國提出申請採購雷神公司的AN/BYG-1作戰控制系統MK2 Block1 CMod6戰術分系統及相關的設備和服務，價值約為7500萬美元，採購內容包括，9套作戰控制系統MK2 Block1 CMod6戰術分系統，其中6套裝艇、1套用於集成/試驗和培訓、2套用於工程設計目的、支持/測試設備、備件、供給保障、技術支持、培訓及文檔編制等。MK2作戰控制系統不僅能提高柯林斯級潛艇的能力，還能提高澳潛艇部隊的互操作性。
柯林斯級裝備有2套SSE誘餌系統；凱爾文·休斯公司的1007型導航雷達，I波段；阿古系統公司的AR-740雷達預警系統；綜合作戰系統，帶11號數據鏈；艦艇控制、監視和管理綜合系統。
水聲系統
柯林斯級潛艇採用了法國湯姆遜·辛特拉公司專門為其研製的“塞伊拉/希拉/六頭女妖”綜合聲吶系統，包括8個聲吶基陣和10個信號機櫃，具有探測距離遠、自動探測和跟蹤、抗干擾、能分辨假目標等特點。艇艏是大型被動接收圓柱陣，艇舷兩側裝有三單元線列陣，指揮台圍殼頂端前部裝有主動發射圈柱陣、艇舷兩側接近上層建築外還裝有分布或噪聲測距陣，圍殼中部兩側裝有水下通信基陣，兩側從艏至尾分散布置有自噪聲監測基陣，還裝備有馬可尼·卡里瓦拉公司或湯姆遜-馬可尼·拿拉馬公司或聯合信號公司的細線型TB-23可回縮式低頻被動拖曳基陣聲吶。該聲吶系統以2組處理機為基礎，由一套通用的硬體和軟體構成，可進行多種重新組合，採用了先進的信號和數據處理算法、特定波束成形、抗干擾、脈衝抑制和目標識別等先進技術。主要功能為，全景監視（包括自動探測和跟蹤），精確定位（提供方位、距離、速度和航向等數據），對目標進行半自動分類，顯示目標特徵，進行頻譜分析和參數鑑定，對敵方武器跟蹤，進行早期預警，通過有效的聲學跟蹤方式進行綜合聲學戰術態勢評估，對本艇噪聲進行監控，以保證本艇隱蔽安全航行，且使聲吶工作達到最佳狀態，進行性能監控和故障定位， 使工作效率達到最佳，實施水下通信等。
柯林斯級艇艏聲吶
柯林斯級潛艇艇艉拖曳基陣
柯林斯級艇艏聲吶柯林斯級潛艇艇艉拖曳基陣柯林斯級的細線型TB-23拖曳基陣，只有美國和蘇聯在大型反潛水面艦艇和核潛艇上才裝備這種新式基陣。該拖曳基陣長約1000米，直徑為40mm，其核心是一組組水聽器和電子元件；其外面包覆有6層外套，包括編織聚炳烯、凝膠充填物，網狀聚丙烯導體層、凱夫拉增強纖維軟芯等，最外層是聚氨基甲酸（乙）脂套管。這種拖曳基陣又長又細、又輕又軟、又牢固可靠，很容易卷繞成筒狀，放出後能呈零浮力狀態浮於水面。由於它很長，遠離本艇的噪聲源，可以接收千里之外的目標發出的低頻信號。據稱裝備此類聲吶後，探測目標的距離已從100km擴大到1000km，可探測的區域面積增加了100倍，這無疑具有重大的戰術價值。
隱身技術
柯林斯級潛艇噪聲水平比預期要高很多，主要原因包括一下幾個方面。主柴油機在內的許多機械在運行過程中噪聲過大，這是運行時的共振引起的，澳大利亞海軍將柴油機運行速度比原先設計值調低了50轉/分，並對柴油機基座進行加固處理，使柴油機的固有頻率避開其運行頻率；艇型不合理，導致潛艇高速航行時流體噪聲嚴重超標，解決方案是大幅度修改原始設計，在指揮台圍殼前緣增設一個楔形結構，使其與上層建築圓滑過渡，另對圍殼後緣進行局部整形設計，使其傾斜角度加大，艉部上層建築淘汰了容易引起漩渦的半圓形收尾，改成了漸變收尾；採用了X型尾舵，複雜的操作面使流體噪聲加大，流場變得不均勻，影響了螺旋槳的工作環境；螺旋槳自身空泡噪聲超標，後來新設計的螺旋槳由特殊的剛性材料製成，不僅在經受水流不規則衝擊時振動大為減輕，而且不易產生空泡；潛望鏡及電子設備桅桿等未進行適當的流線型處理，在潛望鏡深度以上中速航行時，潛望鏡產生的阻力和滯留使整艇產生振動，艇內也得不到清晰的圖像，發現問題後，設計方對各桅桿外形重新進行了修改，並對光學路徑進行了重新設計。此外，從2號艇S74開始，艇身開始敷設消聲瓦。
柯林斯級潛艇
柯林斯級潛艇性能數據
基本參數 | |
艇長 | 77.5米 |
艇寬 | 7.8米 |
吃水 | 7米 |
水上排水量 | 3051噸 |
水下排水量 | 3353噸 |
艇員編制 | 42人（7名軍官），可加5名學員 |
參考性能 | |
水上航速 | 10節 |
水下航速 | 20節 10節（通氣管航態） |
潛深 | 300米 |
自持力 | 70天 |
續航力 | 9000海里/10節（通氣管狀態） 11500海里/10節（水面） 480海里/蓄電池水下 400海里/4節（水下） |
動力裝置 | |
主機 | 柴電推進 3台柴油機，持續功率6020馬力（4.42兆瓦） 3台交流發電機，提供3500千瓦的電能 1台主推進電機，功率7344馬力（5.4兆瓦） 1台DM-43006應急推進液壓電機 4組管狀鉛酸蓄電池 |
傳動 | 單軸單槳 |
武器系統 | |
魚雷 | MK48型魚雷MOD4型 |
飛彈 | |
水雷 | 44枚 |
服役動態
2011年8月，柯林斯級“法恩科姆”號在澳大利亞西部海域發動機出現故障，被迫上浮檢查。該艇上共搭載了60名艇員，故障發生時，潛艇在潛望鏡深度上使用電機推進。
柯林斯級
柯林斯級2012年5月，柯林斯級“德查紐克斯”號由於動力問題未能參加“聯合盾牌”軍事演習，只能留在新加坡。
2012年7月，環太平洋軍事演習中，柯林斯級“法恩柯布”號發射MK48魚雷，成功擊沉一艘美國退役彈藥補給船“Kilauea”號。但在發射演習後不久，“法恩柯布”號處於通氣管潛航狀態，為潛艇更換電池，由於重量補償系統中的一根軟管破裂導致海水噴進機艙中，隨後該艇即刻採取了緊急措施，並返回珍珠港進行維修。
2012年9月15日，一艘柯林斯級潛艇在海面上向港口航行時，艇上的兩個柴油機之一發生漏油，滴在在一些絕緣材料管道上，形成悶燃，引發了一場小型火災。
該級各艇
序號 | 舷號 | 英文艦名 | 中文艦名 | 下單日期 | 下水日期 | 服役日期 |
1 | SSG 73 | Collins | 柯林斯 | 1990.2.14 | 1993.8.28 | 1996.7.27 |
2 | SSG 74 | Farncomb | 法恩科姆 | 1991.3.1 | 1995.12.15 | 1998.1.31 |
3 | SSG 75 | Waller | 沃勒 | 1992.3.19 | 1997.3.14 | 1999.7.10 |
4 | SSG 76 | Dechaineux | 德查紐克斯 | 1993.3.4 | 1998.3.12 | 2001.2.24 |
5 | SSG 77 | Sheean | 希恩 | 1994.2.17 | 1999.5.3 | 2001.2.24 |
6 | SSG 78 | Rankin | 蘭金 | 1995.5.12 | 2001.11.7 | 2003.3.26 |
總體評價
柯林斯級潛艇表面看來，是世界上最大、最先進的常規潛艇，但服役後各種故障不斷，被迫一次次追加預算，其主要問題都集中在動力、噪音、火控和密封這四個方面，此外，由於密封性不好，柯林斯級的漏水量達每小時數百升之多，嚴重超標，既不敢高速行駛，又不敢深潛，後經重新設計艉軸密封圈才得以解決。柯林斯級的各種“百病纏身”的問題主要是因為對潛艇性能的盲目要求，導致設計公司在沒有大型潛艇建造經驗的條件下，採用簡單放大的方法以滿足主要指標，影響了潛艇的可靠性。（兵工科技）
