Aan het einde van de vorige eeuw en sinds het begin van het nieuwe millennium is er een tendens om de samenstelling van militaire vloten wereldwijd te verminderen. Dit is te wijten aan twee belangrijke factoren: de snellere groei van de kosten van zeewapens en de vermindering van de dreiging van het ontketenen van een wereldwijd militair conflict.
Vergelijkende analyse van de wereldscheepssamenstelling, uitgevoerd voor de periode van het begin van de nieuwe eeuw (1996-2001), toen een merkbare crisis werd waargenomen in de militaire scheepsbouw, en het eerste decennium (2009-2014), laat zien dat de gemiddelde snelheid de aanvulling van de samenstelling van het schip is licht toegenomen (met 7%), maar zelfs als het in de toekomst wordt gehandhaafd, zal het aantal oorlogsschepen van de hoofdklassen met minstens een derde worden verminderd (van ongeveer 3200 tot ongeveer 2200 eenheden). Tegelijkertijd is een van de belangrijkste ontwikkelingsgebieden de vervanging van gespecialiseerde schepen door multifunctionele schepen, zodat een kleinere samenstelling een breder scala aan gevechtsmissies kan oplossen. Wel is de plaatsing op één schip van het volledige aanbod armen en wapens maakt het nog duurder, en vandaar de constructie - klein. Daarom begonnen, samen met zulke krachtige multifunctionele schepen als torpedobootjagers en fregatten, korvetten, inferieur aan hen in termen van bewapening, een belangrijke plaats in te nemen in de bouwprogramma's.
De waargenomen trend werd weerspiegeld in de structurele veranderingen in de samenstelling van de wereldschepen. Zo daalde het gemiddelde aantal fregatten dat per jaar werd gebouwd in de opgegeven periode met meer dan 40%, en het tempo van de bouw van korvetten werd meer dan verdubbeld (met 2,2-2,3 keer).
De bouw van patrouillevaartuigen (OPV) - meer budget-analogen van korvetten - is ook merkbaar nieuw leven ingeblazen. Dit alles spreekt uiteindelijk van de wens van de leiders van maritieme landen in het licht van stijgende prijzen om het vereiste niveau van de samenstelling van het schip te behouden, zelfs ten koste van enige vermindering van het gevechtspotentieel van de meeste schepen.
Zo begint de centrale plaats bij het oplossen van het probleem van het aanvullen van de samenstelling van het schip te worden ingenomen door multifunctionele korvetten, de kleinste schepen in termen van kosten, maar nog steeds in staat om het hele scala aan basistaken uit te voeren die inherent zijn aan oppervlakteschepen. .
Het gemiddeld aantal schepen van de belangrijkste klassen dat per jaar wordt gebouwd.
De praktijk van het tweede decennium van de nieuwe eeuw stelde een aantal nieuwe vragen voor zeezeilers en ontwerpers van gevechtsoppervlakteschepen. Hun essentie ligt in een aanzienlijke uitbreiding van de functies die aan deze schepen zijn toegewezen. Nu moeten ze, naast de traditionele taken: de strijd tegen oppervlakteschepen, onderzeeërs, luchtverdediging, vuursteun voor landingstroepen, zorgen voor het zoeken en vernietigen van mijnen, patrouilles en bewaking in de economische zone, de olieproductie en visserijgebieden beschermen, zoek- en reddingsoperaties uitvoeren, hulp bieden aan mensen in nood, andere missies uitvoeren.
Gezien de vereisten om de verplaatsing en kosten van korvetten te beperken, wordt de uitweg uit deze situatie gezien in het idee om verwisselbare wapens te gebruiken. In de loop van de tijd is dit principe vrij duidelijk verdeeld in twee implementatietakken. Een daarvan betreft het creëren van een basisplatform waarop verschillende wapenopties kunnen worden geïnstalleerd tijdens de constructie van het schip. Om ervoor te zorgen dat deze aanpak niet te duur zou zijn, moesten de wapens worden gemaakt in de vorm van standaardmodules en op uniforme plaatsen worden geïnstalleerd. De meest bekende uitvoering van modulair bouwen is het Duitse MEKO-programma (Multi-purpose Combinatie). Tot op heden zijn er ongeveer 70 schepen van de fregat-korvettenklasse gebouwd als onderdeel van dit programma. Toegegeven, tegelijkertijd bleven van het hele idee van modulariteit in MEKO-projecten alleen de ontwikkelde enkelvoudige ontwerpoplossingen geïmplementeerd, en de gebouwde schepen zijn slechts in staat om een permanent en beperkt takenpakket uit te voeren. Maar niettemin moet deze manier van implementatie van het modulaire principe worden opgemerkt, en het heeft recht op leven.
Een andere richting in de ontwikkeling van het principe van modulariteit is om elk schip dat in het kader van dit concept is gebouwd, uit te rusten met verwisselbare wapens. Tegelijkertijd moet het aantal wapenmodules groter zijn dan het aantal stoelen op het schip (waardoor het scala aan op te lossen taken kan worden uitgebreid). De stoelen zijn verenigd en de vervanging van de ene module door de andere wordt tijdens het gebruik onmiddellijk uitgevoerd. De eerste schepen die in deze richting werden gebouwd, verschenen aan het einde van de vorige eeuw bij de Deense marine onder het StanFlex-300-programma. Deze schepen (14 eenheden) met een waterverplaatsing van ongeveer 500 ton als gevolg van de verandering van wapens (zoals vermeld, in niet meer dan 8 uur) konden de taken van het bestrijden van oppervlakte- en onderwatervijanden oplossen, mijnen bestrijden, de activiteiten van duikers verzekeren, los de problemen op van hydrografische ondersteuning en beheersing van waterverontreiniging. In 2004 werd deze aanpak echter herzien en alle schepen van het programma bleven met de bewapening erop geïnstalleerd. In de daaropvolgende jaren werden ze teruggetrokken uit de marine, met uitzondering van één schip.
Transformatorkamer van een multifunctioneel korvet.
Ondanks de eerste tegenslagen blijft het concept van tijdelijk geïnstalleerde wapens zich ontwikkelen, zowel bij de Deense marine (Absalon-klasse commando- en ondersteuningsschepen, Iver Huitfeldt-klasse fregatten, Knud Rasmussen-klasse arctische patrouillevaartuigen, Holm en Diana-klasse boten, MSF -klasse mijnenvegers), en in vloten andere landen - VS, VK, Duitsland en Italië. Tegelijkertijd stelde de analyse van de fouten van de eerste stappen de volgelingen van deze richting in staat om de volgende principes te ontwikkelen voor de ontwikkeling van dergelijke projecten.
De eerste is dat het schip altijd enige permanente bewapening zal hebben, wat nodig is voor elk gebruik van het schip en, wat nog belangrijker is, zo nauw verwant is aan algemene scheepssystemen en constructies dat het technisch onmogelijk is om het in de vorm te installeren van losse modules (containers) onpraktisch.
Het tweede principe, ook met betrekking tot de nomenclatuur van gecontaineriseerde wapens, zegt dat projecten met verwisselbare wapens geleidelijk, stap voor stap onder de knie moeten worden, van de eenvoudigste naar de moeilijkst te verzadigen containers geleidelijk. De introductie van dit principe wordt zowel verklaard door het feit dat de ontwikkeling en het gebruik van ingekapselde wapens een complexe technologische taak is, als door het feit dat de uitbreiding van het assortiment verwisselbare wapens aanzienlijke organisatorische ondersteuning vereist op het gebied van training van bemanningen en training. de koerstaken van het schip. Het is daarom geen toeval dat de eerste containers die op bekende projecten werden geïnstalleerd, zeecontainers waren met verschillende eigendommen (Independence, US Navy), en de vrachtcompartimenten werden gebruikt als plaatsen voor het houden van gearresteerde personen en huishoudelijke behoeften (Absalon, Deens Marine).
De introductie van de containerwapenbenadering is relevant voor de meeste hoofdklassen oppervlaktegevechtsschepen, maar op multifunctionele korvetten vereist het extra inspanningen, aangezien de plaatsing van tijdelijk geïnstalleerde wapens de toewijzing van extra volumes vereist, wat een moeilijke taak is voor schepen met een beperkte waterverplaatsing. Een analyse van de geïmplementeerde projecten en voltooide studies stelt ons in staat om de contouren van ontwerpoplossingen te schetsen waarmee we het met succes kunnen oplossen.
Allereerst is het nodig om het schip van extra capaciteit te voorzien. Dit kan worden bereikt door een zekere vergroting van de waterverplaatsing, een vergroting van de hoogte van de romp en een vergroting van het volume van de bovenbouw. Zoals de praktijk laat zien, wordt een acceptabel evenwicht bereikt met een toename van de waterverplaatsing van het schip in vergelijking met de traditionele tegenhanger met 25-27%. Tegelijkertijd moet in gedachten worden gehouden dat een toename van de verplaatsing een overeenkomstige toename van de capaciteit van de centrale en de implementatie van een aantal andere maatregelen vereist.
Op multifunctionele korvetten (met een waterverplaatsing van 2500-3000 ton) worden speciaal gevormde kamers in het schip, transformatorkamers (soms vrachtcompartimenten) genoemd, gebruikt om containers met tijdelijk geïnstalleerde wapens te huisvesten. Als er een licht korvet wordt gemaakt (met een waterverplaatsing van niet meer dan 1000 ton), worden de containers in dit geval op het open deel van het dek geplaatst. U kunt ook gespecialiseerde modules in niches installeren (Freedom, US Navy), maar dit brengt de veelzijdigheid in gevaar.
Door verschillende lay-outopties in overweging te nemen, kunnen we concluderen dat om de principes van insluiting effectief te implementeren, het totale gebied dat voor deze doeleinden is toegewezen, ten minste 30% van het oppervlak van de ontwerpwaterlijn van het schip moet zijn. Tegelijkertijd bezetten transformatorruimten een hoogte van ten minste twee tussendekruimten. Het is helemaal niet eenvoudig om zulke aanzienlijke ruimtelijke middelen toe te wijzen aan een schip van de korvetklasse, zelfs niet rekening houdend met de toename van de verplaatsing. Dit zijn de mogelijke manieren om het probleem op te lossen:
• Het verminderen van de samenstelling van wapens en wapens die permanent op het schip zijn geplaatst. Dit proefschrift komt volledig overeen met het idee van insluiting, aangezien, zoals reeds opgemerkt, slechts een bepaald deel van de inherente wapens permanent op het schip zou moeten worden geplaatst;
• inkrimping van de bemanning van het schip. Deze richting kan worden geïmplementeerd door de betrouwbaarheid van scheepsapparatuur te vergroten, bedieningspanelen te integreren en de scheepsbewapening zelf te robotiseren. Tegelijkertijd moet in gedachten worden gehouden dat het schip moet worden voorzien van plaatsen voor het huisvesten van personeel dat containercomplexen bedient. Over het algemeen kan het aantal bemanningsleden met 20-30% worden verminderd, onverminderd het gebruik van het schip.
Verhoogde vaarsnelheid in golven door de niet-traditionele rompvorm.
Op het eerste gezicht lijkt het misschien dat het bovenstaande doel gemakkelijk haalbaar is, maar dat is het in feite niet. Corvettes zijn per definitie oorlogsschepen die zich op een punt van evenwicht bevinden, en zelfs een kleine verschuiving ten opzichte van een ontwerpparameter kan de meest nadelige gevolgen hebben: alle inspanningen gericht op het verkrijgen van een succesvol ontwerp zullen worden doorgestreept. Om dit te voorkomen, nemen de ontwikkelaars van moderne korvetten hun toevlucht tot een aantal onconventionele oplossingen. Allereerst gaat het om de bouwkundige indeling.
Zoals reeds opgemerkt, is het voor een effectief gebruik van het insluitingsprincipe noodzakelijk om een aanzienlijk gebied toe te wijzen voor een transformatorruimte. Een van de manieren om dit probleem op te lossen kan de combinatie zijn van een helikopterhangar met een transformatorruimte. De plaatsing van een helikopterhangar, die verplicht is voor een modern multifunctioneel korvet, is op zichzelf een probleem voor schepen met een beperkte verplaatsing, maar in combinatie met een andere kamer van hetzelfde type - een transformatorkamer - kan het probleem wellicht worden opgelost. In dit geval bevindt de hangar zich onder het dek van het schip en zal de helikopter met een lift in de hangar stijgen en dalen. Door de hangar en de transformatorruimte te combineren, wordt het ook mogelijk om een krachtige helikopterlift in te zetten om containers te vervoeren. Bovendien zal de aanwezigheid van een dergelijke lift op het schip het mogelijk maken om bijna alle verticale routes erlangs te leggen voor het verplaatsen van munitie, voedsel en groot materieel.
De voorwaarden voor het gebruik van gecontaineriseerde wapens voor verschillende doeleinden stellen aanvullende eisen aan de energiecentrale. Dus als het schip vecht met de vijand die de achtervolging ontwijkt, dan is het wenselijk dat hij een voldoende hoge snelheid kan ontwikkelen, waardoor hij niet kan ontsnappen. Bij het oplossen van andere taken, bijvoorbeeld het zoeken naar en vernietigen van mijnen, patrouilleren of zoeken naar een onderzeeër, heeft het schip een geluidsarme energiecentrale nodig die bij lage snelheden goed wordt bestuurd en het schip voorziet van een positioneringsmodus. Ten slotte moet het schip bij het maken van lange overtochten in afgelegen gebieden van de zee voldoende vaarbereik hebben in termen van brandstofreserves, dat wil zeggen een zuinige energiecentrale. Al deze vereisten zijn moeilijk te implementeren in één type energiecentrale, dus een van de meest aantrekkelijke opties om het probleem op te lossen kan een gecombineerde energiecentrale zijn, bijvoorbeeld een gasturbine met gedeeltelijk elektrische aandrijving. In dit geval zal de vermogen-gewichtsverhouding (kW/t) van het schip, vergeleken met de traditionele analoog, ongeveer 1,5-2 keer toenemen.
De samenstelling van zo'n installatie zal bestaan uit gasturbine volslagmotoren en elektromotoren die zorgen voor beweging bij lage en geluidsarme snelheden. De gemengde samenstelling van de krachtcentrale zal het mogelijk maken om het bereik van scheepssnelheden zo volledig mogelijk te dekken met een optimale motorbelasting. Bovendien kan onder elektrische voortstuwing een aanzienlijk vaarbereik worden behaald.
Als de vereisten voor het project voorzien in een hoge volledige snelheid van het schip, dan moet dit niet alleen worden bereikt op stilstaand water, maar ook op een ruw zeeoppervlak, wat ook extra inspanningen zal vergen voor korvetten met een kleine verplaatsing.
De afgelopen jaren zijn er een aantal voorstellen verschenen die het mogelijk maken om de snelheid van een schip in ontwikkelde golven te verhogen. Onder hen zijn er ook exotische zoals bijvoorbeeld schepen met een meerwandige architectuur (catamarans, trimarans) of schepen met een klein waterlijngebied en actieve stabilisatiemiddelen. Voor budgetschepen van grootschalige constructie, zoals korvetten, lijken deze oplossingen echter niet geschikt. Veelbelovender kan het gebruik zijn van een rompvorm genaamd "wave-piercing" ("de golf snijden").
De romp van deze vorm wordt gekenmerkt door waterlijnen met een kleine kromming in de neus met een dunnere neus. In dit geval wordt een verhoogde zeewaardigheid bereikt doordat wanneer een golf oprolt, de smalle boeg van het schip niet na de top tevoorschijn komt, maar door de golf snijdt. De pitching-amplitude wordt kleiner en de kans op slammen wordt kleiner. In echte projecten van schepen met beperkte waterverplaatsing kan de optimale golfdoorborende rompvorm niet worden bereikt vanwege strikte capaciteits- en trimvereisten, dus in de praktijk zal een dergelijke romp, evenals vele andere ontwerpoplossingen, een soort compromis zijn. En toch zal het gebruik van de "wave-piercing" type romp de snelheid in ontwikkelde golven tot 15% verhogen in vergelijking met de traditionele rompvorm. Dit betekent dat het schip bijvoorbeeld bij een golf van 6-7 punten kan bewegen met een snelheid van maximaal 22-24 knopen en kan zorgen voor het gebruik van wapens en een helikopter.
Er zijn al een paar woorden gezegd over de verminderde bemanning, maar deze kwestie verdient het om apart te worden behandeld.
Recente prestaties op het gebied van bewapening en uitrusting, middelen voor gevechtscontrole en communicatie maken het mogelijk om bij het vormen van een bemanning te worden beperkt tot het aantal dat zorgt voor het behoud van de gevechtsgereedheid van het schip. De belangrijkste bijdrage aan de oplossing van dit probleem wordt geleverd door automatisering en robotisering van wapens en technische middelen, die ervan uitgaan dat alle wapens gebruiksklaar op het schip aanwezig zijn en automatisch worden herladen, en gevechtsoperatieplanning en wapensystemen controle worden uitgevoerd met behulp van een supersnel verenigd informatieschipnetwerk.
In moderne omstandigheden zullen ook extra inspanningen nodig zijn om het niveau van gezelligheid van het schip als netwerkgerichte agent in het operatiegebied te vergroten. Als gevolg hiervan zal het hele wapensysteem voldoen aan het principe van "piloot" -besturing, dat voorziet in minimale acties van de bemanning om wapens en technische uitrusting gereed te maken voor gebruik voor het beoogde doel. De introductie van het principe van robotisering hangt ook samen met de trend die zich in de wereldpraktijk ontwikkelt om personeel te verwijderen van direct contact met de vijand. Robotisering maakt het mogelijk om het scala aan taken dat door het schip wordt opgelost uit te breiden en de gevechtseffectiviteit te vergroten.
In tegenstelling tot gevechtsoperaties worden onder alledaagse omstandigheden andere groepen taken toegewezen aan de scheepsbemanning, waarvan de oplossing zorgt voor:
- het in goede staat houden van de technische middelen van het schip;
- het waarborgen van de overlevingskansen (strijd om de overlevingskansen) van het schip;
- onderhoud van het schip;
– laden en lossen van munitie en producten.
Multifunctioneel korvet van een nieuwe generatie.
Hun oplossing vereist een aantal personeelsleden dat dicht bij het bestaande aantal vergelijkbare schepen ligt en veel meer dan alleen kan worden geaccepteerd op basis van het leveren van gevechtsactiviteiten. Om de negatieve gevolgen van een sterke vermindering van het aantal bemanningsleden weg te nemen, kan het concept van twee bemanningen worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld gebruikelijk is voor schepen van het US Navy LCS-programma (het concept van twee bemanningen komt ook voor op onderzeeërs). In dit geval moeten bij de ontwikkeling van het project de volgende aanvullende activiteiten worden uitgevoerd:
- de betrouwbaarheid van wapens en uitrusting verhogen zodat, binnen de vastgestelde autonomie, uitrustingsstoringen alleen worden gecompenseerd door hot redundantie en blokvervanging;
- uitsluiten periodieke inspecties (draaien) van gevechts- en technische middelen terwijl het schip op zee is;
- effectievere middelen toepassen om vuur en water te bestrijden, die niet de directe deelname van een groot aantal mensen vereisen;
- laden en lossen van munitie en producten dient alleen op het basispunt plaats te vinden.
Om de mogelijkheid te behouden om het schip op zee netjes en in goede staat te houden, moet een citadelzone worden onderscheiden van alle scheepsterreinen, die alle woon- en dienstruimten van het schip verenigt. Het verlaten van personeel buiten deze compact geplaatste zone naar het onbewoonde deel van het schip moet strikt worden gereguleerd. Bovendien is het bij een verminderde bemanning noodzakelijk om maatregelen te nemen om het aantal kamers op het schip te verminderen vanwege hun uitbreiding. Hetzelfde geldt voor de gebouwen waar gevechtsposten staan. Uiteindelijk is het wenselijk om niet meer dan twee of drie gevechtsposten op het schip te hebben.
De introductie van ingeperkte wapens heeft ook gevolgen voor andere subsystemen van het schip. Zo groeit het aandeel van verschillende soorten laad- en los- en transportsystemen in de massalading merkbaar (met 2-2,5% van de waterverplaatsing van het schip). Om extra landingsvaartuigen en robotsystemen aan boord te krijgen, te lanceren en uit het water te halen, zal het nodig zijn om krachtigere en veelzijdigere lanceerinrichtingen te creëren, mogelijk van het sliptype.
Transportmiddelen: kranen, lieren, karren, etc., tijdelijk geïnstalleerde wapens - moeten ook, indien mogelijk, universeel zijn. Tegelijkertijd kan een deel van het transportmaterieel op de wal worden opgeslagen. In ieder geval is het noodzakelijk om doorlopende transportroutes te bieden, door luiken te passeren en de werkgebieden van transportapparatuur te verbinden. De aanwezigheid van een krachtige verticale lift voor een helikopter vergemakkelijkt de oplossing van dit probleem enorm, zoals hierboven al vermeld.
Uit het werk dat de afgelopen jaren is verricht aan het inperkingsprobleem is gebleken dat het in een aantal gevallen niet alleen kan gaan om één of meerdere typen standaard zeecontainers waarin tijdelijk geïnstalleerde wapens zijn ondergebracht. Wanneer het technisch haalbaarder is, kunnen wapensystemen worden geleverd gemonteerd op niet-standaard geïntegreerde frameconstructies of, in het algemeen, gelost en losgemaakt op een schip vanuit standaardcontainers, die vervolgens worden teruggebracht naar de kust.
Op het schip moeten voor tijdelijk geïnstalleerde wapens die in een of andere vorm worden ontvangen, middelen aanwezig zijn om ze op normale plaatsen los te maken, ook bij storm, evenals snelkoppelingen die zorgen voor de toevoer en ontvangst van gebruikte media, stroomvoorziening van verschillende spanningen en capaciteiten, tweerichtingscommunicatie en beheer.
Opgemerkt moet worden dat de hierboven genoemde taken en die waarmee de ontwikkelaars van moderne multifunctionele korvetten met verwisselbare wapens worden geconfronteerd, een paar jaar geleden niet naar tevredenheid konden worden opgelost. Velen van hen vereisten het gebruik van de nieuwste technologieën. Om de groei van verplaatsing tegen te gaan, worden tegenwoordig dus veel composietmaterialen gebruikt, waaronder structuren die zijn verkregen door vacuüminfusie. Tegelijkertijd worden grote uitsparingen in het vrijboord en de bovenbouw afgesloten met patrijspoorten, waardoor stealth-technologieën vollediger kunnen worden geïmplementeerd. Op hun beurt worden compacte en krachtige aandrijvingen, hydraulische systemen, nieuwe materialen en besturingssystemen gebruikt om een complex van transportvoorzieningen, diverse aandrijvingen en scheepsinrichtingen op een schip met een beperkte waterverplaatsing onder te brengen. Het aantrekken van innovatieve oplossingen voor nieuwe projecten vereist ook levensondersteunende systemen, milieubescherming en vele andere.
De implementatie van de inperkingsprincipes en een kleinere bemanning stellen hogere eisen aan de wal- en onderhoudsomstandigheden. Het vereist ook een wijziging van een aantal leidende documenten over de tactische training van schepen, de organisatie van speciale training en de procedure voor het aan land plaatsen van de bemanning. Het is duidelijk dat het bereik van tijdelijk geïnstalleerde wapens, de vereisten voor de tijd van hun vervanging en technische paraatheid moeten worden gekoppeld aan het model van het gebruik van het schip, de frequentie van voorkomen van bepaalde taken.
Ter afsluiting van de presentatie van de ervaring met het ontwerpen van moderne multifunctionele korvetten en benaderingen voor het implementeren van de principes van containerisatie, moet worden opgemerkt dat wetenschappers en ontwerpers al bezig zijn met de ontwikkeling van het hele complex van problemen die in dit artikel worden besproken en die het uiterlijk bepalen en kwaliteitsparameters van de korvetten van morgen. De resultaten van dit werk zullen fundamenteel nieuwe schepen van de binnenlandse vloot zijn, die de nieuwste verworvenheden van geavanceerde technologieën belichamen. Hoe effectief we op deze en andere geavanceerde gebieden vooruitgang zullen boeken, zal de komende jaren blijken.