Un casco en forma de lágrima es un diseño de casco de submarino que enfatiza el desempeño sumergido sobre el desempeño en superficie. Se usó algo comúnmente en las primeras etapas del desarrollo de los submarinos, pero fue abandonado gradualmente a principios del siglo XX en favor de diseños optimizados para un alto rendimiento en la superficie como resultado de cambios en la doctrina operativa. Aunque la doctrina naval cambió, las prácticas de diseño se mantuvieron hasta las últimas partes de la Segunda Guerra Mundial, cuando la Kriegsmarine alemana sufrió pérdidas cada vez mayores de submarinos en la Batalla del Atlántico .
En un intento por combatir la creciente amenaza de los esfuerzos antisubmarinos aliados , los conceptos de diseño experimental que se remontan a finales del Interbellum se integraron en el proceso de diseño de submarinos existente, lo que resultó en una pequeña cantidad de submarinos propulsados por peróxido de hidrógeno , así como la familia Elektroboot. de clases de submarinos diesel-eléctricos. Aunque demasiado tarde y muy pocos para darle la vuelta a la guerra, el examen de estos barcos en el período inmediato de la posguerra interrumpió en gran medida la inercia institucional que había mantenido a las armadas del mundo centradas en el "barco torpedero en picado" en las décadas anteriores, y condujo a un mayor enfoque en el rendimiento sumergido. Esto condujo a la eventual reintroducción del casco en forma de lágrima en los submarinos, que se emplea en diversas formas en prácticamente todos los grandes buques militares submarinos de la actualidad.
Historia
Porque el término no se refiere a una forma exacta, sino más bien al concepto abstracto de una forma de casco optimizada para viajes bajo el agua, y más específicamente a la manifestación física de esta idea en los submarinos reales limitados por las ciencias de los materiales y los requisitos de diseño impuestos a la embarcación. El hecho de que un buque específico presente o no un casco en forma de lágrima depende de la interpretación subjetiva del término en sí. Dependiendo de esta interpretación, se puede considerar que varios de los submarinos que se muestran a continuación han sido un "primer intento" o un "hito" de alguna descripción.
Esta réplica del Ictineo II de mediados a finales de la década de 1860 puede representar uno de los primeros intentos de lograr una forma de casco optimizada para viajes bajo el agua.
Un modelo de uno de los diseños de John Phillip Holland de finales del siglo XIX o principios del XX, que muestra un casco muy limpio y una disposición del timón relativamente moderna.
Menos de 10 años después de que el HMS Holland 1 entrara en servicio, el submarino británico de clase B muestra la transición en forma de casco de submarino a buque de superficie de buceo. La proa está ligeramente levantada, al igual que la popa por encima de las dos hélices.
Al entrar en servicio en 1917, la clase K británica propulsada a vapor puede verse como el pico de los submarinos optimizados para la superficie en la Primera Guerra Mundial. Alcanzaron 24 nudos y, en caso de emergencia, pudieron sumergirse en apenas cinco minutos, aunque media hora era un plazo más razonable en funcionamiento normal. 103 m de largo, y con una profundidad máxima de buceo estimada de 61 m, estaban 4 m antes de poder alcanzar la profundidad de su aplastamiento sin salir de la superficie. Combinado con un radio de giro extremo, un control de profundidad sumergido deficiente y la costumbre de enviar agua a través de los embudos de la caldera, no es de extrañar que se hayan ganado la reputación de "K for Kalamity", con varios barcos perdidos por la inundación de las salas de calderas. , colisiones, alcanzando la profundidad de aplastamiento, y se registra que uno se ha hundido, sin ayuda humana, en su amarre en medio de la noche.
El submarino británico clase R de 1918 , el primer cazador-asesino del mundo , supuso un regreso drástico al concepto de buque de guerra submarino de alta velocidad. Diseñados para cazar submarinos enemigos, presentaban una amplia racionalización, una carcasa prácticamente inexistente y la capacidad de hacer 14 nudos durante una hora completa. Solo la forma de arco en forma de cuchillo delata la expectativa del diseñador de que estos barcos no operarían continuamente sumergidos, solo rompiendo la superficie para cargar sus baterías. En cambio, debían transitar lentamente por la superficie usando su motor diesel, sumergiéndose solo una vez que llegaran a sus áreas de patrulla.
Sin relación con el posterior programa alemán Elektroboot, el submarino japonés núm. 71 se lanzó en 1937 y logró algo más de 21 nudos sumergidos, una hazaña que solo superaron los submarinos enanos Ko-hyoteki más pequeños de Japón en ese momento, hasta que el V-80 alemán , propulsado por peróxido de hidrógeno , alcanzó los 28 nudos durante las pruebas de 1940-1941.
Universalmente optimizados para cruceros de superficie, la mayoría de los submarinos utilizados en la Segunda Guerra Mundial presentaban arcos altos y algo ensanchados , así como disposiciones de hélice y timón similares a las de un crucero contemporáneo, aunque con un juego adicional de timones para control de profundidad y cabeceo. Aquí, un submarino de la flota de la clase Balao de la Armada de los EE. UU. De principios de la década de 1940 convertido en un museo.
Los barcos alemanes, como este Tipo VII , presentaban una apariencia general similar al Balao, aunque eran sustancialmente más pequeños (~ 750 toneladas en comparación con ~ 1500). El modelo muestra claramente el casco de presión del submarino , sus extremos de proa y popa están encerrados en la carcasa más ligera que contiene los tanques de lastre principal de proa y popa del barco . La protuberancia larga en forma de cigarro a lo largo de la parte superior del submarino es un tanque de combustible externo. Al entrar en servicio en 1936-37, el Tipo VII y el Tipo IX más grande siguieron el mismo concepto de "lancha torpedero en picado" que también había engendrado los botes de la flota estadounidense y británica y los submarinos de patrulla, y se enfrentaron a buques y aviones patrulleros aliados cada vez más eficaces. fueron operacionalmente obsoletos a mediados de 1941 a 1942, pero siguieron siendo el pilar de la fuerza submarina alemana cada vez más desesperada durante toda la guerra.
Como las mejoras constantes en la guerra antisubmarina aliada dieron como resultado un rápido aumento de las pérdidas alemanas durante la segunda mitad de la Segunda Guerra Mundial, se intentó construir submarinos con propulsión de turbina de peróxido de hidrógeno . Si bien la turbina estaba lejos de estar lista para entrar en servicio, los submarinos se pusieron en producción como botes diesel-eléctricos regulares con una capacidad de batería enormemente aumentada que reemplazó a los tanques de peróxido. Aunque muy aerodinámico, el casco del Tipo XXI alemán de finales de la guerra (21) permaneció influenciado por diseños anteriores, y se esperaba claramente que operara en la superficie con una capacidad limitada. Aun así, estableció un nuevo estándar para la velocidad, el alcance y la detectabilidad bajo el agua para los submarinos en el mundo de la posguerra.
Debido a la negligencia de la marina mercante en favor de un mayor número de combatientes de gran superficie, en parte impulsado por una tendencia estadounidense a restar importancia a los éxitos de sus submarinos y exagerar la eficacia de los esfuerzos ASW japoneses, el "Servicio Silencioso" estadounidense se enfrentó a una comparativamente dócil Resistencia japonesa, resultando en grandes éxitos contra la flota mercante japonesa. Debido a esto, los barcos de la flota estadounidense no vieron una mejora seria en el diseño general durante la guerra, y el énfasis se centró en los detalles técnicos, como las mejoras en la resistencia del casco a presión y la electrónica, que finalmente incluyeron motores eléctricos más silenciosos, así como mejoras en la comodidad de la tripulación durante mucho tiempo. patrullas en el pacifico. Por lo tanto, los barcos estadounidenses como esta clase Tench dejaron la guerra con un aspecto casi indistinguible de las clases que estaban en servicio al comienzo.
Al entrar en producción en 1950, los submarinos de patrulla soviéticos del Proyecto 613 fueron fuertemente influenciados por el Tipo XXI . El cañón de cubierta y la torreta del cañón automático antiaéreo estaban ausentes en versiones posteriores. Aunque muy aerodinámico, como el Type XXI, su diseño hacía concesiones a la operación en superficie, como la proa y la popa afiladas en forma de cuchillo.
Un modelo a escala del USS Albacore sometido a pruebas en el túnel de viento. Aparte de la disposición del timón en la popa y la vela , su forma general es similar a la del Ictineo II a pesar de que los diseños están separados por casi un siglo.
El primer submarino nuclear del mundo , el USS Nautilus (SSN-571) de 1954, muestra una sección de popa muy limpia, mientras que la proa está claramente inspirada en cierta medida por el Tipo XXI. Su profundidad de prueba de 210 m era comparable a la del barco alemán, pero a 23 nudos sumergida era mucho más rápida, incluso más rápida que cualquier barco de la flota estadounidense anterior había estado en la superficie. Desafortunadamente, los serios defectos de diseño en su proa y vela provocaron vibraciones extremas a alta velocidad y empeoraron con el tiempo. Al final de su vida, 4 nudos fueron suficientes para ensordecer su sonar, y el ruido aumentó drásticamente el riesgo de detección.
Encargado el 17 de enero de 1959, el primer SSN de la Unión Soviética, de la clase Proyecto 627 , alcanzó los 30 nudos con una profundidad de prueba de 300 m. Tan diferente del Nautilus como era posible sin dejar de ser un submarino, de propulsión nuclear y útil como embarcaciones de combate, presentaban una forma de proa y vela mucho más eficiente al tiempo que mostraban la cola de pez del Tipo XXI, y donde el Nautilus utilizó un reactor nuclear, los barcos soviéticos montaron dos en tándem. Aparte de la hidrodinámica mejorada, la forma del arco redondeado también proporcionó mucho espacio para una matriz de sonar muy grande por encima de los tubos de torpedo.
Encargado menos de tres meses después del primer Proyecto 627, el USS Skipjack fue el primer buque de combate de la Armada de los Estados Unidos en utilizar un casco de lágrima "puro" desde que fue abandonado casi medio siglo antes. Debido al alto costo de forjar grandes secciones de casco a presión en formas complejas, los barcos que lo siguieron se han "desviado" de este diseño de manera incremental.
Una de varias nuevas clases de submarinos soviéticos que entraron en servicio en 1967, el Proyecto 671 fue una de las primeras clases de submarinos soviéticos de la línea principal en reemplazar la cola de pez con la forma más parecida a un torpedo que se ha convertido en un signo de énfasis en el rendimiento submarino.
A medida que el Proyecto 611 (Zulu) y el Proyecto 641 (Foxtrot) se acercaban a la obsolescencia, a principios de la década de 1970 la URSS comenzó a construir una serie de 18 barcos de la clase Proyecto 641b. Estos heredaron la disposición de cola de cuchillo de tres tornillos que se había llevado a través del 641 desde el 611, y que se originó en el Tipo XXI. En marcado contraste con su anticuado diseño de propulsión, estaban equipados con baldosas anecoicas y equipos de sonar similares a los utilizados por los submarinos de ataque nuclear soviéticos contemporáneos.
Este submarino alemán Tipo 212 utiliza un solo casco en parte de su longitud, pero tiene doble casco en toda su mitad trasera para proporcionar un espacio de almacenamiento seguro fuera del casco de presión para los tanques de hidrógeno utilizados por su propulsión independiente del aire basada en pilas de combustible .
En el camino a su lanzamiento a finales de la década de 2000 o 2010, esta embarcación de clase Astute muestra claramente el compromiso de la mayoría de los diseños occidentales modernos. En lugar de optimizar completamente el casco para un rendimiento sumergido, las secciones de proa y popa hidrodinámicamente eficientes hechas de acero más delgado y de forma más fácil se sueldan a los extremos delantero y trasero de un casco de presión de diámetro constante. Dichos diseños son casi inherentemente modulares, ya que las nuevas secciones del casco se pueden insertar comparativamente de forma económica y fácil en cualquier lugar a lo largo de la longitud del casco a presión para proporcionar espacio adicional y capacidad de peso sin afectar seriamente el rendimiento hidrodinámico del diseño.
En uso moderno
Aunque el tema principal del casco en forma de lágrima es maximizar el rendimiento sumergido a costa del rendimiento en superficie, el resultado exacto de este proceso depende de varios factores, sin ningún orden específico, ya que el orden de importancia de estas preocupaciones es en sí mismo variable:
- El tamaño del submarino, en función de los requisitos impuestos por el diseñador en términos de resistencia operativa, capacidad de armamento y sensores instalados.
- La disposición de equipos externos e internos.
- Factores económicos, principalmente relacionados con el costoso proceso de diseñar, dar forma y ensamblar secciones del casco con curvas 3D, y luego instalar maquinaria en su interior.
Casco simple o doble
A partir del final de la Segunda Guerra Mundial, los submarinos occidentales y orientales eran en general similares, siendo diseños de doble o doble casco parcial con grandes tanques de combustible y lastre entre los cascos interior y exterior, ya que reservaban grandes volúmenes dentro de los cascos de presión para el almacenamiento de materiales insensibles a la presión. el combustible se consideraba antieconómico. El uso de cascos dobles permite un gran grado de libertad en la configuración del exterior de un barco y permite colocar equipos insensibles fuera del casco de presión, lo que permite un casco de presión más pequeño y, por extensión, un barco más pequeño. Sin embargo, conlleva un alto costo de construcción y mantenimiento.
Los barcos nucleares, en virtud de su sistema de propulsión, tienen poco uso para este espacio intermedio y, por lo tanto, es más probable que utilicen cascos únicos o, como fue el caso de los submarinos soviéticos, utilicen el espacio "libre" para tanques de lastre expandidos. Y equipamiento. Debido a esto, los submarinos nucleares occidentales tienden a aparecer como tubos largos cerrados por la proa y la popa, mientras que los submarinos nucleares orientales tienden a tener una forma general más hidrodinámicamente eficiente y cantidades extremas de flotabilidad de reserva, con algunos números que sugieren una fracción de flotabilidad de reserva de > 45% para el Proyecto 941 ( Tiburón ) -clase SSBN. También existe una opción para un submarino nuclear de casco único optimizado hidrodinámicamente, como el de la clase Skipjack , pero la creación de grandes placas curvadas en 3D a partir de metal grueso y de alta resistencia sigue siendo prohibitivamente costosa.
Forma de arco
Aparte de la elección entre cascos simples y dobles, también hay varias opciones relacionadas con la ubicación del equipo de sonar, los tubos de torpedos y los aviones de buceo hacia adelante. En embarcaciones costeras más pequeñas, generalmente con dos cubiertas dentro del casco de presión, ubicar los tubos de torpedos y la sala de manejo de torpedos en la cubierta inferior con el sonar montado más arriba en la proa, potencialmente por encima de la línea de flotación como en el Tipo 206 alemán y el Sjöormen sueco , Västergötland. , y las clases más recientes, ofrece un fácil acceso a la sonda para el mantenimiento. Otra opción es colocar la sala de torpedos en la cubierta superior con la matriz en la mitad inferior de la proa como en la clase Upholder británica y el Kilo soviético / ruso , dejando espacio detrás de la proa para grandes bancos de baterías, y puede permitir reabastecimiento más fácil de torpedos cargándolos a través de los tubos superiores de torpedos en lugar de a través de una escotilla de carga de torpedos dedicada. Ambas opciones tienden a resultar en arcos algo contundentes, y la primera opción puede requerir mover los aviones de buceo hacia adelante desde el casco hasta la vela para reducir el ruido del flujo que de otro modo podría perturbar el sonar.
A medida que aumenta el tamaño, el haz mayor del barco permite el uso de tubos de torpedo en ángulo que disparan a través de los lados del casco, dejando espacio en la proa para una matriz de sonar mucho más grande. Esta es la opción elegida para muchos submarinos nucleares estadounidenses desde mediados de la guerra fría, y también se emplea en los nuevos barcos rusos de la clase Yasen . Como antes, el impulso para minimizar el ruido del flujo puede alentar el movimiento de los aviones de buceo hacia adelante hacia la vela, pero esto puede ser una desventaja al emerger a través del hielo ártico, requiriendo refuerzos y mecanismos de inclinación de alto ángulo para evitar que los aviones se doblen. Una solución más compleja es replicar el Tipo XXI alemán plegando los aviones de buceo hacia adelante al ras en el casco cuando no estén en uso, preferiblemente usando un juego adicional de puertas para cubrir la abertura en los lados del casco. Una tercera opción comúnmente utilizada por los británicos es simplemente dejar los aviones de picado de proa en la parte superior de la proa de forma permanente, ocasionalmente con la capacidad de plegarse hacia arriba para no ensuciar las estructuras del puerto, y remodelar la proa en el punto de unión del avión de picado. para crear la menor cantidad posible de turbulencias.
Superficies de mando de propulsión y popa
En términos de propulsión, los submarinos occidentales de este tipo terminan en una sola hélice para minimizar la resistencia; la armada soviética tardó más en adoptar esta práctica, y sus diseños continuaron utilizando dos hélices para proporcionar mayor potencia o seguridad. El Tipo 206 tiene un cono largo y fino en la popa de la vela, nuevamente para minimizar el arrastre, pero la clase Upholder británica tiene un diseño más económico, con un cono corto en la popa extrema del casco para maximizar el volumen interno y quizás proporcionar mayor resistencia al casco. El submarino alemán Tipo VII que se muestra en esta página tiene la popa de su casco estrechándose abruptamente para este propósito, aunque su eje de hélice sigue al del resto del casco.
El Albacore estudió varias posiciones de los aeroplanos. Los diseñadores estadounidenses se decidieron por una versión modificada del arreglo cruciforme de Delphin (una cruz griega vista desde atrás); rechazaron la alternativa de una disposición en x por su complejidad, pero fue aceptada y utilizada por las armadas holandesa, sueca, australiana y alemana, entre otras, por su capacidad para acurrucarse más cerca de un fondo marino poco profundo sin golpear el timón en el fondo marino . Los soviéticos repetían a menudo una disposición convencional, similar a la del submarino Tipo XXI .
El "casco de atún blanco"
El primero de agosto de 1953, los EE. UU. Botaron un buque experimental, Albacore , que presentaba una forma de casco basada en gran medida en la "Forma de Lyon" llamada así por Hilda Lyon . [1] [2] Después de los ensayos de maniobra con éxito y pruebas de varios acuerdos de timón y la hélice, se utilizó la misma forma general del casco para el barrilete - y Barbo -Clases y más moderna de Estados Unidos hoy submarinos [ cuando? ] utilizan una variación de esa forma con un cilindro central extendido que constituye el casco de presión principal. Debido a la gran cantidad de atención que se le prestó al atún blanco en el tiempo antes de que los albores de Internet hicieran que la información sobre el tema de la historia submarina fuera más accesible para el público en general, es probable que cualquier diseño que se parezca a él pueda ser referido como un "casco de atún blanco", independientemente de si se inspiró en el atún blanco , se desarrolló de forma independiente en un momento similar en el tiempo o fue anterior al atún blanco.
Referencias
Notas
- ^ Polmar, normando; Moore, Kenneth J. (2004). Submarinos de la Guerra Fría: el diseño y la construcción de submarinos estadounidenses y soviéticos . Potomac Books, Inc. ISBN 9781597973199.
- ^ Lambkin, Rosi (abril de 2016). "Inspiración | Mujeres en la aviación, la inventora de la 'Forma de Lyon ' " . SABIO . Consultado el 18 de junio de 2017 .