圖說海軍|“盾牌”級快速攻擊艇,隱身性無與倫比的挪威雙體戰船

2013年4月29日,隨著“盾牌”號重新交付,挪威海軍6艘“盾牌”級快速攻擊艇至此全部服役。在歷史上,挪威皇家海軍很早就裝備了快速巡邏艇,可追溯至1873年。桑尼克羅夫特造船廠建造的蒸汽動力快艇“迅速”號於當年服役。這一悠久的歷史使挪威皇家海軍一直走在快速巡邏艇發展的前沿。自那時起,快速巡邏艇就成為挪威國防體系不可或缺的組成部分,挪威皇家海軍也隨著時代的發展對快速巡邏艇的設計不斷進行改進。不過,過去的快艇與目前的最新型並不能同日而語。最新型快艇採用的設計在許多方面都可謂別具匠心。


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▲ 圖為第1艘量產型“盾牌”級快速攻擊艇“風暴”號,攝於2008年9月,該艇正在卑爾根沿海進行交付前的艦炮射擊測試。


設計:船體結構與隱身性能


無疑,“盾牌”級快速攻擊艇最顯著的設計特點是其創新性地採用了雙體氣墊船的船型。它是一種長47.5米的雙體表面效應船船體,由夾層結構的纖維增強塑料建造而成,從而減小了船的總體重量。這種材料能夠吸收由強烈撞擊造成的衝擊力,因而能夠最大程度地減少對船體結構造成的損傷,同時也就降低了維修成本。纖維增強塑料還賦予船體超強的浮力,使船很難發生沉沒。此外,對於採用此種材料的船體,可使用特別研發的技術對大多數類型的損傷(從材料迭層上的表面刮傷到板架及其底層結構上的重度損傷)進行快速修理。另一個值得關注的特點是安裝了甲板底層供熱系統,防止甲板積冰。在建造該級艇時,烏莫·曼達爾造船廠獲得了塞曼複合材料樹脂灌注成型工藝的技術授權。該工藝使用樹脂傳遞模塑技術,在真空環境中將液態樹脂固化成型。這種工藝可生產出極高品質的可重複使用複合材料,幾乎不會產生揮發性有機化合物。


自該項目伊始,隱身能力就一直是項目辦公室關注的一個關鍵指標。其設計能夠最大程度地減少所有可探測特徵。對船體水上部分的外形進行了很好的控制,不存在90度角,船體和上層建築採用小傾角設計,使射入的雷達波發生偏轉。上層建築具有高度低、外形圓滑的特點,安裝在其頂部的裝備佈局合理,儘可能隱藏在艇體內,上層建築上還大量使用了消聲塗層。燃氣輪機進氣口與墊升風扇被一層雷達波吸收網覆蓋,艦橋窗採用雷達波吸收材料,所有的艙口均採用埋入式設計,以減小雷達散射截面積。出於同樣的考慮,還為76毫米/62倍口徑艦炮提供了一個隱身罩。9.6米高的主桅完全由碳纖維製成,橫樑和支承結構也採用了相同的材料。


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▲ 這張拍攝於2011年9月的照片清晰的展示出完全由碳纖維原料建造的76毫米口徑Oto Melara艦炮的隱身罩和9.6米高的桅杆。


燃氣輪機排氣口處安裝了海水冷卻裝置,使紅外特徵降至最低;出水管埋入雙船體間的氣墊中,並一直通向艇艉。與此類似,得益於所使用的纖維增強塑料,“盾牌”級的聲學特徵也得以降低。這種材料的聲阻尼特性對結構噪聲能夠起到較強的抑制作用。此外,噴水推進系統所產生的水聲特徵也很小。對雙船體入水部分的材料成分進行了改進,使船體拋光面更加“順滑”,從而減小了流體阻力。


在海灣和群島等瀕海水域的使用需求還促使北歐海軍成為當今視覺隱身與保護色技術的領頭羊。在對挪威地形色彩進行全面研究和試驗之後,“盾牌”級快速攻擊艇的迷彩塗裝方案被最終確定;科學家對挪威多個地區進行了考察,記錄了一年不同時段的色彩變化。最終確定的塗裝方案還採用了高吸收率的紅外吸收塗料,大幅降低了艦艇的光電特徵和視覺特徵。因而,當“盾牌”級隱匿在海岸線附近水域時,將很難被發現,能夠在近距離對敵方發動攻擊而不被發現。另一個重要優勢是該級艇能夠進入其他船隻不能進入的淺水水域。約75%的排水量“懸在空中”,吃水僅為0.9米,使得該級艇能夠在近岸淺水水域安全航行,同時還能保持極好的耐波性。


平臺管理系統


“盾牌”級裝備了先進的L-3 MAPPS綜合平臺管理系統。該系統的多功能控制檯帶有高分辨率彩色顯示屏,能夠以簡易圖形的形式顯示出艦艇各機械設備和系統的運轉情況。這一高度自動化的平臺管理系統包括康斯伯格公司提供的綜合艦橋系統,以及燃氣輪機數控系統、綜合戰損控制系統、裝備監控系統(兼具振動監控能力)和數字化閉路電視監控系統。系統整體採用模塊化設計,將分佈廣泛、智能互聯的電子設備連為一體,使艇員在艇上某些特定位置就能控制、監視和操作所有機械、電子和應急系統。


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▲ “盾牌”級快速攻擊艇設有主機械控制室和備用機械控制室,它們同時也是損管控制站。兩個控制室內均提供可接入高度自動化的L-3MAPPS綜合平臺管理系統的接口。


座艙式艦橋裝備有康斯伯格海事公司的綜合艦橋系統,使引水員和駕駛員能夠對艦橋顯示控制檯實現全面控制。該系統包括K-Bridge自動駕駛裝置、航行數據記錄儀、康斯伯格·西泰克斯AIS 100船舶自動識別系統、AGI電磁計程儀、氣象站、Sagem 40慣性導航系統 、斯佩裡船舶NAVIGAT 2100/SR 2100光纖陀螺羅經、天寶Navstar GPS/PPS接收機、JRC航行警告電傳接收機、斯基珀GDS 101回聲測深儀以及布魯德瑟斯光學方位儀。艦橋控制檯可顯示電子海圖顯示與信息系統提供的海圖數據,雷達和光電探測設備的探測數據以及武器系統信息。


損害管制是挪威皇家海軍重點關注的一個問題,尤其是防火是其主要關注點。2002年11月,“奧克索伊”級獵雷艇“奧克拉”號發生了重大火災。挪威皇家海軍從此次事故中吸取了教訓,並將其中許多經驗應用到了“盾牌”級快速攻擊艇的設計中。整艘艇被分為6個氣密和水密隔艙,設有2個機艙,每個單船體各一個。當其中一個機艙無法工作時,整艘艇仍能繼續航行。每個機艙都被耐火絕緣材料密封,安裝了哈洛特隆公司生產的Hi-Fog水霧滅火系統。艇上還分別設有主損管控制站和備用損管控制站,每個控制站都可接入L-3 MAPPS綜合平臺管理系統中的綜合戰損控制系統。該系統能夠即時提供艦艇的各種狀態信息,使艇員能夠在極短的時間內做出反應。


動力系統


“盾牌”級最初設計使用的是柴-燃交替動力系統。然而,挪威皇家海軍後來決定將其更換為全燃聯合動力系統,該系統依靠2臺普拉特·惠特尼ST18M和2臺普拉特·惠特尼ST40M燃氣輪機,為2部卡梅瓦80S2噴水推進器提供驅動力。每個單船體中的動力裝置都由2臺燃氣輪機、1部噴水推進器和1個減速箱構成。裝備的燃氣輪機分別由ST18和ST40燃氣輪機發展而來,針對海上環境下的使用要求進行了改進。燃氣輪機的改進並將其整合為結構複雜的全燃聯合動力系統經歷了一個十分艱難的過程,但這確是值得的,在不同航速和運行環境下,該系統都表現出了較強的性能和較好的燃油經濟性。“盾牌”級續航力為800海里/40節,自持力約為8天。選擇噴水推進器作為主推進系統的原因在於,它不僅產生的噪聲小,吃水深度要求低,而且機動性很強。


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▲ “盾牌”級的原型艇現已按量產型的配置進行了升級改裝。其中最顯著的是,該艇將原來的柴燃交替動力系統換成了量產型上安裝的全燃聯合動力系統,後者包括2臺普拉特·惠特尼ST18M和2臺普拉特·惠特尼ST40M燃氣輪機。還安裝了全套的武器與傳感器。2013年春,重新服役。圖為該艇參加北約“寒冷反應2014”演習的畫面。


表面效應氣墊由VT海上動力設備公司生產的穩控系統控制。其中包括一個駕控系統,用於控制氣墊的氣壓。2臺800千瓦的墊升風扇在位於艇艏的2臺MTU 12V 183TE92柴油發動機的驅動下,在兩個單船體之間形成氣墊。艇艏的“手指”形柔性橡膠氣封裝置和艇艉的“袋”狀氣封裝置可防止氣體從兩個單船體間的氣墊中外洩。通過艇艉的排氣口與氣封控制系統,以及墊升風扇的可變形進氣口,能夠對氣流和氣墊氣壓進行控制,儘可能減小縱搖和垂向加速度,從而提高艦艇的耐波性。可控氣墊加上噴水推進器,使“盾牌”級既易於操控,又具有極強的適航能力。這是對艦艇高航速和舒適性的有機結合,或者說是對二者的平衡。該級艇具有很好的耐波性,在3級海況下,航速可達45節,而在1級海況下,航速可達60節。2012年中期,設計評審結束時,在艇上安裝海上補給設備的決定被批准,使得該級艇擁有了更久的自持力。


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▲ “盾牌”級利用2臺墊升風扇對氣墊充氣,在2個單船體間形成“氣袋”,通過對“氣袋”的氣壓進行控制產生表面效應氣墊。艇艏的柔性橡膠氣封裝置和艇艉的袋狀氣封裝置可防止氣體從2個單船體間的氣墊中外洩,同時,艇艉兩側的2個排氣口可用於調控氣壓。三圖分別為艇艏“手指”形橡膠氣封裝置、2個單船體間形成氣墊的空間和艇艉圓形排氣口。


作戰管理系統


“盾牌”級裝備了SENIT 2000作戰管理系統及相配套的KD 2000多功能控制檯。它是法國“夏爾·戴高樂”號航母上裝備的SENIT 8系統的衍生型。不過,SENIT 2000系統是專為近岸作戰而設計的,主要側重對反水面戰武器、被動探測和戰術數據鏈的管理,以及對“突現”的空中威脅做出快速反應。


SENIT 2000系統由法國造艦局和康斯伯格公司共同研發,將現有的功能集成到一種新的開源架構中。該架構建立在PowerPC處理器和Linux操作系統的基礎上。它提供的處理能力使該級艇與護衛艦的處理能力相當。該作戰管理系統設有5個控制檯,每個控制檯配有新一代多功能LCD平面顯示屏。據稱,這是首次在軍艦的作戰信息中心內應用此項技術。


SENIT 2000系統擁有所有作戰管理系統的常見功能,包括對武器、傳感器、數據鏈和導航設備的管理。它可以調用功能廣泛的決策輔助系統,後者可進行任務的規劃與執行,而且還儲存有情報、製圖、電子支援和光電探測所需的數據庫。該系統還包括許多實時記錄與任務講評設備,能夠為單人、多人和中隊級提供全面的艇上模擬操作訓練。此外,該系統額外提供的第6個控制檯可用於安裝挪威特有的指控系統。


武器系統


雖然“盾牌”級最初被劃分為快速攻擊艇,但由於其作戰裝備火力強大,現在多被歸類為“輕型瀕海戰鬥護衛艦”。這反映出其主要用途是作為快速反水面作戰平臺。對於遠距離目標,“盾牌”級可使用康斯伯格防務與航天公司研製的海軍打擊導彈對其實施打擊,該型導彈是一種反艦巡航導彈。該導彈系統包括2座四聯裝導彈發射器,安裝在甲板室的後方,在發射時升出艙面,發射完成後收回,使艦艇的雷達散射截面積維持在較低數值。導彈尾焰通過艇艉的一處開口排出。導彈半穿甲戰鬥部重120公斤,裝設了智能可編程多功能引信,利用GPS輔助中段制導與先進的雙波段紅外成像導引頭進行目標自動識別。射程約185公里(100海里)。在導引頭開始搜尋目標前,彈載數字化飛行控制計算機控制導彈沿峽灣複雜的地形輪廓飛行。紅外成像導引頭探測、識別並選定目標,在飛行末段,通過導彈的隨機機動,突破目標的近程防禦。挪威皇家海軍對海軍打擊導彈進行了試射與評估。其中,2012年10月,進行了首次海上試射;2013年6月,以“特隆赫姆”號為靶船,成功進行了試射。


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▲ 2012年10月10日,在安島測試中心,康斯伯格防務與航天公司研製的海軍打擊導彈首次在“盾牌”級上進行了試射。圖為“窺探”號發射該型導彈的畫面。“盾牌”級安裝有2座四聯裝發射器,在導彈發射時,發射器升出艇外,發射完成後,收回艇內,導彈尾焰從艇艉的長方形開口處排出。


對於近距離目標的打擊,挪威皇家海軍原計劃為其配備1座57毫米艦炮,但後來又決定安裝奧托·梅萊拉公司生產的火力更強的76毫米/62倍口徑超速型艦炮。該型艦炮口徑更大,這一改變就需要使用一種強度更強、柔韌性更好的複合材料結構,以吸收由其產生的衝擊力。該型艦炮每分鐘射速120發,在反艦模式下,能夠打擊16公里(約9海里)外的目標,在防空模式下,射程則為5 000米。


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▲ 2013年6月,“險峻”號和“火花”號參加了海軍打擊導彈的試射。期間,退役護衛艦“特隆赫姆”號作為靶船,被“險峻”號發射的一枚導彈擊沉。


“盾牌”級還裝備有1個便攜式防空導彈發射器,用於發射“西北風”艦空導彈,射程2.2海里,戰鬥部重3公斤;還裝備有2挺12.7毫米機槍和一座萊茵金屬MASS干擾彈發射器(Multi Ammunition Soft-kill System,MASS,多頻譜干擾彈軟殺傷系統)。後者是一種由輕質碳纖維材料製成的自由轉動式隱形發射器,可裝填32枚射彈,通過逐個錯時發射的方式,逐漸將敵方反艦導彈和制導射彈誘離其預定打擊目標。干擾彈採用可編程設計,能夠針對電磁頻譜內各種波長的電磁波提供全方位保護,包括紫外線、電光、激光、紅外線和雷達波。無論發生縱搖還是橫搖,發射器都可保持恆久穩定。


至2015年,挪威計劃為“盾牌”級安裝康斯伯格公司生產的127毫米“海洋守護者”全穩定型遙控艦炮。該型艦炮可自動跟蹤目標,能夠採用多種火控解決方案。獨特的獨立隨動軸使傳感器跟蹤目標的同時,可進行武器彈道的修正。從長遠來看,挪威皇家海軍將會為“盾牌”級裝備性能更強的防空導彈,傾向於選擇可與海軍打擊導彈使用相同發射器的導彈。


“盾牌”級裝備的傳感器主要是1部泰勒斯公司生產的G波段(美國海軍C波段)MRR-3D-NG 3座標多功能雷達。該型雷達配有輕量相控陣天線並集成了敵我識別天線,可自動切換模式。它為“盾牌”級提供了遠距離對空立體監視、對海監視、跟蹤、自防禦、目標評估與武器分配、目標輔助識別以及武器控制能力。在對海監視模式下(掃描速度為每分鐘10轉),MRR-3D-NG雷達可探測到75海里範圍內的中低空目標,在遠距離對空立體監視模式下,探測距離約為100海里;在自防禦模式下(掃描速度為每分鐘30轉),可探測和跟蹤約30海里範圍內的任何威脅。“盾牌”級上裝備的傳感器還包括埃克賽里斯ES-3701戰術雷達監視系統,擁有一個可360°旋轉的柱狀干擾儀天線。這是專門針對瀕海作戰環境而研製的電子支援系統。其他傳感器還包括薩博CEROS-200射擊指揮儀、薩基姆VIGY-20光電跟蹤儀、導航雷達和SOFRESUD快速定位裝置,該定位裝置可快速指示出視距內目標的方位和航向。


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▲ 圖為“射擊”號艦橋結構的近景。艦橋正前方可看到1座MASS干擾彈發射器,頂端安裝有薩博CEROS-200雷達和光電指揮儀。碳纖維桅杆的低層平臺上安裝有泰勒斯MRR-3D-NG多功能雷達,高層平臺上安裝有1部導航雷達。桅杆頂端安裝有薩基姆VIGY-20光電火控系統,其正後方的柱狀物為ES-3701電子支援系統的天線。


通信系統


“盾牌”級上安裝的尖端通信系統由德國航空航海系統公司提供。該通信系統包括高頻、甚高頻、特高頻無線電通信和衛星通信,還可支持北約LINK 11和16數據鏈通信。這種通信系統方案的設計十分合理,通信質量得到保證的同時,佈局又十分緊湊。自2014年中期,“盾牌”級將會裝備泰勒斯公司的SURFSAT-S衛星通信系統,該系統既可與國際海事衛星和銥衛星等民用通信網絡聯接,又可與軍事衛星相聯。“盾牌”級艇員可通過整個通信系統將總體作戰態勢進行安全共享,從而開展密切協同作戰。


“盾牌”級可遂行多種作戰任務,既可在瀕海水域,又可在“藍水”水域作戰。雖然設計用來在挪威瀕海水域巡邏,但是事實已經證明,該級艇是挪威皇家海軍最具靈活性的艦艇。尤其是在裝備了尖端的通信與傳感器系統後,它們能夠在國際行動中做出巨大貢獻。正如“盾牌”號在美國部署期間所展示的那樣,“盾牌”級甚至可執行長期的域外部署任務,最高可達60節的航速使其在歐盟或北約的反海盜行動中能夠發揮巨大作用。總而言之,“盾牌”號及其姊妹艇是一種航行速度快、作戰能力強、互通性高的通用作戰艦艇,可遂行多樣化任務。


圖說海軍|“盾牌”級快速攻擊艇,隱身性無與倫比的挪威雙體戰船

▲ 圖為正在進行海試的“風暴”號。




圖說海軍|“盾牌”級快速攻擊艇,隱身性無與倫比的挪威雙體戰船

《世界艦船視覺百科全書》

出版社:海洋出版社


從希臘三列槳戰艦、羅馬戰船、維京長船到中世紀的十字軍的柯克船、蓋倫船和戰艦,再到現代的潛艇、航空母艦、巡洋艦、驅逐艦和護衛艦——人類從萌芽時代造出的舢板一直到縱橫四海的艨艟,歷史中所出現的艦艇和船隻們都吸引著歷史研究者和愛好者們的眼球。本書用1200副精美的全綵插圖,生動地描繪自遠古時期至今,在不同時期叱吒海上的重要及著名船隻,並通過對艦船數據和航行生涯的全面剖析,全方位地展示了眾多著名船隻的全貌。此外還對所涉及艦船的詳細尺寸、噸位、性能參數、開工及下水時間、武備(限軍用船隻)進行了詳盡描述,並對船隻的服役生平和最終命運給予了簡單介紹。


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