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「そうりゅう」型潜水艦はディーゼル機関発電系統とスターリング機関発電系統を併せ持つ。潜水艦「そうりゅう型」の実力 世界最高レベルの通常動力型潜水艦「そうりゅう型」が採用する非大気依存推進(AIP)システムは? 自衛隊新戦力図鑑③

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広島県呉基地に接岸した「そうりゅう」型潜水艦を艦尾側から見る。艦尾に配されたX字状の舵が特徴だ。写真/貝方士英樹

日本を守る陸・海・空自衛隊には、テクノロジーの粋を集めた最新兵器が配備されている。普段はなかなかじっくり見る機会がない最新兵器たち。本連載では、ここでは、そのなかからいくつかを紹介しよう。今回は海上自衛隊の主力潜水艦、
そうりゅう」型だ。
TEXT&PHOTO◎貝方士英樹(KAIHOSHI Hideki)

非大気依存推進(AIP)システムとはなにか?

中央のセイル(司令塔、浮上時の露天艦橋)は付け根に向かって太くなり、その前部には整流効果を上げる滑らかなカウルが設置されているのも本艦の特徴。写真/貝方士英樹

 海上自衛隊の通常動力型潜水艦「そうりゅう」型の1番艦は2009年に就役した。以降、同型艦が相次いで建造、就役している。本艦の主機にはディーゼル・スターリング・エレクトリック方式を採用している。非大気依存推進(AIP)システムと呼ばれる方式の機関部を搭載した潜水艦だ。AIPとは「Air-Independent Propulsion」の略称だ。

 AIPシステムとは、ディーゼルエンジンの稼働に必要な大量の大気を必要としない方式だ。ディーゼル機関に必要な大量の酸素を獲得するためのシュノーケリング航行(浮上して吸気すること)をせずに、長期間潜航したまま活動することができる技術の総称である。言葉の意味合いでは、原子力潜水艦の核動力を含まず、非核・通常動力のディーゼル機関を補う技術や設備を示すものだという。

  AIPシステムは、水中航行時間の延伸を狙ったもので、あくまでも補助動力としての運用となるため、使用は低速での省エネ航行に限られるという。一方で、高速域を受け持つのは従来通りのディーゼル機関発電機が担う。つまり「そうりゅう」型潜水艦は通常動力のディーゼル機関発電系統とスターリング機関発電系統を併せ持つことで、長期間の潜航活動を実現している潜水艦なのだ。

 AIPシステムの中核は液体酸素とディーゼル燃料(ケロシン)を使う外燃機関のスターリング機関発電機が担う。スターリング機関とは、シリンダー内のガスや空気を外部から加熱・冷却し、その体積変化(加熱膨張と冷却収縮)から運動(仕事)を取り出す機関を指す。
 ちなみに本艦を含めた潜水艦は、推進器であるスクリュープロペラを回す主動力を電力(蓄電池)で賄っている。ディーゼル機関などの内燃機関や、その他の外燃機関など、いわゆるエンジンは発電装置であり、そこで生み出した電力を蓄電池に貯め、その電力を推進力に使用している。水中での静粛性を狙った結果だ。静かに対象へ接近して監視や偵察、情報収集したりするなど、隠密行動を主任務とする潜水艦に電動力は最適なものだ。 

セイルのアップ。側面に並ぶ四角形のパターンは吸音パネルと呼ばれる装備。相手から放たれるソナー音波を減衰させる働きがあるという。写真/貝方士英樹

 通常動力型と呼ばれる潜水艦の主機の多くはディーゼル機関が主流だ。内燃機関であることから燃料や大気の補給が必要で、潜航活動期間は短くなる。もう一つが、米海軍などにみられる原子力潜水艦だ。原潜は稼働期間の長さが最大の特徴で、原子力機関を起動させれば長期間の潜航が可能だ。理屈上、潜りっぱなしも可能だ。
 しかし原潜は騒がしい。活動中の原潜の原子力機関は止めることができないから、静音化技術で対策されているとはいえ、稼働中の機関部からの騒音をなくすことはできない。一方、通常動力艦は機関を完全停止することが可能だ。機関部の騒音を完全に無くすこともできる。海自潜水艦の乗員は隠密潜航中に音を出さないで活動する。トイレの排水も控えるだろう。こうしたスキルを持った海自サブマリナーたちが動かすステルス通常動力艦の存在は大きい。

艦体にもびっしりと吸音パネルは施されている。パーツを取り付けているネジ穴も埋められており、航走抵抗を減ずる措置だと思われる。小さな部品も艦全体では膨大量になるから疎かにはできない。写真/貝方士英樹

 潜水艦「そうりゅう」型は、1番艦「そうりゅう」から10番艦「しょうりゅう」までがスターリング機関を搭載している。2020年に竣工予定の11番艦「おうりゅう」ではAIPシステムにリチウムイオン蓄電池を採用した。従来の鉛電池より各要素で高性能であり、潜水艦での使用特性に合っていると決定された。蓄電池技術の進化にともなって水中連続航行性能も向上しているとのこと。さらにハイスペックになった海自のステルス潜水艦が就役間近となっている。

横須賀港に停泊する「そうりゅう」型。奥は「おやしお」型。横須賀港は意外と間近に潜水艦を見ることができる。写真/貝方士英樹

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