Tendencias en los Submarinos del Futuro
Por: Capitán de Navío Carlos Sánchez Caparrós (ARBV)
Hemos considerado conveniente estudiar y ver hacia donde se dirige la industria naval, de manera que cuando nos veamos en la necesidad de reemplazar nuestros actuales equipos y sistemas de armas, podamos tomar las decisiones necesarias con la mayor cantidad de información disponible. En este articulo se actualizo las tendencias actuales en materia de submarinos, producto de nuestra participación en diversas exposiciones y festivales durante nuestra estadía en Londres.
Por: Capitán de Navío Carlos Sánchez Caparrós (ARBV)
Hemos considerado conveniente estudiar y ver hacia donde se dirige la industria naval, de manera que cuando nos veamos en la necesidad de reemplazar nuestros actuales equipos y sistemas de armas, podamos tomar las decisiones necesarias con la mayor cantidad de información disponible. En este articulo se actualizo las tendencias actuales en materia de submarinos, producto de nuestra participación en diversas exposiciones y festivales durante nuestra estadía en Londres.
Planta Motriz
En relación con los sistemas de propulsión submarinos, el mayor cambio actualmente experimentado por la industria naval, es la introducción de los sistemas de propulsión independientes de aire (MP). Estos permiten que el submarino recargue sus baterías sin necesidad de cometer la indiscreción de acercase a la superficie a efectuar snorkel, pudiendo permanecer sumergido hasta por períodos de tres semanas continuas. Los países mas avanzados en esta materia son Suecia y Alemania, quienes tienen proyectos concretos listos que se han materializado ya, en los tres submarinos de la clase Gotland (Suecia) y el nuevo U212 (Alemania), incluyendo una versión del U209 con MP y un kit de modificación de los actuales submarinos de este tipo.
Los MP actuales emplean tres tecnologías: celdas electro químicas, motores Stirling y motores Diesel de circuito cerrado. Las celdas electro químicas de combustible emplean él oxigeno como oxidante e hidrógeno como combustible (actualmente obtenido del etanol o del peróxido de hidrógeno). Ambos gases se mezclan en agua a través de una membrana polimérica electrolítica y la electricidad producida es directamente enviada al tablero de distribución. Esta tecnología, aun está en desarrollo, siendo HDW de Alemania quien más avanzado está en este respecto, seguidos por Canadá, quienes poseen gran interés dada la presencia de grandes masas heladas en sus áreas operacionales. La segunda técnica consiste en la producción de vapor de alta presión en una cámara de combustión que quema una mezcla de etanol y oxígeno liquido permitiendo operar una turbina de vapor con ciclo Rankine; la tercera técnica es la de motores diesel de circuito cerrado, donde los gases de combustión son enriquecidos mediante la inyección de oxigeno y argón para reproducir una mezcla gaseosa muy similar al aire que es reinyectada para una nueva combustión.
En relación con las baterías, se ha estado trabajando para hacer que las baterías de placas planas incrementen considerablemente su rendimiento, mediante una conexión de lug de fondo para descargas de alta rata, y paredes de materiales resinosos (fibra de vidrio con resina inyectada a alta presión) permitiendo el empleo de este tipo de baterías en lugar de las más costosas tubulares de placa positiva. También sé esta remplazando la grilla de plomo sólido del ánodo por grillas de malla de cobre recubierto de una aleación plúmbica de alta conductividad, reduciendo la resistencia interna de la batería.
Arquitectura
En relación con el diseño de submarinos, la principal modificación observada recientemente es la proliferación de la distribución de los planos de control en popa en forma de X en lugar de +, a la cual estábamos más acostumbrados; para el control de los mismos se emplean sistemas de computadores que integran la orden de rumbo y/o inclinación para ordenar el adecuado movimiento de los planos. También la forma de la vela, esta siendo reconsiderada con una tendencia a la considerable reducción del tamaño de la misma, a objeto de reducir la turbulencia que se genera actualmente (estimada en 15% de la turbulencia total) y con ello aumentar el nivel de sigilo de la nave, la USN denomina las nuevas velas como diseño de "corbata". Asociado con el diseño de la vela, viene el diseño de antenas que sé está dirigiendo al empleo de arreglos en fase permitiendo el empleo de una antena para múltiples usos (desde radar, hasta comunicaciones, pasando por MAE y CME). También asociado a la vela modular está el empleo de mástiles externos al casco de presión, ya la USN esta incorporando a sus nuevos SSN el mástil diseñado por la empresa italiana "Riva Calzoni".
Una técnica en experimentación actualmente es el empleo de control electromagnético de la turbulencia (EMTC), con el cual se emplean elementos electromagnéticos en la piel del submarino que rechazan el agua en los puntos críticos de generación de turbulencia, esta técnica actúa sobre las fuerzas de flujo (Lorenz) que al finalizar de fluir en superficies lisas se torna turbulento. Esto ha permitido experimentalmente reducir en 45% la resistencia. Esta técnica, además de reducir turbulencia y resistencia permite aumentar la eficiencia de los planos y reducir la capacidad de empuje de las hélices a la vez que incrementa la velocidad de cavitación.
Sensores
Existen nuevos diseños de sonares de proa denominados Proa Acústica Inteligente que reemplazan los arreglos esféricos actuales por arreglos tipo cinturón permitiendo contar simultáneamente con sonares HF y MF; así como, ecosondas en ambos sentidos, incrementando la capacidad antiminas y de GAS en HF. Por otra parte el empleo de nuevos materiales inteligentes en la conformación del transductor, están mostrando considerables incrementos en el alcance de detección (hasta tres veces).
Armamento
En relación con las armas submarinas, muchos de los torpedos modernos tratan de reducir considerablemente la estela, mediante motores de mezclas de combustibles y propulsión por hidrojet.
En dirección opuesta, existe también un importante desarrollo de torpedos supercavitantes propulsados por motores de cohete, los cuales por un lado son de difícil control desde la plataforma lanzante y fácil detección, pero dada su velocidad de 200 nudos son de muy difícil evasión y dado que su guía es del tipo fire an forget es casi imposible efectuarle cualquier tipo de contramedidas. Los más comunes en el mercado son el ruso Tipo 53 y el VA111 Shrkval kazajastano. Este torpedo tiene alcances ligeramente superiores a las 10 MN y dado su tamaño puede alojar grandes cabezas explosivas. El mismo fue desarrollado originalmente por la URSS para atacar los portaaviones de los EE.UU. durante la Guerra Fría.
Cita:
En relación con los sistemas de propulsión submarinos, el mayor cambio actualmente experimentado por la industria naval, es la introducción de los sistemas de propulsión independientes de aire (MP). Estos permiten que el submarino recargue sus baterías sin necesidad de cometer la indiscreción de acercase a la superficie a efectuar snorkel, pudiendo permanecer sumergido hasta por períodos de tres semanas continuas. Los países mas avanzados en esta materia son Suecia y Alemania, quienes tienen proyectos concretos listos que se han materializado ya, en los tres submarinos de la clase Gotland (Suecia) y el nuevo U212 (Alemania), incluyendo una versión del U209 con MP y un kit de modificación de los actuales submarinos de este tipo.
Los MP actuales emplean tres tecnologías: celdas electro químicas, motores Stirling y motores Diesel de circuito cerrado. Las celdas electro químicas de combustible emplean él oxigeno como oxidante e hidrógeno como combustible (actualmente obtenido del etanol o del peróxido de hidrógeno). Ambos gases se mezclan en agua a través de una membrana polimérica electrolítica y la electricidad producida es directamente enviada al tablero de distribución. Esta tecnología, aun está en desarrollo, siendo HDW de Alemania quien más avanzado está en este respecto, seguidos por Canadá, quienes poseen gran interés dada la presencia de grandes masas heladas en sus áreas operacionales. La segunda técnica consiste en la producción de vapor de alta presión en una cámara de combustión que quema una mezcla de etanol y oxígeno liquido permitiendo operar una turbina de vapor con ciclo Rankine; la tercera técnica es la de motores diesel de circuito cerrado, donde los gases de combustión son enriquecidos mediante la inyección de oxigeno y argón para reproducir una mezcla gaseosa muy similar al aire que es reinyectada para una nueva combustión.
En relación con las baterías, se ha estado trabajando para hacer que las baterías de placas planas incrementen considerablemente su rendimiento, mediante una conexión de lug de fondo para descargas de alta rata, y paredes de materiales resinosos (fibra de vidrio con resina inyectada a alta presión) permitiendo el empleo de este tipo de baterías en lugar de las más costosas tubulares de placa positiva. También sé esta remplazando la grilla de plomo sólido del ánodo por grillas de malla de cobre recubierto de una aleación plúmbica de alta conductividad, reduciendo la resistencia interna de la batería.
Arquitectura
En relación con el diseño de submarinos, la principal modificación observada recientemente es la proliferación de la distribución de los planos de control en popa en forma de X en lugar de +, a la cual estábamos más acostumbrados; para el control de los mismos se emplean sistemas de computadores que integran la orden de rumbo y/o inclinación para ordenar el adecuado movimiento de los planos. También la forma de la vela, esta siendo reconsiderada con una tendencia a la considerable reducción del tamaño de la misma, a objeto de reducir la turbulencia que se genera actualmente (estimada en 15% de la turbulencia total) y con ello aumentar el nivel de sigilo de la nave, la USN denomina las nuevas velas como diseño de "corbata". Asociado con el diseño de la vela, viene el diseño de antenas que sé está dirigiendo al empleo de arreglos en fase permitiendo el empleo de una antena para múltiples usos (desde radar, hasta comunicaciones, pasando por MAE y CME). También asociado a la vela modular está el empleo de mástiles externos al casco de presión, ya la USN esta incorporando a sus nuevos SSN el mástil diseñado por la empresa italiana "Riva Calzoni".
Una técnica en experimentación actualmente es el empleo de control electromagnético de la turbulencia (EMTC), con el cual se emplean elementos electromagnéticos en la piel del submarino que rechazan el agua en los puntos críticos de generación de turbulencia, esta técnica actúa sobre las fuerzas de flujo (Lorenz) que al finalizar de fluir en superficies lisas se torna turbulento. Esto ha permitido experimentalmente reducir en 45% la resistencia. Esta técnica, además de reducir turbulencia y resistencia permite aumentar la eficiencia de los planos y reducir la capacidad de empuje de las hélices a la vez que incrementa la velocidad de cavitación.
Sensores
Existen nuevos diseños de sonares de proa denominados Proa Acústica Inteligente que reemplazan los arreglos esféricos actuales por arreglos tipo cinturón permitiendo contar simultáneamente con sonares HF y MF; así como, ecosondas en ambos sentidos, incrementando la capacidad antiminas y de GAS en HF. Por otra parte el empleo de nuevos materiales inteligentes en la conformación del transductor, están mostrando considerables incrementos en el alcance de detección (hasta tres veces).
Armamento
En relación con las armas submarinas, muchos de los torpedos modernos tratan de reducir considerablemente la estela, mediante motores de mezclas de combustibles y propulsión por hidrojet.
En dirección opuesta, existe también un importante desarrollo de torpedos supercavitantes propulsados por motores de cohete, los cuales por un lado son de difícil control desde la plataforma lanzante y fácil detección, pero dada su velocidad de 200 nudos son de muy difícil evasión y dado que su guía es del tipo fire an forget es casi imposible efectuarle cualquier tipo de contramedidas. Los más comunes en el mercado son el ruso Tipo 53 y el VA111 Shrkval kazajastano. Este torpedo tiene alcances ligeramente superiores a las 10 MN y dado su tamaño puede alojar grandes cabezas explosivas. El mismo fue desarrollado originalmente por la URSS para atacar los portaaviones de los EE.UU. durante la Guerra Fría.
Cita:
| En 1977 la Unión Soviética desarrolló un nuevo tipo de torpedo guiado con características totalmente revolucionarias, el Shkvall (nombre que se le denomina a la tormenta de nieve) desarrollado en el Instituto Ucraniano de Hidromecánica, es el primer torpedo de supercavitación del mundo, el cual entre sus características básicas destaca la de superar la velocidad de 501 km/h bajo el agua, aunque su alcance era bastante limitado, llegando a tener en su primera versión unos 8 km de alcance total, aunque durante las décadas de los 80 y los 90 siguió siendo mejorado y en sus últimas versiones (Shkvall II) ya se hablan de velocidades cercanas a los 360 m/s y alcances que rondan los 160 km, aunque debido al secretismo ruso las velocidades reales se mantienen clasificadas. El torpedo shkvall es un torpedo curioso en su funcionamiento, realmente es más parecido a un misil que a un torpedo. Su propulsión se basa en dos motores cohete de combustible sólido, que le proporcionan el empuje necesario para alcanzar las velocidades necesarias para la supercavitación (120 m/s) y su máxima velocidad punta. Además, el Skvall reutiliza parte de los gases de combustión del motor para redirigirlos a la zona de la punta donde se encuentran varias salidas de gases que sirven para aumentar de manera significativa el volumen de gas necesario para envolver el torpedo por su punta chata (cuanto más plana sea la punta del torpedo, mayor supercavitación, pero contradictoriamente mayor fricción; sin embargo ésta se anula con parte de los gases de escape del motor, que son dirigidos a la punta y salen a mayor velocidad de la que se desplaza el torpedo, permitiendo una supercavitación prácticamente total, en el margen de un 98%). Puede parecer un poco chocante el uso de motores de cohetes para la impulsión del torpedo, pero es el único medio factible de propulsión puesto que en el punto de la cola del torpedo una hélice estaría dentro de la burbuja de gas, o en la zona de turbulencias que sigue a la burbuja, perdiendo su capacidad de propulsión y resultando seriamente dañada por las pequeñas pero potentes implosiones de burbujas de gas. Además, un motor cohete necesita una relativamente menor cantidad de combustible para acelerar el proyectil a una velocidad muy grande en muy poco tiempo y así alcanzar la velocidad de supercavitacion, impidiendo las contramedidas que el objetivo pudiera despachar, y sin necesidad de aire para mantener la combustión.  A una velocidad de poco más de 200 nudos (360km/h aprox), se alcanzaría un objetivo en un rango de 10 km, en poco más de un minuto. Esto lo hace 99% exitoso y el 1% restante se debería al blindaje del objetivo, mal desempeño de la carga explosiva o alguna otra situación de índole técnica. |
La industria de armas en occidente trabaja aceleradamente en diseños de estos torpedos dado su potencial. En EE.UU., la oficina de Investigación Naval trabaja en este tipo de armas y considera la posibilidad de su empleo en otros equipos. El principio de supercavitación causa la evaporación del agua alrededor del torpedo de manera que la resistencia se reduce, obteniéndose mayores alcances, en este país se han obtenido tiros experimentales con torpedos supersónicos (3000 nudos), igualmente están estudiando otras armas supersónicas no definidas.
FDRA
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