柯林斯级潜艇

澳大利亚海军的一级常规潜艇

柯林斯级潜艇（英文：Collins class submarine，又称：科林斯级），是澳大利亚海军的一级常规潜艇。

发展沿革

研制背景

澳大利亚四面环海，远离其他大陆，其独特的地理位置决定了该国海军在国防力量中的重要地位。澳大利亚海军成立后的50年内，其主要依靠英国海军的潜艇及其艇员担任海军防务。到了20世纪60年代，澳大利亚购买了6艘奥伯龙级潜艇，才有了自己的潜艇部队，这6艘潜艇都是英国在第二次世界大战后设计建造的，服役已有30多年，虽经过20世纪70年代的现代化改装，但仍难以承担起现代潜艇在海上防务的重要使命。因此，自20世纪70年代始，澳大利亚按照“自力强化国防”的策略，制订了“潜艇现代化计划”，但终因经济实力不济，无力付诸实施。二战中，澳大利亚与美国结成的同盟关系一直持续至21世纪，澳大利亚负责协助美国防御第二岛链南翼、保护美-澳及印度洋海上航向的安全。20世纪80年代初期，澳大利亚经济复苏，加上墨尔本号航空母舰的退役，潜艇便成为进行区域防御战略的中坚力量。鉴于奥伯龙级潜艇即便进行现代化改装，也无法达到海军需求，因此，澳大利亚政府筹措了40亿澳元决定用于新一代潜艇的采购。

建造沿革

1981年，澳大利亚海军宣布了建造新一级潜艇的计划，由于澳大利亚并无独立设计建造先进潜艇的技术能力，而美国早就停止了常规潜艇发展，当时的日本受政治限制而无法对外输出潜艇技术。因此1982年，澳大利亚向欧洲各大潜艇制造商发出了招标书。招标书既要求新潜艇可以担负在澳大利亚海域之外的远洋巡逻使命能完成搜集情报，特别是电子情报的任务；又要求新潜艇编制人员要尽可能少，自动化水平尽可能高，并技术转移至澳大利亚本土生产。

瑞典、英国、德国、荷兰、法国和意大利6个国家的7个潜艇设计与制造公司参加了投标。澳海军进行了三轮评估筛选，进行综合比较后，最后选择了瑞典考库姆造船公司的471型方案，并选择了2家作战系统供应商。

1985年，澳大利亚与考库姆造船公司签订了设计方案合同，由考库姆造船公司与澳大利亚3个公司组成的澳大利亚潜艇公司作为主承包商。1987年6月3日，考库姆造船公司与澳大利亚海军在堪培拉议会大厦签订了建造6艘柯林斯（Collins）级潜艇的合同，由考库姆造船公司位于澳大利亚南部的阿德莱德造船厂承担建造任务。整个潜艇建造计划将耗资27亿澳元，每艘艇造价约3.5-3.75亿美元。

1989年，柯林斯级潜艇艏艇“柯林斯”号分艏尾两段在考库姆造船公司船厂建造，1993年运抵澳大利亚，艇体的其他部分均在澳大利亚建造，于1993年8月28日下水。第2艘“法恩科姆”号于1991年3月开工，1995年下水。柯林斯级是澳大利亚海军进入21世纪的海防主力，它要满足21世纪初25年的使命要求，高性能是追求的主要目标。正因为性能优良，澳大利亚海军要求再多建造2艘，每个支队4艘潜艇，以组建起2个潜艇支队，一个支队部署在西部沿海，另一个支队布置在东部沿海。澳大利亚潜艇公司还获得在东南亚销售这级潜艇的权利，以充分利用耗费巨资购买的潜艇设计与建造技术。但是，柯林斯级建成服役后，问题不断，原计划40亿澳元的预算，被迫一次次追加，1998年至2001年，陆续完成了各艇存在的修补问题，额外支出了大笔费用，再建两艘的计划也最终取消。

服役历程

1996年7月27日，柯林斯级潜艇首艇“柯林斯”号服役，法恩科姆”号于1998年服役，3号艇1999年服役，4号艇和5号艇于2001年服役，6号艇2003年3月服役。

2012年11月14日，澳大利亚与柯林斯级潜艇原声呐系统设备的制造商泰勒斯公司签署了价值2220万美元的合同，用以升级柯林斯级的声呐系统，主要更换过时的电子元件，以提高声呐系统的可靠性并减少声呐系统对空间、重量和功耗的需求。声呐系统要通过声信号来保障其安全航行和水下作战，升级潜艇声呐是确保该级潜艇作战能力和可靠性的关键，此外澳大利亚政府还拨出7亿美元用做该级潜艇未来四年的维持费用。

澳大利亚政府计划在2026年退役全部柯林斯级潜艇，但2016年3月3日，澳大利亚国防军准备推迟柯林斯级替代潜艇项目，替代潜艇首艇将于2030-2033年间才服役，意味着柯林斯级潜艇编队将接受升级并计划服役至2030年后才可退役。1至2艘柯林斯级将需要进行大量改装工作，全部6艘潜艇均将接受一定程度的升级。升级将主要涉及潜艇通信和声呐系统。

技术特点

设计特点

柯林斯级潜艇设计的471型方案是以瑞典考库姆造船公司于20世纪70年代末设计，于1987年至1990年相继进入瑞典海军服役的A17西约特兰级潜艇为母型。西约特兰级是20世纪80年代性能出色的常规潜艇之一，由于瑞典海军主要任务区域是半封闭的波罗的海，因此哥特兰级是一款主尺度为48.5米×6.1米×5.6米，水面排水量1070吨，水下排水量1143吨的近海潜艇。根据澳大利亚海军要求，新型潜艇必须有能到达南海水域执行长时间待机任务的能力，以协同美国海军将驻金兰湾的苏联太平洋分舰队封锁在港内。根据计算，要达到3500海里的活动半径，潜艇水面排水量要达到3000吨以上。此外，远洋潜艇执勤时间较长，为分散工作负荷、保证艇员作业效率而采用三班制、在艇内系统不变的前提下乘员数量较采用两班制的近海潜艇增加了50%，故也需要更大的生活空间和物资储备。为达到澳大利亚方面提出的自持力70天、续航力超过1万海里/水面10节的要求，471方案基本上是将哥特兰级设计图纸放大了近三倍。澳大利亚海军和考库姆造船公司都认为一款优秀的近海潜艇经过简单放大和扩充后，也必须成为一款优秀的远洋潜艇。而参与竞标的其它6个方案，也都是在既有潜艇的基础上加以放大和扩充而来。

艇型结构

艇型

柯林斯级潜艇采用拉长水滴型线型，具有带突出整流罩的钝圆形艇艏和尖锥尾，外形类似放大了的瑞典西约特兰级潜艇；指挥台围壳外形低矮细长，前缘稍向后倾，顶部后缘有特别的平台延伸，整体呈流线型，位于艇体中前部，其上装有水平舵；指挥台围壳后部的上层建筑，在靠近艉部的位置与耐压艇体的衔接时形成一个十分陡峭的斜坡；艇体横剖面呈圆形，回转体尖尾上装有呈X形布置的尾舵和直径达4.4m的7叶大侧斜低速螺旋桨。

柯林斯级采用的这种主艇体一操纵面一螺旋桨的配置方案，具有特殊的优越性。首先先是操纵面的尺度不超出艇宽和龙骨基线，潜艇离靠码头、进坞坐墩和坐沉海底十分方便；其次是潜艇具有优异的稳性和机动性，无论水面，还是水下状态稳定航行时，均具有良好的航向保持性，机动航行时也具有灵活的操纵性；另外，尖锥尾线型具有比较均匀的伴流场，附体阻力较小，有利于提高艇的航速和降低螺旋桨噪声；存在的问题是艇体艉部无任何圆滑过渡的连接以及不合理的指挥台围壳形状，使其水下航行时，后半部艇体产生显著流体涡流，并直接进入艉部的螺旋桨工作区，引起桨叶振动和噪声。

结构

柯林斯级潜艇采用的是单壳体结构，2层连续甲板，壳体寿命30年。为了提高总体性能，降低艇体重量，该艇艇体是用瑞典产的抗拉伸高强度钢制成的，这种合金钢比HY80及HY100型镍铬钢更易焊接和加工。全艇采用小储备浮力的大分舱，整个艇仅艏端和尾端设有主压载水舱，中部为单壳体，带有脱险筒的双层耐压隔壁将整个耐压船体分隔成2个水密舱。柯林斯级的大分舱结构，给总体布置带来了更大的灵活性，使舱室得到更充分的合理利用，有助于改善潜艇的适居性。

动力系统

动力装置

柯林斯级潜艇采用柴电推进系统驱动单轴螺旋桨，动力推进系统有3台V-18B14海特莫特17缸4冲程柴油机，持续功率6020马力（4.42MW）；3台热蒙特·施耐德交流发电机，提供3500kW的电能；4组瓦尔塔管状铅酸电池，分2大组布置在一个耐压隔舱中；1台热蒙施奈德3MW双电枢直流主推进电机，功率7344马力（5.4MW）；1台麦克塔嘎特·斯科特公司的DM-43006应急推进液压电机。柯林斯级的动力源配以低阻力的艇体以及高效率的螺旋桨，使艇的水下最大航速超过20节，低航速续航力很大，最大续航力达1.15万海里，柯林斯级造过程中曾对瑞典的斯特林发动机进行了陆上试验，但未安装。

动力控制

柯林斯级还装备了瑞典SAAB公司制造的舰艇控制、监视和管理综合系统，该系统使用由串行数据总线连接的若干分布式微处理机，组成微机网络，对潜艇的机动、均衡排水量、动力、推进装置、电能消耗、后勤支援和故障报警进行监视和管理，同时还用来排除管理系统的故障，操纵系统只需单人，比瑞典的SCC-200系统还要先进。柯林斯级动力系统和作战系统的控制自动化，使艇员编制减少到42人，比奥伯龙级还少23名。

动力缺陷

柯林斯级潜艇动力系统燃油舱沿用西约特兰级潜艇的海水补偿方式，被消耗掉的燃油所占据的燃油舱空间，由外部海水予以补充，因此燃油舱实际分两层，上层是燃油，下层是随时补充到燃油舱的海水。西约特兰级潜艇所活动的瑞典漫长的海岸线和岛屿，潜艇出基地后，无需长时间水面航行就能潜至任务海域执勤。但澳大利亚沿海均为浅海水域，在进入深海水域之前，在水面航行相当长时间，受波涛影响，潜艇起伏、颠簸和摇摆得比较厉害，因此造成油舱中的燃油与补充海水混合，海水随燃油一起进入柴油机中。此外，瑞典为柯林斯级安装的柴油机实际上是以钻井装备的柴油机为基础，经放大而成，虽然缩短了设计周期，但未考虑军用和民用柴油机工作环境的巨大差异。这两个因素导致柯林斯级的柴油机内的海水不仅影响了燃油效率，而且加重了喷油嘴、燃油泵的腐蚀，使得活塞收到严重阻滞，主机输出效率降低，致使航速和续航力不达标。据统计从1996年7月“柯林斯”号服役至1998年10月“法恩科姆”号服役这两年时间里，两艘潜艇试航中柴油机发生过75余次故障，包括主机活塞破裂、齿轮传动装置破算、燃油喷嘴堵塞、燃油泵卡死、摇臂杆和联轴节断裂等。此外，使用过程中还发现，柴油机在制造和组装过程中，质量控制低劣，导致燃油消耗量过大，直接影响了航程，最终委托其它相关企业研制了电分解器，并在燃油中加入化学杀菌剂，才解决了燃油纯度问题。

武器系统

柯林斯级潜艇配备有6具533毫米的鱼雷发射管，在艇艏分3组布置在左右两舷，每舷的发射管均可单独操作，鱼雷发放管的第一具是由美国制造商提供的，其余5具由美国提供技术指导，由澳大利亚自行制造。武器发射、控制和操作设备均有备份，可发射美国“鱼叉/捕鲸叉”AGM-84反舰导弹和MK48型鱼雷MOD4型，反舰反潜两用，也可装载水雷。武备配置中增加了多用途发射管的数量和武器携带量，同时注意了雷弹的配比，共携载武器23枚，配备44枚水雷。此外，还可装载巡航导弹以攻击远距离陆上目标，在指挥台围壳顶部还预留有安装对空导弹的空间。

艇电系统

柯林斯级潜艇的鱼雷发射系统是由斯特拉昌·享肖公司设计的，罗克维尔澳大利亚公司主承包作战系统，全面负责计划的实施、系统管理以及作战系统的安装与综合，澳大利亚计算机科学公司负责作战系统软件与岸上设施的设计，在系统的管理、工程设计、制造和后勤支援方面，45%以上的工作是由澳大利亚方面负责的。。柯林斯级的综合作战系统能自动探测1000个目标，自动跟踪200个目标，对25个以上目标进行定位，同时指挥攻击目标的数量主要受到艇上发射数量的限制。该系统包括7台多功能通用操纵台，1台指挥图像操纵台、左右舷各设1台武器数据转换器，组成潜艇作战指挥中心。该系统主要有两大功能，第一是监测，包括目标的探测、分类、跟踪、来自传感器的全部数据的管理以及绘制整体作战图像。第二是威胁预测，包括目标的威胁估计、本艇运动的分析、最佳机动建议、武器攻击时的最佳配置选择及武器的自动发射等。此外，还具有辅助导航的功能。该系统采用了一种灵活的综合结构、Ada软件、MC68040处理机及其他验证合格的设备，以保证其作战时的有效性，在硬件设备中的微处理机都是标准化的MC68020接插件，易于维修和更换，并用光纤数据总线连成现代化的微机网络，易于管理。

澳大利亚海军在训练中发现，作战指挥系统的辅助软件明显降低了系统运行速度，并使整个作战指挥系统显得十分庞杂，实际使用中被证明处理能力不足，处理声呐数据时会产生一定程度的延迟，此外该指挥系统不能显示或处理雷达或电子支援措施数据，也不能适应未来安装光电桅杆的需求。因此20世纪90年代末期，花费了约2.66亿澳元预算，在第4、5、6艘艇的作战指挥系统中增设了一个快速跟踪分系统，一个新的电子支援措施分系统以及独立的雷达显示控制台，但却未解决根本问题。2003年4月，澳大利亚政府向美国提出申请采购雷神公司的AN/BYG-1作战控制系统MK2 Block1 CMod6战术分系统及相关的设备和服务，价值约为7500万美元，采购内容包括，9套作战控制系统MK2 Block1 CMod6战术分系统，其中6套装艇、1套用于集成/试验和培训、2套用于工程设计目的、支持/测试设备、备件、供给保障、技术支持、培训及文档编制等。MK2作战控制系统不仅能提高柯林斯级潜艇的能力，还能提高澳潜艇部队的互操作性。

柯林斯级装备有2套SSE诱饵系统；凯尔文·休斯公司的1007型导航雷达，I波段；阿古系统公司的AR-740雷达预警系统；综合作战系统，带11号数据链；舰艇控制、监视和管理综合系统。

水声系统

柯林斯级潜艇采用了法国汤姆逊·辛特拉公司专门为其研制的“塞伊拉/希拉/六头女妖”综合声呐系统，包括8个声呐基阵和10个信号机柜，具有探测距离远、自动探测和跟踪、抗干扰、能分辨假目标等特点。艇艏是大型被动接收圆柱阵，艇舷两侧装有三单元线列阵，指挥台围壳顶端前部装有主动发射圈柱阵、艇舷两侧接近上层建筑外还装有分布或噪声测距阵，围壳中部两侧装有水下通信基阵，两侧从艏至尾分散布置有自噪声监测基阵，还装备有马可尼·卡里瓦拉公司或汤姆逊-马可尼·拿拉马公司或联合信号公司的细线型TB-23可回缩式低频被动拖曳基阵声呐。该声呐系统以2组处理机为基础，由一套通用的硬件和软件构成，可进行多种重新组合，采用了先进的信号和数据处理算法、特定波束成形、抗干扰、脉冲抑制和目标识别等先进技术。主要功能为，全景监视（包括自动探测和跟踪），精确定位（提供方位、距离、速度和航向等数据），对目标进行半自动分类，显示目标特征，进行频谱分析和参数鉴定，对敌方武器跟踪，进行早期预警，通过有效的声学跟踪方式进行综合声学战术态势评估，对本艇噪声进行监控，以保证本艇隐蔽安全航行，且使声呐工作达到最佳状态，进行性能监控和故障定位，使工作效率达到最佳，实施水下通信等。

柯林斯级的细线型TB-23拖曳基阵，只有美国和苏联在大型反潜水面舰艇和核潜艇上才装备这种新式基阵。该拖曳基阵长约1000米，直径为40mm，其内核是一组组水听器和电子元件；其外面包覆有6层外套，包括编织聚炳烯、凝胶充填物，网状聚丙烯导体层、凯夫拉增强纤维软芯等，最外层是聚氨基甲酸（乙）脂套管。这种拖曳基阵又长又细、又轻又软、又牢固可靠，很容易卷绕成筒状，放出后能呈零浮力状态浮于水面。由于它很长，远离本艇的噪声源，可以接收千里之外的目标发出的低频信号。据称装备此类声呐后，探测目标的距离已从100km扩大到1000km，可探测的区域面积增加了100倍，这无疑具有重大的战术价值。

隐身技术

柯林斯级潜艇噪声水平比预期要高很多，主要原因包括一下几个方面。主柴油机在内的许多机械在运行过程中噪声过大，这是运行时的共振引起的，澳大利亚海军将柴油机运行速度比原先设计值调低了50转/分，并对柴油机基座进行加固处理，使柴油机的固有频率避开其运行频率；艇型不合理，导致潜艇高速航行时流体噪声严重超标，解决方案是大幅度修改原始设计，在指挥台围壳前缘增设一个楔形结构，使其与上层建筑圆滑过渡，另对围壳后缘进行局部整形设计，使其倾斜角度加大，艉部上层建筑淘汰了容易引起漩涡的半圆形收尾，改成了渐变收尾；采用了X型尾舵，复杂的操作面使流体噪声加大，流场变得不均匀，影响了螺旋桨的工作环境；螺旋桨自身空泡噪声超标，后来新设计的螺旋桨由特殊的刚性材料制成，不仅在经受水流不规则冲击时振动大为减轻，而且不易产生空泡；潜望镜及电子设备桅杆等未进行适当的流线型处理，在潜望镜深度以上中速航行时，潜望镜产生的阻力和滞留使整艇产生振动，艇内也得不到清晰的图像，发现问题后，设计方对各桅杆外形重新进行了修改，并对光学路径进行了重新设计。此外，从2号艇S74开始，艇身开始敷设消声瓦。

性能数据

服役动态

2011年8月，柯林斯级“法恩科姆”号在澳大利亚西部海域发动机出现故障，被迫上浮检查。该艇上共搭载了60名艇员，故障发生时，潜艇在潜望镜深度上使用电机推进。

2012年5月，柯林斯级“德查纽克斯”号由于动力问题未能参加“联合盾牌”军事演习，只能留在新加坡。

2012年7月，环太平洋军事演习中，柯林斯级“法恩柯布”号发射MK48鱼雷，成功击沉一艘美国退役弹药补给船“Kilauea”号。但在发射演习后不久，“法恩柯布”号处于通气管潜航状态，为潜艇更换电池，由于重量补偿系统中的一根软管破裂导致海水喷进机舱中，随后该艇即刻采取了紧急措施，并返回珍珠港进行维修。

2012年9月15日，一艘柯林斯级潜艇在海面上向港口航行时，艇上的两个柴油机之一发生漏油，滴在在一些绝缘材料管道上，形成闷燃，引发了一场小型火灾。

该级各艇

总体评价

柯林斯级潜艇表面看来，是世界上最大、最先进的常规潜艇，但服役后各种故障不断，被迫一次次追加预算，其主要问题都集中在动力、噪音、火控和密封这四个方面，此外，由于密封性不好，柯林斯级的漏水量达每小时数百升之多，严重超标，既不敢高速行驶，又不敢深潜，后经重新设计艉轴密封圈才得以解决。柯林斯级的各种“百病缠身”的问题主要是因为对潜艇性能的盲目要求，导致设计公司在没有大型潜艇建造经验的条件下，采用简单放大的方法以满足主要指标，影响了潜艇的可靠性。（兵工科技）

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