
潛艇制造業(yè)傳統(tǒng)上在德國(guó)軍事工業(yè)結(jié)構(gòu)中占有特殊地位。該部門(mén)的特點(diǎn)是,具有高度的創(chuàng)新潛力,在動(dòng)力裝置、武器系統(tǒng)、艇體材料和構(gòu)造領(lǐng)域廣泛采用先進(jìn)技術(shù)方案和技術(shù),包括隱身技術(shù)等。發(fā)達(dá)的科技生產(chǎn)基礎(chǔ)使德國(guó)能夠全周期研究、設(shè)計(jì)和建造符合本國(guó)和外國(guó)海軍的高度戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)要求的新一代柴電潛艇。
目前對(duì)德國(guó)研制者來(lái)說(shuō)最普遍的典型非核潛艇發(fā)展趨勢(shì)是:
提高隱蔽性,通過(guò)裝備混合動(dòng)力裝置(包括傳統(tǒng)的柴電發(fā)動(dòng)機(jī)和功率為150-300千瓦、不依賴空氣的輔助動(dòng)力裝置),增加自主行動(dòng)時(shí)間?,F(xiàn)階段,電化學(xué)發(fā)電機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和閉路蒸汽輪機(jī)裝置得到了最廣泛的應(yīng)用。
增加武器系統(tǒng)類型,包括導(dǎo)彈自衛(wèi)系統(tǒng);裝備反魚(yú)雷防護(hù)系統(tǒng),包括主動(dòng)系統(tǒng)(反魚(yú)雷魚(yú)雷),以在敵人使用各種反潛武器時(shí)提高潛艇的戰(zhàn)斗穩(wěn)定性。
潛艇、武器控制過(guò)程和作戰(zhàn)指揮與通信綜合自動(dòng)化。
為潛艇裝備用于在水下隱蔽投送戰(zhàn)斗蛙人的閘室、裝有水下運(yùn)輸器材的甲板容器、武器和裝備,為偵察破壞小組的展開(kāi)和使用提供保障。
通過(guò)綜合使用各種潛水器、無(wú)人飛行器和完善其使用方法,提高在近岸水域執(zhí)行偵察和特種任務(wù)的效能。
目前德國(guó)潛艇最具競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)之一是裝備了采用電化學(xué)發(fā)電機(jī)(使用采用聚合物電解質(zhì)的氫氧型燃料電池)的不依賴空氣的動(dòng)力裝置。
西門(mén)子公司和霍瓦茲造船廠二十多年前就集中力量在此方向上開(kāi)展科研工作,在提高潛艇作戰(zhàn)能力方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍?,F(xiàn)階段,非核潛艇的隱蔽性和自主行動(dòng)時(shí)間得到了大幅度提高,包括,不間斷水下潛航時(shí)間從3-4晝夜延長(zhǎng)至20晝夜(速度4-6節(jié)),而水下航程達(dá)2000海里。
潛艇的不依賴空氣的動(dòng)力裝置的組成中除了電化學(xué)發(fā)電機(jī)還包括:裝有金屬氫化物的容器;裝有液氧的容器;用于收集在反應(yīng)過(guò)程中生成的水的槽罐;用于供給氫、氧和冷卻水以及排出反應(yīng)產(chǎn)物的管道;控制設(shè)備;變壓器。
氫從鐵鈦氫化物合金中獲得。氫(占?xì)浠镔|(zhì)量的2%)被從加熱至70-80攝氏度的金屬氫化物中分離。為了保持穩(wěn)定性,容器被布置在潛艇兩舷側(cè)和艉舵區(qū)域的殼體之間。
氧以零下180攝氏度的低溫狀態(tài)儲(chǔ)存在兩個(gè)用真空絕熱的雙殼容器(總?cè)萘?5噸)中。212A型潛艇的這兩個(gè)容器布置在固殼外面的艇艉上層建筑上,212B、214和改進(jìn)型209型潛艇則布置在固殼內(nèi)部。在潛艇各艙的氧含量下降的情況下,氧儲(chǔ)備還能用于維持艇員的生命活動(dòng)。
輔助設(shè)備的主要任務(wù)是供應(yīng)和排出用于冷卻燃料電池的水。在雙回路冷卻系統(tǒng)中加熱過(guò)的水被用于制氫,將氧加熱至工作溫度和蒸發(fā)。燃料電池工作生產(chǎn)的蒸餾水儲(chǔ)存在槽罐中,用于滿足艇員所需。
控制設(shè)備能夠保證電化學(xué)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),在十分之一秒內(nèi)對(duì)負(fù)荷的變化做出反應(yīng),在出現(xiàn)緊急狀況或故障時(shí)及時(shí)關(guān)閉。為了確保安全工作,模塊被布置在被以大于其他反應(yīng)物的壓力填充了氮的容器中。無(wú)論何種組成部分的密閉性受到破壞,氣體都會(huì)向內(nèi)滲透,輸出電壓下降,保護(hù)系統(tǒng)起動(dòng)。
因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的輸出電壓與從蓄電池獲得的電壓不同,在其組成中加入2個(gè)獨(dú)立變壓器。
與其他的不依賴空氣的動(dòng)力裝置相比,這種發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是在廣泛的負(fù)荷范圍內(nèi)有效系數(shù)最高(60-70%),氧的消耗較少(約0.4公斤/千瓦小時(shí)),沒(méi)有有害混合物(二氧化碳)進(jìn)入艙內(nèi),噪聲輻射和熱量釋放最?。ㄔ?0攝氏度左右發(fā)生反應(yīng))。電化學(xué)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不依賴于潛艇潛深。它成本低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用安全(因?yàn)闆](méi)有腐蝕性電解質(zhì))?,F(xiàn)階段正在生產(chǎn)具有2個(gè)或9個(gè)組件(輸出功率各為120千?;?4千牛)的發(fā)電機(jī)。
德國(guó)不依賴空氣的動(dòng)力裝置的下一步發(fā)展方向是完善在潛艇上采用重整過(guò)程用碳?xì)浠衔镏苽錃涞募夹g(shù)。例如,霍瓦德造船廠研制了具有甲醇蒸汽重整裝置的艇載氫生成裝置。備選燃料為索拉油、乙醇和甲醇。因?yàn)橐韵略蜻x擇了甲醇:
重整效率高(達(dá)90%);
重整溫度較低——約250攝氏度(而索拉油超過(guò)850攝氏度,乙醇超過(guò)700攝氏度);
使用廣泛,獲取容易;
更加潔凈(無(wú)硫)。