かなり前になるが、かわぐちかいじ氏の漫画『沈黙の艦隊』という作品があった。日本初の攻撃型原子力潜水艦が公試中に突如反乱を起こし、独立国“やまと”と宣言、追撃するアメリカ海軍やソ連海軍と戦う海洋潜水艦作品であった。
この作品中に、反乱した潜水艦“やまと”を追う海上自衛隊の潜水艦“たつなみ”（おそらく“はるしお”型潜水艦）が登場するが、副長が『たつなみは台湾沖バタリカン海峡で待機せよ』との命令を受け、航海長が『２０ノットで本日１５時には到着します』との旨を伝えると、艦長の深町二佐が、『１０ノットで良い、電池がもったいないからな』と応じる場面があった。
では、潜水艦というのは、電池（バッテリー）を１００％充電した場合で、どの程度の航行が可能なのであろうか。
実はこれが驚くほど短いのである。潜水艦の行動限界に関するデータは防衛機密である為、外国艦艇のデータから引用する。ドイツ海軍の輸出用潜水艦ベストセラーで、世界１２カ国で５２隻が運用されている２０９型潜水艦（水中排水量１２００ｔ）の場合、２０ノットの最大戦速では１．５時間３０マイルでバッテリーが上がってしまう。
４．５ノットの低速時では８９時間の潜航が可能となるが、これでは小型漁船にも抜かれてしまう。
バッテリーの上がった潜水艦の出来る事は、浮上し、バッテリーを蓄電することであるが、浮上した際に対潜哨戒機や駆逐艦がいればそれまでとなる。
海上自衛隊の潜水艦は船体規模が大きいことからバッテリー容量も若干大きい可能性があるが、船体が大きい為航行に必要なエネルギーもそれだけ大きい為、２０９型のデータと大きく異なるものでは無いだろう。
いうまでもなく、冒頭に述べた深町艦長の決断は、恐らく潜望鏡を上げて見える水平線を越えたあたりでバッテリーが残量ゼロになってしまい、追尾する“やまと”を捕捉出来ても前に進むことが出来ず、非常に悔しい思いをすることとなる。
突如、魚雷により奇襲をかけ、攻撃が終わるとそのまま離脱するという優雅なイメージを描いた映画『U-ボート』や『眼下の敵』を見ていると気付かないが、このように、潜水艦というのは航続距離が限定されており、海流を利用して少しでも速力を稼ぐという切ない反面を持っている。第二次世界大戦の終結後しばらくは潜水艦は潜航を出来るだけ避け、浮上航行を実施し、各国は、天敵である駆逐艦から少しでも距離を開けようと、潜水艦の潜航航続距離を少しでも延ばす努力を続け、今日に至っている。
この問題を解決すべく開発されたのが、原子力潜水艦である。原子力という大気に依存しない動力により行動し、空気さえも海水を電気分解することで供給でき、最大戦速で長距離を行動できる為、ディーゼル機関を用いる潜水艦を可潜艦とすれば、潜水艦というに値するものであるといえた。
しかしながら、原子力潜水艦にも問題点は存在する。ディーゼル方式の潜水艦であれば、航行時にはバッテリーにより推進する為、原子炉を止めることが出来ない原子力潜水艦に比して、隠密性に優れた点がある。
原子炉により動力を得る原子力潜水艦は、減速ギアにより動力をスクリューに伝達する方式を用いているが、どうしてもギアから生じる雑音が潜水艦にとっては命取りとなりかねない。これを速力によって補っているのであり、原子力潜水艦が万能であるという結論に至るわけではないのだ。このガタピシ音は哨戒機に発見される要因となりうる。
だが、ディーゼル方式の潜水艦はレーヤー（海水の温度層、これにより音の伝達に変化が生じるため、これを利用して潜水艦は水上艦から回避をしたりする）や塩分濃度を巧く利用しない限り、航続距離に限界がある為水上戦闘艦から逃げることができない為、原子力潜水艦の速力の大きさが頼りとなる。特に海上の時化や波浪は水上戦闘艦の行動を大きく制約するが、海中を潜航する潜水艦には、関係の無い話となる。水上戦闘艦の長い航続力は、ディーゼル方式の潜水艦に対して覿面な威力を発揮する一方、原子力潜水艦に限ればその限りではないわけだ。特に原子力潜水艦にはロシアの「シエラⅠ級」や「ヴィクターⅢ級」、アメリカの『ロサンゼルス級』『ヴァージニア級』『シーウルフ級』、イギリスの「トラファルガー級」のように３０ノット以上の高速性能を有するものもあり対水上艦を考えれば優位に立ったように感じる事が出来る。
だが、速力に関しては上には上がいるものだ。
P-3Cやアトランティック、S-2のような哨戒機の存在だ。特に海上自衛隊が運用するP-3C哨戒機は６６００ｋｍの航続距離と、６２０ｋｍ/ｈという速度を誇り、潜水艦の行動範囲内にソノブイを投下し、音響により潜水艦を発見しようと飛行する。また、水上艦にとうさいされる哨戒ヘリコプターの存在も潜水艦には頭の痛い存在となる。少なくとも、騒音を撒き散らしていては現代の潜水艦ハンターから生き残ることは出来ない。こうした脅威が予測される場合、原子力潜水艦も原子炉を止めバッテリーにより速力を６ノット程度に落とし、航行するということだ。
即ち、潜水艦の最重要事項は隠密性にあり、これは原子力・ディーゼル、ともに究極的な場合においては変わらないということである。
■非大気依存動力
第二次世界大戦中から、ナチスドイツは潜水艦の充電時の欠点について解決を試み、せめて浮上時の発見だけでも回避しようと、シュノーケルの改良などの努力を続けていた。
他方、非大気依存動力として、水素による燃料電池に早くから着目していたことで知られる。
だが、水素は可燃物であり、浸透圧が非常に高い特性を有しており、密閉空間である潜水艦内で万一流出という事態を招けば、重大な事故を引き起こすことから実用化は慎重に進められた。日本海軍も液体水素を動力とするロケット戦闘機“秋水”を実用化した際、水素漏れを防ぐ為に陶器製の常滑焼を容器に用いるなどの工夫を必要としており、水素漏れによる事故もあったようだ。また、水素という特殊燃料を補給艦や洋上補給艦で輸送する際、まさかドラム缶に詰めるわけにも行かず、支援という観点からも問題を内包した案であった。
しかしながら、金属技術の発展は日進月歩で、１９８０年代には液体水素の密封に満足のいく容器の開発に成功したようで、これにより原子力以外の非大気依存潜水艦が実用化されることとなった。
ドイツで建造が進められている『２１２A型』潜水艦は、船体後半部の内殻と外殻の間にチョバムするかたちで、液体酸素と金属収蔵水素を収め、ジーメンス社製ポリマー電解質膜燃料電池により電力に変換し動力とするものだ。
水上排水量は１４５０ｔと、２０６型潜水艦の４５０ｔに比して大きく増加したが、乗員は５名増加の２７名に抑えられており、増加分の多くが燃料電池区画に費やされている事がわかる。
燃料電池は、３００ｋｗの電力を発し、水中速力８ノットで二週間の連続航行を可能としている。これは、従来のディーゼル方式の潜水艦と比して格段の航続力の進歩である。８ノットで二週間の連続航行というと、潜航したまま日本列島縦断が可能であり、通常動力での可潜艦から潜水艦への昇華である。
他方で、燃料電池の残量がゼロとなれば、結果的に従来型の潜水艦と同じ状態になってしまう為、作戦行動は二週間に限られ、これを増加させるのは補給艦による水素補給のシステムを確立させねばならない。
ドイツ海軍は、“ベルリン級”補給艦を新しく配備開始しているが、同艦が水素補給能力を有するかについて明確な資料は無いが、もし、可能であるならば、補給装備について現行の日本の“ましゅう”型補給艦と外見的に著しい相違点は無い為、その後方支援は容易であるという結論に至る。
しかし、水素補給の方式が困難であったとしても、作戦海域までは洋上航行、もしくは海流を用いた従来の方式で展開すればいいだけのことで、AIP潜水艦の性能や戦略的価値そのものを大きく減じるものでは無いという事は言えるだろう。
■日本のAIP潜水艦
AIP潜水艦については、過酸化酸素水を分解し酸素・水素を生成し酸素により機関を稼動させるワルタータービンを開発したスウェーデンのコックルムス社、２１２型潜水艦を開発したドイツのジーメンス社が有名であるが、我が海上自衛隊も、潜水艦の航続距離向上の観点から、技術研究本部が中心となりAIP潜水艦の研究を展開していた。
技術研究本部は、金属マグネシウムに海水を加えると高温と酸素を発する点を利用し機関に用いる実験を試みた、この実験は成功し、当時、『うずしお』型潜水艦に６００ｔの金属燃料指揮燃料電池を搭載することで６００時間の行動が可能となる計算であった。
しかしながら、先進的過ぎる設計により実用化は諦められる結果となった。
また、AIP潜水艦はその複雑な構造から建造コスト高騰という結果を招き、前述の２１２型潜水艦で価格は４億６００万㌦と、１０００ｔ台の潜水艦では異例の高価格となった。ちなみに満載排水量３５００ｔの『おやしお』型潜水艦の価格は４５０億円前後である。ここからAIP潜水艦の高価格が覗えよう。
価格は高いものの、その実用性に大きな可能性を内包するAIP潜水艦は各国で大きく評価されており、スウェーデンの『ゴトランド級』潜水艦が１９９６年から３隻就役しており、ドイツの２１２型はドイツのみならずイタリア、ギリシャ等に７隻の輸出が決定している。
この流れに対応すべく、海上自衛隊も、『おやしお型』潜水艦に続く新潜水艦はAIP方式を用いており、１９８０年代から研究を続けていたスウェーデンのワルタータービン方式を用いる４２００ｔ（水中排水量）級潜水艦の開発を進めており２００９年に一番艦が就役、二番艦の予算も認可されている。コックルムス社製スターリング機関を動力とし、長い航続距離を有するとされており、指揮管制ターミナルの導入により高い戦闘能力を有しているとされる。
潜水艦は、海中を行動するというこの上ない隠密性を最大の利点とし、奇襲戦法により空母や補給艦、揚陸艦隊を攻撃する潜水艦の戦略的価値は極めて大で、その戦略性ゆえに潜水艦の輸出は大量破壊兵器に準じた慎重な取り扱いが為されている。日本は世界で数少ない潜水艦の国産能力を有する国であり、この技術ポテンシャルは大きい。
他方、潜水艦の最も戦略性を活かした運用は潜水艦発射弾道弾（SLBM）の運用を前提とする戦略ミサイル原潜（SLBN）であり、この迎撃も、通常動力潜水艦の重要な任務とされている。伸びたとはいえ、やはりまだ航続距離に限界のあるAIP潜水艦にどの程度の任務が期待できるかは未知数ではあるが、戦略ミサイル原潜の迎撃や殲滅能力の拡大を大きく評価したい。
また、潜水艦本来の奇襲性を活かした攻撃任務の可能性を大きく広げたのは紛れも無い事実であり、時代はAIP潜水艦の時代へと過渡期にあると将来は評価されよう、その先進性に逸早く着目した日本始め各国海軍の潜水艦部隊による健闘を祈りつつ、末尾に換えたい。
北大路機関広報：本論はJNSRが本年一月に作成した“先端軍事技術研究会”定例会用資料を一部改訂したものです。
執筆：HARUNA
構図：ASUKA
この作品中に、反乱した潜水艦“やまと”を追う海上自衛隊の潜水艦“たつなみ”（おそらく“はるしお”型潜水艦）が登場するが、副長が『たつなみは台湾沖バタリカン海峡で待機せよ』との命令を受け、航海長が『２０ノットで本日１５時には到着します』との旨を伝えると、艦長の深町二佐が、『１０ノットで良い、電池がもったいないからな』と応じる場面があった。では、潜水艦というのは、電池（バッテリー）を１００％充電した場合で、どの程度の航行が可能なのであろうか。
実はこれが驚くほど短いのである。潜水艦の行動限界に関するデータは防衛機密である為、外国艦艇のデータから引用する。ドイツ海軍の輸出用潜水艦ベストセラーで、世界１２カ国で５２隻が運用されている２０９型潜水艦（水中排水量１２００ｔ）の場合、２０ノットの最大戦速では１．５時間３０マイルでバッテリーが上がってしまう。
４．５ノットの低速時では８９時間の潜航が可能となるが、これでは小型漁船にも抜かれてしまう。
バッテリーの上がった潜水艦の出来る事は、浮上し、バッテリーを蓄電することであるが、浮上した際に対潜哨戒機や駆逐艦がいればそれまでとなる。
海上自衛隊の潜水艦は船体規模が大きいことからバッテリー容量も若干大きい可能性があるが、船体が大きい為航行に必要なエネルギーもそれだけ大きい為、２０９型のデータと大きく異なるものでは無いだろう。
いうまでもなく、冒頭に述べた深町艦長の決断は、恐らく潜望鏡を上げて見える水平線を越えたあたりでバッテリーが残量ゼロになってしまい、追尾する“やまと”を捕捉出来ても前に進むことが出来ず、非常に悔しい思いをすることとなる。
突如、魚雷により奇襲をかけ、攻撃が終わるとそのまま離脱するという優雅なイメージを描いた映画『U-ボート』や『眼下の敵』を見ていると気付かないが、このように、潜水艦というのは航続距離が限定されており、海流を利用して少しでも速力を稼ぐという切ない反面を持っている。第二次世界大戦の終結後しばらくは潜水艦は潜航を出来るだけ避け、浮上航行を実施し、各国は、天敵である駆逐艦から少しでも距離を開けようと、潜水艦の潜航航続距離を少しでも延ばす努力を続け、今日に至っている。この問題を解決すべく開発されたのが、原子力潜水艦である。原子力という大気に依存しない動力により行動し、空気さえも海水を電気分解することで供給でき、最大戦速で長距離を行動できる為、ディーゼル機関を用いる潜水艦を可潜艦とすれば、潜水艦というに値するものであるといえた。
しかしながら、原子力潜水艦にも問題点は存在する。ディーゼル方式の潜水艦であれば、航行時にはバッテリーにより推進する為、原子炉を止めることが出来ない原子力潜水艦に比して、隠密性に優れた点がある。
原子炉により動力を得る原子力潜水艦は、減速ギアにより動力をスクリューに伝達する方式を用いているが、どうしてもギアから生じる雑音が潜水艦にとっては命取りとなりかねない。これを速力によって補っているのであり、原子力潜水艦が万能であるという結論に至るわけではないのだ。このガタピシ音は哨戒機に発見される要因となりうる。だが、ディーゼル方式の潜水艦はレーヤー（海水の温度層、これにより音の伝達に変化が生じるため、これを利用して潜水艦は水上艦から回避をしたりする）や塩分濃度を巧く利用しない限り、航続距離に限界がある為水上戦闘艦から逃げることができない為、原子力潜水艦の速力の大きさが頼りとなる。特に海上の時化や波浪は水上戦闘艦の行動を大きく制約するが、海中を潜航する潜水艦には、関係の無い話となる。水上戦闘艦の長い航続力は、ディーゼル方式の潜水艦に対して覿面な威力を発揮する一方、原子力潜水艦に限ればその限りではないわけだ。特に原子力潜水艦にはロシアの「シエラⅠ級」や「ヴィクターⅢ級」、アメリカの『ロサンゼルス級』『ヴァージニア級』『シーウルフ級』、イギリスの「トラファルガー級」のように３０ノット以上の高速性能を有するものもあり対水上艦を考えれば優位に立ったように感じる事が出来る。
だが、速力に関しては上には上がいるものだ。
P-3Cやアトランティック、S-2のような哨戒機の存在だ。特に海上自衛隊が運用するP-3C哨戒機は６６００ｋｍの航続距離と、６２０ｋｍ/ｈという速度を誇り、潜水艦の行動範囲内にソノブイを投下し、音響により潜水艦を発見しようと飛行する。また、水上艦にとうさいされる哨戒ヘリコプターの存在も潜水艦には頭の痛い存在となる。少なくとも、騒音を撒き散らしていては現代の潜水艦ハンターから生き残ることは出来ない。こうした脅威が予測される場合、原子力潜水艦も原子炉を止めバッテリーにより速力を６ノット程度に落とし、航行するということだ。即ち、潜水艦の最重要事項は隠密性にあり、これは原子力・ディーゼル、ともに究極的な場合においては変わらないということである。
■非大気依存動力
第二次世界大戦中から、ナチスドイツは潜水艦の充電時の欠点について解決を試み、せめて浮上時の発見だけでも回避しようと、シュノーケルの改良などの努力を続けていた。
他方、非大気依存動力として、水素による燃料電池に早くから着目していたことで知られる。
だが、水素は可燃物であり、浸透圧が非常に高い特性を有しており、密閉空間である潜水艦内で万一流出という事態を招けば、重大な事故を引き起こすことから実用化は慎重に進められた。日本海軍も液体水素を動力とするロケット戦闘機“秋水”を実用化した際、水素漏れを防ぐ為に陶器製の常滑焼を容器に用いるなどの工夫を必要としており、水素漏れによる事故もあったようだ。また、水素という特殊燃料を補給艦や洋上補給艦で輸送する際、まさかドラム缶に詰めるわけにも行かず、支援という観点からも問題を内包した案であった。
しかしながら、金属技術の発展は日進月歩で、１９８０年代には液体水素の密封に満足のいく容器の開発に成功したようで、これにより原子力以外の非大気依存潜水艦が実用化されることとなった。
ドイツで建造が進められている『２１２A型』潜水艦は、船体後半部の内殻と外殻の間にチョバムするかたちで、液体酸素と金属収蔵水素を収め、ジーメンス社製ポリマー電解質膜燃料電池により電力に変換し動力とするものだ。
水上排水量は１４５０ｔと、２０６型潜水艦の４５０ｔに比して大きく増加したが、乗員は５名増加の２７名に抑えられており、増加分の多くが燃料電池区画に費やされている事がわかる。
燃料電池は、３００ｋｗの電力を発し、水中速力８ノットで二週間の連続航行を可能としている。これは、従来のディーゼル方式の潜水艦と比して格段の航続力の進歩である。８ノットで二週間の連続航行というと、潜航したまま日本列島縦断が可能であり、通常動力での可潜艦から潜水艦への昇華である。
他方で、燃料電池の残量がゼロとなれば、結果的に従来型の潜水艦と同じ状態になってしまう為、作戦行動は二週間に限られ、これを増加させるのは補給艦による水素補給のシステムを確立させねばならない。
ドイツ海軍は、“ベルリン級”補給艦を新しく配備開始しているが、同艦が水素補給能力を有するかについて明確な資料は無いが、もし、可能であるならば、補給装備について現行の日本の“ましゅう”型補給艦と外見的に著しい相違点は無い為、その後方支援は容易であるという結論に至る。
しかし、水素補給の方式が困難であったとしても、作戦海域までは洋上航行、もしくは海流を用いた従来の方式で展開すればいいだけのことで、AIP潜水艦の性能や戦略的価値そのものを大きく減じるものでは無いという事は言えるだろう。
■日本のAIP潜水艦
AIP潜水艦については、過酸化酸素水を分解し酸素・水素を生成し酸素により機関を稼動させるワルタータービンを開発したスウェーデンのコックルムス社、２１２型潜水艦を開発したドイツのジーメンス社が有名であるが、我が海上自衛隊も、潜水艦の航続距離向上の観点から、技術研究本部が中心となりAIP潜水艦の研究を展開していた。
技術研究本部は、金属マグネシウムに海水を加えると高温と酸素を発する点を利用し機関に用いる実験を試みた、この実験は成功し、当時、『うずしお』型潜水艦に６００ｔの金属燃料指揮燃料電池を搭載することで６００時間の行動が可能となる計算であった。しかしながら、先進的過ぎる設計により実用化は諦められる結果となった。
また、AIP潜水艦はその複雑な構造から建造コスト高騰という結果を招き、前述の２１２型潜水艦で価格は４億６００万㌦と、１０００ｔ台の潜水艦では異例の高価格となった。ちなみに満載排水量３５００ｔの『おやしお』型潜水艦の価格は４５０億円前後である。ここからAIP潜水艦の高価格が覗えよう。
価格は高いものの、その実用性に大きな可能性を内包するAIP潜水艦は各国で大きく評価されており、スウェーデンの『ゴトランド級』潜水艦が１９９６年から３隻就役しており、ドイツの２１２型はドイツのみならずイタリア、ギリシャ等に７隻の輸出が決定している。
この流れに対応すべく、海上自衛隊も、『おやしお型』潜水艦に続く新潜水艦はAIP方式を用いており、１９８０年代から研究を続けていたスウェーデンのワルタータービン方式を用いる４２００ｔ（水中排水量）級潜水艦の開発を進めており２００９年に一番艦が就役、二番艦の予算も認可されている。コックルムス社製スターリング機関を動力とし、長い航続距離を有するとされており、指揮管制ターミナルの導入により高い戦闘能力を有しているとされる。潜水艦は、海中を行動するというこの上ない隠密性を最大の利点とし、奇襲戦法により空母や補給艦、揚陸艦隊を攻撃する潜水艦の戦略的価値は極めて大で、その戦略性ゆえに潜水艦の輸出は大量破壊兵器に準じた慎重な取り扱いが為されている。日本は世界で数少ない潜水艦の国産能力を有する国であり、この技術ポテンシャルは大きい。
他方、潜水艦の最も戦略性を活かした運用は潜水艦発射弾道弾（SLBM）の運用を前提とする戦略ミサイル原潜（SLBN）であり、この迎撃も、通常動力潜水艦の重要な任務とされている。伸びたとはいえ、やはりまだ航続距離に限界のあるAIP潜水艦にどの程度の任務が期待できるかは未知数ではあるが、戦略ミサイル原潜の迎撃や殲滅能力の拡大を大きく評価したい。
また、潜水艦本来の奇襲性を活かした攻撃任務の可能性を大きく広げたのは紛れも無い事実であり、時代はAIP潜水艦の時代へと過渡期にあると将来は評価されよう、その先進性に逸早く着目した日本始め各国海軍の潜水艦部隊による健闘を祈りつつ、末尾に換えたい。
北大路機関広報：本論はJNSRが本年一月に作成した“先端軍事技術研究会”定例会用資料を一部改訂したものです。
執筆：HARUNA
構図：ASUKA
