Od najazdów na okręty podwodne po coraz bardziej wyrafinowany przemyt narkotyków - misje sonaru są liczne i zróżnicowane. Aby rozwiązać te problemy, floty potrzebują systemów dla przybrzeżnych statków patrolowych i małych statków
W ostatnich latach pojawiło się wiele trendów technologicznych i operacyjnych w rozwoju sonaru, wspieranych przez zwiększone zapotrzebowanie na te systemy dla małych jednostek pływających.
Według Gabriela Jourdona, szefa stacji hydroakustycznych (GAS) w Thales, obrona przeciw okrętom podwodnym (ASW) od dziesięcioleci jest głównym zadaniem stacji sonarowych. Jednocześnie na świecie rośnie liczba okrętów podwodnych, coraz więcej krajów przyjmuje je do służby, co budzi niepokój społeczności wojskowej.
„Aktywna działalność gospodarcza na morzu, w szczególności korzystanie z zasobów oceanicznych, zmusza państwa do podejmowania działań na rzecz kontroli i ochrony swoich stref ekonomicznych” – powiedział. - Tu i ówdzie pojawiają się konflikty terytorialne na morzu, a głównym problemem jest wtargnięcie łodzi podwodnej do wyłącznej strefy ekonomicznej. W przypadku niektórych krajów problem ten potęguje fakt, że należy chronić duże obszary”.
Te wzajemnie powiązane trendy napędzają popyt na systemy ASW, których kluczowym elementem są sonary. „Większość flot i krajów stoi przed zadaniem ochrony suwerenności narodowej, interesów handlowych i gospodarczych oraz przeciwdziałania inwazji okrętów podwodnych na wody krajowe” – mówi Jourdon.
Pieniądze mają znaczenie
Jednak wysoki koszt takich statków PLO. takich jak fregaty, przyczyniły się do tego, że GAS zaczęto instalować na mniejszych platformach, a nawet statkach niewojskowych, które pierwotnie nie były przeznaczone do ASW o dużej intensywności. Dotyczy to na przykład w pełni statków patrolowych strefy przybrzeżnej (SKPS).
„Ideą jest tutaj albo uzupełnienie istniejących zasobów ASW, albo alternatywnie zapewnienie flotom krajów rozwijających się podstawowych możliwości ASW. Jego wdrożenie będzie wymagało skutecznych, sprawdzonych na morzu rozwiązań o stabilnej wydajności i realnych możliwościach PLO.”
GAS nie powinien negatywnie wpływać na możliwości nawigacyjne statku, dodał Jourdon, zauważając, że kompaktowy sonar kadłuba jego firmy BlueWatcher został zaprojektowany od samego początku tak, aby „miał minimalny wpływ na manewrowość i prędkość statku”.
Thales koncentruje się na rozwoju sonarów dla SKPS i innych małych jednostek pływających. Na wystawie Euronaval 2014, na przykład, pokazała linię nowych GASów. Oprócz BlueWatcher zawiera również CAPTAS-1 GAS ze zmienną głębokością zanurzenia.
BueWatcher „zapewnia doskonałe możliwości wykrywania i śledzenia w hałaśliwych płytkich wodach”, powiedział Jourdon, ale zauważył, że ten kompaktowy GAS może również działać na głębokościach większych niż 10 km. „Wnosi nieoceniony wkład w system bezpieczeństwa statku, pomagając jednocześnie unikać przeszkód przed statkiem”.
CAPTAS-1 „jest kluczowym narzędziem PLO” w kompaktowym zasięgu radaru firmy, zapewniającym wykrywanie na średnim dystansie do około 30 km. „Wnosi duży wkład w proces powstrzymywania okrętów podwodnych” – dodał.
Oba systemy wielofunkcyjne są zaprojektowane do pracy w różnych warunkach i dobrze sprawdzają się na statkach o małej wyporności. W niektórych flotach są zwykle używane jako dodatkowy element ASW. Oba produkty Thales cieszą się dużym zainteresowaniem na obiecujących rynkach zagranicznych, w tym w Azji, Ameryce Łacińskiej i na Bliskim Wschodzie.
Jourdon dodał: „Ostatnio popyt ewoluował w kierunku skutecznych systemów sonarowych, które mogą stać się nieodzownym elementem operacji bezpieczeństwa floty na wodach przybrzeżnych i głębokich. Powinny być kompaktowe do instalacji na małych statkach, łatwe w obsłudze, wykonywać wymagane zadania w przystępnej cenie.”
Zmiana wymagań
Thomas Dale, przedstawiciel Marine HAS Department w Kongsberg Maritime Subsea, również zwrócił uwagę na zwiększone zapotrzebowanie w branży magnetowidów, gdzie bardzo potrzebne są możliwości wielozadaniowości. „Platformy wielozadaniowe i SKPS powinny być w stanie znaleźć nie tylko duże obiekty, takie jak okręty podwodne, ale także mniejsze obiekty, takie jak ultramałe łodzie podwodne, pływające kontenery czy kopalnie”.
Wymagania dotyczące zasięgu GAZ dla SKPZ i fregat są często różne. SKPZ wymaga GAZ o zasięgu 10-15 km. Jest to również widoczne na rynku szybkich łodzi patrolowych, gdzie często wystarcza sonar średniego zasięgu. Kilka łodzi „może roić” w tym samym czasie, rozszerzając w ten sposób pole widzenia wszystkich statków w grupie. „Dodajesz zasięg GAS trzech, czterech, pięciu zbiorników, w wyniku czego znacznie zwiększasz zasięg, używając kilku zbiorników” – wyjaśnił.
Według Dale'a kompleks zadań SKPZ zmusza nas jednak do szukania równowagi między zasięgiem a możliwościami. „SKPZ działają mniej więcej niezależnie. Kompromis na rynku SKPS polega na tym, że potrzebujesz GAZU w rozsądnej cenie, który jest łatwy w instalacji i który może pracować w kilku zadaniach - jest to ważniejsze niż sam zakres GAZ”.
HAS o średniej częstotliwości może być szczególnie przydatny do wykrywania małych statków na powierzchni. Dahle zauważył, że „w nocy trudno jest dostrzec obiekt, taki jak nadmuchiwana łódź o sztywnym kadłubie, zwłaszcza na wzburzonych wodach. Ale jeśli masz GUS, możesz go usłyszeć w trybie pasywnym lub wykryć statek lub jego kilwater w trybie aktywnym.
Kongsberg koncentruje się na wodach przybrzeżnych, powiedział Dale. „Ten segment to coś więcej niż tylko PLO. Nasze produkty wyszukują obiekty w całym słupie wody i na dnie morskim. Śledzą statki nawodne, a także okręty podwodne i bezzałogowe pojazdy podwodne. Nasza technologia ma na celu rozwiązywanie problemów z pogłosem (odbiciem dźwięku) oraz pracę na wodach przybrzeżnych.”
Zwrócił uwagę na sonar SS2030 zamontowany w kadłubie okrętu oraz jego kontenerową wersję sonaru ST2400 o zmiennej głębokości. Choć przeznaczone są głównie do przybrzeżnych PLO, mają szersze zastosowania, np. omijanie przeszkód, wykrywanie min i śledzenie łodzi, pojazdów podwodnych i innych obiektów.
W tym celu systemy Kongsberg GAS zostały zainstalowane na wielu małych i średnich statkach, w tym na statkach Straży Przybrzeżnej i szybkich łodziach patrolowych. Na przykład okręt badawczy marynarki chilijskiej „Cabo de Homos” został w zeszłym roku wyposażony w SS2030 GAS do poszukiwania i lokalizacji wraków okrętów podwodnych, co zostało z powodzeniem zademonstrowane w ćwiczeniach poszukiwawczo-ratowniczych.
„Często SKPZ są budowane bez sonarów, ale mamy nadzieję, że to się zmieni, gdy floty staną się bardziej świadome wielozadaniowości sonaru średniego zasięgu” – powiedział Dale.
O
Wykrywanie nurków i pływaków
Brytyjska firma Sonardyne International skorzystała z rosnącego zapotrzebowania na systemy wykrywania dla nurków i pływaków. Na przykład w lipcu ubiegłego roku ogłosił nowy kontrakt na dostawę Sentinel do nieokreślonego z nazwy klienta z Azji Południowo-Wschodniej, który zostanie zainstalowany we wszystkich SKPS. Kontrakt opiera się na wcześniejszej umowie na dostawę przenośnych systemów do jednej z europejskich flot w celu ochrony SKPS.
„SKPS staje się coraz bardziej poszukiwanym zasobem dla flot i straży przybrzeżnych na całym świecie w walce z piractwem, handlem narkotykami, terroryzmem i minami” – powiedział Sonardyne w oświadczeniu zbiegającym się z ceremonią podpisania umowy. - Platforma SKPS rozwija się w swojej wszechstronności dzięki nowym osiągnięciom w przemyśle stoczniowym, umożliwiając konfigurowanie tych statków do różnych zadań poprzez wykorzystanie komercyjnych systemów „z półki”, takich jak na przykład. Strażnik.
„Sonardyne zaczęło wysyłać swoje systemy na rynek SKPS około dwa lata temu” – powiedział Nick Swift, szef bezpieczeństwa morskiego w firmie. - Otrzymujemy bardzo dużo próśb. W tym obszarze obserwuje się pewien wzrost popytu.”
System Sentinel potrafi wykrywać, śledzić i klasyfikować zagrożenia w odległości do 1200 metrów, może być zintegrowany z systemem informacyjno-sterującym statku lub lokalnymi systemami świadomości sytuacyjnej, takimi jak system obserwacji dalekiego zasięgu NiDAR firmy MARSS Group. Działa w aktywnym i pasywnym trybie wykrywania i klasyfikacji i może być przenośny lub zainstalowany w kadłubie statku. Sentinel XF (dodatkowa funkcjonalność) jest oferowany dla struktur wojskowych i bezpieczeństwa narodowego.
„System może być przenośny lub można go zainstalować w kadłubie statku przy użyciu zastrzeżonego systemu Sonardyne” - mówi Swift. - Dostarczamy obie konfiguracje. Nasz system jest z natury elastyczny i można go zintegrować z systemem nadzoru lub systemem kontroli walki.”
Wersja montowana na kadłubie „jest doskonałym rozwiązaniem dla nowszych i większych RCC”, podczas gdy wersja przenośna „można łatwo wdrożyć z dowolnego statku i jest bardzo popularna na rynku RCC”.
Swift dodał: „W zależności od tego, jak floty wykorzystują swoje statki, mogą nie potrzebować GAZ w niektórych obszarach działania. Na przykład, gdy znajdujesz się w swoim porcie, możesz potrzebować zaawansowanej kompleksowej ochrony. A do wdrożenia w danym obszarze możesz wziąć system przenośny.”
Wspomniana umowa z krajem azjatyckim podkreśliła znaczenie stosowania systemów do ochrony statków i innych obiektów przed zagrożeniami podwodnymi. „Sentinel… zapewnia szybko wdrażalny system ochrony obwodowej, który uzupełnia systemy bezpieczeństwa dla portów komercyjnych, statków morskich, prywatnych jachtów, infrastruktury krytycznej i budynków linii brzegowej” – powiedział.
Według Swifta zapotrzebowanie na systemy takie jak Sentinel sygnalizuje zmianę w kierunku asymetrycznej walki. „Wcześniej, jeśli statek miał GAS, to był przeznaczony dla PLO, ale teraz zaczęli myśleć o mniejszych obiektach, takich jak nurkowie i automatyczne pojazdy podwodne. Te ostatnie budzą coraz większe obawy. Są dostępne na rynku cywilnym, są dość tanie i łatwe w obsłudze. I mogą spowodować znaczne uszkodzenie statku”.
„Głównym zastosowaniem GAS Sentinel jest ochrona statków przed atakami terrorystycznymi i innymi” – kontynuował Swift. „Może to być terroryzm, państwo zbójeckie, a nawet tradycyjna strefa konfliktu. Kolejnym obszarem jego zastosowania jest obserwacja. Jeśli masz SKPS, ktoś może wysłać nurka lub bezzałogowy statek powietrzny tylko po to, żeby zrobić zdjęcia lub obejrzeć statek. GAS Sentinel ustawia podwodny kordon wokół statku, aby nikt nie mógł zbliżyć się do niego niezauważony.”
Ken Walker, szef działu Marine w Ultra Electronics, również zwrócił uwagę na rozwój rynku SKPZ. Umieszczenie na tych statkach sonarów może być bardzo przydatne, ponieważ mówimy nie tylko o dodatkowych możliwościach rakiet przeciwlotniczych, ale także o walce z handlem narkotykami i terroryzmem.
„Na przykład przemytnicy są bardzo wyrafinowani” – powiedział. „W przeszłości częściej używali łodzi motorowych, ale teraz używają łodzi półzanurzalnych, skutecznie wykorzystując komercyjne łodzie podwodne do transportu narkotyków”.
Walker zwrócił również uwagę na wykorzystanie sonarów w działaniach nadzoru rybołówstwa, w walce z nielegalną migracją oraz w wielu innych obszarach. Poprawiono również wagę, wielkość i charakterystykę poboru mocy, co przyciąga uwagę operatorów małych jednostek pływających.
Walker powiedział, że jego firma również widzi rosnące zapotrzebowanie na sonary dla małych jednostek pływających. „W całym świecie zachodnim nastąpiła radykalna zmiana struktury. Budżety nie pozwalają na transportery i duże niszczyciele, jak miało to miejsce w epoce zimnej wojny, więc wielu przechodzi na mniejsze środki wielozadaniowe, aby chronić swoją suwerenność i dlatego widzimy coś w rodzaju odrodzenia w dziedzinie SKPS i małe fregaty”.
Konieczność czy luksus?
Wiele krajów nie stara się wyposażać swoich SKPZ w systemy obrony przeciw okrętom podwodnym i dlatego GAZ na ich pokładzie nie jest w ogóle obowiązkowy. Jako przykład można przytoczyć nowy kanadyjski SKPZ projektu Harry DeWolf, z którego pierwszy, według szefa Departamentu Rozwoju Floty Kanadyjskiej Caspera Donovana, powinien wejść do floty pod koniec 2018 roku.
„Na tych statkach nie było potrzeby posiadania możliwości sonaru. Statki są przeznaczone do prowadzenia zbrojnego nadzoru wód kanadyjskich oraz wspierania agencji rządowych w utrzymywaniu i wzmacnianiu suwerenności Kanady tam, gdzie jest to potrzebne, innymi słowy do wykonywania zadań typu policyjnego” – powiedział.
„Wykonując te zadania, będą wykorzystywać inne niż GAZ środki do wykrywania innych jednostek pływających, np. radary i czujniki optoelektroniczne, a także środki takie jak np. śmigłowiec pokładowy CH-148 Cyclone wyposażony w zestaw specjalnych czujniki, które dla Kanady opracowuje firma Sikorsky.
Według Donovana, w oparciu o zadania statków tego projektu, nie będą one potrzebowały niektórych skomplikowanych systemów walki wysokiego poziomu, których mogą potrzebować okręty nawodne. użyj jednej z naszych fregat klasy Halifax.”
Kanadyjska marynarka wojenna rozpoczęła projekt Underwater Warfare Surte Upgrade, aby wyposażyć fregaty Halifax w systemy ASW. Warunki konkursu zostały opublikowane jesienią 2017 roku i są obecnie w fazie oceny.
Zgodnie z tym projektem możliwości okrętów zostaną rozszerzone poprzez instalację kadłubowych HUS-ów, holowanych HAS-ów, boj hydroakustycznych, systemów wykrywania torped oraz integrację wszystkich tych systemów z BIUS-em okrętu. „To dość duży projekt, który doda o wiele bardziej nowoczesne systemy okrętów podwodnych do ogólnych możliwości okrętów” – dodał Donovan.
Wymienił kluczowe trendy technologiczne ostatnich lat – rosnący poziom cyfryzacji systemów i wzrost ich mocy obliczeniowej. To właśnie łączy wszystkie wojskowe systemy sensoryczne. „Coraz więcej z tych systemów przechodzi na cyfrowe, co oznacza, że dane mogą być przetwarzane znacznie wydajniej i szybciej”.
Jest to szczególnie ważne w przypadku GAS, ponieważ odbierają i przetwarzają ogromne ilości danych akustycznych. W przypadku sonarów opartych na architekturze cyfrowej proces jest znacznie uproszczony.„Przetwarzanie danych będzie o rząd wielkości lepsze, co poprawi naszą zdolność do znajdowania okrętów podwodnych, min i innych podwodnych zagrożeń”.
Jednak według Donovana prowadzone są na dużą skalę prace rozwojowe nie tylko w dziedzinie technologii hydroakustycznych. Zaawansowane, zaawansowane technologicznie łodzie podwodne z silnikiem wysokoprężnym i elektrycznym są obecnie bardzo poszukiwane. „Te okręty podwodne zawsze były bardzo trudne do znalezienia. Ale teraz coraz więcej krajów przyjmuje okręty podwodne z silnikiem Diesla, dostarcza się coraz więcej nowoczesnych platform, które są niewątpliwie cichsze niż okręty podwodne poprzednich generacji. A jeśli stare okręty podwodne były trudne do znalezienia, nowoczesne okręty podwodne są znacznie trudniejsze do znalezienia”.
W związku z tym floty musiały dokładnie przeanalizować metody wyszukiwania i wykrywania okrętów podwodnych. W latach 80. i 90. wiele zachodnich flot korzystało z holowanych pasywnych HAS-ów. Ale teraz coraz częściej przestawiają się na aktywne warianty, które „pingują” w słupie wody przy niskich częstotliwościach, aby wykrywać nowoczesne łodzie podwodne o niskim poziomie hałasu. „W ramach naszego projektu unowocześnienia pakietu Underwater Warfare Suite zamierzamy pozyskać holowane, aktywne nisko- sonary częstotliwości”.
Dale wskazał na zwiększoną zdolność przetwarzania informacji. „Oznacza to, że możemy przetwarzać wiele warstw poziomo w jednym impulsie dźwiękowym lub kilku impulsach jednocześnie. Możemy wykryć obiekt, jeśli znajduje się na poziomie powierzchni, w słupie wody lub na dnie.”
Zwrócił również uwagę na zastosowanie przetworników kompozytowych w sonarach o wysokiej częstotliwości, które zwiększają szerokość widmową i rozdzielczość oraz umożliwiają przetwarzanie trójwymiarowe, dzięki czemu „przy konwencjonalnym kadłubie HAS możemy przedstawić dno morskie w 3D, na przykład do wykrywania obiektów lub nawigacji zadania”.
Nowe technologie
Według Jourdona w ostatnich latach technologia akustyczna poczyniła znaczne postępy w kilku obszarach. Zwrócił uwagę na zastosowanie przetworników akustycznych dla aktywnych emiterów, wysoce zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnałów i danych oraz postęp w możliwościach wykrywania i śledzenia. Ponadto z systemami integrowane są coraz bardziej przyjazne dla użytkownika i intuicyjne interfejsy człowiek-maszyna, w tym wykorzystanie 3D w celu uproszczenia złożonych operacji sonaru.
Systemy stały się również bardziej kompaktowe i łatwiejsze w instalacji, a sprzęt szkoleniowy również posuwa się naprzód, „ułatwiając załodze szkolenie na pokładzie”.
Walker zwrócił uwagę na oprogramowanie. Zauważył na przykład technologię Ping Wizard firmy Ultra, która ułatwia wybór optymalnego trybu aktywnego, umożliwiając jednoczesne emitowanie dużej liczby różnych rodzajów impulsów dźwiękowych.
„System faktycznie patrzy w wodę i mówi: „To jest twój najlepszy typ sygnału. Powinieneś go użyć”- wyjaśnił. "System posiada bardzo wysoki poziom sztucznej inteligencji, upraszcza pracę operatora, a w efekcie zwiększa poziom dowodzenia sytuacją taktyczną."
Według Walkera nastąpiła ciekawa zmiana trendów technologicznych. Jeśli w przeszłości sektor cywilny poważnie pozostawał w tyle za światem wojskowym, teraz ich pozycja w niektórych obszarach uległa odwróceniu. W sonarach widać to na przykładzie wykorzystania procesorów graficznych z konsol do gier wideo.
„Dwadzieścia lat temu świat komercyjny informowała głównie technologia wojskowa. A teraz jest odwrotnie. Obecnie zamawiane są procesory wideo mające na celu zwiększenie mocy obliczeniowej i poprawę jakości wyświetlanego obrazu. Dzieje się tak, ponieważ branża gier, wraz z branżą telefoniczną, rozwija się w świecie cywilnym znacznie szybciej niż w wojsku.”
Ultra Electronics dostarcza systemy sonarowe okrętom wojennym na całym świecie, w tym brytyjskim niszczycielom Typ 45, australijskim niszczycielowi Project Hobart i holenderskim fregatom Project Karel Dorman. Jego nowy GAS S2150 zostanie zainstalowany podczas modernizacji fregat typu 23. Ten sonar zostanie również zainstalowany na obiecujących fregatach typu 26; ponadto firma oferuje wariant S2150 dla fregaty typu 31e.
„Chociaż nie jest to obecnie główny wymóg dla Typu 31e, Ultra zamierza zaoferować zintegrowany zestaw sonarowy, który obejmuje holowany aktywny-pasywny sonar oraz system wykrywania i ochrony torped w jednym holowanym module” – powiedział Walker.
Przyspieszone zmiany
Jeśli chodzi o perspektywę, Walker zauważył dwa „megatrendy”, które będą miały duży wpływ w przyszłości. „Pierwszy to duże ilości danych. Jest to szczególnie ważne w przypadku GAS, gdzie generowane są bardzo duże ilości danych, a do wykrycia celu wymagane jest przetwarzanie w czasie rzeczywistym. Drugi to sztuczna inteligencja i samouczenie się maszyn. Na przykład sonary będą wiedziały, czy widziały wcześniej dany typ łodzi podwodnej”.
Dale powiedział, że wszelkie dalsze zmiany w technologii akustycznej będą naturalnie ograniczone prawami fizyki. „Przewiduję niewielkie przyrosty wydajności, takie jak zakres częstotliwości, moc przetwarzania i liczba jednoczesnych impulsów dźwiękowych”.
Oczekuje szerszego zastosowania automatycznych pojazdów nawodnych, zwłaszcza w połączeniu ze statkami, na przykład przybrzeżnymi statkami patrolowymi, „gdy nawodny bezzałogowy pojazd jest podłączony do RMS i masz możliwość przesyłania obrazów z GAS przez szerokopasmowy kanał radiowy. Obsługujesz maszynę z VMS. Uważam, że to dobra kombinacja i będzie stymulować rynek patroli przybrzeżnych w przyszłości.”
Jourdon uważa, że powstaną bardziej złożone, ściśle powiązane sieci ASW z szeroką gamą platform i czujników, w tym systemów niezamieszkałych. „Kompaktowość to kolejne wyzwanie, a Thales poszukuje obiecujących nowych czujników w tym obszarze. Thales jest również kluczowym graczem na dynamicznie rozwijającym się rynku dronów. Dążymy do zapewnienia skutecznych możliwości ASW nowym statkom załogowym i bezzałogowym.”
Według Jourdona, podczas gdy okręty podwodne pozostają głównym zagrożeniem, zmieniły się wymagania dotyczące sonarów. Wraz z wykrywaniem torped pojawiły się nowe zagrożenia asymetryczne, takie jak pół-zanurzalne lub całkowicie zanurzalne okręty podwodne z narkotykami używane przez przemytników. Wysoko na liście znajdują się również łodzie motorowe, zwłaszcza biorąc pod uwagę ich wykorzystanie do celów terrorystycznych.
„Zagrożenia, którymi należy się zająć, wpływają na możliwości i wydajność stacji sonarowych, które muszą być skuteczne w trybach aktywnych i pasywnych oraz w prawie wszystkich warunkach środowiskowych, w tym w płytkiej i głębokiej wodzie”.
