Historia y Desarrollo de Los Submarinos. Parte 3

HISTORIA Y DESARROLLO DE LOS SUBMARINOS (Parte 3)

P. Sosa. © 03-2007

1.4.- Como son los submarinos convencionales actuales. Resumen Las características generales de los submarinos han sufrido una evolución en el tiempo que se parece mucho a la evolución darwiniana, al haberse tenido que adaptar lo mejor posible a las condiciones del medio, a las amenazas, a los requerimientos militares, a los medios constructivos, al coste, etc. dentro de las limitaciones que las tecnologías involucradas imponían (capacidad, rendimiento, disponibilidad, materiales utilizados, peso, empacho, seguridad, fiabilidad, mantenimiento, coste, etc.). Las formas del casco se han ido mejorando, afinando y alisando con el fin de obtener la menor resistencia al avance y el menor ruido hidrodinámico; el casco de presión ha ido haciéndose mas fuerte y con mayor cota de colapso conforme la calidad de los aceros aplicados se ha ido incrementando; los motores de propulsión se han ido aumentando de potencia y bajando de revoluciones a fin de obtener un mejor rendimiento de la hélice; las comunicaciones se han ido perfeccionado, habiendo recurrido a un gran abanico de sistemas y frecuencias de comunicación, el sistema de combate se ha ido dotando de mas y mas equipos con el objeto de mejorar sus prestaciones, mejores armas, sonares pasivos de mayor alcance, etc. etc. La electrónica se ha incorporado de forma amplia y eficaz a estos sistemas. Puesto que todos los factores que intervienen en la eficiencia o el valor militar de un submarino, como pasa con cualquier otra máquina o ser complejo, no se pueden aplicar de forma simultánea a una sola unidad de diseño, ha habido que establecer unos compromisos entre la cota, la propulsión, la capacidad del sistema de combate, de las armas, etc. lo que ha conducido a una serie de características que materializan la optimización global las prestaciones del submarino, tomando como base a unos baremos de “valor” y que, como son el resultado de unos estudios en el contexto de unas tecnologías mundiales muy similares, entre los diseños de los proyectistas mundiales hay pocas diferencias, salvo que los submarinos pertenezcan a dos familias diferentes: los convencionales y los nucleares (respecto a la propulsión) y dentro de esta ultima familia, los de ataque y los estratégicos. Limitándonos a los submarinos convencionales actuales o de proyecto reciente, sus principales características constructivas y operativas son las siguientes. Desplazamiento: Entre las 1200 y 2300 t en inmersión Coef. de flotabilidad: 8-10% Tipo de casco: Monocasco, cuadernas por el interior Acero: Limite elástico 650-800 MPa Casco: Con plataformas suspendidas Plataforma: Control integrado de plataforma. Emergencia: Soplado con aire AP y/o generadores de gas. Propulsión: Motor de imanes permanentes Energía: Motores Diesel acoplados a alternadores-rectificadores. Doble suspensión. Snorkel. Batería: De plomo-ácido, de 40-50 kWh/t. Peso total del 12-15% del desplazamiento, TLT: 533 mm y 650 mm de diámetro. Numero: de 4 a 8. Recargas: 10 a 14 armas Armas: Torpedos, misiles anti-buque, misiles antisubmarino, misiles crucero, y otros Navegación: giroscópica, correderas, sondadores, radar, mesa trazadora electrónica. Sistema de combate (integrado): Sonares: - Cilíndrico de proa (CA) - Sonar de flanco (FA) - Bases Telemétricas (PRA) - Sonar Activo (AS) - Interceptor - Detector de obstáculos (MOAS) - Teléfono submarino (UT) - Sonar remolcado (TA). Bati-celerímetro. Periscopios: - Óptico, de ataque y optrónico de observación con intensificador de luz y otros avances. Mástiles: - Antenas VHF, HF, UHF, satélite 49

- antena flotante - ESM, GPS, IFF - Radar, telémetro láser, detector IR, etc. Pantallas SC: 5 a 7 pantallas multifunción. Lanzabombetas, Lanza-señuelos Prestaciones: Cota máxima operativa: de 300 a 400 m Máxima velocidad: 19 a 22 nudos, autonomía de 1 a 1,5 horas. Velocidad de tránsito: 8 nudos (coef. de indiscreción: 20 %) Velocidad de patrulla: 3-5 nudos (coef. de indiscreción: 6-8 %) Dotación: 24 a 40 hombres Opciones: Propulsión AIP (add-on). A evaluar.

1.5.- Perspectivas de futuro, en los submarinos convencionales Los submarinos convencionales, (SSK: Sub Sea Killers), han llegado a su completa madurez. Dependiendo de la misión a la que se destinen, los submarinos de diverso tipo pueden ser más eficientes o apropiados. Los diesel-eléctricos del tamaño pequeño (1000 t) o medio (1800 t), se consideran más adecuados para misiones en aguas poco profundas o costeras que los de propulsión nuclear y suelen ser bastante más silenciosos que estos últimos. Sus principales equipos han sido perfeccionados al ritmo del avance de la tecnología y pueden ser tan avanzados como aquellos que instalan los submarinos nucleares de ataque, aunque evidentemente, por problemas de espacio, no pueden ser tan extensos o completos. Queda pendiente la cuestión de la generación de energía, que obliga a la utilización de unos motores diesel y un snorkel, un sistema ya utilizado en la 2ª Guerra Mundial, y que es una cuestión preocupante, respecto a lo fácil que será detectar a estos submarinos en caso de un conflicto aunque, claro está, ello dependerá de la capacidad, en el campo de la detección en alta mar, del adversario con que se enfrenten. Esta es una pega fundamental de los submarinos convencionales que no ha sido resuelta aún. Para acortar la distancia respecto a los nucleares, varias Marinas han intentado desarrollar submarinos de propulsión anaeróbica, más económicos que los SSN, y que pueden usarse como los dieseleléctricos pero tendrían la ventaja de una autonomía de tiempo y distancia recorrida en inmersión mucho mayor. Se han estudiado varios tipos de propulsiones independientes de la atmósfera, pero ninguno, hasta la fecha, ha obtenido resultados medianamente satisfactorios ni concluyentes respecto a la potencia instantánea ni a la autonomía que se puede conseguir con ellos, si se toman como referencia las prestaciones convencionales, en estos epígrafes. Los sistemas convertidores investigados han sido los motores diesel en circuito cerrado, los motores Stirling, las turbinas de gas y las pilas de combustible (varios tipos). Ya se llevan más de 30 años intentando conseguir sistemas anaeróbicos efectivos, pero las perspectivas no son demasiado optimistas, en cuanto a su aplicación a los submarinos, que son recintos cerrados, y en los que no hay mucho aire disponible ni hay espacio para los residuos y que, además, deben mantener un equilibrio hidrostático. No hay que olvidar que los sistemas citados se refieren exclusivamente a los convertidores de energía, pero los sistemas AIP necesitan, además, alimentarse de unos reactantes que deben ser almacenados abordo, y disponer de un sistema de expulsión de los residuos, en aquellos casos en que se utilizan productos hidrocarbonados como “combustible”. La potencia total de los convertidores que razonablemente puede ser instalada en un submarino, con cualquiera de estos sistemas, por su empacho, no supera los 600 kW, con lo cual solo pueden alimentar al motor propulsor con esta potencia, o una ligeramente inferior, si se considera el consumo 50

de auxiliares de abordo, que oscila de unos 60 a unos 140 kW. Siendo la potencia absorbida por el motor principal del orden del los 3 MW, para unos 20 nudos, ello significa que la velocidad máxima, usando la planta AIP, no superaría los 10 nudos. Por consiguiente se ha de mantener la batería actual, que alimentaría el motor principal de propulsión, de forma temporal, para así poder alcanzar velocidades punta de 20, 22 nudos, que son las mínimas necesarias desde un punto de vista táctico. Por otro lado, y debido a que todos los sistemas AIP potencialmente aplicables consumen oxígeno junto con un reactante o combustible (el mas apropiado a cada caso), que deben ser almacenados abordo, (el oxigeno en forma criogénica, la mas eficiente), resulta que la autonomía que se puede obtener es solo una porción de la que tienen los actuales submarinos diesel-eléctricos. Baste decir que el consumo de oxígeno por kWh generado, de una planta AIP (cualquiera que sea su tipo) es del mismo orden que el consumo específico de un motor diesel convencional, (hasta un 30% inferior, en el caso más favorable). La capacidad de combustible de un submarino convencional de unas 1600 t de desplazamiento, un tamaño medio muy generalizado, es del orden de 100 t. Siendo el consumo especifico de oxígeno de de 3,4 kg por cada kg de gas-oil, (fórmula estequiométrica) ello significa un consumo neto de oxigeno atmosférico, para su combustión, de unas 340 t, utilizando cualquier convertidor, ya sea motores diesel o AIP. Puesto que abordo, a lo sumo, la capacidad de LOX que puede embarcarse, en un buque del tamaño citado, es de unas 34 t resulta que la autonomía resultante es del orden del 10 al 15 % (en el mejor caso) de la obtenida utilizando la planta dieseleléctrica convencional. En aquellos sistemas AIP que consumen productos hidrocarbonados, bien sea metanol, etanol o bio-etanol, se producen, además, unas grandes cantidades de dióxido de carbono, cuyos sistemas de enfriamiento, separación y expulsión (WMS) ocuparían un abundante espacio adicional absorbiendo, además, una porción de la energía producida por la planta AIP. Por consiguiente, tal como se contempla actualmente, la tecnología AIP, aparte de los problemas técnicos que supondría implantarla abordo y del coste de operación, (el oxigeno ya no es gratis) obligaría a reducir sensiblemente las actuales prestaciones de movilidad de los submarinos dieseleléctricos. Se están proponiendo por algunos constructores los submarinos híbridos. Es decir, la opción que consiste en añadir a un submarino convencional una sección de casco conteniendo una planta AIP, (solución Add-on), o integrar en el mismo un sistema AIP de forma distribuida (AIP integrado). Aparte de que la sección AIP o el volumen de casco dedicado al sistema AIP no puede ser muy grande, por no agrandar (alargar) excesivamente el submarino, las prestaciones de una tal planta, en la que se deberá incluir el LOX, el nuevo combustible, los convertidores de potencia y el sistema de expulsión del CO2, son muy reducidas, lógicamente. Evidentemente, mejoran en algo las prestaciones del submarino-base pero a cambio de aumentar mucho la complejidad constructiva, operativa y de mantenimiento de la propulsión. Para los submarinos oceánicos no se ve salida a medio plazo, si se quieren tener unas prestaciones comparativamente similares a los de los presentes convencionales, salvo que se descubran métodos revolucionarios de estibar, de forma concentrada, los reactantes, problema mas arduo de resolver que el de los mismos convertidores de potencia que ya se encuentran bastante avanzados. Quizá sea mejor plantearse el proyecto de un submarino Mono-AIP, es decir 100% AIP, de mas simplicidad en su planta de energía, de servicio costero, con misiones de una duración entre una y dos semanas. Para los oceánicos siempre existe la opción nuclear.

51

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Características de los SSN existentes Nb

Depl. superf

Depl. inmers

Vel. en inmersión

Rubis

6

2385 t

2670 t

Sturgeon

2

4460 t

B.Franklin

1

Eslora Manga Diam.

Torpedos

Misiles

Num. armas

25 nds

73.6 m

4T/533 (F17 mod2)

Exocet SM39

16

7

70 h

4960 t

30 nds

92.1 m 9.65 m 8.8 m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

23

15

107 h

7350 t

8250 t

25 nds

129.54 m

10.05 m

4T/533

-

13

11

120 h

Los Angeles 51

6080 t

6927 t

32 nds

109.73 m

10.06 9.75 m m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

26

25

127 h

Seawolf

3

7460 t

9138 t

45 nds

107.6 m

12.9 m

10.94 m

8T/660 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

50

35

133 h

Virginia

1

6930 t

7700 t

28 nds

114.9 m

10.37 m

9.3 m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

38

20

113 h

Swiftsure

5

4000 t

4900 t

30 nds

82.9 m

9.8 m

8.5 m

5T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

25

11

120 h

Trafalgar

7

4700 t

5200 t

30 nds

85.4 m 9.83 m 9.50 m

5T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

25

11

129 h

Astute

1

6300 t

6800 t

29 nds

96 m

11.3 m

10 m

6T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

38

11

100 h

Severodvinsk 1

9500 t

11800 t

30 nds

120 m

14.5 m

10 m

4T/650 et 4T/533

SSN26 / SSN15 / SSN16

38

34

85 h

18300 t

28 nds

154 m 18.2 m

9m

4T/533 et 2T/650

SSN19 / SSN15 / SSN16

48

70

130 h

8.6 m

6T/533

SSN21 / SSN15

58

30

110 h

4T/650 et 4T/533

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

34

85 h

10.4 m

4T/650 et 10T/533

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

34

85 h

12.3 m 8.8 m

4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

36

85 h

Oscar II

10 13900 t

Yankee Notch 1

8300 t

10300 t

26 nds

142 m

Akula I

8

7500 t

9100 t

28 nds

110.6 m

Akula II

3

7900 t

9500 t

28 nds

114 m

Sierra II

2

7600 t

9100 t

35 nds

110 m

7.6 m

13 m

6.4 m

9m

13.6 m 10.4 m 14 m

53

Pot. Dotación MW

4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

36

85 h

4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

24

22

85 h

7.5 m

6T/533

?

?

?

100 h

8.5 m

6T/533

C801 Ying-Ji 1

?

?

75 h

Sierra I

1

7000 t

7900 t

35 nds

105 m

12.3 m

Victor III

8

4900 t

6300 t

30 nds

106 m

10.8 m 7.4 m

Proy. 093

1

?

6000 t

30 nds

107 m

11 m

Han (091)

5

?

5000 t

25 nds

98 m

10 m

54

9m

Características de los SSN existentes Nb

Depl. superf

Depl. inmers

Vel. en inmersión

Rubis

6

2385 t

2670 t

Sturgeon

2

4460 t

B.Franklin

1

Eslora Manga Diam.

Torpedos

Misiles

Num. armas

25 nds

73.6 m

4T/533 (F17 mod2)

Exocet SM39

16

7

70 h

4960 t

30 nds

92.1 m 9.65 m 8.8 m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

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15

107 h

7350 t

8250 t

25 nds

129.54 m

10.05 m

4T/533

-

13

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120 h

Los Angeles 51

6080 t

6927 t

32 nds

109.73 m

10.06 9.75 m m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

26

25

127 h

Seawolf

3

7460 t

9138 t

45 nds

107.6 m

12.9 m

10.94 m

8T/660 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

50

35

133 h

Virginia

1

6930 t

7700 t

28 nds

114.9 m

10.37 m

9.3 m

4T/533 (Mk48)

Sub-Harpoon / Tomahawk

38

20

113 h

Swiftsure

5

4000 t

4900 t

30 nds

82.9 m

9.8 m

8.5 m

5T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

25

11

120 h

Trafalgar

7

4700 t

5200 t

30 nds

85.4 m 9.83 m 9.50 m

5T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

25

11

129 h

Astute

1

6300 t

6800 t

29 nds

96 m

11.3 m

10 m

6T/533 (Spearfish)

Sub-Harpoon / Tomahawk

38

11

100 h

Severodvinsk 1

9500 t

11800 t

30 nds

120 m

14.5 m

10 m

4T/650 et 4T/533

SSN26 / SSN15 / SSN16

38

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85 h

18300 t

28 nds

154 m 18.2 m

9m

4T/533 et 2T/650

SSN19 / SSN15 / SSN16

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130 h

8.6 m

6T/533

SSN21 / SSN15

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110 h

4T/650 et 4T/533

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

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85 h

10.4 m

4T/650 et 10T/533

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

34

85 h

12.3 m 8.8 m

4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

36

85 h

Oscar II

10 13900 t

Yankee Notch 1

8300 t

10300 t

26 nds

142 m

Akula I

8

7500 t

9100 t

28 nds

110.6 m

Akula II

3

7900 t

9500 t

28 nds

114 m

Sierra II

2

7600 t

9100 t

35 nds

110 m

7.6 m

13 m

6.4 m

9m

13.6 m 10.4 m 14 m

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Pot. Dotación MW

4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

40

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4T/533 et 4T/650

SSN21 / SSN15 / SSN16

24

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85 h

7.5 m

6T/533

?

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100 h

8.5 m

6T/533

C801 Ying-Ji 1

?

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Sierra I

1

7000 t

7900 t

35 nds

105 m

12.3 m

Victor III

8

4900 t

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30 nds

106 m

10.8 m 7.4 m

Proy. 093

1

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6000 t

30 nds

107 m

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Han (091)

5

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5000 t

25 nds

98 m

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