A Fragata Type 26 é atualmente aceita como o melhor projeto de navio de guerra anti-submarino disponível no mundo atualmente. O silencioso sistema de propulsão que limita o ruído irradiado (cavitação) do navio é uma parte essencial de sua capacidade de detectar submarinos. Aqui temos uma visão geral deste assunto muito técnico.
Custando mais de £ 1 bilhão cada, a Type 26 é uma fragata muito cara, uma parte significativa desse custo é impulsionada pela necessidade de furtividade. A redução de ruído é alcançada por uma combinação de soluções de engenharia que inclui modelagem do casco, projeto de tubulação interna e equipamentos de segurança em todo o navio, com montagens resistentes a choques e vibrações. Mas, de longe, o maior desafio é garantir que os motores e a caixa de engrenagens possam impulsionar o navio silenciosamente.
A Royal Navy (RN) e a indústria britânica já estão construindo a partir de uma experiência e conhecimento com as fragatas Type 23, uma nova referência para a furtividade de navios de guerra quando foram introduzidas no início dos anos 90.
Uma combinação de turbinas a gás para motores elétricos de alta velocidade e geradores a diesel (DG) que energizam os motores elétricos é o sistema de propulsão preferido para os porta-aviões QEC, Type 23, Type 45 e outros navios de guerra em todo o mundo, embora em configurações significativamente diferentes. A Type 26 introduz outra variação em um arranjo combinado de propulsão com turbina a gás/elétrica (CODELOG).
Basicamente, existem dois modos operacionais principais. Para velocidades mais altas, uma única turbina a gás Rolls Royce MT30 aciona os hélices diretamente através de caixas de engrenagens. Para cruzeiro e velocidades mais lentas, até quatro Geradores à Diesel fornecem energia a dois motores elétricos na linha do eixo enquanto a Turbina MT30 é desacoplada. A Type 26 se beneficia de 30 anos de avanços na tecnologia de propulsão de duas maneiras particulares.
A MT30 desenvolvido a partir do motor Trent, possui uma densidade de potência que uma única unidade pode impulsionar o navio de guerra de 6.900 toneladas até pelo menos 28 nós por conta própria. (O CODELAG da Type 23 requer duas turbinas Spey em combinação com seus motores para atingir a velocidade máxima). Os motores modernos também são muito mais poderosos em termos de potência do que os disponíveis quando a Type 23 foi projetada.
A poderosa MT30
Esta é a turbina marítima mais poderosa do mundo e um sucesso britânico em engenharia e fabricação. Os núcleos são fabricados em Derby e montados em Bristol, a 50ª saiu da linha de produção este mês. Esta turbina está sendo adotada pelas marinhas dos EUA, Japão, Coréia e Itália, bem como pelos três clientes da Type 26. Já no mar com os porta-aviões QEC, a RN terá uma experiência considerável com elas antes que as fragatas Type 26 entrem em serviço.
A potência de saída da MT30 foi limitada de forma conservadora a 36MW, mas tem o potencial de ser aumentada em mais 10%, o que poderia ser usado para compensar futuros aumentos de deslocamento com a adição de novos equipamentos. Construída a partir de componentes comprovados, incorporando as mais recentes tecnologias de resfriamento de pás, o núcleo da turbina é revestido de forma protetora para evitar a corrosão do ar carregado de sal do ambiente marinho. A MT30 é uma turbina robusta de quatro estágios, baseada na Trent 800 e atende a toda a legislação de emissões atual sem modificações. Ela foi testada rigorosamente por 1.500 horas continuamente em alta temperatura do ar ambiente (38°C). Montada de forma resiliente em um gabinete acústico, a turbina é projetada para minimizar vibrações e ruídos irradiados. O gabinete possui proteção integral contra incêndio e bom acesso para mantenedores.
Os cavalos de força dos geradores a diesel
Os quatro grupos geradores a diesel fornecem energia elétrica para velocidade lenta e cruzeiro usando motores elétricos. Cada conjunto consiste em um motor MTU 20-Cylinder 4000 M53B acionando um alternador que gera cerca de 3MW. Os geradores também fornecem a ‘carga hoteleira’ para o resto do navio. Como sensores cada vez mais poderosos e armas de energia direcionadas provavelmente serão adicionados no futuro, as demandas de energia aumentarão e haverá uma reserva significativa de geração extra de energia. A marca MTU faz parte da Rolls-Royce Power Systems e os motores são fabricados na Alemanha.
O acionamento diesel-elétrico é muito econômico em termos de combustível e os quatro conjuntos podem ser selecionados seqüencialmente, dependendo das necessidades de energia, para que possam ser operados dentro de sua faixa ideal. Isso reduz o desgaste dos motores e economiza muito combustível. Ele também permite redundância em caso de falha ou dano e os motores podem ser colocados offline para manutenção enquanto estão no mar. Os diesel modernos são conhecidos por sua simplicidade e confiabilidade. A MTU diz que a série 4000 só precisa de uma grande reforma após cinco anos de operação. É provável que o navio gaste muito mais tempo rodando neste modo do que “correndo” com a turbina mais sedenta de combustível.
Como as turbinas, os conjuntos geradores a diesel estão completamente contidos em caixas acústicas. Os diesel estão em suas próprias montagens resilientes no interior e todo o gabinete também está em montagens residentes para isolá-lo da estrutura do casco. É especialmente importante que os geradores não irradiem ruído, pois a maior parte da caça submarina ocorrerá em velocidades baixas-médias usando os motores. Como na Type 23, o par traseiro de geradores da Type 26 é colocado acima da linha de flutuação para reduzir ainda mais o som na água.
Todos os novos navios de guerra da RN (começando com o HMS Tamar) devem ser construídos desde o início para atender à diretiva de emissões da Organização Marítima Internacional (IMO) III. Os motores a diesel serão equipados com um sistema de pós-tratamento de escape com Redução Catalítica Seletiva (SCR) para neutralizar as emissões de óxido de nitrogênio. Também é provável que existam sistemas de refrigeração por exaustão instalados nas captações e funis para reduzir a assinatura infravermelha do navio.
Motorização elétrica
A GE Marine fabrica os Motores de Indução Avançados (AIM) especializados que impulsionam a Type 26. Eles são fabricados em instalações muito especializadas com muito cuidado e precisão para evitar vibrações e resistir a choques. A fábrica de Rugby estava ameaçada de fechamento até recentemente, ameaçando a segurança do fornecimento para todos os clientes da Type 26. Uma campanha de deputados, sindicatos e outros interessados,resultou no Ministério da Defesa colocando uma ordem antecipada para os 10 motores restantes nas últimas 5 fragatas. Isso salvou as instalações críticas de Rugby, que agora serão especializadas como fabricante de motores navais. O site tem um futuro brilhante com outros 54 motores necessários para os 12 navios australianos e 15 canadenses, enquanto outras Marinhas também estão interessadas em comprar este produto britânico altamente avançado.
Os motores de baixa velocidade são colocados diretamente na linha do eixo para acionar os hélices e são desconectados das caixas de engrenagens e da turbina por Embreagens Synchro-Self-Shifting (SSS). Esta é uma embreagem automática que se desconecta quando a velocidade do eixo principal sendo acionada pelo motor excede a do eixo de entrada acionado pela turbina. A dissociação da caixa de velocidades reduz ainda mais o ruído no estado de funcionamento ultra silencioso.
A velocidade do motor é controlada ajustando sua frequência através de um conversor marítimo MV3000 fabricado pela GE. A alimentação de Corrente Alternada fixa dos 4 alternadores é convertida em Corrente Contínua e as alterações são feitas na forma de onda fornecida ao motor usando uma técnica chamada Modulação por Largura de Pulso (PWM). O MV300 é amplamente utilizado na indústria, mas foi aprimorado para que os requisitos navais sejam à prova de arco, resistentes a choques e equipados com filtros harmônicos e eletrônica de potência para manter a qualidade atual e evitar vibrações nos motores. Isso se baseia em algumas das tecnologias instaladas pela primeira vez nos destróieres Type 45 (a causa principal dos problemas de propulsão dos Type 45 foram as turbinas a gás WR21 e não o sistema elétrico).
Encontrando a melhor caixa de engrenagem
O trem de engrenagem foi desenvolvido por David Brown Santaslo, especialmente para a fragata Type 26. A empresa a descreve como “a caixa de câmbio de navios mais silenciosa do mundo” e conta com décadas de experiência e tecnologia de silenciamento usadas em equipamentos submarinos. O trem de engrenagens consiste em uma caixa de engrenagens separadora e duas caixas de engrenagens de redução construídas com os mais altos padrões para minimizar as imprecisões da transmissão que são uma fonte de vibração. As engrenagens maiores têm cerca de 3m de diâmetro, mas os dentes da engrenagem são usinados com tolerâncias muito finas, medidas em mícrons. O esforço dedicado a garantir que o trem de engrenagens seja de alta qualidade indica que, mesmo em velocidades mais altas, quando impulsionado pela turbina, a Type 26 ainda será um navio silencioso capaz de fechar rapidamente o alcance em um submarino sem detecção.
A DBS construiu uma Instalação de Engrenagem e Teste de Engrenagem Marítima dedicada em sua fábrica em Huddersfield. Este banco de ensaio replica o trem de engrenagens instalado no navio e é capaz de operar as caixas de engrenagens até a velocidade máxima e com carga total. Cada conjunto fabricado será testado na plataforma antes da entrega. Depois de instaladas, as caixas de engrenagens devem durar a vida útil do navio e é fundamental que haja total confiança em sua qualidade e confiabilidade.
Como o sistema de propulsão deve ser instalado no casco durante os estágios iniciais da construção, muitos dos elementos estão maduros, estando em desenvolvimento há muitos anos e em 2015 foram feitos pedidos de ‘itens de chumbo longo’ para os 3 primeiros navios. Alguns equipamentos já foram entregues no estaleiro e estão em processo de instalação a bordo do navio principal, o HMS Glasgow. A arma e os sensores instalados nos navios australianos e canadenses variam consideravelmente, mas compartilham o mesmo sistema de propulsão. Isso beneficia os fabricantes que podem esperar pedidos sustentados por muitos anos. A comunalidade reduzirá o custo unitário para os clientes que também podem compartilhar treinamento, logística e experiência operacional. Além do emprego, habilidades e benefícios econômicos locais, a indústria também pode investir em mais pesquisas e desenvolvimento e, em alguns casos, o projeto Type 26 está consolidando sua experiência como líderes mundiais, atraindo novas oportunidades de exportação.
Este artigo aborda apenas a superfície da complexidade de engenharia envolvida, mas indica a despesa e o esforço extraordinários necessários para construir um navio ultra silencioso. O treinamento da tripulação, a habilidade tática, as condições ambientais e a qualidade do adversário são importantes para detectar e processar submarinos com sucesso, mas com a Type 26, a Royal Navy, a Royal Australian Navy e a Royal Canadian Navy terão a melhor plataforma possível para as operações.
FONTE: Save the Royal Navy
TRADUÇÃO E ADAPTAÇÃO: DAN