برخی نیازهای زیردریایی های مدرن آینده

مارین نیوز- زیردریایی همواره به عنوان مخوف ترین تجهیز نظامی مطرح بوده است به گونه ای که می تواند با داشتن قابلیت اختفاء در اعماق آب و امکان ذخیره، حمل و پرتاب انواع مختلف از تسلیحات نظامی، ضمن غافلگیر نمودن دشمن، ضربات سنگینی را بر وی وارد کند. به همین دلیل است که در لیست فروش تجهیزات نظامی در دنیا، به ندرت نامی از زیردریایی دیده می شود و اگر هم خرید و فروشی انجام شود، بین کشورهای خاص و با لحاظ کردن شرایط سیاسی و استراتژیک خاص انجام می شود. بطور مثال، فروش انواع هواپیماهای جنگنده نظامی به کشورهای عربی انجام می شود ولی فروش زیردریایی به آنها تقریبا ممنوع است حتی به قیمتهای گزاف. علت اصلی این تفاوت این است که امکان اختفاء برای هواپیما وجود ندارد و روی سطح زمین و در آسمان براحتی توسط رادارها و ماهواره ها از فاصله چند صد کیلومتری قابل ردیابی و سپس قابل انهدام است. ضمن اینکه یک هواپیمای جنگنده وزن سلاح اندکی را حمل می کند و مدت زمان بسیار محدودی می تواند در آسمان باشد (معمولا زمانی کمتر از 10 ساعت). ولی یک زیردریایی از لحظه ای که به زیر سطح آب می رود دیگر توسط رادار و ماهواره قابل ردیابی نیست چراکه امواج الکترومغناطیس در عمق آب نفوذ نمی کنند. مهمترین وسیله ردیابی زیردریایی، همان سونار و تجهیزات صوتی است که آن هم کارایی بسیار محدودی دارد و ممکن است زیردریایی را (در صورت رعایت اصول اختفاء) حتی تا فاصله چند صد متری هم نتواند ردیابی کند. پس اولین پارامتر مهم زیردریایی این است که این قابلیت را دارد که بصورت پنهان، خود را به دشمن نزدیک کند در صورتیکه هیچ جنگنده ای چنین قابلیتی ندارد. به همین دلیل است که اصطلاحا گفته می شود که "پیدا کردن یک زیردریایی در دریا همانند پیدا کردن یک سوزن در انبار کاه است". پارامتر مهم دوم، وزن زیاد و انواع سلاح های مختلفی است که یک زیردریایی می تواند حمل کند. یک زیردریایی می تواند دهها تن انواع اژدر، مین، موشک های معمولی و قاره پیما را ذخیره، حمل و پرتاب کند. پارامتر مهم سوم، مدت زمان بسیار طولانی است که یک زیردریایی می تواند در عمق آب بماند. یک زیردریایی دیزل الکتریک معمولی مدت زمان عملیات 30-45 روزه می تواند داشته باشد و اگر مجهز به سیستم های رانش مستقل از هوا باشد این مقدار می تواند به بیش از 2 برابر افزایش یابد. پس با این مقایسه ساده می توان براحتی درک نمود که چرا در دنیا زیردریایی، منحصربفردترین تجهیز نظامی محسوب می گردد. 

تفاوتهای ظاهری و فنی بسیاری بین کشتی و زیردریایی وجود دارد ولی وجه تمایز اصلی کشتی و زیردریایی، شکل کلی بدنه، داشتن بدنه فشار، باطری، موتور الکتریکی و غیره نیست بلکه همان نسبت آشکاری (IR) است که بصورت زیر تعریف می شود. برای تعریف نسبت آشکاری ابتدا باید نمودار حرکتی زیردریایی (سیکلوگرام) آن تعریف شود. اصولا در سیکلوگرام زیردریایی سه مرحله وجود دارد (شکل 1): رفت- گشتزنی- برگشت. 

مسیر رفت با مسیر برگشت یکسان فرض می شود و لذا زمان و مسافت رفت با برگشت یکسان در نظر گرفته می شود. مطابق شکل 1، برد کلی زیردریایی همان مقدار L1+L2+L1 و مدت زمان حضور در دریا نیز برابر با مقدار T1+T2+T1 می باشد. زیردریایی کل این مسیر را مطابق شکل 2 بصورت زیرسطحی و اسنورکلی (تنفس) طی می کند و اصولا حالت حرکت سطحی در سیکلوگرام حرکتی زیردریایی تعریف نمی شود. 

معمولا بازه حرکتی مطابق شکل 3 بصورت تکرار شونده و یکسان در نظر گرفته می شود و نسبت آشکاری هم بر همین اساس و مطابق رابطه 1 تعریف می شود. مطابق این رابطه، نسبت زمان تنفس (اسنورکل) به کل زمان یک سیکل را نسبت آشکاری می گوییم. برای تقریب به ذهن می توان گفت برای یک کشتی این نسبت برابر 1 است و حالت ایده آل برای یک زیردریایی برابر صفر است. صفر بودن ضریب IR تداعی کننده حالتی است که زیردریایی نیازی به آمدن به نزدیکی سطح آب برای تنفس ندارد شبیه شرایط زیردریایی های اتمی. بنابراین هرچه نسبت آشکاری کمتر باشد مطلوبتر است و البته در زیردریایی های دیزل - الکتریک دارای یک محدوده قابل قبول است که حتما باید تامین شود که بدان اشاره خواهد شد.  

بطور خلاصه می توان گفت که پایین بودن نسبت آشکاری به معنای طراحی و ساخت مطلوب و حرفه ای بسیاری از سیستم های زیردریایی بخصوص سیستم رانش است. به عبارت دیگر اگر مقدار IR در محدوده مطلوب باشد، کل فرآیند طراحی و ساخت زیردریایی می تواند نمره مطلوبی بگیرد. در اینجا برای تشریح اهمیت و جایگاه موضوع، می توان بطور مثال به چند عامل اشاره کرد:

بنابراین در ارزیابی خصوصیات و قابلیتهای زیردریایی باید توجه خاص و منحصربفردی به مقدار IR مبذول گردد که البته متاسفانه معمولا بجای این پارامتر به پارامتر سرعت بیشتر توجه می شود. متخصصان و طراحان زیردریایی بخوبی با این موضوع آشنا هستند که زیردریایی اصولا همانند شناورهای سطحی نمی تواند به سرعتهای بالا برسد چراکه در صورت تامین سرعتهای بالا، باطری ها به سرعت دشارژ شده و زیردریایی مدت زمان بسیار اندکی را می تواند در زیر آب بماند (مثلا نیم ساعت). علت این موضوع را باید در تناسب توان (قدرت) با توان 3 سرعت دانست (PαV3). یعنی مثلا با 2 برابر شدن سرعت زیرسطحی، مصرف توان 8 برابر می شود! و ذخیره انرژی باطری ها به سرعت تخلیه می گردد و لذا مقدار IR افزایش چشمگیری پیدا می کند که نامطلوب است. بنابراین کارفرما باید بداند که در سفارش طراحی زیردریایی، تاکید بیش از حد و غیر اصولی بر سرعت، «صرفا زیردریایی را تبدیل می کند به یک کشتی با بدنه گرد!» و نسبت IR نزدیک به یک. برای زیردریایی های دیزل الکتریک معمولی، محدوده زیر می تواند مطلوب باشد: در سرعت 4 گره برابر IR=0.07~0.1 و در سرعت 8 گره IR=0.2~0.3. 

ملاحظه می شود که افزایش سرعت، اثر بسیار نامطلوبی بر نسبت آشکاری دارد. از آنجاکه سرعت کروز زیرسطحی (سرعت اقتصادی) زیردریایی ها معمولا برابر 4 گره در نظر گرفته می شود لذا محدوده IR برابر 0/01-0/07 برای زیردریایی های دیزل الکتریک معمولی می تواند به عنوان یک مبنا در نظر گرفته شود. توجه شود که این مقدار، مستقل از تناژ و ابعاد است و برای هر تناژی از زیردریایی می تواند استفاده شود چراکه با افزایش ابعاد زیردریایی، علی رغم افزایش توان مصرفی، مقدار ذخیره انرژی نیز افزایش می یابد. 

برای زیردریایی های دیزل الکتریک مجهز به سیستم رانش مستقل از هوا (AIP) مقدار برد زیرسطحی و زمان حرکت پیوسته زیرسطحی افزایش چشمگیری می یابد به گونه ای که محدوده زیر را می توان انتظار داشت: در سرعت 4 گره برابر IR=0.01~0.02 و در سرعت 8 گره IR=0.06~0.08 .

ملاحظه می شود که بکارگیری سیستم های AIP تاثیر چشمگیری بر کاهش مقدار IR دارد. تاثیر این سیستم بر مقدار IR در سرعتهای مختلف در شکل 4 نشان داده شده است.

در بخش قبلی با اثرات چشمگیر این سیستم ها بر افزایش زمان حرکت زیرسطحی و کاهش مقدار IR آشنا شدیم. سیستم های رانش مستقل از هوا که قابلیت بکارگیری در زیردریایی را دارند عبارتند از: پیل سوختی، دیزل مدار بسته، موتور استرلینگ، توربین بخار مدار بسته و همچنین سیستم رانش اتمی. سیستم رانش اتمی که معمولا از نوع PWR هستند بدلیل ابعاد بزرگ و وزن زیاد محفظه اصلی رآکتور معمولا در زیردریایی های بزرگ (بیش از 4 هزار تن) قابل اجرا هستند. البته گزارشهایی از نصب سیستم رانش اتمی روی زیردریایی تحقیقاتی 400 تنی NR1 و زیردریایی نظامی 2400 تنی Rubis وجود دارد ولی سیستم رانش اتمی اصولا برای زیردریایی های کمتر از 4000 تن توصیه نمی شود. از طرف دیگر، هزینه ساخت و تعمیر و نگهداری این سیستم بسیار بالاست. سیستم دیزل مدار بسته هم از ایمنی کافی برای کاربرد در زیردریایی برخوردار نیست چراکه اندکی اشتباه در تزریق اکسیژن به داخل دیزل می تواند باعث انفجار شدیدی شود. سیستم توربین بخار مدار بسته هم عملا قابلیت استفاده در زیردریایی را ندارد بدلیل حرارت وگرمای زیادی که ایجاد می کند و مخازن بزرگی که به زیردریایی تحمیل می کند.

لذا امروزه تنها سیستم رانش مستقل از هوا که برای زیردریایی های کوچک و متوسط مناسب باشد، صرفا سیستم پیل سوختی است. پیل سوختی از جهات متعددی برای کارکرد در زیردریایی مناسب است از قبیل: نداشتن قطعه متحرک و بدون نویز و ارتعاش، چگالی توان بالا، بازدهی بالا، تداوم کارکرد در زوایای طولی و عرضی زیاد، عدم انتشار آلاینده ها در فضای داخل زیردریایی (خروجی فرآیند، آب آشامیدنی می باشد!) و هزینه ساخت و تعمیر و نگهداری پایین در مقایسه با سایر سیستم ها. امروزه کشور آلمان در فناوری نصب پیل سوختی در زیردریایی پیشگام است و نمونه های مختلفی از زیردریایی های U209 ،U212 و U214 را به پیل سوختی مجهز کرده و به کشورهای اسرائیل، ایتالیا، ترکیه، یونان، کره جنوبی و آفریقای جنوبی فروخته است. اسرائیل 6 فروند زیردریایی U212 از آلمان خریداری کرده (با نام کلاس دلفین) که 3 فروند آخر آن مجهز به پیل سوختی است. اسرائیل توانسته است برد زیردریایی های خود را به کمک پیل سوختی تا خلیج فارس افزایش دهد. حتی پاکستان نیز زیردریایی های Agosta 90B را که از فرانسه خریداری کرده را نیز به سیستم AIP مجهز کرده است.

معمولا در قرن گذشته، زیردریایی ها صرفا برای حمل و پرتاب اژدر طراحی می شده اند ولی به مرور زمان و با تکامل فناوری موشک های برد کوتاه و برد بلند (قاره پیما)، اندک اندک موشک به عنوان یک سلاح استراتژیک بر روی زیردریایی ها مطرح شد. اهمیت نصب لانچرهای پرتاب موشک در زیردریایی های امروزی به حدی است که دیگر نمی توان یک زیردریایی بدون موشک را یک زیردریایی مدرن قرن بیست و یکمی به حساب آورد. امکانات و نیازهای قرن 21 قطعا با قرن 20 متفاوت بوده و قابل مقایسه نیست. لذا این تفکر که زیردریایی فقط باید دارای قابلیت پرتاب اژدر باشد یک تفکر کهنه و قدیمی و مربوط به جنگ جهانی اول و دوم و قرن گذشته می باشد نه قرن حاضر. امروزه نصب موشک روی زیردریایی ها به معنی جابجا کردن مرزهای دفاعی یک کشور است که این جابجایی مرزهای دفاعی وابسته به دو عامل برد زیردریایی و برد سلاح های آن است. امروزه حمل و پرتاب موشک های بالستیک با برد 4000 کیلومتر بر روی زیردریایی ها به این معنی است که کشورهای دارنده آنها در هر نقطه ای از کره زمین می توانند بطور غافلگیرانه علیه دشمن خود وارد عمل شوند و مرزهای دفاعی خود را هزاران کیلومتر جابجا کنند. ابتدا پرتاب از سطح آب و در مرحله بعد از زیر آب انجام شد (شکل 5). پرتاب موشک از زیر آب باعث خوف ناکتر شدن زیردریایی شد چراکه حتی تا لحظاتی قبل از پرتاب، کسی از محل زیردریایی و محل پرتاب مطلع نمی گردد. این عامل به گونه ای بوده است که امروزه از زیردریایی های کوچک و متوسط نیز برای حمل و پرتاب موشک استفاده می شود. اژدرها معمولا دارای برد 20-30 کیلومتر و سرعت 90 کیلومتر بر ساعت هستند. برد موثر و مطمئن آنها برای افزایش احتمال اصابت به هدف و غافلگیر کردن دشمن کمتر از 10 کیلومتر است. همانطور که گفته شد زیردریایی با رعایت اصول اختفاء می تواند خود را به فاصله چند کیلومتری و حتی چندصد متری هدف برساند. ولی باید توجه داشت که بیش از حد نزدیک شدن به دشمن یک خطر متقابل است چراکه در صورت عدم اصابت یا حمایت کشتی های دیگر، زیردریایی، خود براحتی شکار می شود چراکه سرعت زیردریایی ها معمولا کمتر از یک سوم سرعت کشتی هاست و کشتی ها به سرعت خود را به زیردریایی می رسانند. لذا برای اینکه نیازی نباشد که زیردریایی بیش از حد به هدف نزدیک شود و از طرفی بتواند بطور غافلگیر کننده ای به دشمن حمله کند و دشمن زمان اندکی برای عکس العمل داشته باشد، استفاده از موشک یک راه حل ایده آل است. بطور مثال می توان مقایسه کرد که اگر زیردریایی در فاصله 5 کیلومتری اقدام به پرتاب اژدر کند و سرعت اژدر 90 کیلومتر بر ساعت (25 متر بر ثانیه) باشد اژدر پس از 200 ثانیه خود را به هدف می رساند. حال اگر این 200 ثانیه در اختیار یک موشک (با سرعت 1000 کیلومتر بر ساعت یا 278 متر بر ثانیه) قرار گیرد، زیردریایی می تواند از فاصله 56 کیلومتری اقدام به شلیک موشک کرده و سپس خود زیردریایی فرصت کافی برای فرار از عکس العمل دشمن داشته باشد. از طرف دیگر، اژدرها دارای ابعاد بزرگ (طول 7/5 - 6/5 متر و قطر 533 میلیمتر) و وزن خشک زیاد (1/5 تن) و وزن تر قابل ملاحظه (300 کیلوگرم) هستند. از آنجاکه پایداری زیردریایی در زیر آب بسیار ظریف و حساس است لذا تامین همزمانی شلیک برای چندین اژدر بسیار مشکل است بخصوص برای زیردریایی های کوچک. ولی موشکها دارای ابعاد و وزن کوچکتری هستند و در صورت طراحی لانچرهای خاص با طول و قطر متناسب و جانمایی مخازن جبران مناسب، زیردریایی می تواند جهت غافلگیری بیشتر دشمن، اقدام به پرتاب همزمان چندین موشک نماید. بنابراین باید بتوان برای برخی ماموریتهای خاص، اقدام به طراحی زیردریایی های تناژ کوچک و متوسطی نمود که از پایه برای حمل و پرتاب موشک طراحی شده باشند و با مشکلات عدیده پرتاب موشک از لانچر اژدر مواجه نباشند. پرتاب موشک از لانچرهای افقی پرتاب اژدر نیز امکان پذیر است ولی بدلیل اینکه قطر لوله اژدرها و اژدرها بزرگتر از موشکها می باشد معمولا اشکالات متعددی پیش می آید. ضمن اینکه در پرتاب افقی، امکان گیر کردن هم زیاد است. ولی در لانچرهای عمودی اگر موشک به تنهایی پرتاب شود به کمک یک پرتاب کننده قوی انجام می شود و اگر موشک به همراه محفظه پرتاب شود (تا پس از رسیدن به سطح آب از داخل آن خارج شود)، بصورت بویانسی مثبت یا احیانا یک نیروی خارجی پرتاب می شود که در هر دو حالت احتمال گیر کردن بسیار پایین است. لذا از آنجا که طول و قطر موشکهای برد کوتاه و متوسط از اژدرها کمتر است لذا در صورت طراحی لانچرهای عمودی خاص پرتاب موشک (شکل 6)، می توان از فضای داخلی زیردریایی استفاده بهینه تری کرد و امکان حمل و پرتاب تعداد موشک بیشتری را فراهم کرد. 

همچنین در صورت مواجه بودن با محدودیت قطر زیردریایی برای جانمایی طول موشک، در زیردریایی های کوچک و متوسط از فضای داخل برجک نیز برای نصب لانچرها می توان استفاده کرد. مطابق شکل 7 در حالت اول از لانچرهای نفوذی استفاده می شود که از داخل بدنه فشار تا سطح فوقانی برجک امتداد دارد. در این جانمایی، موشکهایی با طول بیشتر را می توان نصب کرد. در حالت دوم از لانچرهای کوچکتر بر روی بدنه فشار و در داخل برجک استفاده می شود. معمولا لانچرها در داخل یک کپسول مقاوم در برابر فشار جانمایی می شوند (شکل 9).

به عنوان مثال زیردریاییAmur950 روسی (شکل 8) اولین زیردریایی دیزل الکتریک تناژ متوسط (1050 تنی) است که دارای لانچرهای عمودی پرتاب موشک است. این زیردریایی نشان داد که لانچرهای عمودی فقط خاص زیردریایی های بزرگ اتمی نیست و از موشک ها و لانچرهای کوچکتر می توان بر روی زیردریایی های تناژ متوسط استفاده کرد.

 

اخیرا آلمانی ها نیز به نصب لانچرهای عمودی پرتاب موشک روی زیردریایی های دیزل الکتریک علاقه نشان داده اند و مطابق شکل 9، طرح ارائه شده برای زیردریایی U216 که بهینه شده طرح U212 و U214 می باشد دارای یک محفظه استوانه ای عمودی حاوی تعدادی لانچر عمودی موشک است. این زیردریایی دارای تناژ 4000 تن و برد 10400 مایل دریایی و دارای پیل سوختی است.

نصب موشکهای برد کوتاه و متوسط بر روی زیردریایی می تواند حوزه نفوذ و جایگاه استراتژیک زیردریایی های کوچک و متوسط را بکلی متحول کند و مناطق وسیع تری را در پوشش آنها قرار دهد. از آنجا که ایران در دو دهه اخیر به دانش فنی و توانایی های مهندسی خوبی در طراحی و ساخت انواع موشکها دست یافته، براحتی می تواند موشکهایی را برای کاربری خاص پرتاب از زیردریایی ها، بازطراحی و بازبینی کند. اگر ایران از این پتانسیل استفاده نکند، یک مزیت عمده استراتژیک را از دست داده است.  

پژوهشی از یک کارشناس حوزه دریا