そうりゅう型潜水艦の潜航深度と性能【2021年3月24日 12番艦 とうりゅう 引き渡し】

「そうりゅう型」潜水艦の潜航深度は?

まず、一般的な潜水艦はどれくらい潜航できるのか?

中国海軍など多くの国が採用しているロシア製「キロ級潜水艦」の潜航深度は運用時で水深240m、最深で水深300mとされる。

海上自衛隊の潜水艦の潜航深度は公表されていないが、海上自衛隊の潜水艦救難艦「ちはや」の水中作業員の飽和潜水深度は450mと公表されている。

さらに海上自衛隊は深海救難艇(DSRV)や無人潜水艇(ROV)を保有しているが、これらの耐圧深度は1,000m以上とされる。

また海上自衛隊が保有する潜水艦発射89式魚雷の最大深度は900mとされる。

さらに、そうりゅう型潜水艦には溶接可能な鋼材としては世界最高水準である「NS110鋼材」(耐力110㎏f/mm)が使用されている。これは計算上、水深1,000mの水圧にも耐えられる。

そもそも、潜水艦の潜航深度は最高機密であるため、公表されている情報から推測するしかない。

例えば、89式魚雷の最大深度が900mだから、そうりゅう型の最大深度が900mと言っているのではなく、89式魚雷は有線誘導可能なので、最大深度900mで誘導するなら、少なくとも「そうりゅう型潜水艦」は深度600mまで潜らないと誘導できない。

このように、公表されているデータから一つ一つ予想して、総合的に考えるしかない。

当ブログでは「そうりゅう型」潜水艦の潜航深度は運用時650m、最深900mと予想している。

海上自衛隊出身の某youtuber氏も「水深600m~900m、個人的には1,000mも可能と思う」と発言している。

もちろん、海上自衛隊員でも潜水艦の潜航深度は正確には知らされていないが、元海上自衛隊員の推測は大いに参考になると思う。

 

某youtuberは潜水艦の待ち伏せ攻撃を「単なる機雷」と言って否定しているが、それは大きな間違い。

戦後、長らく日本の潜水艦は16隻しかなかった。たった16隻で日本列島全体を防衛することは不可能なので、海峡(チョークポイント)で待ち伏せ攻撃するしかない。

さらに水上艦艇、例えばイージス艦「あたご」の速力は30ノット(時速55km)だが、そうりゅう型潜水艦の水中最高速度は20ノット(時速37km)でしかない。

通常型潜水艦が水上艦艇に追いつくことは不可能で、通常型潜水艦は今でも「待ち伏せ攻撃」が基本と言える。

youtubeの「ひまりの軍事ちゃんねる」が当ブログを無断引用しています。
そうりゅう型潜水艦の性能仕様
潜航深度運用時650m/最深900m(推定)
全長84m
全幅9.1m
基準排水量2,900トン(5番艦以降2,950トン)
水中排水量4,200トン
水中速度20ノット(時速37km)/18ノット(時速33km/h)11番艦・12番艦
水上速度13ノット(時速24km)
乗員65名
建造費530億円~560億円(11番艦660億円)
兵装533mm魚雷発射管×6門
水雷等89式魚雷・18式魚雷・ハープーン(合計20本予想)
航続距離12,000km
建造数12隻

通常型潜水艦として、自衛隊の「そうりゅう型潜水艦」の性能は世界トップクラスと言える。

2020年3月に就役したリチウムイオン電池搭載の11番艦「おうりゅう」は、同じ速度の場合、「そうりゅう型潜水艦(1番艦~10番艦)」の2倍以上の連続潜航距離となる。

また、当ブログの予想では「待ち伏せ任務」の場合の連続潜航時間は「従来の2週間から1ヵ月間」へ2倍になったと思われる。

しかし、「リチウムイオン電池の瞬間電流出力は、鉛蓄電池よりも低い」ため、水中最高速度が20ノット(37km/h)から18ノット(33km/h)へ遅くなった予想される。

そもそも、鉛蓄電池搭載の「そうりゅう型潜水艦」の水中最高速度が20ノット(37km/h)と言っても実際に20ノット(37km/h)の速度を出せるのは瞬間的(5分間)だけだ。連続潜航時の水中最高速度は16ノット(30km/h)でしかない。

一方、リチウムイオン電池を搭載した「おうりゅう」は、連続潜航時でも常時18ノット(33km/h)を出せるので実質的な速度は向上している。

 

某youtuberは「リチウムイオン電池搭載」の「おうりゅう」の最高速度は、原子力潜水艦と同じ「最高速度30ノット(56km/h)」と言っているが明らかに間違っている。

一般的に潜水艦は総蓄電容量の1/3~1/4ずつシュノーケル充電する。

「そうりゅう型」潜水艦(スターリングエンジン搭載前期型)のシュノーケル充電時間は公称100分と言われており、逆算するとフル充電するには300分~400分(5時間~6時間40分)かかる。

一方、リチウムイオン電池は鉛電池と違って急速充電ができる。例えば、電気自動車の場合30分で蓄電容量の80%まで充電できる。

「おうりゅう」は従来艦の鉛蓄電池の4倍の総蓄電容量のリチウムイオン電池を搭載しているが、フル充電時間は鉛蓄電池の4倍の時間がかかるのではなく、3時間~6時間程度と予想される。

リチウムイオン電池は鉛電池と充電容量や充電特性が全く異なるのでシュノーケル充電の方法も大きく変更になったと予想される。

例えば、従来は総蓄電容量の1/3~1/4ずつ100分でシュノーケル充電していた。しかし、「おうりゅう」では総蓄電容量の10%~20%を20分~30分間シュノーケル充電すれば、従来の鉛蓄電池搭載潜水艦と同じ距離を連続潜航できると予想される。

運用上のシュノーケル充電時間は100分から20分~30分と大幅に短縮され、敵に発見されにくくなったと言える。

 

海上自衛隊「歴代潜水艦」の潜航深度(推定)

退役潜水艦

建造期間就役期間建造数計画数現役隻数潜航深度
ゆうしお型1976年~1989年1980年~2008年10隻10隻0隻450m
はるしお型1987年~1997年1990年~2017年7隻7隻0隻550m

 

現役潜水艦

建造期間就役期間建造数現役隻数練習艦潜航深度
おやしお型1994年~2008年1998年~就役中11隻9隻2隻600m~800m
そうりゅう型2005年~2021年2009年~就役中12隻12隻0隻650m~900m
合計現役21隻練習艦2隻

2021年3月24日現在、現役艦21隻+練習艦2隻の合計23隻となった。

 

そうりゅう型潜水艦が通常型潜水艦として世界最強の理由

キロ級潜水艦など世界の多くの潜水艦は水深300mしか潜れないし、対潜水艦ミサイル(アスロック)も水深300~400mしか届かない。

また、他国の潜水艦の魚雷は水深500mより深いところでは、水圧で圧潰するので水深650m~900mの「そうりゅう型」潜水艦を攻撃できない。

そうりゅう型潜水艦は水深650m~900mまで潜航でき、そこから水深300mにいる他国潜水艦を魚雷攻撃できる。

つまり「そうりゅう型」潜水艦は他国の潜水艦や水上艦から攻撃されることなく、一方的に攻撃できるのだ。

そうりゅう型潜水艦のAIP

海上自衛隊そうりゅう型潜水艦(SS16)は非大気依存推進装置AIPを搭載している。

これはスターリングエンジンで液体酸素と少量のディーゼル燃料でエンジンを稼動、発電し推力を得るシステムだ。

従来型潜水艦の連続潜航期間は数日だったが、AIP搭載により連続潜航期間は2週間と大幅に延長された。

しかし、AIP使用時の水中速度は5ノット(時速9km)と遅く、またAIP装置は巨大(長さ11m)で乗員の居住区画が小さくなる(長さ-2m)という問題点があった。

 

11番艦 おうりゅう/12番艦 とうりゅう

AIPの弱点を克服するため「そうりゅう型潜水艦11番艦 おうりゅう」と「12番艦 とうりゅう」はスターリングエンジンを廃止し、体積エネルギー密度が鉛蓄電池の4倍のリチウムイオン電池(GSユアサ・テクノロジー社製)を採用した。(リチウムイオン電池の重量は鉛電池の1/2なので重量エネルギー密度は2倍)

ただし、リチウムイオン電池は、体積エネルギー密度を上げると「発火」の危険性が高まるので、体積エネルギー密度はスマホ電池などは4倍くらいだが、潜水艦用のリチウムイオン電池の体積エネルギー密度は3倍くらいではないか?

AIP区画(長さ11m)を廃止し、そこにもリチウムイオン電池を設置していると予想される。

潜水艦搭載電池セル個数(推定)
艦級おやしおそうりゅう(前期)おうりゅうたいげい
電池個数240個×2=480基240個×2=480基320個×2=640基340個×2=680基
電池種類リチウムイオンリチウムイオン
総蓄電容量111.33×3=4倍1.42×3=4.3倍

つまり、「おうりゅう」の総蓄電容量は、従来型艦の約4倍、たいげい型は約4.3倍と予想される。

また、リチウムイオン電池は高価なため、建造費は660億円となった。

リチウムイオン電池の採用により従来型艦(AIP使用時時速9km 5ノット)よりも、高速で潜航でき連続潜航日数は2週間から30日(1ヵ月)と長くなった。

そもそも「そうりゅう型潜水艦」は海峡などのチョークポイントで待ち伏せする場合、潜航中はそれほど移動せず、スターリングエンジンで十分だった。

しかし、リチウムイオン電池搭載「そうりゅう型潜水艦11番艦(おうりゅう)」は、連続潜航航続距離が約4倍に伸びたことにより「ゲール・デ・クルース」(巡洋艦戦略)も可能となった。

もちろん、待ち伏せ作戦を行うこともあり、その場合1ヵ月間潜航できる。

8倍説は疑問

そうりゅう型のAIP区画と廃止し、そこにリチウムイオン電池を以前の鉛蓄電池と同じ容量を搭載するため、電池個数は2倍で体積エネルギー密度4倍とし、総蓄電容量は8倍とするwebメディアもある。

しかし、電池個数を記載しておらず、単純にスペースが2倍になるから電池個数も2倍と仮定したに過ぎない。

当ブログでは、そうりゅう型の電池個数「240個×2=480基」から「320個×2=640基」へ1.33倍しか増加していないと推定している。また体積エネルギー密度4倍というのはスマホの充電器などの少容量の場合で、「おうりゅう」のような大規模な場合、発火の危険性も考慮して体積エネルギー密度を3倍に押さえていると推定している。

 

連続潜航距離(当ブログの予想)
艦種電池種類速度潜航持続時間連続潜航距離
おやしお型鉛蓄電池4ノット(7km/h)100時間700km
そうりゅう型(前期型)鉛蓄電池4ノット(7km/h)140時間980km1,880km
AIP(スターリングエンジン)5ノット(9km/h)100時間900km
そうりゅう型(おうりゅう)リチウムイオン電池4ノット(7km/h)560時間3,920km
8ノット(15km/h)140時間2,100km
12ノット(22km/h)62時間1,364km
16ノット(30km/h)35時間1,050km
  • そうりゅう型から永久磁石同期モーター(PMSM)が採用されエネルギー効率が40%向上し、同じ鉛蓄電池を使用しても連続潜航距離は40%伸びたと予想される。
  • 「おうりゅう」はリチウムイオン電池を搭載し、総蓄電量は「そうりゅう型(前期)」の4倍になったと予想される。

 

そうりゅう型の11番艦「おうりゅう」は世界で初めてリチウムイオン電池を搭載 しています。従来のそうりゅう型に比べ、航続距離や潜航時間が飛躍的に向上しました。同じ速度で潜航した場合、倍以上の時間潜ることもできるとみられています。

引用 テレビ朝日 https://news.tv-asahi.co.jp/news_politics/articles/000178172.html

リチウムイオン電池の体積エネルギー密度は鉛蓄電池の3倍~4倍なのに、潜航時間が2倍以上となっているのは、少ないと思う。それは、そうりゅう型潜水艦(AIP搭載)のAIPも使用した場合と比較して「潜航時間が2倍以上」としていると思われる。

同じ速度で潜航した場合というのはAIPを使用した場合なので、速度は「4ノット(7km/h)~5ノット(9km/h)」で比較したと予想される。

 

そうりゅう型潜水艦の配備数と配備基地
艦名進水就役配備基地
1番艦そうりゅう2007年12月2009年3月呉基地
2番艦うんりゅう2008年10月2010年3月呉基地
3番艦はくりゅう2009年10月2011年3月呉基地
4番艦けんりゅう2010年11月2012年3月呉基地
5番艦ずいりゅう2011年11月2013年3月横須賀基地
6番艦こくりゅう2013年10月2015年3月横須賀基地
7番艦じんりゅう2014年10月2016年3月呉基地
8番艦せきりゅう2015年11月2017年3月呉基地
9番艦せいりゅう2016年10月2018年3月横須賀基地
10番艦しょうりゅう2017年11月2019年3月呉基地
11番艦おうりゅう2018年10月2020年3月呉基地
12番艦とうりゅう2019年11月2021年3月24日横須賀基地

2021年3月、12番艦「とうりゅう」が横須賀基地に配備され「そうりゅう型潜水艦」の配備数は呉基地に8隻、横須賀基地に4隻となった。

首都圏の横須賀基地よりも西日本の呉基地の方が配備数が多い。

これは尖閣列島など南西諸島に「そうりゅう型」潜水艦を派遣するには、呉基地の方が距離的に近いからだ。

尖閣列島やパシー海峡(台湾~フィリピンノ100km)周辺に「そうりゅう型潜水艦」を含め常時5隻~8隻の潜水艦を配置しているとの情報もある。

 

海自潜水艦を16隻から22隻体制へ

従来、海自自衛隊の潜水艦は現役16隻+練習艦2隻の18隻体制だったが、2021年度(2022年3月)には現役22隻+練習艦2隻の24隻体制になる予定。2021年度以降は次期潜水艦の就役と同時に順次「おやしお型潜水艦」を退役させる。

2021年度(2022年3月)の予想配備数

型級現役練習艦合計
おやしお型9隻2隻11隻
そうりゅう型12隻12隻
たいげい型(最新)1隻1隻
合計22隻2隻24隻

 

原子力潜水艦との性能比較

原子力潜水艦の最大潜航深度は500~700mと推測される。中には深度900m~1,000mと言われることがあるが、米ソ冷戦時代に建造された超高性能・超高価な数隻の原潜(米・シーウルフ級など)のみだ。

現在の米国海軍の主流である「ロサンゼルス級原潜」は水中排水量約7,000トンと大型のため、潜航深度は600m程度とされる。

原潜は原子炉を停止することができないので、運転音が通常型潜水艦よりも大きい。さらに原子炉からの熱は最終的に海中に放出されるので、原潜の周囲の海水温が高くなり探知されやすくなる。

したがって、静粛性は「たいげい型」が優位、潜航深度も「たいげい型」は原潜と同等と思われる。

潜航期間、航続距離は原潜の方が圧倒的に有利だが、日本周辺海域であれば、1か月の潜航期間の「たいげい型」でも不利とはならない。

 

コメント

プロペラスクリューを廃止し原子力潜水艦と同じ「ウォータージェット推進」であれば、さらに静粛性と高速性が高まる。

ウォータージェット推進はプロペラ推進よりもエネルギー効率(燃費)が悪いが、静粛性と高速性が高い。

例えば、全固体リチウムイオン電池が採用されれば蓄電量が多くなれば「ウォータージェット推進」が採用される可能性はある。

「たいげい」型潜水艦は、水深200m以下の東シナ海のように浅い海域でも発見されにくくなる。

「たいげい」「そうりゅう型」潜水艦が40隻あれば、日本は中国海軍を完全に海上封鎖できる。

建造費は700億円と予想されるので40隻で2兆8000億円となる。これで、中国は完全に日本に対して手も足も出せなくなる。

また、そうりゅう型潜水艦は1隻あたり20本の魚雷を搭載していると予想されるので、尖閣列島に5隻配備すれば中国軍艦100隻を1時間以内に全滅させることができる。

なぜ1時間かかるかというと、海自の89魚雷の最高速度は120km/hなので、12km先の中国軍艦を撃沈するのに6分、36km先だと撃沈まで18分かかる。

海自の89魚雷は途中まで有線で誘導するので、魚雷20発を6門の発射口から発射するのに30分~1時間かかるからだ。

無断転載禁止。当ブログの記事をテキスト化してyoutubeにアップしたものについては、権利侵害の申し立てにより削除させています。
error:Content is protected !!