Okręty podwodne typu S-80: Najbardziej innowacyjny konwencjonalny okręt podwodny

Artykuł sponsorowany przygotowany przez firmę Navantia

Okręty podwodne są coraz częściej wykorzystywane przez marynarki wojenne do odstraszania agresora, projekcji siły oraz do ochrony kluczowych szlaków żeglugowych.

Okręt podwodny to niezwykle wszechstronny typ uzbrojenia o niebagatelnym potencjale. Jest bardzo prawdopodobne, że jeszcze przez wiele lat będzie odgrywać kluczową rolę w wojnie na morzu. W miarę jak zmienia się środowisko strategiczne, które staje się coraz bardziej złożone i pełne wyzwań, okręty podwodne będą zyskiwały na znaczeniu pod względem zdolności do przeciwdziałania agresji oraz utrzymania stabilności i pokoju.

Okręty podwodne są też coraz bardziej zaawansowane technicznie wraz z rozwojem nowych rozwiązań takich jak systemy napędu niezależnego od powietrza (ang. Air Independent Propulsion, AIP) czy podwodne bezzałogowce. Stają się też coraz tańsze, przez co na ich użytkowanie będą mogły sobie pozwolić również mniejsze marynarki wojenne. Wzrost wykorzystania okrętów podwodnych wśród światowych flot prowadzi do nowej ery wojny podwodnej.

30 listopada 2023 roku okręt podwodny S-81 „Isaac Peral” dostarczono i wprowadzono do służby w Armada española. Okręt ten to pierwsza z czterech zaprojektowanych i budowanych w Hiszpanii jednostek zamówionych przez hiszpańską marynarkę w stoczni Navantia. Sukces tego programu ma fundamentalne oparcie we współpracy ustanowionej między hiszpańską MW, Ministerstwem Obrony i firmą Navantia, a także w wielozakresowej współpracy światowej klasy spółek, które zobowiązały się dostarczyć najnowocześniejsze technologie, w koordynacji z Navantią – gdzie ta ostatnia przyjęła rolę głównego wykonawcy.

Budowa trzech okrętów podwodnych dla hiszpańskiego Ministerstwa Obrony trwa w stoczni w Kartagenie. Druga z jednostek, S-82 „Narciso Monturiol”, obecnie jest w fazie budowy i integracji. Zgodnie z ustanowionym harmonogramem kadłub ciśnieniowy (sztywny) będzie złożony w całości w pierwszej połowie 2024 r., przed rozpoczęciem fazy prób. Trzeci z okrętów, S-83 „Cosme García”, otrzyma system AIP o nazwie BEST (Bio-Ethanol Stealth Technology). To rozwiązanie pomyślnie przeszło próby zakładowe (ang. Factory Acceptance Test, FAT) w 2023 r. To sprawdzony system, jest zatem już dostępny i gotowy do użytku w sekcji nr 3 okrętu podwodnego S-83. Czwarta z jednostek, S-84 „Mateo García de los Reyes”, znajduje się w fazie budowy różnych sekcji kadłuba ciśnieniowego. Prace mają zakończyć się do końca bieżącego roku.

Z wypornością podwodną wynoszącą niespełna 3 tys. ton S-80 oferuje unikalne w skali NATO zdolności jak na konwencjonalny okręt podwodny, które dotąd były dostępne jedynie współczesnym jednostkom z napędem jądrowym (SSN). Z uwagi na wysoki stopień automatyzacji hiszpańskie jednostki może obsłużyć zmniejszona załoga. Okręty podwodne można w pełni zintegrować w Grupach Zadaniowych tak, by zwalczały okręty okręty nawodne i podwodne, atakowały cele naziemne, stawiały miny, czy zajmowały się zadaniami rozpoznania, nadzoru i wywiadu (ang. Intelligence, Surveillance and Reconaissance, ISR).

W ramach tego programu Hiszpania stanie się jednym z niewielu państw, które będzie w stanie projektować i budować okręty podwodne – jednostki o niezwykle wysokim stopniu złożoności, od których wymaga się zdolności do długotrwałego, autonomicznego działania we wrogim środowisku operacyjnym. Program S-80 to największe wyzwanie technologiczno-przemysłowe, przed którym stanęła hiszpańska zbrojeniówka. To ogromny skok techniczny i technologiczny dla Navantii, która ukończyła budowę okrętu podwodnego bazującego na własnym projekcie, przyjmując także rolę podmiotu odpowiedzialnego za projekt techniczny, a także za wsparcie jednostek w cyklu życia (LCC).

Cykl technologicznej ewolucji został zakończony – od budowania w Hiszpanii okrętów na podstawie zagranicznych projektów, po krajowe opracowanie własnej jednostki. Państwowa spółka odpowiada nie tylko za zbudowanie platformy, ale także za dużą część systemów zainstalowanych na okręcie, w tym Zintegrowany System Zarządzania Platformą (Integrated Platform Management System, IPMS), Zintegrowany Trzon Systemu Walki (Integrated Combat System Core, ICSC), i System Cyberobrony (Cyber Defence System), czy też symulatory taktyczne i symulatory platformy umożliwiające ciągłe szkolenie załogi.

Unikalny System AIP BEST

W ramach programu prowadzone są także intensywne prace badawczo-rozwojowe nad unikalnymi rozwiązaniami w dziedzinie napędu niezależnego od powietrza (ang. Air Independent Propulsion, AIP), który ma wydłużyć czas pozostawania okrętu w zanurzeniu. Rozwiązanie BEST AIP proponowane przez Navantię to obecnie najbardziej zaawansowana, rewolucyjna propozycja na rynku, umożliwiająca wydłużenie czasu pozostawania w zanurzeniu dla konwencjonalnych OP, tym samym zapewniająca im także szerokie zdolności taktyczne.

Systemy AIP trzeciej generacji zostały opracowane dla ekspedycyjnych okrętów podwodnych. W BEST AIP magazyn wodoru zastępuje system jego pozyskiwania poprzez przetwarzanie bioetanolu. System BEST AIP autorstwa Navantii łączy w sobie wiedzę hiszpańskiej spółki Abengoa Innovación (system przetwarzania paliwa) i amerykańskiej firmy Collins Aerospace, znanej z wielu osiągnięć w sektorze kosmicznym, lotniczym oraz ze współpracy z NASA. Podmiot ze Stanów Zjednoczonych dostarcza ogniwa paliwowe. Wodór wytwarzany jest w tym systemie z bioetanolu – organicznego, bezpiecznego i dostępnego na całym świecie, co stanowi czynnik wyróżniający BEST AIP od innych rozwiązań.

Wyzwanie stanowiło stworzenie najnowocześniejszego generatora wodoru, czyli zminiaturyzowanego systemu przetwarzania bioetanolu, o wysokiej wydajności cieplnej, który dostarczałby surowca do opartego o membranę PEM (Proton Exchange Membrane) ogniwa paliwowego opracowanego na potrzeby programu S-80. Gazy powstające w procesie wytwarzania paliwa są obsługiwane przez system utylizacji CO₂, zapewniający doskonałe wręcz rozpuszczenie tego gazu w wodzie morskiej oraz gwarantujący doskonałe właściwości akustyczne, dorównujące okrętom napędzanym elektrycznie. System jest w pełni zautomatyzowany. Nie wymaga do swojego działania dodatkowej załogi ani wysoko wykwalifikowanego personelu.

Potęga Okrętu

Okręt Podwodny S-80 wyposażono w ICSC (Integrated Combat System Core), opracowany przez Navantię we współpracy z Lockheed Martin. ICSC integruje system sonarów opracowany przez Lockheed Martin wraz z sonarem holowanym SAES. Wszystkie sonary dysponują większą liczbą hydrofonów i zapewniają parametry lepsze od systemów zabudowanych na większości konwencjonalnych okrętów podwodnych.

Poza tymi zdolnościami kluczową cechą systemu ICSC jest jego architektura. Oparty o otwartą architekturę projekt nie tylko umożliwia integrację najnowszych istniejących nowoczesnych sensorów i efektorów, ale też sprawia, że ICSC będzie w stanie z łatwością przyjąć nowe rozwiązania w przyszłości.

Łatwość integracji nowych systemów wnosi tu także kolejną cechę, wysoko ocenianą przez państwowego użytkownika – możliwość integracji systemów opracowanych w kraju i usprawnienia ich działania w zależności od wykonywanych zadań. To prowadzi do doskonałego dopasowania zdolności okrętów do realizacji założeń Polityki Obrony Narodowej.

Okręt ten cechuje się też wysokim stopniem automatyzacji, dzięki czemu można dokonać znacznej redukcji załogi. Sterowanie odbywa się z wykorzystaniem systemu fly-by-wire. S-80 oferuje optymalną dla oceanicznego okrętu podwodnego manewrowość, wraz z pomijalnymi ograniczeniami wynikającymi z bezpieczeństwa operacyjnego. Okręt cechuje się niskimi sygnaturami, nie potrzebuje również dużo czasu na powierzchni, w stosunku do czasu, który jest w stanie spędzić w zanurzeniu. Dzięki temu może wykonać zadanie i wrócić do macierzystej bazy bez wykrycia. Natomiast w kwestii serwisu okręty S-80 cechują się maksymalną sprawnością operacyjną.

Poza systemem SAS, Lockheed Martin wykonał także integrację śledzenia śladów akustycznych w ramach systemu Track Management System w ICSC. Jest to możliwe, dzięki implementacji zaawansowanych funkcji identyfikacji śladów, a także ich klasyfikacji, takich jak fuzja, korelacja, czy kojarzenie.

By zarządzać dużą liczbą śladów, które jest w stanie wygenerować potężny zespół sonarów w obrębie złożonych scenariuszy taktycznych, Lockheed Martin zdecydował się zintegrować w ramach ICSC jedno z najbardziej zaawansowanych informatycznych rozwiązań TMA (ang. Target Motion Analysis) na świecie. Oprogramowanie to pozwala na automatyczną dedukcję, z minimalnym czasem przetwarzania danych, pozycji i powiązanych danych kinematycznych (kurs, prędkość) w odniesieniu do ruchu wykrytych śladów akustycznych (wyłącznie na podstawie namiaru). Te estymacje wykonuje system bez interwencji operatora w odniesieniu do wszystkich wykrytych śladów.

W ramach systemu uzbrojenia zastosowano 6 wyrzutni torped oraz zdolność do załadowania i przechowania 18 sztuk uzbrojenia. System jest w stanie odpalać wielozadaniowe, ciężkie torpedy dalekiego zasięgu, inteligentne miny, a także przeciwokrętowe pociski rakietowe.

Domena walki podwodnej wymaga zdolnego do adaptacji, elastycznego i łatwego w utrzymaniu systemu sonarowego. Lockheed Martin we współpracy z hiszpańskimi i amerykańskimi spółkami opracował pełny system sonarowy o otwartej architekturze. Ta cecha pozwoli na rozszerzenie zdolności systemu w przyszłości. Sonary na S-80 zapewniają zdolności do wykrycia, klasyfikacji i śledzenia kontaktów akustycznych z wykorzystaniem szeroko- i wąskopasmowego pasywnego wykrywania, szeroko- i wąskopasmowego pasywnego śledzenia, pasywnego i aktywnego lokalizowania dzięki przechwytywaniu emisji oraz aktywnego wykrywania i śledzenia w oparciu o wysokie częstotliwości. Ten podsystem zapewnia także zdolność do analizy wykrytych sygnałów akustycznych. Układ systemu posiada atrybuty rozwiązania otwartego, takie jak maksymalizacja dostępności danych na poziomie fizycznym i modułów. Otwarta architektura umożliwia też szybkie wdrażanie nowych zdolności dla okrętu.

Zespół C6ISR Antisubmarine System z firmy Lockheed Martin oznaczony jest jako organizacja SEI CMM poziomu 5 i SEI CMMI poziomu 4 – należy zatem do elitarnej kategorii. Integracja istniejących systemów, sonarów klasy COTS oraz nowo opracowanego oprogramowania w ramach już zintegrowanego pakietu wymaga szczególnego doświadczenia i wiedzy. Lockheed Martin z dumą jest w stanie zaoferować jedno i drugie Navantii oraz Marynarce Wojennej Hiszpanii, w odniesieniu do S-80 – na dziś, jak i w przyszłości. Z radością przyjmujemy szansę na kontynuowanie tych relacji w toku dostawy i cyklu życia OP typu S-80 hiszpańskiej MW przez nadchodzące lata, a w przyszłości również chętnie podejmiemy pracę z innymi Marynarkami Wojennymi, które zdecydują się na wybranie platformy S-80 jako trzonu narodowych sił podwodnych.

System uzbrojenia S-80 jest w stanie przyjąć taktyczne pociski rakietowe przeznaczone do atakowania celów lądowych takie jak Tomahawk Land Attack Missile (TLAM) i zapewnia przestrzeń na integrację systemów sterowania uzbrojeniem.

Navantia pracuje nad wprowadzeniem dodatkowych zdolności do okrętów podwodnych S-80 w ramach ewolucji typu. Chodzi tu m.in. o możliwość rozmieszczania i odbierania z teatru działań podwodnych bezzałogowców, alternatywne konfiguracje powierzchni sterowych, czy wyposażenie OP w akumulatory litowo-jonowe. Akumulatory litowo-jonowe leżą obecnie w polu zainteresowań większości flot na świecie. Technologia ta pozwala OP, zajmując taką objętość w kadłubie jak ogniwa kwasowo-ołowiowe, na wydłużenie czasu, przez który OP może poruszać się z maksymalną prędkością w zanurzeniu, oraz na skrócenie czasu niezbędnego do naładowania akumulatorów. Ponadto, rozwiązania te cechują się niższym wagomiarem. Navantia blisko współpracuje z potencjalnymi dostawcami celem rozwijania i implementowania na S-80 najnowszych dostępnych technologii przy pierwszej możliwej okazji, zarówno w zakresie oferty eksportowej, jak i dla jednostek MW Hiszpanii, jeżeli powstanie taka potrzeba.

Nowoczesne okręty podwodne muszą cechować się zbilansowanym zestawem zdolności, by mogły wykonywać szeroki zakres zadań i być użyteczne w wielu scenariuszach operacyjnych. Wymagania tego typu mogą zostać spełnione przez rozwój techniczny, np. pocisków dalekiego zasięgu, z zaawansowanymi sensorami, cechującymi się wysoką manewrowością, odpalanymi z okrętów podwodnych. Zwiększą one zdolność do prowadzenia działań w sposób niezauważony, z wykorzystaniem efektu zaskoczenia.

Obecnie Navantia współpracuje z norweską firmą Kongsberg w zakresie opracowania odpalanego spod wody wariantu pocisku NSM i jego integracji na S-80. Liderem tego programu jest hiszpańska MW.

System pocisku NSM odpalanego spod wody składa się z kapsuły na pocisk zaprojektowanej tak, by pasowała do interfejsu standardowych w NATO wyrzutni torped kalibru 533 mm. Kapsuła ma chronić pocisk w trakcie przenoszenia, przechowywania, ładowania, i odpalania, aż do chwili, gdy znajdzie się na powierzchni. Sposób odpalenia kapsuły będzie podobny do tego właściwego standardowej ciężkiej torpedzie.

Planowanie zadania dla pocisku, w tym także jego trasy, oprze się o informację na temat zadania i zestaw danych krajobrazowych, takich jak cyfrowe mapy elewacji, elektroniczny zestaw danych na temat zagrożeń, dane na temat stref wykluczenia, zasady i kryteria wyboru celów, definicja sieci (kontroler, kontroler alternatywny, dowolny trzeci węzeł danych na temat celów), czy informacje na temat samego celu (lokalizacja, kinematyka, typ). Moduł planowania misji dla pocisków NSM-SL będzie zintegrowany w systemie ICSC okrętu.

Program Orka Marynarki Wojennej RP

Tworząc okręt S-80, Navantia zakłada również wykorzystanie możliwości eksportowych poprzez zaoferowanie rozwiązania skrojonego na miarę.  Polski program OPNT Orka to jedna z głównych szans eksportowych dla Navantii. S-80 jest w stanie spełnić wymogi MW RP w zakresie zaimplementowania zdolności do odpalania pocisków Tomahawk, zapewniając także doskonałą dzielność morską i manewrowość w wodach płytkich. Lockheed Martin, jako jeden z głównych współpracowników i dostawców, zaoferuje Navantii wsparcie w ramach tego programu eksportowego, a także w zakresie transferu zdolności do utrzymania okrętu w linii, na polskie ręce.

Jednym z głównych celów, które obrała sobie Navantia, jest wydajne przekazanie wszystkich zdolności w zakresie utrzymania okrętów, opracowanych już w Hiszpanii, na rzecz strony polskiej. Zostanie to osiągnięte za pośrednictwem ustanowienia silnego partnerstwa z lokalną stocznią, która pozyska te zdolności i będzie na dalszym etapie odpowiadać za utrzymanie polskiej floty okrętów podwodnych we współpracy z Navantią, która przyjmie rolę podmiotu odpowiedzialnego za projekt od strony technicznej.

Ten program transferu technologii otrzyma wsparcie Ministerstwa Obrony Hiszpanii. Z kolei Marynarka Wojenna Hiszpanii obejmie pozycję głównego użytkownika w grupie operatorów S-80. Polska Marynarka Wojenna również będzie grać w tej grupie istotną rolę.

Artykuł sponsorowany przygotowany przez firmę Navantia