System automatycznej armaty morskiej AM-35 – nie tylko dla Marynarki Wojennej?

Projekt okrętowego systemu artyleryjskiego kalibru 35 mm został opracowywany przez Konsorcjum, składające się z: Wojskowej Akademii Technicznej z Warszawy (lider), Akademii Marynarki Wojennej z Gdyni oraz spółek PIT -RADWAR S.A. z Warszawy i Zakładów Mechanicznych „Tarnów” S.A. z Tarnowa. Prace są realizowane od 19 grudnia 2012 r. w ramach projektu rozwojowego pt. „35 mm automatyczna armata morska KDA z zabudowanym na okręcie systemem kierowania ogniem wykorzystującym zintegrowaną głowicę śledzącą ZGS-158 wykonaną w wersji morskiej wraz ze stanowiskiem kierowania ogniem” (projekt nr O ROB 0046 03 01), współfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR). Efekty tego programu mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w Marynarce Wojennej, ale też w innych rodzajach Sił Zbrojnych.

Podstawowym zadaniem systemu jest zwalczanie celów powietrznych, w tym dronów latających oraz celów nawodnych, w tym także lekko opancerzonych. System składa się poza armatą 35 mm – z szeregu elementów, które musiały zostać opracowane i przetestowane, przy czym w perspektywie przewiduje się możliwość wprowadzenia w nich modyfikacji zgodnie z potrzebami użytkownika.

Działanie systemu wstępnie sprawdzono podczas strzelań, jakie zrealizowano na Centralnym Poligonie Sił Powietrznych w Ustce w grudniu ubiegłego roku. Kolejnym krokiem był montaż i uruchomienie systemu na ORP Kaszub w II kwartale b.r. W III kwartale b.r. system przejdzie próby morskie na okręcie ORP „Kaszub”, które mają się zakończyć 18 września 2016 r. W trakcie prób morskich planowane są strzelania: w tym m.in. do dronu, tarczy holowanej - nawodnej oraz imitatora miny.

System automatycznej armaty morskiej kal. 35 mm po pomyślnym zakończeniu prób, będzie mógł znaleźć zastosowanie nie tylko w Marynarce Wojennej, ale też w innych rodzajach Sił Zbrojnych.

Podział zadań pomiędzy poszczególnymi członkami konsorcjum systemu automatycznej armaty morskiej kal. 35 mm

Spółka PIT-RADWAR jest głównym integratorem i wykonawcą systemu. W ramach dedykowanych zadań w PIT-RADWAR S.A. zaprojektowano i wykonano:

• zintegrowaną, optoelektroniczną i stabilizowaną głowicę śledzącą (ZGS), wyposażoną w sensory optoelektroniczne i interogator IFF;
• główne (podstawowe) stanowisko kierowania ogniem (SKO) wraz z oprogramowaniem;
• rezerwowe stanowisko kierowania ogniem (RSKO) tzw. kolumienkę;
• podsystemy elektroniczne do całego systemu w tym układy zasilania, układy napędu, sterowania i stabilizacji części obrotowej armaty i głowicy dla azymutu i elewacji;
• oprogramowanie sterujące i użytkowe dla całego systemu, w tym oprogramowanie diagnostyczne.

Zakłady Mechaniczne „Tarnów” wykonały:

• podzespoły mechaniczne armaty,  w tym platformę obrotową i podstawę (barbetę) umożliwiające zamocowanie 35 mm automatu KDA wraz z osprzętem;
• układ kontroli i sterowania automatem (UKiSA);
• układy magazynowania i zasilania automatu w amunicję oraz hydrauliczny układ sterowania automatem);  
• kompozytowe osłony dla platformy obrotowej.

W trakcie prac rozwiązano zagadnienie precyzyjnego sterowania obiektem o dużej bezwładności (część obrotowa armaty). Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii z zakresu energoelektroniki, układów napędowych i systemów sterowania udało się zbudować stabilizowany system napędowy w obu osiach armaty i zintegrowanej głowicy śledzącej. Ciekawostką jest zastosowanie superkondensatorów, służących do buforowania energii elektrycznej w układzie napędowym. Wojskowa Akademia Techniczna i Akademia Marynarki Wojennej miały w tym projekcie za zadanie określić wymagania „odnośnie cech i parametrów okrętowego autonomicznego systemu rozpoznawczo-ogniowego” oraz przygotować propozycję rozmieszczenia poszczególnych komponentów systemu na pokładach jednostek pływających.

W przypadku korwety ORP „Kaszub” zaproponowano np. usuniecie rufowej armaty ZU-23-2M Wróbel I, wzmocnienie pokładu nadbudówki pod nową armatę, wskazano miejsce dla Rezerwowego Systemu Kierowania Ogniem (co wymagało dobudowania fragmentu pokładu nawigacyjnego), wybrano miejsce dla zintegrowanej głowicy śledzącej oraz pomieszczenie dla Stanowiska Kierowania Ogniem.

Odległość między armatą a głowicą jest relatywnie duża (ponad 20 m), ale dzięki zastosowaniu bardzo dokładnych systemów inercyjnej nawigacji uzyskano precyzyjną współpracę armaty z systemem śledząco-celowniczym. Wykonanie okablowania strukturalnego systemu armaty morskiej wymagało szeregu prac remontowo – instalatorskich, które na zlecenie Konsorcjum wykonała Gdańska Stocznia Remontowa.

Wymagania odnośnie systemu automatycznej armaty morskiej AM-35

Wymagania wpływające na obecny kształt systemu zostały postawione przez Marynarkę Wojenną. Podstawowym wymogiem gestora w stosunku do systemu armaty morskiej AM-35 była jego modułowość. Modułowa konstrukcja elementów systemu powinna zapewnić możliwość montażu systemu na różnych jednostkach Marynarki Wojennej bez konieczności wykonywania dużych zmian konstrukcyjnych w pokładach okrętów np. nie wolno było przebijać się przez pokład (poza przejściówkami dla okablowania sygnałowego i zasilającego) i instalować wewnątrz kadłuba, pod pokładem, systemu podawania i magazynowania amunicji. Magazyn  amunicji musiał więc zostać umieszczony w wieży, co znacznie zwiększyło wizualnie jej rozmiary. Inne armaty, np. rosyjskie typu AK-176, poza samą wieżą zajmują również dużo miejsca pod pokładem.

Dodatkowo specjaliści Marynarki Wojennej wykorzystali doświadczenie z prac nad systemem artyleryjskim BLENDA i zażądali podobnego, optoelektronicznego systemu kierowania ogniem, co w konsekwencji uprościło i przyspieszyło prace oraz zmniejszyło ich koszty. W ten sposób w projekcie bazowano często na już sprawdzonych i opracowanych komponentach, a gestor mógł założyć, że bez wydawania środków na badanie podstawowe zostanie opracowany konkretny i funkcjonalny produkt.

Użytkownik wymagał również, by system był skalowalny (jeżeli chodzi o rozszerzanie konfiguracji) i otwarty. Specjaliści Marynarki Wojennej zdawali sobie bowiem sprawę, że w budżecie mogą nie znaleźć się środki na inny system wskazywania celów, niż głowica optoelektroniczna. Jednocześnie wiadomo było, że w warunkach złej widoczności gwarancję wykrywania obiektów daje jedynie radar. Dlatego system automatycznej armaty morskiej AM-35 jest systemem otwartym i został tak przygotowany, by mógł również współdziałać ze stacjami radiolokacyjnymi: obserwacyjnymi oraz kierowania ogniem.  W obecnej chwili system armaty morskiej nie ma dedykowanego radaru pola walki, korzysta natomiast z informacji uzyskanych z radarów nawigacyjnych zainstalowanych na ORP „Kaszub”. Dzięki temu przetestowano możliwości rozwojowe opracowanego systemu oraz częściowo uzyskano wstępne wskazanie celów nawodnych i wolno lecących.

Elementy składowe systemu automatycznej armaty morskiej AM-35

W omawianym systemie artyleryjskim wyróżnia się cztery główne moduły:

• Automatyczną armatę morską kalibru 35 mm ;
• Zintegrowaną, optoelektroniczną głowicę śledzącą ZGS 158M;
• Podstawowe stanowisko kierowania ogniem SKO, zabudowane w jednej konsoli wielofunkcyjnej i obsługiwane przez jednego operatora;
• Rezerwowe stanowiska kierowania ogniem RSKO – kolumienkę celowniczą, pozwalającą strzelcowi na bezpośrednie, optyczne celowanie armatą w przypadku np. uszkodzenia SKO.

Twórcy systemu podkreślają, że armata morska  kal. 35mm mogła powstać tak szybko tylko dlatego, że w latach dziewięćdziesiątych, firma RADWAR realizując projekt LOARA nabyła od szwajcarskiej firmy Oerlikon licencję i pełne prawa wykonawcze do automatu KDA 35 MM. Do chwili obecnej nie wdrożono jednak do Sił Zbrojnych dużej ilości sztuk systemów uzbrojenia powstałych na bazie tej licencji, pozyskanej za znaczne środki budżetowe. Wraz z wejściem do służby automatycznego systemu armaty AM-35 ta sytuacja ulegnie zmianie.

Polscy inżynierowie mieli więc do dyspozycji automat KDA 35 MM, który ma szybkostrzelność 550 strzałów na minutę z taśmowym zasilaniem w amunicję z dwóch stron i lufę chłodzoną powietrzem. Według producenta, ze względu na celność KDA, do trafienia celu wystarczy od trzech do pięciu pocisków w serii.

Donośność skuteczna to około 5000 m (dla amunicji programowalnej może być mniejsza), a lufa jest podnoszona w kącie elewacji od -10° do +80°. Kąt obrotu wieży w azymucie to ±175° (na ORP „Kaszub” wystarczył kąt obrotu w azymucie ±130°) z prędkością radialną 2 rad/s (około 114°/s). Przypomnijmy, że dla prowadzenia w azymucie celu lecącego równolegle do armaty w odległości 500 m, na wysokości 500 m i z prędkością ponaddźwiękową 600 m/s potrzebny jest system śledzący z prędkością obrotową około 1,2 rad/s. Sterowanie automatem KDA odbywa się za pomocą układu hydraulicznego, który działa pod kontrolą bloku UKiSA (układ kontroli i sterowania automatem zaprojektowany i wykonany przez ZMT S.A.).

Cały automat wraz z lufą waży 670 kg, natomiast kompletny moduł wieży około 3,3 tony i ma długość (bez lufy) – 2,93 m, szerokość – 2,62 m oraz wysokość 2,47 m.

Układ kontroli i sterowania automatem, opracowany przez ZM Tarnów S.A., pozwala m.in. na jego pierwsze przeładowanie (podczas strzelania automat jest przeładowywany gazodynamicznie), zwolnienie spustu, programowanie długości serii, wybór magazynu i monitorowanie czujników, w tym obecności naboju w komorze nabojowej.

Armata morska ma tak zaprojektowane włazy w osłonach, by w maksymalnym stopniu ułatwić dostęp do elementów składowych armaty podczas obsługiwania i ewentualnych napraw. Armata morska KDA 35mm wprowadziła zupełnie nową filozofię w polskich systemach artyleryjskich. Jest to bowiem pierwsza „bezobsługowa” armata w Polsce (wewnątrz wieżyczki nie ma miejsca dla obsługi).

Konieczne było również nowe rozwiązanie problemu podawania i uzupełniania amunicji, bardzo ważne ze względu na bezpieczeństwo i ergonomię pracy załogi w warunkach morskich. Ze względów konstrukcyjnych automatu KDA 35mm amunicja musi być podawana do niego w formie taśmy amunicyjnej. Zakłady „Tarnów” zaproponowały zastosowanie dwóch magazynków bębnowych (bębny mają wewnątrz hamulec – kontrolujący bezwładność taśmy), z których każdy mieści 100 sztuk nabojów i zasila jedną stronę automatu. Pozwala to różnicować zastosowaną amunicję i np. w jednym bębnie magazynować naboje podkalibrowe, uznawane za skuteczne do niszczenia celów „twardych”, (w tym opancerzonych), a w drugim programowalne, poprawiające skuteczność przy zwalczaniu celów „miękkich” – np. statków powietrznych - w tym dronów.

Specjaliści wskazują, że amunicja programowalna nie musi być stosowana do zwalczania wszystkich celów, zwłaszcza biorąc pod uwagę wyższy koszt czy masę pocisku z którą wiąże się  obniżenie zasięgu i prędkości początkowej. Atutem armaty morskiej 35 mm w stosunku do rozwiązań konkurencyjnych jest możliwość wyboru w czasie prowadzenia ognia pomiędzy rodzajem wykorzystywanej amunicji, co przekłada się bezpośrednio na większą skuteczność i elastyczność systemu do zwalczania szerszego spektrum celów.

Amunicja z bębnów podawana jest do automatu przez prowadnik sztywny, a później giętki. W takim przypadku droga podawanej amunicji pomiędzy magazynem a automatem jest długa i skomplikowana co powoduje konieczność stosowania dodatkowych elementów, które zajmują miejsce i podnoszą masę armaty. W niektórych systemach rezygnuje się np. z podawania taśmowego na rzecz automatu rewolwerowego, który również nie jest pozbawiony wad takich jak możliwość zasilania w amunicję tylko jednego typu i tylko z jednej strony.

Zespół sensorów Zintegrowanej Głowicy Śledzącej składa się z: kamery światła dziennego, kamery termowizyjnej oraz dalmierza laserowego (o bardzo dużej częstości wykonywania pomiarów-powyżej 10 Hz, co pozwala na strzelanie do celu szybko lecącego). Uzupełnieniem całości jest interrogator krótkiego zasięgu systemu identyfikacji radiolokacyjnej „swój-obcy”, który jest produkowany przez PIT-RADWAR S.A.

Całość zamontowana jest w obudowie ze stabilizowanym systemem napędowym azymutu i elewacji. Sygnał wizyjny uzyskany z kamer po obróbce w wideotrakerze służy do wypracowania przez system automatycznego śledzenia celu. Głowica może być podnoszona w kącie elewacji od -10° do +85° i obracać się w azymucie w kącie n x 360° z maksymalną prędkością radialną 3 rad/s.

Cały moduł waży około 350 kg, co jest jednak zrozumiałe, gdy się weźmie pod uwagę uzyskane parametry dynamiczne i precyzję ruchu z jaką zintegrowana głowica śledząca porusza się za celem. Ponadto elementy konstrukcyjne użyte w ZGS 158M  mogą w przyszłości posłużyć np. do zabudowy radaru śledzącego zintegrowanego z optoelektroniką.

W systemie automatycznej armaty morskiej AM-35 nie zdecydowano się na montaż głowicy optoelektronicznej na wieżyczce armaty, ale na stworzenie oddzielnego modułu. Miało to na celu nie tylko wyeliminowanie zakłóceń od drgań podczas strzelania, ponieważ w przypadku automatu KDA 35 mm są one niewielkie, ale również wpływu gazów prochowych, jakie powstają podczas strzelania i mogą zakłócić obraz celu.

Dodatkowo sama głowica może być również wykorzystywana przez okręt jako „samodzielny” system obserwacji technicznej.

Podstawowe Stanowisko Kierowania Ogniem zostało zaprojektowane w postaci konsoli wielofunkcyjnej, w której zabudowano: system kierowania ogniem, pulpity armaty, głowicy, zasilania i łączności, manipulator, dwa monitory (górny to terminal zobrazowania radiolokacyjnego z współpracującego z systemem radaru, dolny to terminal zobrazowania: wizji z kamer Zintegrowanej Głowicy Śledzącej i stanu podsystemów), wideotraker oraz blok fuzji sygnałów wizji.

Przy braku specjalistycznego radaru bojowego górny monitor można np. skonfigurować na jednostkach pływających z radarami nawigacyjnymi, które mają obecnie nie tylko możliwość wykrywania obiektów nawodnych, ale również śmigłowców. Można też go połączyć z kamerami technicznymi, zamontowanymi na okręcie, pokazującymi np. pokład wokół armaty (zapewniając większe bezpieczeństwo dla załogi).

Całość została tak zbudowana, by mogła wchodzić w skład zintegrowanego systemu walki (OSW) na nowoczesnych jednostkach pływających, albo działać zupełnie samodzielnie – na starszych jednostkach pływających bez skomputeryzowanego OSD – np. na okręcie ORP „Kaszub”.

Elementem dublującym SKO jest Rezerwowe Stanowisko Kierowania Ogniem, na które składa się kolumienka z celownikiem pierścieniowym, pulpit, system łączności fonicznej z SKO, wskaźnik położenia kątów azymutu i elewacji, wyświetlacz stanu i parametrów pracy systemu oraz wolant z przyciskami spustu. Twórcy systemu automatycznej armaty morskiej AM-35 znacząco więc rozbudowali rozwiązania, które są np. wykorzystywane w celowniku optycznym Kołonka-221 – wykorzystywanym razem z rosyjskimi armatami AK-176 i AK-630.

Dlatego RSKO można również wykorzystywać do wstępnego wskazywania celu (co jest zresztą zalecane przez producenta). Z „kolumienki” można bowiem o wiele „szerzej” obserwować przestrzeń i wskazywać cele, niż widzi to operator siedząc przed monitorami w SKO, jeśli nie ma do dyspozycji radaru obserwacyjnego. Jest to zresztą rozwiązanie podobne do tych jakie wykorzystuje się w systemach lądowych. Tam bowiem, jeżeli nie ma radaru stosuje się np. przyrząd WPO - czyli „skrzyżowanie” lornetki z dwoma enkoderami (przetwornikami obrotowo-impulsowymi), które pozwalają przeliczyć wskazania tej lornetki na położenie obiektu w przestrzeni.

Co dalej z systemem?

Decyzja gestora o montażu prototypu systemu automatycznej armaty morskiej AM-35 na korwecie ORP „Kaszub” pozwoliła na rozpoczęcie programu o ponad rok wcześniej, niż zapadła decyzja o budowie niszczyciela min projektu 601 KORMORAN II. W innym wypadku byłoby trudno zsynchronizować dwa różne i równolegle (ale nie równomiernie) prowadzone programy – tym bardziej, że prace nad armatą miały zostać zakończone do 18 grudnia 2015 r. (ostatecznie przedłużono ten termin do 18 września 2016 r., a więc i tak przed oddaniem prototypu okrętu ORP „Kormoran”).

Wybór ORP „Kaszub” był jednak związany z koniecznością zabudowy nowoczesnego systemu na starszej jednostce pływającej, co zmusiło Konsorcjum do wykonania nie związanych z programem, dosyć poważnych prac adaptacyjnych okrętu.

Prototypowy niszczyciel min KORMORAN II otrzyma więc na razie zestaw artyleryjski ZU-23-2MR WRÓBEL II kalibru 23 mm, który później będzie wymieniony na system kalibru 35 mm. Pierwsze egzemplarze systemu mają być bowiem od razu montowane na dwóch seryjnych niszczycielach min.

Jak na razie oficjalne deklaracje, jeżeli chodzi o systemy artyleryjskie kalibru 35 mm, kończą się na wyposażeniu niszczyciela min. Tymczasem w Polsce ma być realizowanych kilka programów okrętowych, w których z powodzeniem można by zaadoptować wyniki prac sfinansowanych przez NCBiR (łączny koszt tego projektu to 38,6 mln zł, z czego 34,354 mln pochodziło ze środków NCBiR). Dotyczy to zarówno okrętów obrony wybrzeża („Miecznik”) i trzech okrętów patrolowych z funkcją zwalczania min („Czapla”). Planuje się bowiem jeszcze budowę m.in. okrętów rozpoznawczych, wsparcia logistycznego i zbiornikowca. Przy obecnych zagrożeniach asymetrycznych na morzu podobne uzbrojenie mogłoby się okazać bardzo przydatne.

Otwarta pozostaje również kwestia lądowego systemu obrony przeciwlotniczej. Decydenci są skupieni na rakietowych systemach krótkiego zasięgu (program NAREW) i średniego zasięgu (program WISŁA). Nadal nie wiadomo, czy Siły Zbrojne zdecydują się na zakup większej ilości systemów artyleryjskich 35 mm, czy kontynuowana będzie eksploatacja starszych systemów kalibru 23 mm, jak ZUR-23-2, ZU-23-2 czy ZSU-23-4MP Biała. Na chwilę obecną Siły Zbrojne planują pozyskanie zestawów artyleryjsko-rakietowych Pilica z armatami 23 mm przeznaczonych do osłony baz lotniczych, IU rozpoczął też w styczniu br. analizę rynku dotyczącą armat przeciwlotniczych, które miały charakteryzować się zdolnością wykorzystania amunicji programowalnej. Kwestia perspektywicznego uzbrojenia artyleryjskiego pododdziałów przeciwlotniczych Wojsk Lądowych pozostaje więc otwarta.

Nie ma więc konkretnego planu działania, który ostatecznie ustaliłby, w jakim kierunku mają się rozwijać polskie artyleryjskie systemy OPL i pozwoliłby np. przyśpieszyć i sfinalizować prace nad amunicją programowalną. Program budowy amunicji ABM jest realizowany poza programem „systemu armaty morskiej 35mm” przez „Mesko” i PIT -RADWAR S.A. Jak na razie taka amunicja dla artyleryjskich systemów OPL nie jest wymieniana jako priorytetowy cel programu modernizacji technicznej Sił Zbrojnych RP.

Wybór w latach dziewięćdziesiątych armat kalibru 35 mm dla systemu Loara nie był wynikiem analiz prowadzonych jedynie w Polsce, ale również poza granicami kraju. Pracowano wtedy nad tzw. „uniwersalnym kalibrem przeciwlotniczym” i szukano systemu artyleryjskiego - optymalnego jeżeli chodzi o możliwości bojowe (zasięg i skuteczność), jak również masę i możliwości integracji z różnymi nosicielami.

Specjaliści podkreślają, że system automatycznej armaty morskiej AM-35 mógł powstać tak szybko tylko dzięki temu, że kiedyś zainwestowano w program Loara, w który włożono dużo pracy i poniesiono znaczne nakłady finansowe. System pokazuje, jak bardzo istotna jest ciągłość prac badawczo – rozwojowych. Nie ma możliwości w krótkim czasie opracować nowych technologii za ograniczone środki finansowe i bez długofalowego programu.