Του Αρχιπλοιάρχου ε.α. Ευσταθίου Νικολάου Π.Ν., Αεροναυπηγού-Ηλεκτρολόγου Μηχανικού.
Προχωρώντας προς το μέλλον, πολλά θα αναθεωρηθούν, πολλά θα εξασθενήσουν και όλα θα προσαρμοσθούν στην εκρηκτική τεχνολογία του 21ου αιώνα. Κατ’ αρχάς πρέπει να αποφασιστεί ο τύπος του πλοίου για το Πολεμικό μας Ναυτικό για το οποίο θα μιλήσουμε. Στο σημείο αυτό και για τη σύνθεση του θέματος χωρίς μακρυγορίες και άλλες βαθυστόχαστες αναλύσεις, έστω ότι: «Χρειάζονται πολεμικά πλοία με βελτιστοποιημένες γάστρες για τις θάλασσες του Αιγαίου, εκτοπίσματος της τάξεως των 1.000-1.200 τόνων, με επιχειρησιακή/μέγιστη ταχύτητα της τάξεως των 18/22 κόμβων, με σύγχρονα συστήματα αυτοάμυνας και επιθετικής ισχύος με κατευθυνόμενα βλήματα καθώς και δυνατότητες ενός σύγχρονου συστήματος διοικήσεως και ελέγχου». Η εκτίμηση αυτή παρατίθεται μόνο και μόνο για τους σκοπούς αναλύσεως των παραγόντων του παρόντος άρθρου.
Το σκάφος
Ένα σκάφος αντίστοιχο αλλά λίγο μεγαλύτερο των πυραυλακάτων Vosper και μέχρι 1.000 – 1.200 τόνων εκτιμάται ότι θα ήταν αρκετό σαν αρχική βάση σχεδιάσεως. Πρέπει όμως να μελετηθεί από τους επιχειρησιακούς και ναυπηγούς αξιωματικούς του Ναυτικού σε συνεργασία με την επιστημονική κοινότητα και τα ναυπηγεία, προκειμένου αφ’ ενός να καλυφθούν οι επιχειρησιακές απαιτήσεις και αφ’ ετέρου να εξετασθεί τόσο η σχεδιαστική όσο και η κατασκευαστική δυνατότητα.
Όλες οι υπερκατασκευές θα πρέπει να έχουν προστασία Stealth είτε με ειδικές βαφές ή/και με χρήση κινητών ανακλαστικών επιφανειών καθώς και με συρόμενες off board ανακλαστικές επιφάνειες παραπλανήσεως (decoy surfaces). Έχουν κατασκευασθεί πλέον συνθετικά υλικά που βασίζονται στην nano–αρχιτεκτονική, ελαφρότερα αλλά ανθεκτικότερα από το Kevlar και το ατσάλι, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στις υπερκατασκευές.
Η πρόωση
Εκτιμάται ότι στα πλοία του αμέσου μέλλοντος ταχύτητες της τάξεως των 18-22 κόμβων θα είναι ικανοποιητικές. Το πετρέλαιο στις δεκαετίες 2030 – 2040 θα είναι δυσεύρετο και με τιμές οι οποίες θα βαίνουν συνεχώς αυξανόμενες και ελεγχόμενες από απρόβλεπτα γεγονότα. Για τον λόγο αυτό πρέπει η πρόωση να προσανατολισθεί σε άλλες συμπληρωματικές πηγές ενέργειας όπως για παράδειγμα:
Κυψελίδες Καυσίμου (Fuel Cells): Εκτιμάται από τα διεθνή forums ενέργειας ότι το 2030 η «τιμή της αποδιδόμενης ενέργειας του υδρογόνου» θα είναι ισοδύναμη με αυτή του πετρελαίου με την ισοδυναμία αυτή να βαίνει συνεχώς υπέρ του υδρογόνου. Εννοείται ότι η παραγωγή υδρογόνου θα ελέγχεται επίσης από απρόβλεπτα γεγονότα. Στην Ελλάδα σήμερα όλα τα διυλιστήρια, σαν αποτέλεσμα της διυλίσεως του πετρελαίου, παράγουν υδρογόνο καθαρότητας 0,999%. Όταν όμως αρχίσει η έλλειψη του πετρελαίου από τις αγορές θα πρέπει να ευρεθεί και άλλος τρόπος προμήθειας του υδρογόνου.
Για ναυτικές εφαρμογές υπάρχουν ήδη δύο υποψήφιες τεχνολογίες Fuel Cells, η Proton Exchange Membrane (PEM) και η Solid-Oxide (SO) με καμμία από τις δύο να είναι η τέλεια επιλογή. Η PEM χρησιμοποιεί ακριβά υλικά όπως π.χ. πλατίνα, υγρό υδρογόνο υψηλής καθαρότητας (>0,999) και παράλληλα παρουσιάζει δυσκολίες στην μεταφορά και αποθήκευση. Ειδικά το υγρό υδρογόνο απαιτεί θερμοκρασίες αποθήκευσης -253ο C.
H τεχνολογία SO μπορεί να χρησιμοποιεί διάφορα καύσιμα όπως αμμωνία, υδρογόνο, LNG, LPG, μεθανόλη, αιθανόλη και πολλές άλλες ενώσεις που περιέχουν υδρογόνο. Επιπλέον η SO μπορεί να έχει αποδόσεις >80% με ανακύκλωση της θερμότητας καθ’ όσον η θερμοκρασία λειτουργίας της είναι 800οC. Εντούτοις έχει κάποια μειονεκτήματα όπως οι μεγάλοι χρόνοι εκκίνησης και η δυναμική απόκριση σε αλλαγές ταχύτητας. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιείται παράλληλα με μπαταρίες σα συμπληρωματική πηγή ενέργειας για την πρόωση.
Φωτοβολταϊκά: Τα κοινά φωτοβολταϊκά σήμερα παράγουν ενέργεια με απόδοση ~20-23% ενώ για στρατιωτικές εφαρμογές υπάρχουν με απόδοση ~55%. Αυτό σημαίνει ότι στο άμεσο μέλλον η επιφάνεια φωτοβολταϊκών τα οποία θα απαιτούνται για την παραγωγή συγκεκριμένης ποσότητας ενέργειας στο μέλλον, υποδιπλασιάζεται.
Για παράδειγμα στο άμεσο μέλλον μάλλον θα απαιτούνται <150 m2 (15m Χ 10m) για 100 KW φωτοβολταϊκών τα οποία θα έχουν μία μέση ημερήσια απόδοση της τάξεως των 500 KWh. Νεώτερες εξελίξεις της τεχνολογίας όπως για παράδειγμα φωτοβολταϊκά τα οποία βασίζονται σε εξωτικά ορυκτά όπως ο περοβσκίτης (perovskite) ή οξείδιο του τιτανίου ασβεστίου (CaTiO3) και όχι στο πυρίτιο, ίσως έχουν πολύ καλύτερη απόδοση.
Ανεμογεννήτριες: Ομοίως υπάρχουν ανεμογεννήτριες σε διάφορα μεγέθη οι οποίες είναι δυνατόν να εγκατασταθούν σε πλοία. Πρόσφατες τεχνολογίες ανεμογεννητριών χωρίς κινούμενα μέρη, με υψηλές αποδόσεις θα προσφέρουν σημαντική ενέργεια στην πρόωση. Τα προαναφερθέντα αλλάζουν βέβαια η μορφή που έχουν κατά νουν οι άνθρωποι για ένα πολεμικό πλοίο.
Συστοιχίες μπαταριών: Η ενέργεια από κυψελίδες καυσίμου (fuel cells), φωτοβολταϊκά και ανεμογεννήτριες θα είναι δυνατόν να χρησιμοποιείται άμεσα ή να αποθηκεύεται σε συστοιχίες συσσωρευτών. Υπάρχουν σήμερα συστοιχίες υψηλής ισχύος και υψηλής ενέργειας (π.χ. 10MW/10MWh) με διάρκεια ζωής της τάξεως των 7.000 – 10.000 κύκλων (πλήρους φόρτισης/εκφόρτισης). Τα 10MW ισοδυναμούν με 13.600 Hp και οι 7.000 κύκλοι σε ~20 χρόνια με χρήση 1 κύκλο ημερησίως.
Διευκρίνιση: Προκειμένου να γίνει αντιληπτό το μέγεθος των 10MW ή των 13.600Hp, σημειώνεται ότι:
- Ένα παλιό αρματαγωγό 4.000 τόνων χρησιμοποιούσε δύο diesel, συνολικής ιπποδύναμης 1.800 HP για ταχύτητες 10+ κόμβων.
- Mία πυραυλάκατος 400 τόνων χρησιμοποιεί 4 diesel των 3.750 Hp η κάθε μία, ήτοι 15.000 Hp συνολικά για ταχύτητες 33+ κόμβων
- Miα πυραυλάκατος των 700 τόνων χρησιμοποιεί 4 diesel των 4.320 Hp η κάθε μία, ήτοι 17.280 Hp συνολικά για ταχύτητες 34+ κόμβων.
- Μία φρεγάτα Standard ~3.500 τόνων χρησιμοποιεί δύο αεριοστρόβιλους 5.000 Hp ο καθένας, ήτοι συνολικά 10.000 Hp για ταχύτητες 20+ κόμβων
- Μία φρεγάτα ΜΕΚΟ ~3.500 τόνων χρησιμοποιεί δύο diesel 5.000 Hp η κάθε μία, ήτοι συνολικά 10.000 Hp για ταχύτητες 20+ κόμβων
Το θέμα της ταχύτητας ενός πλοίου είναι συνάρτηση της ισχύος προώσεως και του μεγέθους του και θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο κανόνας: «για συγκεκριμένο εκτόπισμα, ο διπλασιασμός της ταχύτητας απαιτεί σχεδόν αύξηση ισχύος στον κύβο». Για ένα εκτόπισμα 1.200 τόνων εκτιμάται ότι απαιτούνται ~3.000 – 4.000 Hp για ταχύτητες της τάξεως των 20 κόμβων. Για ειδικές τακτικές καταστάσεις αλλά και για λόγους… peace of mind, η πρόωση είναι δυνατόν να έχει σαν εφεδρικές μηχανές εσωτερικής καύσεως όπως Diesel ή Gas Turbines.
Για τέτοιου είδους προώσεις που περιγράφηκαν παραπάνω έχουν ήδη κατασκευαστεί τα αντίστοιχα κιβώτια ταχυτήτων, τα ρουλεμάν και οι συμπλέκτες. Ένα ενδεικτικό σύστημα της RENK δίδεται στο παρακάτω διάγραμμα.
Το Σύστημα Μάχης
Τα πλοία στο σημερινό ναυτικό πόλεμο στην περιοχή μας δεν καλούνται «να προτάξουν τα στήθη τους και να αναπτύξουν ταχύτητες προκειμένου να σταυρώσουν το Τ». Αυτό ήταν μία ναυτική τακτική του 1912. Σήμερα το ναυτικό πεδίο στο Αρχιπέλαγος ευνοεί την κατάσταση ενός αμυντικού κλεφτοπόλεμου ο οποίος να μπορεί να μετατρέπεται άμεσα σε επιθετικό. Η αρχική και βασική επιδίωξη είναι ο έλεγχος του ναυτικού πεδίου σε επιφάνεια, αέρα και υποβρύχια.
Έλεγχος Επιφανείας: Στην επιφάνεια η απειλή είναι από πλοία επιφανείας, τηλεκατευθυνόμενα πλοία επιφανείας (drones) και σμήνη μικρών τηλεκατευθυνόμενων πλοίων επιφανείας (swarms of mini drones). Ο έλεγχος για την επιφάνεια επιτυγχάνεται με πλοία φορείς κατευθυνόμενων βλημάτων, αγκιστρωμένα σε επιλεγμένα σημεία του αρχιπελάγους, κινητές συστοιχίες κατευθυνόμενων βλημάτων επίσης σε επιλεγμένα σημεία, ένα δίκτυο παρατηρητηρίων ξηράς εξοπλισμένων με ραντάρ επιφανείας και με ESM/COMINT καθώς και ένα δίκτυο ανταλλαγής πληροφοριών και δεδομένων (data link).
Αντιαεροπορικός Έλεγχος: Στην αέρα η απειλή είναι από αεροπλάνα, τηλεκατευθυνόμενα (drones), σμήνη μικρών τηλεκατευθυνόμενων ιπτάμενων σκαφών (swarms of mini drones) και κατευθυνόμενα βλήματα με ταχύτητες ~0,9 έως 4 Mach. Ο έλεγχος στον αέρα επιτυγχάνεται με το υπάρχον σύστημα αεράμυνας το οποίο χειρίζεται η Πολεμική Αεροπορία, συνεπικουρούμενο από πλοία με ραντάρ εγκαίρου προειδοποιήσεως και φορείς κατευθυνόμενων βλημάτων επιφανείας-αέρος σε επιλεγμένες περιοχές του αρχιπελάγους. Η ύπαρξη ενός δικτύου ανταλλαγής πληροφοριών και δεδομένων (data link) είναι δεδομένη.
Σύγχρονα πλοία εναντίον ασύμμετρων απειλών και τα Όπλα Κατευθυνόμενης Ενέργειας
Ανθυποβρυχιακός Έλεγχος: Η απειλή στον ανθυποβρυχιακό πόλεμο είναι ουσιαστικά οι τορπίλες και όχι το ίδιο το υποβρύχιο. Εκτιμάται ότι για τις ανθυποβρυχιακές επιχειρήσεις θα πρέπει να αποδεσμευθούν τα πλοία επιφανείας και να εμπλακούν μόνο εναέρια μέσα. Το να ψάχνουν τα πλοία επιφανείας επί ώρες ένα datum και να κυνηγούν ένα υποβρύχιο τα καθιστά εύκολους στόχους.
Ο έλεγχος είναι δυνατόν να επιτευχθεί με πόντιση σε κρίσιμα σημεία του αρχιπελάγους παθητικών μέσων εντοπισμού υποβρυχίων τα οποία να συνδέονται σε μία κοινή βάση δεδομένων, διαθέσιμη σε φορείς ανθυποβρυχιακών όπλων και σε εναέρια μέσα όπως ανθυποβρυχιακά ελικόπτερα και αεροπλάνα. Για την αποφυγή τορπιλών από πλοία επιφανείας θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν παθητικοί εντοπιστές τορπιλών, αντίμετρα παραπλανήσεως σε συνδυασμό με ταχύτητες αθόρυβου πλου και προβολή ξηράς.
Ηλεκτρονικός Έλεγχος: Είναι ο σημαντικότερος και με τις μεγαλύτερες προκλήσεις πόλεμος. Κατ’ αρχάς η τεχνολογία Multi Target Tracking (ΜΤΤ) αλλά και οι δυνατότητες στοχοποιήσεως και κατευθύνσεως των όπλων μέσω δικτύων δεδομένων (Data Links) δημιουργούν μία νέα τακτική κατάσταση στον ηλεκτρονικό πόλεμο κατά την οποία το θύμα (victim) δεν γνωρίζει ποιος το παρακολουθεί, ποιος το στοχοποιεί, ποιος έριξε το όπλο, ποιος το κατευθύνει και με τι μέσα. Επομένως δεν γνωρίζει τι να παρεμβάλει και από τι να προφυλαχτεί.
Πιθανώς να εντοπίζει μέσω των παθητικών ηλεκτρονικών αισθητήρων (Electronic Support Measures – ESM, Laser Warning Systems – LWS και Telecommunications Intelligence) κάποιες υπογραφές ραντάρ στην περιοχή, κάποιες εκπομπές laser από θαλάσσια ή εναέρια μέσα και κάποιες συχνότητες επικοινωνιών οι οποίες ίσως να είναι οι φέρουσες (carriers) των δικτύων δεδομένων. Δεν γνωρίζει όμως εάν τα παραπάνω συνιστούν άμεση απειλή για το ίδιο ή/και για άλλο θύμα στην περιοχή.
Στην τεχνολογία ΜΤΤ όταν ένας φορέας (πλοίο επιφανείας ή εναέριο μέσο ή δορυφόρος) παρακολουθεί και στοχοποιεί ένα θύμα (θαλάσσιο, εναέριο, υποβρύχιο), τότε μέσω δικτύου δεδομένων το έχουν όλοι οι συνεργαζόμενοι ΜΤΤ φορείς. Σήμερα είναι δυνατόν άλλος φορέας να παρακολουθεί το θύμα, άλλος να εκτοξεύει το όπλο και άλλος να το κατευθύνει. Επομένως η ασφαλέστερη μέθοδος παρεμβολής (και ίσως η μοναδική δυνατότητα) φαίνεται να είναι η παρεμβολή στις φέρουσες (carrier) των δικτύων δεδομένων.
Υπάρχουν δίκτυα ανταλλαγής πληροφοριών στόχων αλλά και άλλων στοιχείων τακτικής κατάστασης (π.χ. Data Link 11, 22 και 16), δίκτυα ανταλλαγής στοιχείων εμπλοκής (π.χ. Co-operative Engagement Concept), δίκτυα ελέγχου και κατεύθυνσης drones και swarms αυτών καθώς και δίκτυα ενδιάμεσης κατεύθυνσης βλημάτων (π.χ. S Band Up-Down Link, X Band Up Link).
Αισθητήρες – Sensors: Πέραν του βασικού συστήματος αεράμυνας της χώρας, για εντοπισμούς εγκαίρου προειδοποιήσεως (early warning) είναι εξαιρετικό ότι ήδη υπάρχουν στην ξηρά σταθερά και κινητά ραντάρ ηλεκτρονικής σάρωσης (ESA), ως επίσης και αεροπλάνα επιτηρήσεως της ΠΑ τα οποία θα πρέπει να επικοινωνούν με τα πλοία μέσω ενός ή δύο Data Links, για την παροχή στοιχείων έγκαιρης προειδοποίησης, παρακολούθησης και στοχοποιήσεως.
Με την έγκαιρη προειδοποίηση εγκατεστημένη στην ξηρά τα πλοία πρέπει να έχουν μόνο ένα ραντάρ ηλεκτρονικής σάρωσης αντίστοιχο του ελαφρού SPY 1K ή του Sea Fire ή του υπό ανάπτυξη APAR 2 με ημισφαιρική κάλυψη από τον ορίζοντα και εάν είναι δυνατόν και πέραν αυτού (OTH) καθώς και μέχρι 85ο ύψωση, για την εμπλοκή εχθρικών αεροσκαφών, σμηνών UAVs, Sea Skimming και High Diving κατευθυνομένων βλημάτων. Οι ως άνω απειλές βλημάτων του 2030-2040 εκτιμάται ότι θα έχουν ανακλαστικές επιφάνειες (RCS) της τάξεως του 0,1 έως 1 m2 και ταχύτητες από 1 έως Mach 3+.
Υπάρχουν σήμερα σε Ευρώπη και Αμερική υπό ανάπτυξη και ίσως στο τελικό στάδιο δοκιμών ραντάρ ενεργού ηλεκτρονικής σάρωσης (AESA) με προϋπολογιζόμενες αποστάσεις εντοπισμού (OTH) της τάξεως των 60 –75 Km. Για ένα εντοπισμό ενός βλήματος ταχύτητας 3+ Mach (~1.000 m/sec) στα 60 Km, ο διατιθέμενος χρόνος αντίδρασης είναι κατά τι μικρότερος από 60 δευτερόλεπτα, αρκετός για την απόκριση ενός αυτόματου συστήματος.
Παράλληλα στα εν λόγω υπό ανάπτυξη ραντάρ εξετάζεται η δυνατότητα κατανομής της στοιχειοκεραίας (phased array partition) έτσι ώστε να επιτελούνται ταυτόχρονα περισσότερες λειτουργίες όπως π.χ. έρευνα, παρακολούθηση, διεύθυνση βολής, φωτισμός CW, επικοινωνίες κ.τ.λ. Τα ραντάρ αυτά εφ’ όσον πρόκειται να κατευθύνουν και κατευθυνόμενα βλήματα Semi – Active Homing πρέπει να διαθέτουν επιπλέον ένα up/down ή τουλάχιστον ένα up link για την ενδιάμεση φάση της κατεύθυνσης (mid course guidance). Την αντίστοιχη δυνατότητα πρέπει να έχουν και τα βλήματα του φόρτου του πλοίου.
Για τον φωτισμό των στόχων στην τελική φάση (terminal phase) θα πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον δύο CW Illuminator οι οποίοι σε Interruptive Continuous Wave Illumination Mode (ICWI) θα επιτρέπουν την ταυτόχρονη εμπλοκή πάνω από 16 στόχων. Η λέξη “ταυτόχρονη” δεν είναι ακριβής για την περίπτωση, διότι ο φωτισμός των στόχων με την μέθοδο ICWI γίνεται σειριακά για «x msec ανά y msec» με επαναλήψεις του μοτίβου φωτισμού για τα τελευταία δευτερόλεπτα της τελικής κατεύθυνσης.
Η ύπαρξη βλημάτων τα οποία κατευθύνονται με IR ή Laser, επιβάλλει την χρήση ενός ηλεκτροπτικού συστήματος και ενός αισθητήρα Laser Warning που να συνεργάζονται με αντίστοιχα αντίμετρα.
Μεγάλη σημασία πρέπει να δοθεί στα παθητικά εντοπιστικά υπογραφών ραντάρ και επικοινωνιών (ESM και COMINT). Τα ενεργητικά αντίμετρα (ECM) δεν πείθουν για την αποτελεσματικότητα τους σε «one to one game» ιδιαίτερα σε περιβάλλον MTT, παρά μόνο εναντίον δικτύων (data links). Επομένως ένας ισχυρός παρεμβολέας επικοινωνιών θα δημιουργούσε κάποιο πρόβλημα στα εχθρικά δίκτυα δεδομένων.
Επικοινωνίες: Στις ναυτικές επικοινωνίες θα δημιουργηθούν νέα πρότυπα. Η τεχνολογία 5G είναι γεγονός και προσφέρει πολλές δυνατότητες. Ένα αμιγώς ελληνικό δίκτυο δεδομένων, βασισμένο στην τεχνολογία 5G, είναι δυνατόν να κατασκευασθεί με πλέγμα σταθμών ξηράς στα νησιά και την ηπειρωτική χώρα.
Η Naval Group αποκαλύπτει το Blue Shark, ένα υψηλής τεχνολογίας και περιβαλλοντικά υπεύθυνο πλοίο
Όπλα
Πρέπει να είναι δυνατή η αντιμετώπιση πλοίων επιφανείας, αεροσκαφών, σμήνους drones, sea skimming και high diving κατευθυνομένων βλημάτων. Τα όπλα τα οποία ήδη χρησιμοποιούνται ή θα…
Η συνέχεια στο Naval Defence
