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军事知识----“公爵”级(23型)护卫舰

归档日期:06-24       文本归类:公爵级护卫舰      文章编辑:爱尚语录

  23型护卫舰作为英国第二代护卫舰,于本20世纪70年代提出了建造计划。在该型舰之前建造的22型护卫舰虽然设计优良,但外型庞大,造价又高,从经济角度很难大量建造,也就无法取代落后的“利安德”级护卫舰,达不到在北约作战和派往海外作战的目的。因此,建造价格低廉且实用的第二代护卫舰就成为必要。

  23型护卫舰(英语:Type 23 frigate,且23型的命名都采用英国公爵等级的爵位名,故也被称为公爵级护卫舰Duke-class frigate)是英国皇家海军隶下的大型远洋多用途护卫舰。

  23型护卫舰在设计阶段虽然被定位为廉价的反潜护卫舰,但是在设计阶段逐步扩充,演变成一种多功能舰艇,除了具备优异的反潜能力之外,防空能力也相当出色,因此在冷战结束后北约各国作战需求巨变的情况下,仍能成为皇家海军倚重的多功能舰艇,伴随着皇家海军特遣武力在冲突地区出没。

  由于23型护卫舰的后继者26型护卫舰一再推迟,故皇家海军只好将23型的役期延长为22年,并从2005年起陆续展开翻修与改良工程。

  对潜攻击武器有新式轻型鱼雷和马可尼公司的“鲽”鱼雷。远距离对潜作战中,可向可能出现潜艇的海域派遣直升机。一旦直升机使用的投放声纳捕捉到目标,就用鱼雷和深水炸弹进行攻击。这种鱼雷对于90年代的新型潜艇来说,具有足够的速度和续航力,能够穿透新型潜艇的壳体。但是,英国海军对反潜鱼雷的要求很高。即使在很浅的海域也要能使用。这就是说,发射鱼雷后,推进装置立即动作,产生驱动力,鱼雷一旦入水,螺旋桨立即启动,陀螺仪非常快速地测出姿态,在撞击海底前改变航向。

  舰上装备的另一主要武器是垂直发射的“海狼”对空导弹。在设计初期,要求对该舰追加防空能力,选中在马岛战争中得到证实的“海狼”系统是顺理成章的。最初预定装备旋转式发射装置,但在1983年海军部研究设计时,因准备开发垂直发射系统而被更改。23型护卫舰的GWS26“海浪”导弹放在舰桥前方的发射井中,共有32个发射单元,导弹控制的子系统是马可尼公司生产的911型跟踪制导雷达,这一双频雷达也能对抗掠海飞行的对舰导弹。而且由于采用垂直发射,可以迅速对付从任何方向来袭的目标。

  此外,为起到防空作用,舰上还装备了“厄利孔”30毫米机关炮。这种炮为全自动型,装有瞄准稳定装置,最大射速650分/分。炮内采取了防备电源故障措施,能用电池驱动,不管昼夜都能使用。舰桥斜后方两舷装备有马可尼公司生产的“海蚊”假目标干扰装置,每舷2座,每座为6个固定式发射管,用于发射金属箔条和红外闪光物。除此以外,舰上还装有鱼雷诱饵拖装置。23型护卫舰现在还没有装备近程防御武器系统,但如果舰长再增加7米左右的发行方案通过的线毫米近程防御武器系统。舰上的主要反舰武器为“鱼叉”导弹。该导弹在攻击开始阶段为惯性制导,在最终阶段各自使用主动式雷达制导,掠海飞行。用于发射导弹的2座四联装发射装置位于舰桥前方,整个系统称为GWS60。

  舰上装备有1门MK8“维克斯”114毫米舰炮,作为对地射击主炮,还可以对舰、对空进行射击。23型护卫舰选用的是EH101“默林”直升机。该机的任务是辅助舰上的探测器对远处的潜艇进行搜索和攻击。但因该机在80年代中期尚未完成飞行试验,目前舰上搭载的是一架韦斯特公司生产的“大山猫”反潜直升机。

  安静性和隐身性 对于减小舰体本身的噪音,必须降低由于航行中舵和舰底附着物的空泡现象产生的噪音、主机和辅机产生的振动付入水中的声音以及螺旋桨产生的噪音。

  对于该舰,在低速拖时重要的是3个声源中的后2个。研究了各种推进方式和推进器的组合后,23型护卫舰采用CODLAG推进方式,低速牵行拖阵列声纳时只用柴油发电机,快速运动时柴油机和燃汽轮机一起使用。

  这种方式的好处在于牵引拖阵列声纳时直接通过电动机驱动螺旋桨,省去齿轮箱这一噪声源。低速时要求大推力的破冰船和拖船也有很多采用柴油发电机作为动力的,从机械的可靠性的推进效率的角度来说,这种方式也是优越的。 为防止发电用柴油机和发电机产生的振动噪声通过外板传入水中,柴油机和发电机不装在主机舱和辅机舱中,而是用木质机座为间隔物安装在上甲板上。对于护卫舰来说,这是一种全新的形式。但是,实际应用中因上甲板空间不足,最终只有2台安装在上甲板上,剩下2台利用木质机座安装在前部的辅机舱中。

  除声信号外,该舰还采取了一些措施减小其它信号特征。为减小敌舰和掠海飞行的导弹雷达波反射面积,舰体和上层建筑都有一定的倾斜,且上层建筑也比22层护卫舰低了一层高度。

  当然,对于有红外制导的导弹来说,这样做还是不够的,将来还要更加重视红外干扰系统和排气冷却装置的发展。

  消防与抗损能力 23型护卫舰设计即将完成时,爆发了马岛战争。战争结束后,英国海军竭力吸取战争中的教训,宁可增加投入,也要提高舰艇的生存力。因此重点加强了损管部分,详细划分了消防区和采用分区通风系统,设置紧急灭火海水泵,使用阻燃性无毒材料,增大舱口入孔,以及增强重要区域的防弹能力等。

  军舰中弹时,为防止火灾蔓延,灵活快速灭火,有必要设置更多的消防区域。23型当初计划设2处防火隔壁,分为3个消防区,但后来吸取了42型驱逐舰“谢菲尔德”号因消防区域太少而沉没的教训,改为设5个独立的消防区域。舰上不仅仅增加了防火隔壁数,消防装置也各区独立,各区域有各自的通风系统。这样,不但消防工作变得简单,而且受害区域不会影响其它区域。

  英国以前的舾装材料,特别是地板和电线裹覆材料等,都是用卤化稀等,一旦燃烧大多会产生有毒气体,会严重阻碍消防工作。马岛战争后,改为使用阻燃材料和燃烧时不产生有害气体的材料,并且装备了供氧装置。

  为了消防和救生方便,防火空和防水舱口扩大到了让穿着防火服和携带供氧装置的消防防员能够出入的程度。

  此外,23型舰对指挥室和操纵室等重要区域也实施了多种防护。美国海军很早就注意到这一点,据报导“阿利。伯克”级驱逐舰的重要区域和弹药库是以克夫拉复合材料为主装备的。对23型护卫舰具体材料现尚不明确,只知其具有防弹能力。

  机舱通风和全舰的空气调节分开,舰上空气过滤器完备,设有专用的通往机舱的管路,完全符合三防要求。

  在居住性方面,为了减小受损可能,建成的23型舰比起开始的设计时牺牲了一点舒适性。英国海军一向使用木质家具,重视美观舒适。本舰亦是如此。由于大量采用自动化装置,使得该舰战时定员185人,平时定员146人。因此,定员中每名士兵拥有充分的居住面积。军官住单间,士兵居住区设在比较安静的前后部,所以居住环境较为舒适。

  23型舰的设计可以说是经过了反复推敲、精心考虑,尤其是以马岛海战中的惨痛教训为借鉴,特别重视舰的生命力的设计,主要体现在以下方面:首先是消防和损管方面的设计。舰的消防、损管和通风等设施分区设计,全舰分成五个防火区,每个防火区成为一个独立的部分,消防、通风和损管可以分区独立进行。一旦一个区域战斗破损,可以防止火、烟和有毒气体的扩散,使损失限制在最小的范围内;防火区分隔的横舱壁具有足够的防火能力,设有绝热芯层,外面覆盖防火的“克夫拉”装甲涂层;每个防火区设有自己的损管中心,每个舱室设防火探头;上层建筑一律采用钢材,不使用铝合金;电缆的皮采用非燃性材料;重要的动力装置舱室和电子设备舱室加“克夫拉”装甲保护;SSCS系统设预备作战指挥室。

  23型设计中采用了隐身技术,把声、雷达反射、红外和磁信号降至最低。声隐身方面的主要措施是:战后水面舰艇上开创性地采用电力推进,使巡航状态下的噪声大幅度降低,加速时使用的燃气轮机推进系统也采用了全面的降噪技术,机舱使用气幕、螺旋桨和减摇鳍使用了通气降噪措施;雷达隐身方面已见报道的主要措施是外形的隐身设计,如干舷外倾、上层建筑侧壁内倾7°、转角处圆弧过渡等,估计在一些强反射部位会使用吸波涂层;红外隐身的主要措施是烟囱采用了红外抑制技术。

  23型舰采用CODLAG柴电和燃气轮机联合使用的动力装置,这是开创性的,它为23型舰的安静性和经济性带来了莫大的好处。巡航时采用柴油机电力推进,推进电机直接与推进轴相连,避免了齿轮箱的噪声;4台柴油发电机组均安装在减振基座上,而且其中2台安装在烟囱后面的上层建筑内,这样做既有利于动力装置的生命力,又有利于减少机舱的噪声源,还减少了机舱的空间;机舱的安静性为首声呐和拖曳线列阵声呐提供了最佳的工作环境。采用电力推进极大地提高了23型舰的巡航经济性,巡航时的续航力几乎增加近一倍。

  23型舰设舰船控制中心,主机和辅机采用全自动化控制,正常巡航时只需2人值班。

  由于全舰的自动化程度高,23型与同吨位的美国FFG7和俄罗斯的“无畏”级相比,舰员减少约50人;与英国自己的前一级护卫舰X型相比,舰员减少约100名。

  为了取代老旧的12型利安德级(Lender class)与21型亚玛逊级(Amazon class)护卫舰,皇家海军曾在1970至80年代建造一批22型系列护卫舰;然而由于此型护卫舰吨位较为庞大,造价也跟着水涨船高,无法建造足够的数量来全面替换前述旧型舰艇。为此, 皇家海军在70年代中期就开始规划更新一代的反潜护卫舰, 并在1980年正式展开,项目称为23型。

  23型在设计之时,正逢皇家海军规模实力全面衰退,再也无法继续维持以往“全球海军”的格局,其政策正朝向配合北约作战任务、专注欧洲海域与大西洋着眼,所以23型不会成为如12型或21型一般的量产远洋殖民地型廉价护航空母舰艇,而是威胁针对性强的作战舰艇。考量到当年苏联数量惊人的水下兵力,北约欧洲国家海军的主要精力都耗费在反潜,而作为美国以外大西洋最重要北约力量的皇家海军,自然也不例外;所以23型一开始就以反潜为首要任务。23型要拥有足够的战力与续航力,但鉴于22型太昂贵导致产量受限,23型的成本必须受到十分严格的控制,以建造足够的数量来形成有效的反潜兵力。

  1981年春,英国提出了23型的参谋计划纲要,并在1981年中获得许可,基本需求包括降低船舰的雷达、声噪讯号,舰体与航行能力设计着重于配合操作拖阵列声纳,并着重远洋续航力,主要任务范围是北大西洋与挪威海域,猎杀从巴伦支海准备进入北大西洋的苏联潜艇。这份计划纲要中确定了23型的推进系统、主机形式、发电机减震减噪措施、舰体声纳、武器系统等 ,采用开创性的复合柴电与燃气涡轮推进系统。

  1982年马岛战争爆发后,23型吸取了不少战争中的教训,特别强化了消防损管系统以及舰体生存设计 (例如把原本舰体划分的三个消防损管区增为五个);而趁着这次再度修改的机会,皇家海军也进一步强化23型的装备,包括以当时正在开发的垂直发射海狼防空导弹系统GWS.26取代六联装GWS.25,舰首声纳从Type 2016改为音鼓更大、侦测距离更远的Type 2050低频主/被动声纳,追加两门Oerlikon DS-30B 30mm防空机炮,重新招标反舰导弹等。

  皇家海军在1984年10月29日签约订购首艘23型型舰(大约在首舰建造合约签署后,舰上的武器系统设计才完全定案),在1986年9月订购第二批3艘,1987年10月打算订购第三批4艘以上,然而到1988年8月只订购了3艘。在 1988年下半,皇家海军打算定购第四批四艘,不过至1989年12月19日只签约购买三艘。在1990年,皇家海军订购第五批六艘,在1992年1月23日先签署三艘的建造合约,其余3艘于1994年11月29日投标,1996年2月28日正式签约,这也是皇家海军订购的最后一批公爵级。

  最初皇家海军打算建造23艘公爵级,然而由于适逢冷战结束,最终只建造了16艘,构成了1990年代皇家海军护卫舰/驱逐舰队的骨干。公爵级的首舰诺福克号(HMS Norfolk F-230)于1990年服役,最后一艘则在2002年6月年加入皇家海军。皇家海军并没有急着以公爵级取代原有的22型护卫舰,而是将两者混合编组,做最有效的运用。首艘23型诺福克号造价约1.35449亿英镑,后续各舰平均成本约6000至9600万英镑。

  虽然公爵级的实际尺寸与吨位都远高于1981年的原始设计,不过仍低于22型系列护卫舰。公爵级在基本设计与作战装备上却使用了许多优于22型的当时最先进技术,而且基于马岛战争惨痛的教训,对于生存设计与损管能力绝不会为成本因素而妥协。降低舰艇迹讯(包括雷达、红外线年代开始被先进国家付诸实行,而公爵级正是 皇家海军首次应用到隐身技术的舰艇,上层结构的外型倾斜约7度左右,舰体外缘没有尖锐的折角,以上设计皆可分散雷达反射波,减少朝着敌方雷达反射的雷达波强度。

  马岛战争爆发时,23型的细部设计已经接近完成。马岛战争的教训使皇家海军重新审视新造舰挺的防护与损管能力,并立刻反映在尚未开工建造的23型,进一步强化损管生存能力。23型舰体全面采用钢材制造而舍弃易融易燃的铝合金,以不易燃烧且燃烧时不产生有毒气体的涂料取代易燃且会产生毒气的传统卤化乙稀涂料。最初23型的舰体以两个防火舱壁分隔成三个损管区,然而鉴于42型驱逐舰防火损管区太少(只有2个)的教训, 皇家海军遂修改23型的设计,舰内防火损管区的划分遂增为五个,尽量增加灭火的速度。

  公爵级采用复合柴电与燃气涡轮(Combined Diesel Electric And Gas Turbine,CODLAG)动力系统。在高速航行时,以燃气涡轮通过齿轮箱直接驱动大轴;至于在拖行着2031Z拖曳声纳的反潜作战场合(10节以内),则以柴油发电机发电,通过电动马达来驱动推进器,此时减速齿轮箱处于静止状态,可达到最佳的静音效果,对拖曳声纳的干扰可降至最低。采用柴电推进的另一好处是巡航时的耗油量大幅降低,使得公爵级的续航力几乎为其他同吨位舰艇的两倍 。在中低速柴电推进模式下,65%的功率用于推进,其余35%则供应舰上各系统的运作。

  除了埃斯敏斯特号(HMS Westminster F-237)使用两具Spey SM-1A燃气涡轮之外,其余本级舰的燃气涡轮主机皆为两具改良后的Spey SM-1C,总输出功率约为34000轴马力;舰上的柴油机为四具GEC-Alsthom Paxman Valenta 12RPA-200CZ,功率达8100轴马力,搭配两具由法国Alstom集团机电部门(Alstom Power Conversion,APC,2005年成为Converteam,2011年被美国GE集团购并)的直流电动机来驱动螺旋桨,功率4400轴马力;为了降低辐射至水中的噪音与震动,这四组柴油发电机组都安装于木质弹性基座上,其中两组甚至安装于上甲板而非在主/辅机舱,距离水线较远,能更进一步降低传入水中的噪音,至于另外两组则设置于前部主机舱中。

  23型的最大航速通常记载为28节,不过实际上其高速性能不只如此;以本级舰兰开斯特号(HMS Lancaster F-232)为例,该舰在寿命中期大翻修之前都还能跑出32节的航速。为了降低螺旋桨空蚀产生的噪音,舰尾位于水面下的部位截去了全舰长的15%,而螺旋桨与两侧稳定鳍等部位也设有气泡产生器,以气泡幕降低这些物体向外传送的噪音。此外,公爵级的烟囱也设有气冷系统,降低废气的热讯号。

  雷达方面,公爵级拥有多功能的Plessey(现为BAE SYSTEMS)996型3D E/F频中程对空/平面搜索雷达,除用于对空、对海监视之外,还兼作舰上海狼防空导弹的目标导引雷达。996雷达性能优异,在高强度噪声与电子干扰的环境中仍能精确锁定小型目标。舰上的火控雷达则为两具BAE SYSTEMS的911型,负责导引海狼防空导弹以及舰首的Mk.8型4.5英寸自动舰炮;此外,舰上另一重要火控装备为一具BAE Systems的GSA-8海射手30(Sea Archer-30)光电火控系统,主要用于指挥舰首的MK-8 4.5英寸舰炮射击 。

  声纳系统方面,公爵级的舰首装有Thomson MarconiSonar的2050型主/被动声纳,具有不错的浅水侦测能力。声纳方面,前11艘本级舰(F-229~239)装有Dowty(现为Ultra Electronics)的2031Z型低频被动拖曳阵列声纳,此声纳先前已被第二与第三批22型护卫舰采用,能侦测远距离目标;事实上,23型的舰体设计的最大考虑之一,就是能顺利地拖行体积庞大的2031Z拖曳声纳进行作业。2031Z拖曳阵列声纳全重70吨,全长1000m,由500m长的拖曳缆绳与500m长的低频被动听音阵列构成,并通过缆绳施放的长度以及改变拖曳速度,将听音阵列拖行在特定的部署深度;2031Z进行拖曳操作时,船舰的航速需限定于10节以下。

  2031Z的侦测距离极远,并具备不错的方位精确度,因此一般运用时系以2031Z进行早期侦测,发现可疑接触后,便派遣本身反潜直升机至目标范围内以声纳浮标或吊放声纳进行精确定位,或者由舰首的主/被动声纳进行精确标定;当然,在发现远程目标后,也能呼叫友军反潜机等平台前往作业。另外,舰上还装有费伦蒂·汤姆森。辛特拉公司生产的2050型低频主动/被动式声纳,作为近距离对潜攻击时使用。对于一艘四千吨级护卫舰而言,2031Z长程拖曳阵列声纳是一种庞大而奢侈的装备 ;虽然其侦测距离长,但也付出较庞大复杂、较为脆弱的代价。

  舰载战斗系统方面,公爵级采用英国在90年代初期发展的更新一代“水面船舰战斗系统”(Surface Ship COmbat System,SSCS),SSCS是Dowty公司的产品 ,以Ferranti公司的FM2400计算机架构为基础,取代原本CACS-4的FM 1600计算机架构。SSCS采用全分散设计,即使部分系统受损也不至于完全丧失战力。[2] SSCS拥有四个多功能控制台,各操控台之间则直接以采用Ethernet技术的二重光纤区域网络连结。SSCS的应用处理器为Intel 80386,并搭配Motorola 80386显示处理器,软件由美军军规ADA语言撰写。

  公爵级电子战装备包括675型或Scorpion电子对抗系统、Rical公司的UAF-1(前七艘本级舰)或Thron-EMI公司的UAT(1)(后9艘本级舰)电子支援装置以及130mm六联装DLF-3北约海蚋(NATO Seagnat)诱饵发射器等, 此外还拥有Type-182拖曳式鱼雷对抗系统。UAF拥有四组八方向比振幅测向天线,分别涵盖不同的频率范围,并可结合比相式干涉测量装置进行更精确的测向;UAF没有独立的测频用全向天线,而是以测向频道(channels)进行瞬时测频。

  公爵级拥有齐全而强大的武装。公爵级最主要的防空自卫武器为B炮位的GWS.26-1海狼防空导弹垂直发射系统,共有32管 ,提供相当强大的点防空自卫能力。海狼防空导弹使用指挥至瞄准线(CLOS)方式导引,先由搜索雷达侦获目标位置,再由计算机将火控雷达对准目标并发射导弹接战;火控雷达同时追踪来袭目标与海狼导弹,将资料传至火控计算机计算两者的相位差,对海狼导弹发出航向修正的指令,指挥导弹朝着火控雷达与目标之间的瞄准线飞去,直到命中目标。

  除了海狼导弹之外,公爵级的另一项防空武器为两门具备自动操作能力与稳定基座的Oerlikon DS-30B 30mm 75倍径防空机炮,对水面目标射程10km,防空射程则为3.5km,这也是根据马岛战争的经验而加装。在这场战争中,皇家海军发现只要以机炮对阿根廷战机发射曳光弹,就算不能击中也能大大地干扰其投弹,从而降低命中率。反舰武器方面,公爵级的舰首装有一门BAE SYSTEM RO Defence生产的MK-8 4.5英寸自动舰炮,对海射程22km,对空射程6km;此外,垂直发射器与舰桥之间装有两组四联装鱼叉反舰导弹发射器。[

  反潜武器方面,公爵级本身装有两具三联装324mm雷发射器,使用英国国产黄鲷鱼(Stingray)轻型反潜鱼雷。舰尾设有一个直升机库,能提供落地加油与装弹等作业。[2] 如同前述,23型原始设计的起降甲板与机库尺寸都是配合当时新开发的HM Mk.1梅林(Merlin)重型反潜直升机(其尺寸与重量比当时皇家海军现役最大型的海王反潜直升机还大),但由于梅林的开发速度赶不上23型的服役,因此服役初期先操作一架现役的大山猫(Lynx)Mk.8反潜直升机,而梅林则在1998年12月进入皇家海军服役并装备于23型护卫舰。

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