NAVANTIAがS-80級潜水艦への水素推進システムAIPの搭載を完了（Naval News)―静かに発電する水素ハイブリッド方式とは

 

海上試験中の潜水艦S-81アイザック・ペラル ‘Isaac Peral’。 NAVANTIA

カルタヘナにあるナバンティアの造船所は、S80級潜水艦への水素ベースの空気独立推進システム（AIP）の搭載作業を完了した

ナバンティアのプレスリリースより

潜水艦に搭載された最初の第三世代AIPとなった。このマイルストーンには、スペイン国家軍備局長であるアニセト・ロシケ・ニエト提督が出席した。

　今回の快挙は、スペインの造船史上前例のないS-80計画における基本的なマイルストーンである。この技術により、スペイン海軍の潜水艦は、従来のディーゼル電気潜水艦では数日が限界だった潜航の長期化が可能となる。国内業界にとってトップレベルの課題であったこの開発により、ナバンティアは国際的な潜水艦建造入札において独自の能力を提供することが可能となった。

　ナヴァンティアがBEST（バイオエタノール・ステルス・テクノロジー）と命名したAIPシステムは、潜水中に潜水艦のバッテリーを充電できる革新的なエネルギー生産プラントであり、シュノーケル操船による探知されやすく脆弱な場所での定期的な充電を回避できる。

　同プラントは、有機原料から得られる再生可能燃料バイオエタノールの改質プロセスに基づいたもので、水素を豊富に含むストリームを生成し、純粋酸素とともに燃料電池に供給することで、静かに発電する。

　他国の海軍で運用されている装置とは異なり、ナヴァンティアのAIPは第3世代システムで、艦内に水素を貯蔵する必要がない。代わりに、システムは必要に応じて水素を生成し、戦術的かつ安全な利点を提供し、戦略的自律性と抑止力を高める。乗組員と潜水艦自体の安全性をさらに高め、運用に必要となる人員を最小限に抑える。■

NAVANTIA completes the fitting of the hydrogen propulsion system AIP into a S-80 class submarine

Naval News Staff  26 Nov 2024

https://www.navalnews.com/naval-news/2024/11/navantia-completes-the-fitting-of-the-hydrogen-propulsion-system-aip-into-a-s-80-class-submarine/

米海軍がAIP搭載通常型潜水艦を有望視しない理由。原子力潜水艦、原子力空母などハイエンド装備中心の運用思想は大丈夫か。

 

 

大気非依存推進方式（AIP)潜水艦(SSPs)が急速に普及してきた。この技術で通常型潜水艦も外部空気を取り入れず運用可能となり、原子力潜水艦 (SSNs) の独壇場だった水中戦の様相が一変する可能性があらわれ、小型通常型潜水艦が注目を集めている。小型で安価な装備品として敵の高価格艦を撃破できれば戦略上の意味が出てくる。では米国もSSPsに予算投入すべきだろうか。答えはノーだろう。

AIP技術の誕生　一部国でAIPは20世紀から試行された。一番古いのは第二次大戦時のドイツ、ソ連だが作戦上意味のある艦は実現していない。終戦で英国、米国、ソ連がドイツの研究成果を入手し試験艦を建造したが、原子力推進のほうが有望と写った。

 

 

2000年代に入り、技術の進展で実用に耐えるAIPが実現し、フランス、日本、ドイツ、スウェーデン、中国がSSPs建造に踏み切った。一部は輸出され世界各地で採用されている。

技術上の特徴　SSPsは浮上せずバッテリー充電が可能で、潜航時間が伸び、敵探知を逃れる。以下の三方式が主流だ。

①クローズドサイクル蒸気タービン方式　フランス建造の潜水艦で採用しているのがクローズドサイクル蒸気タービン方式で原子力潜水艦の発電方式を模し、酸素とエタノールを混合する。フランスはこの方式をMESMAと呼び、発電容量が大量になるが複雑となり、効率は劣る。

②スターリングサイクル　スターリングサイクルエンジンではディーゼルでエンジン内に密閉した液体を熱し、ピストンを動かし発電する。排気は海中に排出する。フランス方式より効率は高く、機構も単純で日本、スウェーデン、中国が採用している。

③燃料電池　燃料電池方式がAIPで最高峰だろう。燃料電池は水素、酸素で発電し、可動部品は皆無といってよい。排出物は最小で最大の発電が可能かつ極めて静粛だ。ドイツが燃料電池技術でリードし、フランス、ロシア、インドが追いつこうとしている。

調達の傾向　AIPですばらしいことは既存艦に後付けで搭載可能なことだ。ドイツはこの方法で209型を改修し、ロシアもキロ級で実施したとの報道がある。スウェーデンは4隻を改修し、日本も一隻で実施している。潜水艦戦力の増強策として後付け改修は費用対効果が優れる。

　ただし、新規建造SSPsへの関心のほうが高い。ドイツは輸出用SSPを4形式そろえ、新規建造209型にもAIPを導入した。スウェーデンにはAIP艦3形式があり、日本の大型艦そうりゅう級もSSPだ。フランスのスコルペヌ級、アゴスタ90B型（パキスタン向け）、カルヴァリ級（インド向け）も同様だ。スペインの新鋭S-80級もSSPで、ポルトガルには小型トリデンテ級がある。ロシアはラーダ級で手こずっているが、次のディーゼル電気推進艦アムール級もSSPsとなる。中国の041型（元級）14隻にAIPが搭載され、さらに5隻が建造中だ。

戦闘効果は　SSPsは一定条件ならSSNsを上回る性能を発揮する。長時間潜航性能と超静粛性を生かした待ち伏せ攻撃が可能だ。ただし、これは優れた情報収集能力が前提。また短中距離なら敵部隊の監視偵察任務に投入できる。浅海域など小型艦に有利な条件なら原子力潜水艦に対し相当の威力を発揮できる。

米国はどうすべきか　では米国もSSPsを建造すべきだろうか。米国ではディーゼル電気推進艦の建造は1959年以降皆無だ。原子力潜水艦建造のノウハウを流用できるが、未知の内容があるはずだ。燃料電池技術で米国は先を走っているので米国が同技術を採用する可能性がある。

　ただし米海軍の視点はグローバルで、米本土から離れた海域での戦闘を想定する。SSPsは原子力潜水艦より航続距離が劣るので近くに基地が必要となる。さらに予算に厳しい米海軍は人員増ができず、ハイエンド高機能艦艇を少数運用するほうが組織上有利となる。

　SSPsに予算を投じる前に無人潜水機を投入する将来の潜水艦戦シナリオを米海軍は検討すべきだろう。自律、半自律運用の無人潜水艇にはSSPs同様の可能性があり、あえて新型潜水艦建造に費用を投じる合理性がない。

　結論としてSSPsが大型艦の脅威となるのは一定の条件下である。だからといって米海軍が通常型潜水艦建造に対応する必要はない。通常型では米海軍の潜水艦作戦の多くが実行できず、今後登場する新技術でSSPsの優位性に陰りが現れる可能性もある。■

 

この記事は以下を再構成したものです。一時は米海軍も通常型潜水艦を建造する、日米で共同運用する案もありましたが、落ち着く先としては日米の潜水艦部隊で役割分担することでしょうかね。UUVが今後の鍵でしょう。UUVで中国の数の優位性を打ち破るという方向でしょうか。

 

Could the Navy Make Use of Conventional Stealth Submarines?

December 31, 2020  Topic: Technology  Region: Americas  Blog Brand: The Reboot  Tags: SubmarinesSubsU.S. NavyAir IndependentMilitaryTechnologyBoomer

by Robert Farley 

 

Robert Farley, a frequent contributor to TNI, is author of The Battleship Book. This first appeared in October 2018.

Image: Reuters

☆☆ そうりゅう級の電池変更でオーストラリア商戦に影響はあるか

当ブログの方向性でお尋ねしたところ早速多数のコメントありがとうございました。海軍関係など独立すべしとのコメントは皆無でしたのでこのまま継続することにします。AIP機関からリチウムイオイン電池に切り替えて大幅な水中性能アップを狙う海上自衛隊潜水艦そうりゅう型(改、になるのでしょうね）の話題ですがオーストラリアにも変更の点は事前に知らされているようです。潜水艦技術の輸出第一案件になるのか今後も注目ですね。なお、以下記事では在外専門家がJapanese Navyとしっかり言っていますのであえて海上自衛隊と訳していない部分があります。あしからず

Japan To Make Major Switch on Sub Propulsion

Lithium-ion Batteries Will Power Soryu-class Boats

Sep. 29, 2014 - 03:45AM   |  

By PAUL KALLENDER-UMEZU   |   Comments

海上自衛隊潜水艦はくりゅうがグアムに入港した。2013年撮影、　そうりゅう級潜水艦は大気非依存型推進技術を取り入れたが、日本はこれをリチウムイオン電池技術に切り替えようとしている。 (MC1 Jeffrey Jay Price / US Navy)

TOKYO — 日本は今後建造するそうりゅう級潜水艦で大気非依存推進（AIP)をやめリチウムイオン電池を採用する。同種類のバッテリーがボーイング787で問題を起こしているだけに驚きを呼んでいる。

1. ただし専門家は懸念を退け、むしろ性能が向上し保守点検は容易になると指摘する。日本製潜水艦の輸出可能性が高まるという。.
2. 海上自衛隊によれば変更対象は今後に建造するそうりゅう級4隻。そうりゅう級は全10隻建造する。
3. オーストラリアは6月に日本と技術協定を締結済みだが、同国高官はDefense NewsにLiイオン電池切り替えを承知しており、日本の潜水艦技術に引き続き関心があると発言した。そうりゅう級の完成品購入も視野に入っているという。
4. 日本製潜水艦にはオーストラリア海軍が多大の関心を示しており、350億オーストラリアドル(330億ドル）で現行のコリンズ級6隻の後継艦を調達する事業がはじまっている。旧式化し整備が大変なコリンズ級を新型の大型潜水艦に置き換え南シナ海、東シナ海の通商路を防衛する構想である。
5. オーストラリアのビショップJulie Bishop国防相、ジョンストンDavid Johnston外相は小野寺防衛相、岸田外務相と潜水艦の共同開発で6月に合意している。
6. 「次世代潜水艦の方針は未決定のまま」とジョンストン国防相は声明を発表している。「国防調達は首相の言うとおり、国防の観点で決定すべきであり、産業や地域振興政策の観点ではない」
7. 現行のそうりゅう級ディーゼルエレクトリック潜水艦（16SS)ではAIP技術にコックムズ社 Kockums のスターリングエンジンを川崎重工業がライセンス製造している。これで長期潜水が可能となった。スウェーデンのゴットランド級潜水艦が5ノットで2週間潜航できるが小型艦だ。
8. そうりゅう級の大型電動機には電源が三種類ある。ディーゼルエンジン、主蓄電池、AIPエンジンである。ディーゼルエンジン運転には大気が必要なので浮上中またはシュノーケルで蓄電池に急速充電する。AIPエンジンは少量のディーゼル燃料と液体酸素を使用し長時間低速の潜航移動が可能。その間に蓄電池は完全充電される。蓄電池は超静粛移動や高速水中機動に使うが急速に消耗してしまう。
9. リチウムイオン電池に切り替える新型そうりゅう級はディーゼル機関は残し、強力かつ手入れが簡単な電池を搭載する。
10. そうりゅう級潜水艦の建造期間は約4年で計画10隻中6隻が完成している。防衛省は644億円を要求し、27年度から一隻を建造するが、この新造艦含む4隻にリチウムイオン電池を搭載する。
11. そうりゅう級バッテリーはジーエス・ユアサが供給するが、同社はボーイング787にも供給中で、バッテリー発火事故によりFAA連邦航空局が1979年以来という機種全体の全面飛行停止措置に動いた。
12. オーストラリアがAIP搭載のそうりゅう級購入に向かうとの現地報道もあるが、海軍関連専門家はバッテリー問題は重要視していない。むしろ切り替えを歓迎している。
13. キングスカレッジ(ロンドン）の軍事研究科で日本海軍論を専門とするアレッシオ・パタラーノAlessio Patalanoは推進力の選択枝で各国がAIPを最初に注目したのは燃料電池やLiイオン電池が技術的に未成熟だったためと指摘する。
14. 「潜水艦が日本にとって最前線の攻撃手段であり、速度と持続性が潜水艦作戦の核心部分となる中で、推進力性能から日本海軍には魅力と映ったのだろう」.
15. 海上自衛隊はAIP技術では潜航中数ノットしか確保できず、戦略的活用には低速すぎると受け止め、また保守点検で負担が大きいとしている。
16. 海軍関連コンサルタント企業AMI InternationaIのボブ・ヌージェントBob NugentもLiイオンバッテリーで速度、出力両面で得られるものは大きいと見ており、そうりゅう級がAIP搭載のヨーロッパ潜水艦より3割ほど大きいと指摘し、バッテリー容量、エネルギー密度の大型化で作戦期間が延び、速度瞬発力が向上するという。
17. 「リチウムイオンバッテリーは熱暴走問題を克服し安全を確保できます。その他、燃料電池とAIPの組み合わせや高性能コンデンサと言った別の選択肢もありますが、技術リスクがあるのは事実です」
18. AMIインタナショナル社長ガイ・スティット Guy Stitttは海上自衛隊は運用能力が高く、リスクを嫌う傾向から今回の技術導入で潜水艦動力は「大きな前進」をし、作戦運用も変わる可能性があると指摘。
19. 「AIPを取り外すのは二次発電を不要と日本が判断し、かわりに蓄電能力を拡大するため鉛電池をリチウムイオンに切り替えるわけです。リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、安全確保のため電子装備を複数配置し、各セルの安定度を監視するのでしょう」
20. さらにオーストラリア海軍の次期潜水艦について「調達方針の正式決定はまだ先」とし、もし海上自衛隊での実績が良好であれば各国も同じ技術の導入に前向きになるはずだと指摘する。
21. パタラーノは「通常型・大型潜水艦の開発では日本が世界最先端。すき間市場として期待できる」ともいう。.
22. 「優れた水準をさらに引きあげた高性能潜水艦がオーストラリア向け商談でどう扱われるか実に興味深い」 ■