美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

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Pinus  於 2004/02/13 14:08
美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

美軍未來三十年潛艦潛艦平臺展望

當今的世界海軍大國無疑是美國海軍。她的艦隊環游全世界而幾乎未有其他任何一
國可以與之匹敵。在冷戰時期﹐前蘇聯海軍從未在軍艦軟硬體以及艦隊規模上能超
越美國﹐甚至連接近也談不上。唯一可以提出來一較高低的是潛艦科技及戰術﹐尤
其是在潛艦的噸位及可載武器數量上。

關於這一點﹐美國軍方也有深切認識。潛艦的優勢如果失去﹐甚至影響了整個海軍
的優勢。敵方的潛艦可以接近國土邊緣﹐把國家重大軍、政、經濟目標涵蓋於其核
彈射程內﹐逼使政府就範。就算沒人敢貿然發動核戰﹐潛艇的隱秘性質也會使得國
家海防門戶大開﹐防不勝防。是以幾十年來﹐美國海軍一刻不敢鬆懈潛艇技術的改
善﹐其具體結果是美國潛艦匿蹤能力的大幅提昇。

但是饒是如此﹐前蘇聯及現今俄國的超空泡魚雷技術之出現仍然震驚了當時的海軍
軍方。雖說這種魚雷基本上是一種“復仇”性的武器﹐到目前為止﹐它只適用于近
距離的“潛艦纏鬥”﹐而且由於其噪音強度﹐發射的潛艦也早已不把自身的安危置
之考慮之中了﹐無可否認的是﹐它對我方潛艦有致命的威脅性﹐大大打擊了我方潛
艦人員的士氣﹐而到目前為止﹐甚至尚未有有效對付方案。假如將來敵方繼續發展﹐
它可能會變成戰略性威脅也未可知。

有鑑於潛艦技術之不可代替性質﹐美國海軍不停地在設法改善其潛艦平臺技術及戰
術戰略。以下謹就所聞﹐對美國潛艦平臺技術未來幾十年之展望作一簡單之綜合報
導。主要根據資料﹐是美國軍方關於2035年的潛艦平臺展望。該文雖然內容不少﹐
文筆卻是一級爛﹐一來那大概是“評論委員會”的作品﹐裡面官僚文章語氣充斥(奇
怪美國國務院的公文就不會那樣)﹐二來又要兼顧每位委員老爺的意見﹐結果很多語
句看起來像是重複的。因此以下只能是小弟看了之後﹐尚未產生排斥效應的部份﹐
慢慢整理出來﹐提供茶館諸位茶餘飯後促進消化之用﹐並請專業大哥們不吝賜教。


NO:86_1
Pinus  於 2004/02/13 14:10
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

一、潛艦之戰略本質

潛艦有許多它種武器所不及的特點。最重要當然是它的隱秘性﹐使得它可以先期秘
密進據鎖鑰之位置﹐以精準飛彈摧毀戰管控制中心﹐也可以輸送地面戰力﹐提供支
援。現代潛艦可以提供前所未有的航程、機動性、載重、持久性及極大的存活力。
如果有潛艦部隊﹐戰術可以靈活得多﹐可以應戰場需要而臨時改變作戰方案。改善
後的戰管系統對於將來預見可與友方海軍之聯合作戰以及反潛作戰、攻擊行動、建
立國家及戰區飛彈防禦系統及特殊地面部隊之派遣等等能力將會有大幅度之提昇。


欲達到上述這些目標﹐最基本的當然是要在最省錢的辦法下發展出潛艦及系統。要
點是在艦型設計的革新以及自動化的增加以求人力及維修方面的大幅度減低。


NO:86_2
Pinus  於 2004/02/13 14:17
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

二、未來潛艦作戰需求之技術

(1)海域控制-- 潛艦作戰之基本任務在於確保海域之控制並且堅拒敵方對該海域之
控制。
在有潛艦作戰之戰區﹐其他平臺必須承受潛艦之損傷。
(2)精準打擊--接到後﹐必須先期秘密長期進據以便辨認、觀察所被指示的敵方潛在
發令及控制點及其他重要目標﹐並以艦發飛彈予以摧毀。
(3)秘密插入--載入不同數量、配置、及性能之地面部隊可以提供最佳天時之選擇﹐
並且在有必要時長期在場觀察戰術狀況。
(4)協同火力支援--潛艦必須能夠發動攻擊來支援岸上及水面武力。在不久的將來﹐
俄亥俄(OHIO)級三叉戟潛艦可能將能裝載發射100到200枚戰術(5)蒐集情報--必須能長期蒐集戰術及國家情報以便在敵對事件發生的前後提供前進
而隱秘的監視行動。
(6)戰區反潛作戰--此項能力包括在外海及狹限淺水地區之海上運輸以及實施戰略反
潛作戰-針對敵方核潛(SSBN)之戰爭行為。後者包括平時對可能有潛在敵意的SSBN之
監視﹐並在接到命令後將之摧毀。
(7)反水面作戰--對傳統商業及軍事目標的攻擊能力必須包含攻擊小型淺水船舶之能
力。此項能力同時也提供潛艦進行秘密或公開封鎖的實力﹐以及偵察、追蹤及攔截
違反毒品和武器管制之犯罪行為。
(8)戰略嚇阻--這項眾所週知的潛艦任務是直接防衛美國本土的最後防線。作為國家
存活率最高的戰略嚇阻力量﹐攜帶過半數的戰略核武﹐海軍的核潛必須不斷輸入科
技的新血﹐以確保未來數十年核潛武力之戰略行動安全性及實效性。
(9)飛彈防禦--為了使潛艦武力將來成為國家飛彈防禦系統(NMD)及戰區飛彈防禦系
統(TMD)的整合力量之一﹐尤其是使它成為在敵方海岸外一個前進方位的飛彈平臺﹐
必須有未來的科技發展。這些未來發展的潛在領域包括在敵人飛彈升空階段就攔截
及有限度支援我方的防空能力及前進區域之空優掌握。
(10)布雷行動--秘密布雷及潛艦可能在敵方水域除雷乃是解除敵人掌握海上優勢的
基本要素。此外﹐潛艦秘密及遙控布雷也可制止敵方使用他們自己水域﹐嚴重地限
制他們海上潛力之升級。
飛彈。


NO:86_3
toga  於 2004/02/13 15:13
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

老文梅三度.................

根據IDR消息, 老美海軍在俄亥俄改SSGN與維吉尼亞級SSN陸續進入量產階段後, 又於2000年開始展開多項預定於2020年實用化的水下攻擊載具與升級改良研發工作:

1. 維吉尼亞級SSN後續升級改良工作:
雖然尚未正式服役, 老美海軍目前卻已經在檢討研究不下於25項該級SSN的後續升級改良科技, 並預定於2010年起開始實施, 例如Conformal Acoustic Velocity Sonar, Integrated Bow Conformal Array等等........其中最有趣的一項是Universal Modular Mast計畫, 此一計畫可使維吉尼亞級SSN攜帶多達並指揮多達八艘的多功能無人航行載具去執行多重不同任務, 其中一項研究中的任務是讓這些多功能無人航行載具攜帶25mm鏈炮, 當維吉尼亞級SSN將其釋放之後, 這些無人航行載具便上浮至近水面處, 在維吉尼亞級SSN母艦的頭上形成防空天門大陣, 轟殺一切想對底下維吉尼亞級SSN不利的敵方反潛旋翼機.

2. 三叉戟D5導彈發射管多用途化利用:
老美海軍刻下正在研究把一拖拉庫的武器裝備安裝於其上, 使俄亥俄SSGN升級成新世代的愛荷華級戰鬥艦, 包括:
a. 127 mm口徑垂直長程陸攻炮 + ERGM
b. MLRS家族
c. 高能雷射或微波武器
d. Supercavitating水下攻擊武器
e. 高壓脈衝武器系統(IDR上說用於反制水雷, 不過用來轟殺敵方來襲魚雷, 相信雷恩波特艦長也不會反對才是..............p)

3. 新世紀水下三一萬能艦:
萬惡的DAPRA目前正研究把前蘇聯颱風級SSBN的雙船殼設計與Integrated Electric Power System相結合, 研發出究極新世紀水下核子動力三一萬能艦(SSN + SSGN + 海底空母), 本艦採用內外船殼設計, 由於內外船殼都將鋪設消音片, 且船殼間的空間也將填充消音/匿蹤物質, 這種三重防音設計將使得這艘三一萬能艦擁有”OH!!My GOD!!級的靜音性能; 武器發射系統將延著外船殼安裝, 火力攜行量與多樣性亦遠非今日世上任何的SSN/SSGN可比, 目前The Chief of Naval Operations Strategic Study Group研究中的全長156m, 全寬12.8m, 排水量10.200t 級的此型設計, 其預計可攜帶高達280枚的21吋魚雷管發射武器, 或是1,056枚10吋垂直炮發射精導增程炮彈, 或是2,400枚五吋垂直炮發射精導增程炮彈; 其它可能搭配武裝尚有:20艘UUV, 20架微型UAV, 和六架自垂直發射管發射的UCAV.

由DAPRA所主導的Foward PASS and Team 2020計畫也是此類概念的研究計畫, 其目前研究考量的的模型主要有:
1. 現有維吉尼亞級SSN小幅修改(115m x 10.35m, 7,900t)
2. 現有維吉尼亞級SSN延長構型(124m x 10.35m, 8,800t)
3. Merrimack雙船殼新船體+維吉尼亞級動力(116m x 12.8m, 12,000t)
4. Renegade1雙船殼新船體+水噴射式推進(102m x 12.8m, 11,500t)
5. Renegade1雙船殼新船體+整合電磁推進(90m x 12.8m, 9,900t)

在其之中最頂尖先進的概念, 整艘潛艇宛若一枚超大號魚雷, 沒有指揮塔, 唯一可見的控制面只有艦尾的整合式X-stern, 艦上所有聲納與電子系統均採用適形陣列設計, 武器發射模組均分布在外船殼, 包括四個垂直發射模組與十個水平發射模組, 能夠攜帶:
1. 72枚戰斧ALCM(其中24枚採垂直發射)
2. 12枚重型魚雷
3. 225枚NetFire
4. 90具微型UAV
5. 兩具多功能籌載UUV
6. 四具Self-deploying sensor nodes


NO:86_4
Pinus  於 2004/02/13 23:29
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

這些有些是想像力太豐富﹐有些卻已執行到某程度啦。例如﹕
>d. Supercavitating水下攻擊武器
我相信這不只是說說而已。

NO:86_5
Pinus  於 2004/02/14 03:32
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

三、主要技術焦點區域

為配合上述軍事作戰目標﹐美國軍方清理出了六大主要技術區域﹕

(1)匿蹤能力-- 匿蹤是潛艦作戰的主要功能﹐它加強了潛艦可在任何時、地配合戰
略及戰術需要來執行任務。與水下載具之匿蹤有關的科技﹐包括主動與被動的方法﹐
都是非常困難而複雜﹐必須以整合發展的方式來求得並且保證適當的不同潛艦間的
識別紋及其它作戰參數能得到適當的妥協。

(2)船殼建造--包括艦體結構、形狀、材料之建造涵蓋了新穎的設計、材料之選擇、
以及全體系統整合﹐來達到改善潛艦功能、載運容積、及匿蹤性能之目標﹐同時也
要改善建造效率及減低造價。改進的目標在於以降低阻力使得同樣的輸入功率可得
較高速度﹐降低聲學及非聲學蹤跡(抱歉﹐signature中華民國國防部的官方譯名是﹖
)之大小來加強匿蹤性能、及以創發性質設計及先進材料來達到簡化建造手續的效果。


(3)整合監測--偵測器及聯繫性能之改善包括整合內在偵測器的船殼設計方式﹐如此
或能完全廢除在艦首安裝的球形聲納系統陣列﹐並且可以達到諸如雷射通信方式的
先進聯繫功能。對於聲學感測器而言﹐嶄新的科技將可使艦外的感應器裝置地點有
更多的選擇性﹐同時也可以獲得在較高艦速下強化的功能﹐並降低他們的造價及複
雜性。強化後的各項發令、控制、通信、電腦、及情報 (C4I) 的聯繫功能會強化了
潛艦加入海軍其它艦艇及聯合戰力之執勤相通性能。在電磁領域方面﹐未來的潛艦
將須獲得改進的情報收集、預警、及靈活聯繫能力而又不至于減少了它的隱秘性。


(4)荷載技術--荷載技術包括廣泛項目的潛艦單獨或作為聯合或統合作戰時所須的武
器及器具。由於不須受限於傳統設計﹐潛艦荷載可以包括一整列的功能﹐從魚雷、
飛彈到無人可離艦的水下或升空載具、反衛星武器或甚至衛星本身、以及各式地面
部隊和他們的裝備。

(5)動力密度--動力密度之改善包括發動機整體長度、直徑及重量之更有效率設計使
得可以荷載更大量而在高速時自身噪音降低。降低發動機之重量及尺度可以獲致減
低噪音聲紋之大小﹐最佳流體動力形狀、以及整體效率之改善。動力密度之改善加
上改善的電力及推進系統可以獲致可以運用在軍事用途諸如定向能束武器及水力彈
藥(定向水箭及高能旋渦)之艦載能源。

(6)艦外載具--潛艦部署之艦外(-off-borad, again, 中華民國國防部的官方譯名是﹖
)載具一方面延伸了潛艦之作戰空間﹐加強了偵測功能﹐同時也降低了潛艦和艦員之
風險。UUV及UAV能改善潛艦戰力之前進佈置之效率。包裝能量、偵測器及執行需求
必須有先進的科技。整合艦外載具作戰須有潛艦之高資訊率(HDR, High data rate)寬
頻通信功能。

UUV - unmanned underwater vehicles (無人水下載具)
UAV - unmanned aerial vehicles (無人航空載具)


NO:86_6
Pinus  於 2004/02/14 03:47
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

↑↑

correction:

off-borad==>off-board


NO:86_7
Pinus  於 2004/02/14 05:31
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

以上只是大綱。詳細些的思路如下﹕

(1)匿蹤能力

匿蹤能力當然是一件十分複雜的科目﹐沒有單一的解決辦法。其結果是咱們需要動
用許多不同科目的科技來使潛艦達到最佳匿蹤效果﹐最小蹤跡。匿蹤技術可分為聲
學匿蹤及非聲學匿蹤兩大類﹕

(1-a)聲學匿蹤

改善聲學匿的途徑在於﹕

(A)降低潛艦機械本身及因水中運動所發出的聲波能量﹐
(B)降低敵方主動聲納傳來又從我艦反射出去的聲波能量。

降低我艦的蹤跡大小除了減低了我艦的被偵測機率之外﹐同時也會改善了咱們自己
的被動聲納效能。

要達到聲學匿縱的改善﹐下面是可以考慮的幾個反向﹕

(A)輻射噪音之降低--主要目標是減低機械噪音﹐尤其是低頻噪音及因高速而產生之
噪音。上面TOGA兄所貼的雙船殼新船體就是其中思路的一種(本艦採用內外船殼設
計, 由於內外船殼都將鋪設消音片, 且船殼間的空間也將填充消音/匿蹤物質﹐^^)

。另外可考慮的還有隔絕構造﹐主動消音裝置(不過小弟對這種『失之東隅﹐收之桑
榆』的辦法保持合理懷疑態度﹐見下)﹐船殼及 附加體(appendage﹐ 總不能翻成
『盲腸體』吧﹖)﹐旋渦控制﹐並使用聚合化學物質及微氣泡技術。 還有試圖降低
武器發射時的暫時性噪音。


NO:86_8
Pinus  於 2004/02/14 15:13
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(B)主動裝置--這是用會產生所謂的『壓電效應』(piezoelectric effect)的材料(像
有些晶體就會有﹐給它壓力﹐它就會產生電流)或其它種類的激動器來主動消除機械
振動﹐用這辦法來減弱機器到船殼間的噪音。鼓吹者說這裝置可和全艦性的主動消
音系統配合來達到最佳效果。幹得好的話﹐也許連機器本身都不必太講求﹐說不定
統統買Made in Taiwan的就可以了(^^)。

不知他們打算用蝦米材料﹖小弟當年曾經不慎以鐵錘敲碎壓電晶體一片(真的會有電
流喔﹗)﹐被老闆知道﹐臉色比鹹菜還要難看﹐蓋當時一枚就要數百USD。(後來得知﹐
老美賣給歐洲是美國的3倍價﹐狠賺)。依小弟看來﹐塞上一些玻璃纖維不就得了﹖
說笑了。但主動消音依靠『反振動』來進行﹐感覺上是『以波止波』﹐其實只是
『干涉』而已﹐並非真正全消。在結點當然感到消音﹐但是似乎會有干涉波形傳出
去。有沒有消音專家出來說明一下﹖

(C)隔絕構造--這道理大概國小三年生就知道﹐目前焦點是在低頻幅射之減低。

(D)先進船殼塗料-- 塗料可以直接降低“壞人”照來的反射聲波能量﹐可以減低船
殼自身的聲波輻射﹐連因船身運動引起的噪音也可能降低。目前焦點仍然是在低頻
幅射之減低﹐可見低頻振動粉困擾那些搞靜音的。

(E)雙船殼建構--錢太多的軍種才會想出來的主意。包攬維修的廠商一定粉過癮。

(待續)


NO:86_9
Pinus  於 2004/02/15 05:00
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(F)武器發射時暫時性噪音之消音-- 這個據說是潛艦生存的節骨眼﹐當你轟然一聲把
魚雷或飛彈射出時﹐自然也就泄漏了潛艦所在位置的玄機﹐那些空中飛的﹐水中游
的﹐還有從空中吊個點滴到水裡的怎麼肯放你甘休﹖是以這時節的噪音如能越小﹐
被抓出來的機率就小得多。

老俄的超空泡魚雷之不怕噪音﹐一來它是復仇性武器--它潛艦自己也不打算活了﹐
跟你同歸於盡﹐二來有可能敵艦發現魚雷時﹐也可能來不及反應就掛掉了。

其實我要是老俄設計師﹐可能會作兩截式魚雷﹐第一節是靜音發射﹐悄悄靠近到必
殺距離﹐再發動超空泡機制(Squall 目前謠傳最大射程只有12公里﹐不知確否)全速
前進﹐等到敵方發現時﹐我艦早已下潛移位多時了。
(G)外在流場控制--控制潛艦週圍之流場以達到減低噪音、增進推進效率、加強靈活
性、並減小流力蹤跡(尤其在接近水面時)。總而言之﹐船殼的形狀是其中主要因素
之一﹐而學流力的在可見的將來仍然還有飯碗可捧。
(H)壓強場之調修--其實這跟上面(G)是有些重複的﹐流場改變當然也會導致壓強場
的變更﹐只不過它這裡除了強調船殼的形狀外﹐其他機制也在考慮之列--像把邊界
層的旋渦用人工吸入或噴出(反正要點是讓敵艦困惑﹐以為是章魚乎﹖海底火山乎﹖
哥本哈根美人魚乎﹖便是了)﹐改變推進器的位置﹐可調表面(飛機偶有看到NASA搞
過﹐潛艦的還沒見過)﹐等等。


NO:86_10
Pinus  於 2004/02/15 08:07
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

滿屋頂的壁虎﹐可是整個禮拜只有Toga兄一隻掉下來。
請問Toga兄--是以前名振江湖的黃金左腳大俠嗎﹖

NO:86_11
Pinus  於 2004/02/15 08:56
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(I) 整合推進器--這一項又是跟上面重複﹐八成是引擎部的老兄硬要加進來﹐以炫示
其重要性﹐除非他指的是caterpilar引擎。引擎設計如能跟船殼一體整合來考慮對整
個流場的影響﹐當然對靜音效果大有助益(用膝蓋想嘛哉)。
(J) 流場分離控制-- 分離(separation)指的是在靠近船殼的流體邊界層發生的流線
分離現象。當有局部旋渦產生時﹐旋渦場的流動與流體的主流場顯然分開了﹐便是
“分離”。這些旋渦場是產生紊流及增加阻力的地方﹐同時也是噪音的來源。普蘭
陀老祖當年想出來的消減噴射機高速飛行時產生的阻力辦法之一就是把分離的旋渦
用人工(當然不是指人嘴)吸走﹐使機翼面的氣流保持平滑。潛艦的問題在於﹐這麼
一個龐然大物﹐在水槽裡理想狀況下測試﹐當然可以得到一些使得流場平順的設計﹐
但是在被敵艦尾追﹐或緊急上浮下潛時﹐原來設計好不會有分離流場的船體此時可
能就會製造一堆美麗的旋渦出來裝點錦繡乾坤﹐也因而會成為眾魚雷追求的目標。
船殼形狀的設計及壓強場的控制是達到控制分離現象的主要法門

NO:86_12
旁觀者2  於 2004/02/15 11:39
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>>其實我要是老俄設計師﹐可能會作兩截式魚雷﹐第一節是靜音發射﹐悄悄靠近到必
>>殺距離﹐再發動超空泡機制(Squall 目前謠傳最大射程只有12公里﹐不知確否)全速
>>前進﹐等到敵方發現時﹐我艦早已下潛移位多時了

為何不倒過來 先發動超空泡 到附近後再找


NO:86_13
Pinus  於 2004/02/15 12:10
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

↑↑避免『打草驚蛇』呀﹗超空泡N里之外就被測到﹐早就桃之夭夭了。

NO:86_14
ryan2181  於 2004/02/15 12:38
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>>>請問Toga兄--是以前名振江湖的黃金左腳大俠嗎﹖

什麼.....有人不知道......
toga = GLF


NO:86_15
Ghostwolf  於 2004/02/15 13:44
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>>請問Toga兄--是以前名振江湖的黃金左腳大俠嗎﹖

沒錯除了Golden Left Foot綽號以外, 目前還擔任KOF(不是King of Fighters電玩, 是王老五)軍團
(俗稱:去死去死團)第一軍團長.


NO:86_16
Pinus  於 2004/02/15 14:55
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

↑↑

哈哈﹐小弟是不知道﹐只覺得Toga兄貼的文章似曾相識﹐是以前GLF兄貼的。
感謝泄漏天機。

原來去死去死團是KOF軍的番號﹐多謝說明。


NO:86_17
Pinus  於 2004/02/16 05:28
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(K)排放聚合物 -- 這個號稱已通過實驗證明﹐排放一些聚合物質不但會減低潛艦自
身的噪音(某些頻率會減低10dB以上)﹐而且也減低了船殼的阻力(使速度增加10-15%)及
推進器所產生的輻射噪音。這種辦法等於是改變了流體的本性﹐潛艦變成不是在水
中﹐也不是在空泡中﹐倒像是在牛奶中滑行。當然這只是初步。接下來還有要排放
多少﹐要運載多少﹐排放率﹐在那裡排放﹐是否跟杜邦或台塑購買的種種問題。有
人嘗試了用微氣泡方式來排放﹐據說效果不錯。只是不知艦殼事後會不會黏搭搭的﹐
綠色和平組織會不會尾隨來抗議污染海洋環境(都打仗了﹐還管這些﹖)。記得局部
的噪音減低也會使得艦身的感應器更靈敏。
(L) 電磁紊流控制 -- 這是所謂的EMTC﹐其能夠有效是因為海水是導電體﹐因之對
電磁場會有強反應。假如可以使得電磁力向內﹐則可望減低邊界層的紋流﹐從而減
低阻力及輻射噪音。也可以只讓它在船體一側產生﹐而用之來操縱運動。媽呀﹐潛
艦這種龐然大物(老俄沉掉的庫斯克排水量是一萬九千噸) 要靠電化海水來產生電磁
力似乎有點不可思議﹐而且會不會因此產生強大信號﹐昭告天下『本艦在此』恐怕
也要大大考慮。

NO:86_18
Pinus  於 2004/02/16 07:45
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(O) 船體及附加體造型--又是重複概念。
(P) 聲波發射安全--指潛艦在某些行動時故意發射之聲波﹐應儘量避免被偵測、識
別及被定位。
(Q)聲波通信安全--前所述及的 HDR聲波通信(潛艦與潛艦、水面船支、UUV﹐及其他
平臺間)在未來的反潛作戰協調、特殊行動部隊之派遣及接回、反雷作戰等顯然越來
越有重要性。是故聲波通信之安全性乃是潛艦作戰非常重要的考量。在未來可能的
台灣海峽潛艦作戰中﹐聲波技術無疑是亟須發展的科技﹐因為台海其實是個大陸海
架﹐深度不過幾十米﹐聲波來回反射粉快﹐其上船舶複雜﹐有漁船﹐有商船﹐有軍
艦﹐有私人船舶﹐不一而足。如何從這一堆雜訊中辨識我方信號﹐並愚弄敵方使其
誤為背景烏賊雜訊或歌舞艇上清涼秀之音樂聲波﹐確非易事﹐有待我信號處理同志
們的努力創造。
(R) 主動聲納之安全--主動聲納能不用時﹐大家都不想用﹐但有時有非用不可(譬如
掃雷)﹐可是又怕暴露我艦方位。前一陣子發展的低截收率聲納(LPI﹐low probability
intercept)雖然算是一種進步﹐卻還有待改進中。
(S) 本艦噪音監測--潛艦作戰不能只顧追蹤敵艦的噪音﹐卻忘了自己的熱門音樂震
天響。因此有必要發展監測本艦發出的輻射噪音強度及方向性。如何從統計能量分
析及finite element 技術中發展出一套推算法出來確是需要十分打拼。

NO:86_19
Pinus  於 2004/02/16 07:49
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

放假去也﹐有空(或應觀眾強烈要求時 :P)再續。
本欄文章如有轉載﹐請注明出處(台灣茶黨軍事茶館)。

NO:86_20
Pinus  於 2004/02/16 07:50
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

Forgot these two:
(M)主動聲納目標強度降低--用船體幾何形狀及特殊船體處理(主動及被動)來降低
潛艦被主動聲納照到時﹐回波強度降低。
(N)特殊船殼處理--期望有厚厚一層減低壓縮性的被動物質﹐或哪位天才會發現更好
的主動辦法。前面提過的雙船殼設計是其中辦法之一。

NO:86_21
toga  於 2004/02/16 11:37
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

英美海軍目前在研究的一個未來潛艇的重要課題是:如何將潛艇的多功能彈性發揮到極致........

在英美兩帝國元老院的磨刀霍霍下, 兩國海軍的核子潛艇預算越來越朝不保夕; 老美維吉尼亞級SSN未來頗有被大砍之可能, 而老英皇家海軍的SSN數量已經從原來的12艘被砍至10艘, 且未來極可能被砍至八艘甚至六艘..........

因此如何以以往五六成的SSN數量, 去執行同樣甚至更加煩重複雜囉嗦的多重任務, 便成為英美海軍頭痛的問題; 老英皇家海軍考慮在第二批次ASTUTE級SSN上加裝16管戰斧IV巡航飛彈VLS模組(如此一來, ASTUTE級SSN的火力攜行量可望超過美帝海狼級SSN.......另外還有一個更神奇的備選方案:加裝四管原三叉戟D-5 SLBM垂直發射管之改良型模組.............朝老美改良型OHIO級SSGN的一管七枚巡航飛彈看齊????), 上述的超神奇老美未來水下三一萬能艦與SSN + UUV聯合戰力構想方案, 都可說是在此一壓力背景下應運而生的產物.........

此外, 英美海軍也希望新一代SSN最終能到達模組化的最高理想:透過插入不同船段模組, 維吉尼亞級與ASTUTE級能成為一個含蓋SSBN, SSGN, SSN, 乃至UUV指揮母艦, 海底空母, 特戰部隊行動運輸艦領域範圍的模組化家族, 甚至可以視情況需要於短時間內換插不同模組以因應當時所需, 進而大幅節省新艦研發與舊艦升級改良之開支成本.


NO:86_22
helldog  於 2004/02/16 12:59
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

如果讓整艘潛艇在航行時都超空泡化呢??那這樣的話是否魚雷都快到追不上,當做救命招來用.

NO:86_23
菜鳥 R  於 2004/02/16 13:12
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

呃... 這麼大的高速噪音源, 魚雷可能追不到, 但是你跑到哪裡水面艦都知道啊...
反潛作戰不會只有一艘船在攻潛.

NO:86_24
toga  於 2004/02/16 18:30
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

如果讓整艘潛艇在航行時都超空泡化呢??那這樣的話是否魚雷都快到追不上,當做救命招來用.

A:
你的超大噪音源與超空泡很可能蓋過的你艦上所有的主被動聲納監聽體系, 讓你的潛艇成為手中無劍卻又鑼鼓喧天通知敵人閣下大駕光臨的水下盲劍客...............


NO:86_25
二水之男  於 2004/02/16 22:04
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

飛機有熱燄干擾絲,同理.潛艇是否也有噪音干擾聲納式魚雷.
打一枚噪音干擾聲納式魚雷,何處無噪音.

哈 .


NO:86_26
Pinus  於 2004/02/17 01:04
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

【獵殺紅色十月】中就有釋放噪音干擾的例子﹐引誘魚雷的主動聲納去追蹤。在近距
離其作用等同熱燄干擾絲。
噪音通常有定向性﹐從能量譜分析可以測知音源來向及可能距離﹐噪音干擾聲納式
魚雷不太可能製造出和超空泡潛艦同樣的聲紋﹐尤其是低頻範圍。

NO:86_27
helldog  於 2004/02/17 10:48
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

如果我只是要逃跑,一直加速逃出對方反潛部隊的活動範圍,反正我只是要逃跑.對方也有可能會考慮
你只是個誘耳最後會放棄追逐.

NO:86_28
TTSO  於 2004/02/17 11:28
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

主動噪音消除的原理就是波干涉,用一個振幅完全相反的反向波去干涉
兩個波在干涉後會彼此對消,額外還在的只剩下沒有對消完的波
所以主動噪音消除的重點就在怎樣生出一個對消度很高的反向波

至於潛艇能不能用,當然可以啦,只是要砸多少鈔票的問題...:)

美國有市售主動噪音消除耳機,下次去要買一個來玩
帶著上班可以清靜一點...:)


NO:86_29
Agent Toganator  於 2004/02/17 11:56
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

如果我只是要逃跑,一直加速逃出對方反潛部隊的活動範圍,反正我只是要逃跑.對方也有可能會考慮
你只是個誘耳最後會放棄追逐.

A:
不然...........潛艇是水面艦隊的最大威脅,一艘漏網的潛艇便足以讓整個水面艦隊覆滅,今日不除,必有後患....因此一旦潛艇被清楚察覺發現,想要敵艦隊不全力追殺幾乎是不可能的事情

當然,以上問題全植於許多假設上:超空泡高速行進的潛艇噪音超大,所有聲納裝置完全失效以至潛艇是在全瞎全聾的狀況下狂奔,且其速度還是不足以快到逃過被敵人反潛定翼/旋翼機趕到前頭堵人的地步...........如果這些難題可以克服的話,自是另當別論


NO:86_30
貓貓  於 2004/02/17 12:19
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

哪個是投射噪聲產生器Noise Maker,製造一個比潛艇更吵的的目標來引開聲導魚雷,而主動放出聲音是製做假目標,但也只是減低命中率而已。

潛艇的船身上有一些較小口徑的發射管作投射Decoy用


NO:86_31
Pinus  於 2004/02/18 09:21
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

1-b) 非聲學匿蹤
這裡當然是指跟聲波輻射沒有直接關係的部份。
(A) 雷達 -- 雷達可以偵測到潛艦艦體或桅杆以及尾流蹤跡(凡走過必留下痕跡﹖)。
既然飛機有對雷達的匿蹤技術﹐那也同樣可以應用在潛艦的匿蹤上。至於尾流可能
比較頭大﹐一艘船的尾流可以在海面停留好久而不消失﹐關鍵技術可能在於上面提
過的外在流場之控制。還有潛艦通信用的天線上浮時要如何匿蹤﹖也須列入考慮。

(B)目視及紅外偵測--目視及紅外偵測自然也能偵測潛艦艦體及尾流蹤跡﹐這方面的
技術主要靠迷彩偽裝﹐已收到一定成效﹐目前方向在能隨時適應新環境的變色龍式
迷彩。
(C) 電磁蹤跡 -- 低頻、極低頻都是潛艦通信的法寶﹐也是罩門﹐也是未來須設法
掩藏的重點。
匿蹤無疑是潛艦最要保護的特質﹐美軍方在此方面的未來發展可以肯定是不惜血本
的。以電腦作流體力學模擬(CFD) 一切可能狀況是目前主流。


NO:86_32
Pinus  於 2004/02/18 13:29
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(2) 艦體之建構
理所當然的項目是船殼結構、形狀、及材料。
船殼結構、形狀、及材料
(A)主動蹤跡控制
最佳例子便是從過去十年來成軍的海狼級核子動力攻擊潛艦 (SSN-21)到目前新設計
的新攻擊潛艦(NSSN)的改變--利用先進科技得以把海狼級的噸位(7460水面/ 9137下
潛)大量減低﹐而同時又能保有海狼的靜音優點。海狼一艘造價據說$44億﹗(1998年
命名的那隻﹐也是最後一隻海狼﹐竟然叫Jimmy Carter--他老兄說﹐與其是一座機
場﹐他寧願要以一艘潛艦﹗下水了沒﹖忘掉了)。 新艦“據說”會便宜的多。
(B) 邊界層控制
以往的辦法都是以外形的改變來邊界層的流場情況﹐現在則傾向於主動控制。船殼
塗料、用機械吸減邊界層都是值得考慮的辦法。當然老辦法仍然值得再精益求精探
索﹐尤其現在CFD比以前進步很多﹐更可以重新來過。
(C) 去除海洋生物的艦體表面--任何船(甚至大鯨魚)在水裡久了都加減長些免費的
海洋生物貝殼海螺苔蘚黏搭搭的玩意在表面上﹐既有礙觀瞻﹐也縮短船艦的壽命。
要點當然是找出有效而持久的去除劑塗在表面。
(D)水力平滑表面--要求表面粗糙度在 10微米以下(這﹐太難了些吧﹖是一公分的千
分之一﹗﹗尤其這麼大一艘船)目前的水準是200微米左右﹐

NO:86_33
Pinus  於 2004/02/18 13:38
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

突然想到﹐台灣向美國買了八艘潛艦成軍後﹐假定有戰事發生﹐而中國軍艦、飛機、
和潛艦挨了魚雷飛彈﹐有沒有可能到底是台灣幹的或美國幹的都說不清﹖似乎96年
那次湯姆克蘭西就提過這可能性﹐那時台灣才只有兩艘可用的潛艦。若有了十艘﹐
打迷糊仗的“本錢”好像更大。

NO:86_34
toga  於 2004/02/18 14:15
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

最佳例子便是從過去十年來成軍的海狼級核子動力攻擊潛艦 (SSN-21)到目前新設計的新攻擊潛艦(NSSN)的改變--利用先進科技得以把海狼級的噸位(7460水面/ 9137下潛)大量減低﹐而同時又能保有海狼的靜音優點。海狼一艘造價據說$44億﹗(1998年命名的那隻﹐也是最後一隻海狼﹐竟然叫Jimmy Carter--他老兄說﹐與其是一座機場﹐他寧願要以一艘潛艦﹗下水了沒﹖忘掉了)。 新艦“據說”會便宜的多。


A:
維吉尼亞級的排水量, 整體火力與造價都是海狼級的七成左右, 這是當初其訴求:以犧牲部份戰力為代價, 換取可承擔的價格, 這和高科技有啥關係???不解...........

不過和海狼級相較, 維吉尼亞級拜成軍較晚之賜, 確實是在聲納與電腦科技方面有顯著的提昇, 在靜音科技方面也可能小勝一籌, 且更適合在淺海環境作戰; 不過這是成軍年代問題, 換成海狼級若能持續生產開發下去, 如今亦會進行相類似的改良升級.

三艘海狼目前均已下水成軍


NO:86_35
Pinus  於 2004/02/18 14:40
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

海狼出現時被批得一無是處--珍氏年鑒說是美國高估了老俄潛艦戰力﹐而SSN-23 則
更是根本沒有必要。所以維吉尼亞級的縮減是不是受到這種壓力﹖新艦號稱可以對
陸上及淺海地區長期監測﹐大概是所吹的高科技部份吧(因為靜音更好些﹖)。

NO:86_36
Agent toganator  於 2004/02/18 16:36
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

海狼級開始服役的時候, 正是蘇聯-->俄羅斯, 分崩離析到最高潮的時候, 對於一個瓦解成一團爛泥的敵人, 當然所有冷戰末期源起開發的武器系統(猛禽, 雄貓21, 海狼, 十字軍...........), 都可以用”過於高估敵人”的事後馬後炮形容批判之............

維吉尼亞級SSN的研發源起是受海狼級曲高和寡, 曼尼大神神力不足支應下的妥協產物, 一如超級塑膠虫之所以能取代雄貓的模式.........當然, 越是晚近成軍的貨色, 電子行頭自是比早先服役者的性能更先進強勁些, 維吉尼亞級SSN之所以號稱較海狼級適合淺海地區作戰, 相當大的一部份原因在於其聲納與電子系統更為先進, 更適合淺海地區複雜水文環境之作業.


NO:86_37
Pinus  於 2004/02/19 01:56
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(E) 複合材料--指一些非金屬的東西﹐像玻璃強化塑膠及新型矽材料可以用來代替笨
重的鋼鐵構造並增進使用壽命、應付惡劣環境。這還是炒冷飯﹐早就已經這樣幹啦﹗


(F) 靈巧材料及結構

這是DARPA發明出來的語不驚人死不休的名詞(Smart Materials and Structures,
SMS) - 既可控制邊界層流場﹐又能改變推進器的入口流動方式﹐控制旋渦之甩脫﹐
減低阻力及平臺蹤跡尺度﹐加強潛艦的操作性能(統統給他講完了)。它簡直就包括
上面好幾項的綜合長處。

(G) 高強度低合金鋼

這好像還比較實際些。高強度則鋼板可以薄些﹐減輕重量。焊接一向是潛艦比其他
軍武更為要緊的關鍵技術﹐而選用材料又是焊接很重要的一環﹐將大力採用undermathced
焊接技術(似乎是指焊材要比基材強度差些的意思﹐這裡用高強鋼﹐所以會用到此技
術﹐這有待搞材料的及焊接的專家出來說明一下)﹐目標是減除焊接前後麻煩又昂貴
的熱處理。不過現在潛艦用的不就是高強度低合金鋼(HSLA) 嗎﹖這裡指的想是不同
級別的。

(H) 微電子機械系統

利用埋入艦體的微電子機械系統(MEMS)來即時偵測不尋常的活動及潛在問題。這倒
是近年來發展得轟轟烈烈的部門﹐把電機和機械兩老工程部門的分別農得越來越小。
一些精巧的微電子機械看了(在顯微鏡下看的)﹐真令人嘆為觀止﹐有點像是以前在
故宮看的『毫芒彫刻』﹐只是人家作的是機械、齒輪﹐還真的會動才絕。


NO:86_38
FAF  於 2004/02/19 20:12
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

利用埋入艦體的微電子機械系統(MEMS)來即時偵測不尋常的活動及潛在問題。

這段不太能理解,能請Pinus前輩解釋一下嗎?是怎麼個偵測法

SMS - 既可控制邊界層流場﹐又能改變推進器的入口流動方式

請問這邊的推進器是指螺旋槳?還是魚雷那種Pump-Jet?


NO:86_39
Pinus  於 2004/02/19 23:44
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>利用埋入艦體的微電子機械系統(MEMS)來即時偵測不尋常的活動及潛在問題。
>這段不太能理解,能請Pinus前輩解釋一下嗎?是怎麼個偵測法

MEMS夠小﹐可以大量地埋入分佈艦體﹐直接偵測該點的各項物理量(例如壓強、流速、
溫度、鹽度﹐等等﹐這些資料會告訴你不尋常的活動及潛在問題--例如過熱、漏水、
毒氣等等)﹐並將數據傳回中央電腦﹐有點像人類的皮膚﹐碰到冷會起雞皮疙瘩﹐同
時告訴大腦。

>SMS - 既可控制邊界層流場﹐又能改變推進器的入口流動方式
>請問這邊的推進器是指螺旋槳?還是魚雷那種Pump-Jet?
螺旋槳。

這裡講的東西很多只是“願景”﹐有許多即使在維吉尼亞級也沒有實現。


NO:86_40
Pinus  於 2004/02/20 00:13
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>美國有市售主動噪音消除耳機,下次去要買一個來玩
>帶著上班可以清靜一點...:)

老闆會不會把你KO一頓﹖這使我想起 Time Cops 中的一幕...


NO:86_41
Pinus  於 2004/02/20 09:09
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

(3) 感應器

焦點在光纖之採用及共形陣列之改善上。

(A) 共形聲學速度感應器 (Conformal Acoustic Velocity Sensors﹐ CAVES )--有時乾脆就叫Conformal Acoustic Velocity Sonars了。 將取代過去的壓強感應器(聲波是壓縮波﹐故會變壓)﹐可以減少噪音﹐重量﹐而且可因採用光纖而將它們廣布在船殼上﹐也可以完全取代現有的艦首球形聲納陣列。

講了半天﹐維吉尼亞級到現在為止似乎還是球形聲納陣列。也許將來會換裝。

(B) 流場噪音壓制--減低噪音可以簡化高戰術速度情況下的信號處理。這一項包括前述的一些消音技術﹐驅除生長在船殼及推進器上的免費海鮮﹐艦體的平滑度﹐排放聚合物及微氣泡等等。

(C) 主動聲學裝置--再怎麼簡化﹐主動裝置還是免不了的﹐關鍵在於不讓敵方發現我艦之位置。目前思路在於離艦拖曳的主動聲學裝置﹐即使啟動也不至于暴露潛艦方位。現有的TB-29拖行陣列 據說會補裝到洛杉磯級及未來的維吉尼亞級上﹐在一兩公里外搖呀搖。有時候很擔心台灣的遠洋拖網漁船會不會不小心網起一條這樣的陣列來。


NO:86_42
FAF  於 2004/02/20 16:15
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>SMS - 既可控制邊界層流場﹐又能改變推進器的入口流動方式
>請問這邊的推進器是指螺旋槳?還是魚雷那種Pump-Jet?
>螺旋槳。
>這裡講的東西很多只是“願景”﹐有許多即使在維吉尼亞級也沒有實現。


直接用這種材料做螺旋槳嗎?


NO:86_43
Pinus  於 2004/02/21 00:09
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

↑基本上是指艦體材料﹐雖然不能完全排除用于螺旋槳上。由於螺旋槳是個活動機件﹐
想要用可適性材料製作的難度很高。

NO:86_44
Pinus  於 2004/02/23 14:58
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

聯繫能力

匿蹤是潛艦的主要戰力特質﹐但是那基本上是針對敵人來說的﹐可不能對自己人也
來匿蹤﹐聯繫不上﹐就失去潛艦作戰的意義了。怎樣和己方保持靈活的聯繫﹐又不
至於被敵人察覺﹐是所有現代潛艦作戰的追求目標。

這項要求對於未來的新型潛艦更有重要性﹐因為維吉尼亞級的任務包括了淺海甚至
陸上的任務﹐無疑地是需要布署在前敵的位置﹐這就使得聯繫的隱秘性更加重要。
它將不只須與水面船艦通信﹐更要與飛機、其它潛艦﹐甚至岸上部署通信。尤其在
大氣中的部份﹐過去那種低資料量、窄頻的潛艦通信刻板模式必須揚棄﹐而代之以
高數據率而寬頻的隱秘通信。

海下通信顯然必要採用上面提過的LPI方式﹐若能成功模仿海洋背景聲音來設計通信
碼更為理想。據說有其它國家海軍已開發此技術而得到某些程度的成功。

雷射技術也在考慮之列。

(A) 聯合戰管系統--必須考慮如何聯繫海軍、陸戰隊及其它聯合綜合戰力。從許許
多多不同的通信聯結及監測器中汲取信息﹐並且把它們和本艦所布署的 UUV、 UAV、
及主被動陣列得信息場結合起來﹐做出戰術研判﹐並發射武器。

(B) 轉接裝置--艦外裝置必須考慮可回收及消耗裝置兩部份。目標當然是對敵方完
全隱秘。

(C) 高速處理器及HDR天線--感謝商用電腦科技的進步﹐這方面的進展可以用【一日
千里】來形容。


NO:86_45
Pinus  於 2004/04/01 13:48
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

大選結束﹐戰鬥開始﹗各就各位﹗﹗(^^)

荷載科技

由於未來的潛艦會具有相當的匿蹤能力及避傷力﹐它未來的任務重大﹕包括國家及
戰區飛彈防禦﹐以精準高量火力支援地面部隊﹐派遣、控制並收回離艦的空中及水
下用來遙測、載運武器、遙偵水雷、主動布雷的載具﹐載運及控制地面戰力﹐啟動
艦外的海床感應器。這些任務要求潛艦運送新型的更小但更致命的攻擊及防衛武器﹐
包括再生性的武器。荷載科技的發展必須支援武器、載具、其它可派發器械、武器
瞄準裝置、及某些器械回收技術。荷載科技必須在最大可能程度上達成共通性、彈
性、及模組性(modularity) 以便一艘潛艦之荷載可以輕易地隨著任務之要求而修
改。

支援武器之荷載科技

更小的飛彈--裝載由更強力的推進劑、更精準的導引、及更有威力的彈頭來組成的
更小飛彈可以增加潛艦的火力強度及總體積。

半長或小徑的魚雷--那還用講﹗威力同樣的話﹐越小的魚雷可以載越多枚﹐潛艦火
力也越強大。另外一個改進便是一次可以發射好幾個機動魚雷或自游魚雷也有同樣
增進火力之功效。此外﹐反應迅速的高速近距反潛武器及離艦感應器偵測指引的遠
距反潛武器也有發展之必要。高速武器最要緊的發展要點在於高功率、低流體阻力
(像超空泡武器﹐見http://taiwantp.net/cgi/TWforum.pl?board_id=6&type;=show_post&
post=72欄之討論)、導引及控制這幾方面。持久性能好的武器須有高功率密度之推
進﹐密閉式燃機之靜音特點﹐及由智慧型導引及控制系統連接(例如用光纖)武器發
射系統以便可以在敵方強力的反制環境中仍然能供應即時之戰術支援。


NO:86_46
海國右衛門  於 2004/04/01 17:00
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

感謝 PINUS大大 無私ㄉ奉獻, 偶粉喜翻本欄這些有關潛艦ㄉ東東 ^^

NO:86_47
Pinus  於 2004/04/01 23:51
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

海國右衛門兄﹐

歡迎光臨本欄。記得您原網名是海狼是吧﹖那名字似乎已經泄漏了您對潛艦的愛好
了﹗(^^)


NO:86_48
Pinus  於 2004/04/02 02:42
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

艦體外之武器發射器

目前潛艦的魚雷室、魚雷管等發射裝置攏啊總啊加起來幾近500噸的排水量﹐此外還
有一些為此而設的複雜東東﹐需要昂貴的建造及維修費用。如果能把這些玩意兒通
痛擺到艦外﹐看艦體可以謄出多少空間出來﹗(可是艦外設計說不定要更多$$$﹐這
點似乎沒有人提)。艦體外之發射系統同時也不受武器管徑21吋的限制﹐大小悉聽尊
便﹐而不必煩惱艦體壓強改造的花錢工作。

咱們不妨在此無限上綱幻想一下--照此思維﹐以後乾脆就是無人潛艦的設計。潛艦
主體偽裝成大章魚在深海漫游﹐武器系統則偽裝成海豚或殺人鯨什麼的﹐反正彼此
不相連就是。在美加邊界的潛艦指揮部發出一道極低頻指令﹐章魚游到戰略位置﹐
殺人鯨往前衝﹐嘴裡吐出幾枚偽裝成鯊魚的高速魚雷﹐指向敵艦。敵人還以為是在
看殺人鯨追食鯊魚的Discovery Channel哩﹗在它處﹐另一隻殺人鯨則吐出遍布海面
的水母--其實是水雷﹐自動會以隨機泳速游到信號指定位置。


NO:86_49
海國右衛門  於 2004/04/02 17:47
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

Pinus兄


>>>歡迎光臨本欄。記得您原網名是海狼是吧﹖那名字似乎已經泄漏了您對潛艦的愛好
了﹗(^^)


呵呵沒錯, 難得 Pinus兄 還記得 (感動中 .....)

為了慶祝 台灣完成2004年大選, 特改個渾名沾個喜氣.
潛艦是小弟的最愛,(只是喜歡, 沒有什麼研究 ><)
SSN-21 是小弟ㄉ夢幻潛艦第二代, 第三代, 第N代......ㄟ ~~~ 有賴米國繼續努力啦.

希望能繼續看到 Pinus兄的追蹤報導, 功德無量 ^^.



NO:86_50
toga  於 2004/04/02 18:18
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

咱們不妨在此無限上綱幻想一下--照此思維﹐以後乾脆就是無人潛艦的設計。潛艦
主體偽裝成大章魚在深海漫游﹐武器系統則偽裝成海豚或殺人鯨什麼的﹐反正彼此
不相連就是。在美加邊界的潛艦指揮部發出一道極低頻指令﹐章魚游到戰略位置﹐
殺人鯨往前衝﹐嘴裡吐出幾枚偽裝成鯊魚的高速魚雷﹐指向敵艦。敵人還以為是在
看殺人鯨追食鯊魚的Discovery Channel哩﹗在它處﹐另一隻殺人鯨則吐出遍布海面
的水母--其實是水雷﹐自動會以隨機泳速游到信號指定位置。


A:
............反潛作戰的時候, 敵人是靠光學系統還是聲學/磁場變異進行偵搜識別????
不管你要裝鯨魚, 裝鯊魚, 裝海豚, 還是裝章魚, 重點在於潛艦的聲紋與所引發的磁場變化特色得模擬這些海底生物, 外型再像敵人也無法”欣賞”; 但是如何把潛艇行進, 魚雷管注水/發射魚雷, 潛艇/魚雷使用主動聲納........等各種狀況所產生的噪音聲響模擬成正常的海洋生物????在下還真是一點概念都沒有..........

最起碼, 你的潛艇應該得取消現有推進設計, 改採類似魚類的游泳前進方式.........近來研究確實發現:鳥類/昆蟲/魚類等生物的運動方式, 確實是比人造飛機/船舶/潛艇的推進方式有效率得多, 因此效法偉大的大自然, 將生物的運動機制原理應用在人造機械載具上確實是某些科學家所鼓吹努力的目標, 但是目前所努力的成果依然停留在巴掌大的玩具模形設計, 何時能真正實現, 目前仍不得而知........(搞不好得等到尼奧救世主重裝上陣的時候)


NO:86_51
SANJYSAN  於 2004/04/02 18:35
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望


這其實有點問題。
根據仿生系統的研究,自然生物的效率確實極高,遠非人工物能比。然而自然生物的功率與效果卻是很低的。

舉個簡單的例子,鳥飛行極為省力,可是沒有一隻鳥可以飛超過100km/hr的速度、10000m的高度。
哺乳動物的肌肉神經與四足機構也是同樣很有效率,但跑最快的獵豹也只能達到時速120km並支持幾秒。
魚類的游動同樣省力,可是最快的魚速度也不會超過50km/hr。

簡單來說,天擇產生的構形主要以效率為首要出發點,但要追求更高更快更遠就不行了。

此外,體型也是個問題。同樣四足步行機構,狗、豹、河馬、大象的結構與能力就不一樣....


NO:86_52
Pinus  於 2004/04/02 23:09
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

諸位﹐

Relax! Dont take it seriously... 那段是搞笑的。。。

我之所以說是『無限上綱』﹐就是上綱到連聲學功能也能模擬到海洋生物的地步﹐
到此時就會像『Men in Black』裡面的情節。

But...

小型的此類匿蹤倒非不可能。。。


NO:86_53
toga  於 2004/04/03 01:53
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

任何軍事議題, 可以搞笑的談, 也可以正二八經的談

這是閣下開的欄, 攔名曰”美軍未來三十年潛艦平臺技術展望”, 我尊重閣下開欄的用心, 認為閣下的所有貼文議題必有可以與現實連結探討的地方, 至於閣下貼文中縱有奇幻搞笑的部份, 那並不在在下想探討的範圍..................

未來船艦潛艇能否模擬水中生物運動方式或水下音響特徵以收欺敵效果, 無論可行還是不可行的理由與深入探討, 在下都相信有很好的機會集思廣益, 進一步拓展本欄之內容與深度, 如果只以”無限上綱,純搞笑, 別認真”一語帶過, 個人覺得是一件十分可惜的事.


NO:86_54
Pinus  於 2004/04/03 05:04
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

>未來船艦潛艇能否模擬水中生物運動方式或水下音響特徵以收欺敵效果, 無論可
>行還是不可行的理由與深入探討, 在下都相信有很好的機會集思廣益, 進一步拓展

>本欄之內容與深度, 如果只以”無限上綱,純搞笑, 別認真”一語帶過, 個人覺得

>一件十分可惜的事.

Hmmm...說得有理。那就有請版上諸位先進多多發揮了(作當胸抱拳狀)。

其實前此已稍微提到了模仿水下音響特徵以收欺敵效果的研究方向﹐見前面44則﹕


>海下通信顯然必要採用上面提過的LPI方式﹐若能成功模仿海洋背景聲音來設計
>通信碼更為理想。據說有其它國家海軍已開發此技術而得到某些程度的成功。


NO:86_55
Pinus  於 2004/04/03 07:46
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

再生性武器

潛艦週圍最不虞匱乏的東西是啥米﹖當然是海水啦﹗所以如果能用海水當彈藥﹐則
有永遠用不完的武器彈藥﹐酷吧﹖﹗先決條件當然是潛艦本身要有足夠動力來把海
水【動力化】。構想中的海水武器有水力旋渦及毀滅性水箭(像工業水刀一樣﹐把
敵方魚雷、水雷切成兩半﹖)﹐以及更直接的動力脈衝。

短程反艦及反空載武器系統

魚雷主要是用來對付水面艦隻及其他潛艦用的﹐對付反潛直升機﹐海面偵察機或淺
海型水面載具(敵方砲艇、走私販毒的快艇、想衝破封鎖的艦隻)顯然是飛彈比較
管用。這裡牽涉到封裝、導引、及聲紋降低的技術。

海軍戰術飛彈系統及飛彈防禦系統

這兩個系統將來都會屬於潛艦荷載的一部分。牽涉科技包括發射技術、聰慧的彈頭
(例如“brilliant”反坦克武器﹐這些名稱實在是﹗@#$)﹐ 深穿透力彈頭、及類似
有互助交戰功能(CEC)的發令控制系統。

海下武器防衛系統

這種防衛系統主要自然是用來應付敵人的先進魚雷﹐前述的暴風雪魚雷當然是重要
對象之一。一個整合的系統應包括自動偵測及警報、自動執行、干擾及釋放假目標、
以及擊毀性之反制武器等等裝置。這樣的系統自然也能對付敵方潛艦。


NO:86_56
Pinus  於 2004/04/03 08:05
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

關於潛艦運動部份﹐要進步到天然海洋生物的地步還早得很﹐但其他非動力部份﹐可
能問題簡單些。例如潛艇/魚雷使用主動聲納大可仿效鯨魚或海豚的聲音﹐有時在想﹐
聖地牙哥那票養殺人鯨跟海豚的一定累積了不少這些資料﹐而海軍會不用才怪。

至於SANJYSAN提到的功率問題﹐我想在面對面作戰不用偽裝時是重要考量。但在平
時匿蹤狀態下則不是那麼重要﹐倒是欺敵的目標為主。兩者如何平衡﹖值得想想。


NO:86_57
Pinus  於 2004/04/16 13:58
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

支援無人水下載具(UUV)及自主水下載具(AUV)之荷載技術

UUV及AUV在將來的潛艦作戰任務中會扮演重要角色﹐諸如水雷之遙測與定位﹐環境
及軍事行動之情報收集﹐離艦之感應監測﹐海床監測之開展及聲源定位等等。

為了支援這些東東﹐荷載技術之發展就應考慮到自動發射及回收系統﹐維修及能量
補充技術﹐任務規劃及控制系統﹐以及為了發射、回收、數據傳輸、導航、及會合
等任務水下通信之安全。對於載具本身要緊的科技項目包括先進導引及控制﹐及增
大之能量密度(持續力)﹐例如應用先進熱電混合概念之金屬燃料技術。這些能支援
UUV、AUV的技術自然也能支援有人載具﹐像先進的SEAL遣送系統以及未來的迷你潛
艦。


NO:86_58
Pinus  於 2004/04/17 11:32
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

支援地面部隊的荷載技術

潛艦所能荷載的地面部隊﹐除了007之外﹐當然就是海軍陸戰隊。海陸仔的功用大矣
哉﹗舉凡﹕偵察﹐破壞(當然是對敵)﹐找雷除雷﹐指定目標等等皆屬之﹐不愧是一
個多方面的強大戰力。上面提到可以支援UUV﹐AUV的技術照樣可以支援這種特殊部
隊的任務。必須增加的則是人員及載具關入關出時的靜音要求﹐海面遣出及大量部
隊回收時之匿蹤﹐電磁及聲波LPI通信﹐及整合任務規劃及控制。

推薦

直到最近﹐潛艦之荷載都一直受限於21吋魚雷管之繼續使用。應當要積極發展一個
更有彈性、模組化的荷載系統以便容納多樣武器﹐諸如上面提到的一些新式武器及
離艦的載具及發送物等。

功率密度

增加功率密度並不見得就代表要把潛艦改小﹐因為排水量不過是根據軍事要求而算
出來的『輸出值』而非『輸入值』。真正的目標其實是在潛艦匿蹤、可購獲性(俗
閣大碗)﹐及機動性能之提高﹐而這些均可從減低發動機的重量及體積來實現。欲
達到此目的﹐必須喚起基礎科學及工程人員共同奮鬥﹐訂立有方針的持續的整合研
究計劃﹐以期獲得重量容積之減小﹐達到更先進的荷載﹐艦體設計﹐減小蹤跡﹐提
昇易造易修性。


NO:86_59
Pinus  於 2004/04/18 04:01
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

電力推動

重點啊重點﹗

電力推動是改善潛艦匿蹤的一大可信賴的法寶﹐同時也提供推進機械配置的一些彈
性。裝置電力推動系統可以在維持同等甚或更佳的匿蹤及流力形狀情況下達到減低
潛艦尺寸的目的。而且一旦把尺寸演化減小﹐所須推進功率也可以再減小(但不可
能無限“下”綱﹗)。把推進器所須空間省下來可以用在改善其他作戰功能方面。
所以啊﹐電力推動的研究正在如火如荼地進行中﹗

超導馬達及發電機

超導馬達及發電原則上可以達到減低整個推進系統的重量及尺寸。原因粉簡單﹐電
阻非常之小﹐所發之電不會消耗在無法回收的熱量上﹐因之馬達及發電機均可以減
小而功率至少維持一樣或更高﹐也不怕導體過熱熔掉。問題在於怎樣保持超導狀態
(低溫﹗低溫﹗)﹖目前尚未有十分經濟的辦法(不經濟的辦法當然有﹐但會和減低
尺寸重量的目的相違背)。”據了解“﹐在2000-2035之間當有能人異士可以發展出
實用的超導馬達及發電機來。這之中所須注意的問題包括﹕非聲學的EMI可測性﹐可
靠性﹐低溫系統之聲學問題﹐高流量密度﹐及靜音馬達之設計。


NO:86_60
Pinus  於 2004/04/19 02:42
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

固態電力電子 (Solid-state Power Electronic)

這裡的power指的是電力而不是功率﹐跟發電場(power plant) 的power同義。話說
這玩意不是小學問﹐不是插頭一插﹐120V的電流就流出來的那種家電問題。前幾年
巧鐵克找了一位大老板去教這們課﹐好像只教了一年﹐就揚長而去﹐究竟學府能花
得起的價錢比起業界還是差了幾個量級。

潛艦上面如果把許多電力供應要件改成固態電子﹐那才叫21世紀的潛艦。可以想見
將來的電力驅動馬達絕對少不了這玩意﹐而且談到精準控制、準確不差的千萬哩數
據傳輸也少不了它。所以這玩意不是只有英特爾有興趣而已。這方面的繼續改進有
賴於電力拓樸學及金屬氧化物半導體科技之進步。

動力機之簡化

自從核潛的老祖宗鸚鵡螺下水以來﹐潛艦動力機的控制及儀器簡化及核反應爐主機
副機減少數目等項目就一直是潛艦技術的重大課題。前面提過的NSSN也已吹過﹐部
份達成此種目的(比海狼小﹐靜音也不遜或更佳)。“將來”如果能找出適當的免氣
(不必用空氣)代替動力能源﹐則柴油引擎、通氣系統、蓄電池等都可以丟到垃圾場
了。這些簡化也可以應用到艦上之空調、液壓及高壓空氣等輔助系統上來達到整體
減重減積之目的。


NO:86_61
Pinus  於 2004/04/21 10:26
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

先進科技替代反應爐設計

主要是改進熱源及能量傳輸的設計就是了。要點在于找出耐高溫的材料(高到多少﹖)。
如果成功的話﹐不止節省容積重量﹐還有靜音及簡化功率轉換之功效(越聽越像是
十來年前﹐一票猶他化學家為解救全球物理學家之笨所發明的玩意)。

代替動力能源

討論集中於免氣推進(AIP, Air-independent propulsion)及燃料電池﹐這些對輔
助動力較有意義﹐尤其是離艦載具。不過據說在可見的將來﹐這些代替方案還是不
足以支援美國潛艦那種多任務功能、高速、續戰力強的要求。例子之一﹕瑞典的AIP功
能之果特蘭(Gotland)潛艦所須知火力控制系統需要75kW之功率﹐而美軍的688I級則
要550kW。不過美軍不夠的﹐給咱台灣不見得不好。

結論

推進動力之六大要項﹕(1)功能性(2)機動性(3)可支援性(4)維修性能(5)人力要求(6)整
體造價。核動力在每一項都比燃料電池要強(呵呵﹐何不食肉糜﹖)﹐是故在可見之
將來﹐美國潛艦仍是核動力啦(除非綠色和平組織硬來搗蛋)。

對台灣而言﹐他人之落第文章卷說不定乃我中狀元之經綸也。台灣又不搞帝國主義﹐
不須深水海軍。

而對改善匿蹤及潛艦設計則電力驅動實為不二法門。


NO:86_63
海國右衛門  於 2004/05/21 14:53
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

Pinus兄

恩, 有意思, 看得津津有味, 忍不住給您拍拍手 ^^


NO:86_64
小朋友  於 2004/05/21 20:38
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

速度最快的魚是旗魚.水下的速度在四十節以上.
雖然測試魚的極速相當困難,
但在美國已經有測試到100km/hr以上的記錄.
不但速度快,魚的轉彎效率,
以魚身的比例來算,也是人類艦艇所不及.
上面所説的排放聚合物,也是師法自然界的生物.
類似鯨豚表面的分泌物質,已證實會影響速度.

NO:86_65
Pinus  於 2004/05/29 09:07
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

海國右衛門兄﹐

多謝。

離艦載具

離艦載具是潛艦作戰的新概念。二戰時的海戰史給人的印象是軍艦所有武器家當都
是載於艦上﹐唯一例外是空母。然而近幾十年的發展已經突破這種老式想法﹐而離
艦載具便是這種新概念的產品之一。

由潛艦發送的離艦載具(前述的UUV及UAV)對新型潛艦作戰有重大的潛在效
益。這些送出的載具以及它們所攜帶的或放置的感應器可以說是一種廉價的潛艦耳
目系統伸張到極遠範圍的辦法。它們可以進入高風險戰區或難接近的淺海區域進行
觀測﹐提供及時而正確的戰區空間狀況。而由於這些任務由離艦載具來承擔﹐也就
減小了潛艦本身及艦上官兵的風險。離艦載具可以強化水雷之偵測及消弭﹐戰略海
洋學、海深測量及海底測量﹐情報收集﹐反擴散﹐標定﹐放置假目標及遙干擾器﹐
並用具上之感應器、施放之感應器以及牽絆線等進行反潛作戰。同時離艦載具也可
以作為主動音源。

開發高功能又低價的離艦載具所牽涉的技術在于功率密度﹐雙向通信﹐導引及控制﹐
地球物理及重力場感應器﹐以及匿蹤。最終之決定還在于它們的可靠性及可耗性。


無人水下載具(UUV)

UUV是早已開始開發的離艦載具﹐有的與母潛有線相連﹐有的則無。它們事先都經設
定﹐搜索範圍每天在30平方海浬之譜﹐並可以持續幾天。將來希望可以發展出模組
化可重設定的潛發 UUV來。將來的UUV也可以安放在新設計的艦“帆”內﹐可望解除
目前對因UUV的貯存、發射、及回收而引起對體形大小及荷載量的限制。更大又
更多樣化的荷載﹐包括更多更先進的感應器、武器、通信、導航裝置、反制器材及
非聲學系統﹐也因此可以達成。不過加大艦帆也有壞處﹐整體阻力可能增大﹐說不
定還有其它問題也會冒出來。從另外一方面說﹐以前提過的新艦體設計也許容許這
種又大又多樣化的荷載而同時又能改善整體功能及可操作性。


NO:86_66
Pinus  於 2004/05/30 13:03
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

無人航空載具(UAV)

用潛艦來操控UAV是已經實驗過可行的了。未來只有會更好。基本的技術挑戰在於如
何確保UAV的戰術控制及監視的可靠性﹐而同時又不至于暴露母潛的方位。另外﹐除
非咱們可以發展出一種本益比低到可以把UAV當成是消耗品﹐否則必須思考如何在萬
全無誤的潛艦匿蹤操作下如何回收UAV的問題。

結論

離艦載具提供了潛艦伸展戰鬥空間的巨大潛力。到目前為止﹐UUV及UAV發展的限制
在於收發他們需用21吋魚雷管的決策。新近的技術配合更有彈性的荷載技術將可解
除這項限制﹐使得這些離艦載具的發展運用會更快速。


---完結


NO:86_67
Supp  於 2004/06/03 22:28
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

主要根據資料﹐是美國軍方關於2035年的潛艦平臺展望。
請教Pinus兄,此文在網路上可以尋到嗎? 亦或是您已經將其全文譯出?
此文大膽臆測三十年內之潛艦發展,實屬難得之佳作,在此感謝您的引介。

NO:86_68
Zenobia  於 2004/06/03 23:25
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

Maybe this one?

NO:86_69
Pinus  於 2004/06/04 00:38
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

Supp/Zenobia 兄﹐

原文網址在此﹕

http://books.nap.edu/books/0309058902/html/85.html

我並未照本翻譯﹐因為(我覺得)原文“雖然內容不少﹐
文筆卻是一級爛﹐一來那大概是“評論委員會”的作品﹐裡面官僚文章語氣充斥﹐
二來又要兼顧每位委員老爺的意見﹐結果很多語句看起來像是重複的。此外又因網
友加入討論﹐故也有一些其他的東西在內。

原文最後之結論我也沒翻﹐因為和前面細述基本重複。


NO:86_70
Supp  於 2004/06/04 01:07
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

感謝二位提供的網頁,沒想到此書已經有六七年之久。

關於電力推動部分,日前Rand有本報告好像相關,不曉得您是否看過?
恕我孤陋寡聞,離艦載具的部份,好像也沒看到老美潛艦上有何新玩具? 以前看過SEAL說他們的戰術小艇被潛艦拖著跑,算是一種除了拖網漁船以外非常有趣的離艦載具。潛艦用的UAV也沒有什麼消息。


NO:86_71
Pinus  於 2004/06/04 01:55
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

離艦載具絕對有﹐而且種類不少。人家只是不說﹐那種服了役啦。有許多不只軍方運
用﹐即那些吸血鬼開的石油開採公司(你注意到現在一加侖汽油幾塊錢嗎﹖ @#$﹗)也
採用不少。

這些玩意體積都很小--大約和魚雷差不多﹐當然有的大些。形狀也千奇百怪﹐以長
期偵雷系統(Long-term mine reconnaissence system, LMRS)來 說﹐ 它基本上是長
棒形的懸浮筒﹐配有前視及旁視聲納。還有螃蟹狀的ALUV及海豚狀的。是故海底怪
物最好不要亂撈(^_^).

採用離艦載具的類型目前的基本考慮是價格--當然越低越好﹐因為將來可能都會當
成消耗器材﹐用過就丟而不回收。以台灣電子研發能力之強﹐UUV之創發應是舉手之
勞﹐只看政府願不願意﹐有無眼光罷了。


NO:86_72
Supp  於 2004/06/04 10:35
Re:美軍未來三十年潛艦平臺技術展望

歹勢啦,昨天晚上神智不清,我指的是拖在艦外的奇怪玩意兒。
從Blind Mans Bluff/Silient War之類的書看來,早在冷戰時代,老美在潛艦內已經養了許多「Fish」/UUV。

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