historia y desarrollo de los submarinos

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
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- 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.
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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
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
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Severodvinsk 1
9500 t
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30 nds
120 m
14.5 m
10 m
4T/650 et
4T/533
SSN26 / SSN15
/ SSN16
38
34
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18300 t
28 nds
154 m 18.2 m
9m
4T/533 et
2T/650
SSN19 / SSN15
/ SSN16
48
70
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6T/533
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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
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4T/650
SSN21 / SSN15
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40
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Oscar II
10 13900 t
Yankee Notch 1
8300 t
10300 t
26 nds
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Akula I
8
7500 t
9100 t
28 nds
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Akula II
3
7900 t
9500 t
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Sierra II
2
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35 nds
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7.6 m
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Dotación
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SSN21 / SSN15
/ SSN16
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4T/533 et
4T/650
SSN21 / SSN15
/ SSN16
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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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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
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5000 t
25 nds
98 m
10 m
56
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