Stealth und Drohnen, wie tkMS die 212CD für die Zukunft entwickelt
Von: Jaime Karremann
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Während die Ausschreibung für den Ersatz der Walross-Klasse nach kurzer Verzögerung fortgesetzt wurde, hat thyssenkrupp Marine Systems (tkMS) in Deutschland intensiv an der Gestaltung der künftigen U-Boote für Deutschland und Norwegen, der 212CD, gearbeitet. Dieses U-Boot bildet die Grundlage für das Angebot, das tkMS Nederland machen möchte.
Der 212CD hat keinen runden Zylinder, ist aber eckig. (Bild: tkMS) Lautlos ist
die Ausschreibung für die neuen niederländischen U-Boote in die nächste Phase eingetreten, die D-Phase. Die Defense Materiel Organization (DMO) befindet sich in Gesprächen mit den drei verbleibenden Anbietern, um gemeinsam die Anforderungen zu ermitteln und Entwürfe zu entwickeln.
DMO möchte, dass die neuen Boote auf einem vorhandenen Design basieren. Eines der möglichen Designs ist das 212CD (Common Design) für Deutschland und Norwegen von tkMS. Dieses neue 2.500 Tonnen schwere U-Boot befindet sich noch in der Entwicklung. Der Vertrag wird voraussichtlich im nächsten Frühjahr unterzeichnet, schrieb das deutsche Verteidigungsministerium im vergangenen Monat als Antwort auf parlamentarische Anfragen, aber es gibt bereits weitere Informationen zu den neuen Booten. Umso mehr Grund, sich eingehender mit dem Design der 212CD und dem Programmmanager für neue niederländische U-Boote bei tkMS, Holger Isbrecht, zu befassen.
LFAPS
Das LFAPS an einer der aktuellen M-Fregatten ist ein Beispiel für ein aktives Sonar, das ein Sonarsignal mit niedriger Frequenz überträgt und U-Boote gut erkennen kann. (Bild: Royal Navy)
Stealth-U-Boot
Unentdeckt bleiben zu können, ist eines der wichtigsten Merkmale von U-Booten, aber die Entwicklungen auf der Seite von U-Boot- Kämpfern stehen nicht still. Gleichzeitig tun U-Boot-Designer alles, um U-Boote unsichtbar zu machen.
TkMS investiert seit langem auch in die Verbesserung der Rückverfolgbarkeit von U-Booten. Während sich Designer in der Vergangenheit hauptsächlich darauf konzentrierten, U-Boote so leise wie möglich zu machen, versuchen sie nun, eine Antwort auf das Aufkommen von unter anderem aktiven Sonaren zu finden, die hinter einem Schiff gezogen werden und U-Boote mit sehr niedrigen Sonarpings zunehmend erkennen können.
In diesem Fall geht es nicht darum, wie leise das U-Boot ist, sondern wie viel Schall das U-Boot zurück zum aktiven Sonar reflektiert. Je mehr das U-Boot springt, desto besser kann es erkannt werden, desto höher ist die sogenannte Zielechostärke . Die Reduzierung der Zielechostärke erfolgt seit Jahren, indem beispielsweise Fliesen auf die Haut des U-Bootes geklebt werden. Diese Kacheln absorbieren das Sonargeräusch.
Diese Kacheln eignen sich jedoch besonders gut für die Mittelfrequenz und nicht für die neuen Niederfrequenzsonare, bei denen die Kacheln viel dicker sein müssen. Außerdem werden diese Fliesen zu schwer.
Was es besonders schwierig macht, ist, dass eine Schallwelle mit einer niedrigen Frequenz manchmal sehr gut durch die Haut des Bootes geht und nur von Objekten im Boot reflektiert wird.
tkMS hat daher untersucht, wie die Sichtbarkeit von U-Booten für diese Niederfrequenzsonare verringert werden kann. Anstatt Materialien auf die Haut zu kleben, die das Sonarping absorbieren muss, stellt sich heraus, dass eine Beschichtung ( Übertragungsverlust ) das Signal abschwächt , wonach das von den Objekten im Boot reflektierte Signal viel geringer wird.
Eine andere Lösung sind schräge Oberflächen. U-Boote sind normalerweise zylindrisch oder tropfenförmig, aber dies bedeutet auch, dass das Sonarsignal recht gut zum Absender zurückprallt. Da Sonarsignale auch vom Meeresboden und der Wasseroberfläche zum U-Boot abprallen, wurde angenommen, dass die geneigten Flugzeuge für U-Boote nicht günstig sind.
Bei der Untersuchung von TKMS wurde festgestellt, dass die Kombination aus Übertragungsverlustbeschichtung und nicht einem runden, sondern polygonalen U-Boot ein verstohlenes U-Boot ergibt, das für niederfrequentes Sonar schwieriger zu erkennen ist, selbst wenn die Sonarsignale von verschiedenen Seiten des U-Bootes kommen. Diese beiden Elemente wurden daher auf die 212CD angewendet.
tkMS
Wie viel Sonarsignal gibt ein U-Boot zurück? Hier wurden drei Modelle von tkMS getestet. Das blaue ist ein gewöhnliches U-Boot ohne Beschichtung. Der rote ist rund, hat aber eine Beschichtung. Das Grün ist beschichtet und eckig. Die Testergebnisse zeigten, dass bei einem Sonarpuls (in diesem Fall von 3 kHz) das blaue U-Boot das Sonarsignal am besten und das grüne am wenigsten reflektiert. (Quelle: 'Eine Unterwasserfahrzeugform mit reduzierter akustischer Rückstreuung', von T. Avic, tkMS)
Lautlos und nicht magnetisch
Beim 212CD hört es hier nicht auf, denn wie viele andere tkMS-U-Boote besteht auch der 212CD aus nicht magnetischem Stahl. "Die Erkennung durch immer fortschrittlichere Sensoren, die nach Änderungen im Erdmagnetfeld suchen, ist daher viel schwieriger geworden", sagt Holger Isbrecht. "Darüber hinaus ermöglicht der luftunabhängige Antrieb im Freien auf Brennstoffzellenbasis, dass der 212CD wochenlang unter Wasser bleibt, und dieser Antriebsmodus erzeugt nichts, um das Boot zu erkennen."
„Darüber hinaus wurde der 212CD entwickelt, um Strömungsgeräusche zu reduzieren[das Geräusch, das durch Wasser verursacht wird, das am Rumpf vorbei fließt, JK] ist stark reduziert. Das vom Boot selbst erzeugte Geräusch wurde dank doppelter elastischer Anordnungen und Plattformen sowie einer genauen Auswahl der Komponenten auf ein absolutes Minimum reduziert. Aufgrund eines leiseren U-Bootes können seine eigenen Sonare weiter entfernte Kontakte hören, und die Entfernung, in der das U-Boot von einem Gegner erkannt werden kann, hat abgenommen. "Unter
Wasser ohne Außenluft einweichen.
Es wurde schon seit einiger Zeit erwähnt: Der 212CD kann wochenlang unter Wasser bleiben, ohne in die Periskoptiefe gehen zu müssen, um die Batterien aufzuladen. Im Vergleich: U-Boote ohne luftunabhängigen Antrieb (AIP) müssen regelmäßig schnauben. Sie können dann direkt unter der Oberfläche durch das Geräusch der Dieselmotoren und der über den Wellen hervorstehenden Masten erkannt werden.
AIP gibt es in verschiedenen Geschmacksrichtungen. tkMS hat AIP seit den 1990er Jahren kontinuierlich weiterentwickelt, insbesondere im Bereich Brennstoffzellen. "Unsere derzeitige Advanced Submarine Fuel Cell (ASFC) ist die neueste Entwicklung und die vierte Generation von Brennstoffzellen. Sie wird auch an Bord der 212CD und eines weiteren zukünftigen U-Bootes kommen, das wir derzeit entwickeln", sagte Isbrecht. Laut Isbrecht bedeutet ASFC eine weitere Verbesserung in folgenden Punkten:
• Effizienzsteigerung;
• Modularer Aufbau und daher skalierbar und an die Wünsche des Kunden anpassbar;
• Besser zu pflegen;
• Robuste Architektur, verbesserte Betriebsverfügbarkeit;
• Hohe Energiedichte.
Kommunikation unter Wasser
In der Vergangenheit waren U-Boote praktisch von der Außenwelt abgeschnitten. Unter Wasser ist die Kommunikation sehr schwierig, und wenn U-Boote Nachrichten senden, können sie erkannt werden. Selbst jetzt bevorzugen U-Boote es, so wenig wie möglich zu kommunizieren, aber U-Boote können sich dem zunehmenden Informationsaustausch nicht entziehen. Nicht ohne Grund ist informationsgesteuertes Handeln eine der Säulen der Verteidigungsvision 2035.
Radar-, Radio- und Telefonsignale können das Wasser nicht durchdringen. Dennoch ist die Kommunikation unter Wasser eine der Möglichkeiten von U-Booten. Isbrecht: "Moderne, leistungsstarke Algorithmen ermöglichen eine ordnungsgemäße und sichere Kommunikation unter Wasser, ohne dass viel Lärm erzeugt werden muss. Dies ist sogar bei einem Geräuschpegel möglich, der das Umgebungsgeräusch unter Wasser nicht überschreitet. Koordination der Einheiten und nur der Die dringend benötigte Kommunikation ist für die Kommunikation unter Wasser unerlässlich. "
Die 212CD kann auch mit diesen neuen Entwicklungen Schritt halten, wie Isbrecht auch sagt, dass die "212CD in der Lage sein wird, mit unbemannten Schiffen unter Wasser zu kommunizieren". Übrigens werden diese Schiffe selbst auch immer mehr Akustik für die Navigation verwenden, und das U-Boot verwendet diese Mittel auch zur Verfolgung der Drohnen. Drohnen Ein U-Boot, das in Dienst gestellt wird, ist äußerst modern und der brandneue Rumpf hält Jahrzehnte. Im Boot beginnt der Alterungsprozess jedoch aufgrund immer schnellerer technologischer Entwicklungen schnell.
tkMS möchte, dass der 212CD während seiner gesamten Lebensdauer um neue Innovationen erweitert wird. Laut Isbrecht erfordert die Anpassung eines Designs an zukünftige Entwicklungen Untersuchungen darüber, wie ein U-Boot mit Drohnen arbeiten kann. Die Drohnen selbst existieren bereits. Die Industrie verwendet kleine bis mittelgroße unbemannte U-Boote für Kartierungs- und Inspektionsaufgaben. Sogenannte "Roboterschwärme" sind eine große Anzahl, normalerweise einfache Roboter, die kollektives Verhalten zeigen sollten. Sie sind normalerweise einfach und in Reichweite, Sensorleistung und Leistung begrenzt Intelligenz. Zukünftige U-Boote können mit ihren Drohnen Schwarmtaktiken anwenden, und diese könnten auch eine Bedrohung für sie darstellen. Mit den oben genannten operativen Anforderungen wird das WolfsrudelMorgen wird es wahrscheinlich ein Team aus mehreren großen unbemannten Unterwasserfahrzeugen und einem bemannten U-Boot geben. Unbemannte Schiffe bieten dem bemannten U-Boot eine deutlich größere Reichweite bei der Kontakterkennung und Flexibilität, um Gegner daran zu hindern, ihre Ziele zu erreichen. "
Obwohl die heutigen Schiffe noch nicht über die erforderlichen Informationen verfügen, um effektiv zusammenzuarbeiten und militärische Missionen durchzuführen, arbeiten Softwareentwickler von tkMS laut Isbrecht europaweit an hochentwickelten Autonomiealgorithmen für unbemannte maritime Systeme. In der Zwischenzeit bemühen sich Hardwareentwickler, die physischen Herausforderungen der Drohnen zu lösen, indem sie beispielsweise sichere Batteriesysteme mit einer hohen Energiedichte entwickeln.
Der Blick in die Zukunft, die näher liegt als viele vielleicht denken, ist der Schlüssel zum Konflikt der Zukunft, wenn man gemeinsam bemannte und unbemannte Systeme intelligent einsetzt. „Unbemannte Schiffe bieten die Flexibilität, den Gegner zu überraschen und zu verwirren. Sie können beispielsweise auch verwendet werden, um bestimmte Teile des Meeres nach nicht geräumten Minen zu erkunden und einen sicheren Durchgang zu finden. Einsatz kleiner, hochleistungsfähiger Schiffe Einheiten können sogar zum Abfangen von Raketen beitragen. Insbesondere kleinere Marinen können mit unbemannten Mitteln mehr Schlagkraft erzeugen und halten länger. Es ist wichtig, heute an diesen zukünftigen Taktiken zu arbeiten ", erklärt Isbrecht.
Um Spezialkräfte zu liefern, während das U-Boot unter Wasser bleibt, verfügt die 212CD im Segel über den Aufbau, eine Abteilung für Spezialkräfte, den "Fast Deployment Area" (FDA), in dem Platz für eine Einheit Spezialeinheiten ist. Die Froschmänner verlassen das Schiff. U-Boot und gehen durch eine Tauchschleuse zur FDA. Dort warten sie, stellen Heizung und Anschlüsse für Atemluft bereit. Wenn sich das U-Boot in Küstennähe befindet, verlassen sie die FDA. "
Isbrecht: "Wenn ein größerer Raum für mehr Gegenstände und Personen benötigt wird, kann eine 'Garage' einfach als flexible Ladekapazität am hinteren Teil des 212CD montiert werden."
Zukunft
Wenn der Vertrag für sechs 212CD-U-Boote (zwei für Deutschland und vier für Norwegen) tatsächlich im Jahr 2021 unterzeichnet wird, wird das erste U-Boot im Jahr 2029 zur Auslieferung bereit sein. Die letzten ungefähr sechs Jahre später.
Dies ist jedoch unabhängig von einem Bauprogramm für zukünftige niederländische U-Boote, denn wenn es nach tkMS geht, werden sie in Den Helder fertiggestellt.
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