modernas tendências no projeto de submarinos: dos sistemas diesel-elétricos e nucleares atuais aos...

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L E O N A H o o 5 5 A N T O 5 G U I H R E 5 "' " 1.;: H ,. !l r.; 1. 17. M 1: f' "" ç J ,.. 1:1- H A V A I U t> li: I. jl\ r;. li4 c i1 t.. jl\ N A v A L · .. .. t101JERIU1S lEt.::ENCIAS PROJETO DOS SlSTEHAS DlESEL-ELiTRICOS E NUCLEARES ATUAIS SISTEMAS HIDRIOOS E AOS DO 1:) l) 'J J T 1 .1 L , U li= I"< 1;. 1' "- O U T U B R O D E 1 9 9 1 .. ··'

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  1. 1. L E O N A H o o 5 5 A N T O 5 G U I H ~ R ~ E 5 "' " 1.;: H ,. !l r.; 1. 17. M 1: ~ f' "" J ,.. 1:1- H A V A I U t> li: I. jl r;. li4 c i1 t.. jl N A v A L .. .. t101JERIU1S lEt.::ENCIAS 1~0 PROJETO DI~ 5UB~IARP.:5: DOS SlSTEHAS DlESEL-ELiTRICOS E NUCLEARES ATUAIS ~JS SISTEMAS HIDRIOOS E AOS HOND ~ SUBMARINOS DO FUTUc~ 1:) l) 'J J T 1.1 L, U I~ li= I"< 1;. 1 1' "- ~. O U T U B R O D E 1 9 9 1 ..'
  2. 2. ............_.---................._.,.........~....... --" ....- .....--""'"- "'..---.....,.....................-,,.. ,.............................._..........~ ,...._..,....-~ ~ -----............~......................~......--...............__._._~. ~ "" .....- ffi()]~NAS TENDCNCJAS NO PJm.A:lO rx; SUB/'WHNOS: llJS SISlEHAS DJESf.L-flili~JCOS E NI.~LEAHES AlUAJS NJ5 SISTEMAS tiii3HJIXJ'..i E AOS t1)N0MSUBMNHNOS 00 FUT~ _ . ........ ..- .. .. - - -- - .......................-~......._ ..........._........- .,.,,_,,..._ _ _ ..._.,...._ - - - - - -~ ....-.......- - - - _ ___....,...___,,........_, _ _ _ , .............. __. ............... oJ_ ......- .... ..... .. ..... - .......... _ D O a S ~ N T D Ao longo do corr~nle si culo, ~s Harinhas de Guerra do mundo viram 4 ~voluc 3o do conc ~ito de 'navio capital' destocar-se dos enc oura~dos para os navios- -aerodromno,. e dt~ stes para os subm~rinos . Sem dvida atguma, estas lris classes de naYios constituem*se r:ornpt 1!)(05 prodiJtos da EngenhiH' ia Naval. nos Nis sofisticados e A prim.~.da do subm.nino, hoje uma tendncia clara. cerhmenh estar plen~mente consolid~da no siculo XXI. A Engenhari a Naval dev~ri enlio estar prepar~da para s~lisfaler, sob os aspectos l~cnol6gi cos~ as demandas de op ~ r~tional destes navios pa ra ~s pr6~im~ s d&cadas , que O presente trabalho visa entio, apresentar e discutir estas demandas e identificar~ atravi s de uma ani l~5e de tendincias, as solu5es licnicas na irea de projeto e constru~o, que Yir~o a satisfa~ l- las ,
  3. 3. ~---................~ --- ~ ____, .......~~""""''..""~---~ ..- _..,,._.~.........._._, ....~.............................-------................__,_......," ....- --~-... .......-.~.......-.-.-....--..~ .....-.....~ HJI.XJm THI:NDS IN SlJfW.JHt-E [(:.SIGN: fR{)-t CONlTHPOHARY aJNVCNllONAL ANO NL.O..EAR SYSTEHS TO HYDI~YD ANO f'()00- 5tJBt1AHINES ~ l'tt.; FUTLf~ ........~..! ,! ' ''- ' """ '"'"''" , ,o,,,,,.,....... .,,..,.,, ,, ,o,/,.O.. ..U nooo""" -'"'"''"*"'...~'I" "''" _,.,,.. ,,.. ,.,,, .........,.,,.._,._, --""'1-t"'ll'l'l'.."' """""-"' ''''''""'"'..t-"11 ',o#,O.oO. -... HIOt'llloOo._, ,,,..,...,..,, .,, ,.... . _ ... ... ........... . .....oo-- loOOI- fl..JL..S....J .....R.....A,_C....I During lhe XX century, the ~orld N~vies h~s seen an evolution of the cf'IPiht ship concept, moving ftO'' lhe batlleship to the airc rafl carrier and from Hds last une to the submarire. Je have no doiJbls that this three warship classes are lhe most soristicahd and comple)( produc ts of Nav;,t E'ngint!ering . Subrnar ine supremacy, toda~ a cle~r trend, wilt be completely consolid~ted during the XXI centur~ . N3val Engineering would be prepaired to cope, on technologi cal ~ s Ptls, ~ith the growing operational performane d~mands for this warship cl~~s along neKl decades. This ~ork alm~ to introduce and discuss that dem~nds and identif~. through a anal~sis of trends, th~ technical solutions, in design and construction fhlds, will s_,tisf~ the future requrenw~nh.
  4. 4. lHE DESIGN ENGINEER HUST DEVELOP HORE OF A GENERALJST AlTITUDE WHEN TRYING TO SOLVE PROBLEHS. HE HUST HAVE A fEEL FOR HlSTORY, POLlTlCS. LlTERATURE ANO CURRENT EVENTS. HE SHOULO BE THIN~ING IN HANAGEHENT TERHS WllH KNOWLEDGE OF HARKETING, FJNANCE, HANUFACTURJNG, ANO A FEELlNG FOR FUBLIC OPJNJON. 'OCUPATlONAL HAZARos - WOR~JNG WlTH BLINDERS A~O LOOKlNG AT THE WORLO ANO PROJECTS WITH TUNNEL VJSlON - HUST BE OI5CARUED IN FAVOR OF A BROADER VIEW. " ~ word for desi9n ~ngineers. b~ Ri~ h~rd J . Ja co b, De si gn New i , hPril 5, 1982, pg, 11.
  5. 5. C A P I T U L O 1 J N T R O D U C A O 1 1 - DEFINJCAO DE OBJETIVOS . .......................... , .. 7 l 2 -METODOLOGIA DE DESENVOLVIHENTO ....... . .. ... . ...... . . 9 l 3 - DHEVf HISlORICO ....... . . . . .. ....................... 10 C A P I T U l O 2 A 5 l T U A C A O A T U A l 2 1 - CONSJDERACOES PRELIMINARES ...................... ... 17 2 2 - SUBMARINOS NAO -NUCLEARES,CONVENClONAIS E HJBRlOOS . .25 2 3 - SUBMARINOS NUClEARES, PUROs, HIBRIDOS E MONO ... .. 36 2 4 - O CONTEXTO BRASJLEIRO ................. . ............ 42 C A P I T U l O 3 H O O E R N A 5 T E N O E N C J A S 3 1 - CONSIDERACOES PRELIMINARES .. .. ~ . .. 1 45 3 2 - TENOENCIAS GERAl5 . . ..... .. .... . .... . .... . ... . .. 49 3 2 1 - Comando e Controle de Arma~ .... . , .. . ..... . . . .. . 50 3 2 2 ... Afn1a,nerlto ... . .. .. ~ . , .. ...... . .. . .. , ..... . ,. .. , . .. .. . . .. . 51 3 2 3 - Automatio/Tripula~o/Ergonomia/Conforto ...... .. 53 3 2 4 - Reduio d~5 Assi naturas .. .... . , ............ . . .. 54 3 2 1 5 - Profundidade de Oper
  6. 6. 3 3 2 2 & * Conditr.s Ambientais ........................... 66 9 - Resist~ncla 4t Choc~ue ........................... 69 3 . 3 REDUCAO DE RUJDO .. . ........ 71 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 Estabelecimento de Requisitos, .......... , ..... 71 2 ~ Di11'1enses: Pdncipais ........................... 73 3 -Formas (~ 70 ............ , ... . ......... 85 2 -Conceitos do s Anos 60 .............. . ... . .. , .... 86 3 Conc.rdlo!i (Jos Anos 90 ............ . ... . ........ e8 3 . 5 - 515lEHAS DE PROPULSAO NUCLEAR ... , . . . .. 92 3 5 1 - Conlbustivel e Nc:teo ........................... 97 3 5 2 - Vaso de Pressio do Reator . .... .. . . . . .. ... .. . . . . 99 3 5 3 - Geradores de Vapor' .,.,.,, .... w,., ,. .. , ... 41 , 99 3 5 4 - Bornbas de Circ:ulad~o ... .. .......... . .. .. ...... 100 3 5 5 - Vlvulas . . ... ~ ...... , ...... f/ .. ~ . . . . . . . . .. .. " ... ~100 3 5 6 - Pressurizac;o,,.,"'"' - ~ .. - .. 101 3 5 7 - Flexibilidade do Projeto e Manutencio .... . .. . . 101 3 5 e - Ci r c: uito Secundrio ................... .. . , .... 102 3 5 9 -Acionamento do Ei~o Propulsor . . .. . ....... . ... . 103 3 5 .lO - Controle da Jnstal~o Propulsora ......... . 105 3 5 . 11 - Segurana P~ 5 siva e Seguranca Intrinseca . ..... 111
  7. 7. r. ~ 3 5 .12 - Circutatllo Natut.Jl. . . .................... , .... 112 i . 3 . 6 - SISTEMAS DE PROPULSAO INDEPENDENTES 00 AR CSPJA). ~1 14 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 . 6 1 ... 5 i s t e"'a Wa l t 4! r . . .. . . . . . . .. . . " .. . .. . . . . . .. . . . . ... . . " ~ .. 1 l 5 6 2 - H,>tor Stirling ............ , .... ., ... , . . ................ tl& 6 3 - Cilulas de Combustivel .................... 122 6 4 - Motor Oi~sel em Ciclo Fechado ................ . 127 5 - Turbina a Ois em Ciclo Fech~do . . .............. 132 6 6 -T urbina c'i ViJPOr t:om Combusto a All
  8. 8. 6 4 6 4 . 6 4 . 7 4 . 7 1 -Submarinos Convencionais ... , .................. 185 2 M Submuinos Hib,.idos ...... . .... . ............... lB6 3 ... Hono /W'S ubmarinos~ .. . ,. .. ~~ .. w., ..... ~. " ""~ .... , .. 1B8 -SUBMARINOS NUCLEARES . . ..... . ..... .. ..... , .... ..... 190 l Submarinos Lantadores de Hisseis Balisticos ... 190 4 . 7 , 2 Submarinos Lan~dores de Hisseis de Cruleiro .. 190 4 . 7 3 -Submar inos de AtaqlJe ..... , ......... . ... ... ... . 191 4 7 4 -Submarinos Hibridos Nuc lear/Convenci ona l ...... 191 4 7 5 - Mono-Submarinos ........ , ........... , .... . ..... 193 4 6 - O CONCEl TO DE -ssn- .............. . . . . . ...... . .. .. l9t5 C A P I T U L O 5 C O N C L U 5 0 E 5 5 . 1 - CONSlDERACOES PRELIMINARES . . . ...... ........ . ...... . 196 5 . 2 -,A Pt:RSPECl'lVA HJ~)TOHICA ...... ......... .. ....... ... . 197 5 3- REQUISITOS FUTUROS ..... I I 204 5 4 - DESENVOLVIHENTO PARA O SiCULO XXI ..... ... .... . .... 205 REFERENCIAS BlBLIOGRAFICAS. .. . . .. . ........................ . 208
  9. 9. .. ,, lND.lC.E.......Df~..f.J.fi.UB.AS..J......GRAfJ.t.O5.....-E.....l.A.D.f.LAS. C A P I T U L O 2 2.1 - 01stribui~o de idade das furt~s de submarinos: paises exportadore5 pais~s importadores 2.2 ~ Oi5tribuiio de ld~d~ das foras de submarinos: paises c~portadores 2.3 - Di~tribuicZo de Idade das forcas de subm~rtnosz 2.4 2 . 5 2.6 2.7 2.8 pai5es importadores - Totais de submarinos convencionais e~ opera5o Distribui~o de idade das foras de submarlnos ~ N~mero de ~ubmarinos construidos - Sum~rinos nucleares por p~is e por tipo - Aquisic~o de competincia em projetofconstruio de na- vios de guerra Pelo Bra5it 2.9 - Evolu(~O da c onstruio de navios de guerra no Brasil 2 . 10 ~ O~senvolvimento do Poder Naval atravis do e~ercicio do r eaparelhamento da Marinha C A P I T U L O 3 3.1 -Emprego dos meios de escape e salvamento 3.2 ~Submarino suJeito a carregamento de choque 3.3 - Et~boraco de curvas limite de NRI 3,4 - Valores do NRI em b~nda larga para alguns ~ubmarinos 3.5 - Fun5es de transfer;ncia de ruido ' igua 3.6 v~riat3o da irea lil de conv~ses co~ o diime tro 3.7 - lnfluincia da redu io de ruido no diimelro 3 .6 ~ Lo c alizac~o relativa de sensore s ac~sticos 3 . 9 - Siste~~ de gua salgada tpico 3 . 10- ArranJos para sist emas de 6gua salgada 3.11 - Arranjo de tubulacio fle~ivel co~ 3 r~tulas 3 . 12- Arranjo Z eU das rotulas 3.13 - Junta ftcw i vcl tipo rtula 3.14 - Diagrama de blocos da propuls~o convencional 3.15 - Diag ra ma elitrico da proput s ~o (anos 70) 3 . 16 - Oiagr~ma el~tri c o da propul s ~o (ano s 60) 3.17 - Dia grama de bloco s do~ conversores tipo chorrer 3 . 16 - Cara c ter~licas construtivas do HSPHM 3 . 19 Oia9rama elitrico da propulsio (anos 90) 3.20 - Re~tores a igua le~e para Propuls~o naval 3.21 - Diagrama e ~ qu e m~ti t o de um BWR 3.22 Diagrama esquemitico do PWR da classe 'Rubis' 3 . 23 - Diagrama esquemti co do PWR do NH '0to Hahn' 3.24 - Diagrama e~quemitico de PWR integral ingl~s 3.25 - Diagrama esquemitico do PWR integral SCORE 3 . 26 - Compostos d~ urinio 3 . 27 - Combustiveis de uranio 3.26 - Va s o de pre s so de PWR segregado 3.29 - Gerador de vapor com recirculato forcada 3.30 - Programac~o de temperatura midia constante
  10. 10. 3.31 ~ Program3~o de pte5sZo de vapor con5tante 3.32 ~ Di~9ramB de blocos do controle de reatores 3 . 33 Diagrama d~ blotos do controle de reatores navais 3.34 - DiaQrama de bloco~ do sistema Walter direto 3 . 35 - Diagrama de blocos do sistema W~ter indireto 3.36 - Ciclo padrio de at Stirling 3.37- Dispositivo que realiza o ciclo stirling 3.38 - Tipos de motores stirllng 3 . 39 - Hotor Stirling sueco (Koc~ums AB.) 3.40 -Perfil d~ misslo de um submarino com motor $lirling 3 . 41 - Diagram~ de blocos de uma ctula de combu~tvel 3.42 ~Perdas ettri~as na clula de combustvel 3 . 43 Efici;nria da clula de combustivel 3 . 44- Circulaio de elelr~lito na cilula de combustivet 3 . 45 - Sislem~s elelroqui~icos usuais 3.46 - Si5tem~s eletroqui~icos av~nados 3.47 - Combustiv~is para as clulas 3.48 - Diagrama de blocos de inslatacio de CC 3.49 ~ Oia9ram~ de btocos de instala~io de OCC 3 . 50 - Gerenciamento de igua no DCC 3.51 Sistema de TGCC para navios de 5uperficie 3.52 - Si~tema de TGCC para submar(nos 3.53 - Diagrama de blocos do sistema HESHA 3.54 - Caracleristicas princ ipais do mbdulo de 200 kW~ 3.55 - Co~Paracio entre SPJA"s n3o nucleares 4.1 4.2 4.3 4 . 4 C A P l T U L O 4 Evolucio do deslocamento de s ubm~rinos convencionais - Evoluc~o do de~lotamento de SSN - Evoluc~o do deslocamento de SSBN - Arranjo geral de submarino$ convenc lonais de m~dio porte do futuro 4.5 - Arranjo geral de submarinos conventionais de grande porte do futuro 4 . 6 - Conceito de submarino hibrido 4.7 - ArranJo geral de submarinos hibridos com CC e DCC 4 . 8 - Diagrama esquemitico da inGtalaio AHPS 4.9 - Pequeno submersivet civil dotado de AHPS 100 4.10 - Parimetros princiPai~ do AHPS 400 4.11 " Arranjo g~ral do AHPS 400 4.12 " Patmetros principais do AMPS 1000 4.13 ~ Arranjo geral do AHPS 1000 4.14 - Diagrama esquemitico da instalatio SCORE 4 . 15 - ArranJo geral do submarino dotado do SCORE 4 . 1& - Parimetros prlncipais do submarino nucle'r costeiro 4.17 -ArranJo geral do subm~rino convenc ional TR-1700 convertido e~ hbrido CAMPS 1000) 4.18 ~ Reator AHPS 1000
  11. 11. CAPITULO 5 5.1 - fvotucio do Submarino 5 , 2 - Anils~ de Hirito de Submarinos 5 . 3 - Perspectivas par os Submarino~ no Siculo XXJ AS FIGURAS, GRAFJCOS E TABELAS ENCONTRAM -SE COLOCADAS NO fiNAL DE CADA CAPITULO
  12. 12. 7 C A P I T U l O 1 I N T R O O U C AO 1 . t ~ DEfiNICAO DE OBJETIVOS As impressionantes dimen~5es e capacidades dos submarinos nucleares mais modernos tais co~o a classe 'Ohio' ~,ericana e t~phoon sovi&tica repre~enta~ u~ nivel de desenvolvinento da tecnolo9ia de submarinos dificilmente im~ginivel pela geracio pass~da . Nos anos posteriores ~ 11 Guerra Hundi~l. o navio - aerdromo era o navio capital das principais Marinhas do ~undo. Os avanos tecnol69icos na irea de deteio e arm~mento tendem ~ntretanto a mudar dramitic~mente este quadro, tornando o sub~~rino, com suas caracteristic~s ~nicas de ocultamento e possibilidade de utilizar o ambiente oceinico na sua plenitude tridimen$lonal, o navio capital para as Marinhas do futuro . Hoje pod~ se prever que. ao longo dos pr6ximos anos. os sub~arinos, c~rtamente com propulsio independente do ar at~osfirico, pass~rlo a assumir a malor parte das ldrefas e Miss5es que lim sldo desempenhadas por outro' tipos de platafor~~s navais. A ausincia de submarinos ~odernos e de alto desempenho torn~ri ob~olelas as marinhas no pr6~imo siculo. Adicionalmente, consider~ndo os aspectos associados i proPuls3o nucle~r. simultaneamente lemos certela de que a en~rgia nucle~r i forte candidata a complementar as neces~id~des de nossa ~atriz en~rg~tica em futuro nio muito distante, face ao esgotamento de nosso potencial hidroelitrico e ao custo e problemas ticnicos associados is outras alternativas, GOLOENBERG (J), VEJA (4). As$im sendo, seria fundamental que o Brasil se capacite para e~ercer a opio nuclear, quando e se eta se fizer necessiria, sem dependincla e tutela e~lernas no toc~nte i tecnologia e aos forne r. i~entos. Dentro, ent~o. desse conte~to. o ~utor do presente trabalho, engenheiro naval e oficial da Marinha do Brasit. escolheu para tema de sua dissertalo de ~estrado e~ ~ngenhari~ naval pela Escola Polltic~ica da Universidade de Sio Paulo, e~ecutar estudos o~ploral6rios sobre estas 'Moderna5 Tend~ncias no Prolelo de Submarinos, com infase nos seus sistemas de propulsSo e, e~ especial, naqueles sistema5 ba~aados no aproveitamento d energi nuclear.
  13. 13. A presente disserta,io visa ent~o apr~sentar situa~io tecnotbylc d atual arma submarina, identificr ~s tend&n c las a sere~ considerad~s para os projetos do futuro, levando em cont o impacto dessa1 tend;ncias e tohceituar, sob o ponto de vista da engenharia naval, ., caracleristicas ger~is dos submarinos do prb~imo sculo. t u~a preten~io do autor que este trabalho venha a ser ~til como uma referincia geral para aqueles profissionais que direta ou indiretamente ~stejaM envolvido' no proJeto e de$~nvolvimento de tais navios d guerra e tambi~ introdulir no meio ticnico naval nacional aquele novo con c eito de submarino Julgado como de maior pot~ncial para desenvolvimentos fuluros, c ogno~in~do de SSn, dotado de sistema de propuls~o hibrido nuclear/conven c ion~l. Nio ~ n055a inton~o propor ~olu&es quantitativas fechadas para problem~s e~p ~ cificos de proJeto e si~ compilar, organizar e analisar u~ 9rande volume de informaaes ticnic~s di~persas por numerosa bibliografia/ nem sempre de ficil aces5o, visando 5ubsidiar aQ ueles que tem interesse em obter u~~ ~mpla visio horizontal da tompleMa gama de assuntos que envolve~ os sistemas de propulsio de sub~arinos e sua integra~o ~o projeto do navlo . A filosofia que nos orienta i aqu~la t~o be~ cara~lerilada por JACOB (7], que preconiza que ~ntes de ~ergulhar em profundidade noJ cilculos e~pe(ificos de projeto~ o engenheiro deve ter u~a percepio muito clara das diversas condi c ionantes gerais que li~ influincia direta ou indir~ta no seu trabalho . Os princlpais objetivos que no propomos a atingir com a pre~ente diss~rta~o podem1 enlio, s~r resu~idos co~o: a) dis cutir os conceitos de emprego de submarinos mililare5 adotados p~tas diversas Marinhas do mundo1 ao lon9o da hi~tbrla. no presente e as possibilidades futuras, ressaltando as carac leristicas de desempenho de s~us diversos sistemas de propul~o e as li~itaes inerent~s a cada c on ceiloi b) aPresentar e analisar a~ cara c teristic~s ticnicas dos diversos sistem~s de propuls~o para subma rinos. ressaltando as modernas tandincias e, de ntre essas, identificando aquelas de maior potenc ial d~ desenvolvimento futuro: c ) introdulir o con ceito do SSn, submarino d~ ataqu~ com pequeno deslocamento, da ordem de 2.000 toneladas, dotado deu~ sistema de propulsio hibrido nuclear/convencional. com raio de ao ili~itado a bai~as e ~oderadas velocidade. retendo, entretanto, a c ap~cidade de desenvolver altas velocidades por intervalos de tempo limitados, associado i mini~a eKposiio i superfcie.
  14. 14. l . 2 - METODOLOGIA DE OESENVOLVIHENTO Aind~ neste Capitulo 1, apresentaremos dos ~ubmarlnos. enfalltando evoluio de proputsio. um brev~ hlst~rico seus si5tema' d~ No Capitulo 2, analisare~os os diversos condicionantes que afet~~ o proleto de sub~arinos. e seu estigio atual de desenvolvimento, No Capitulo 3, di~cutire~os as virias lendincias que tem influido e que se Previ que inftuirSo em futuro breve no proJeto de s~b~arinos. Inicialm~nte abordaremos lendincias gerais p~r~ e~ seguid tratarmos separadamente aquelas de maior interesse para os sisle~as de propuls~o, com e$Pecial inra~e na redut3o de ruido irradiado e na opera~o independente do ar almosfirico. Com base nas tendincias idenlificad~~ no Capitulo 3, o Capitulo 4 buscar& apresentar o impacto obJetivo destas tendinci~s no proJeto dos futuros submarinos, apresentando previamente u~ sumiria d~ orienta~o para o estabel~timento de requisitos para tais ~~wios1 bem como crilirios p~ra sela~o e avalt~~o da~ divers~s op~es que se apresentam co~o tcnicamente viveis. O Captulo 5 apresenta as procura~do identificar aquelas ireas desen~clvimentos futuros. conclusBes de maior do trabalho interesse par~
  15. 15. 10 1 . 3 BREVE HISTORICO Um dos Problema$ centrais no desenvolvi~cnto do submarino no Inicio do sculo XX, era a disponibilidade de u~a fonte de pot&ncia confiivel para opera~o submersa COHPTON -HALL (91, GUERRA (40), A primeir soluio foi o motor el~trico ali~entado por baterias de aru~uladores, cujo maior inconveniente era o raio de at~o Qxtrcmam~nte limitado, problema este que permanece ati nossos dias para os submarinos co~ propulsio convencional. Como consequ;ncla, surge a ne c ~ssldade de opera~o na superfitle. na qual o submarino i movido por motores a combustiwel f6ssil, cap~tes de recarregar as baterias. de grande ralo de a~o , Porim d~pendentes do ar . 1900. modo {4 1 ) . Esta sol ucZo foi inicialmente proposta por John Holland em combin~ndo u~ motor a gasolina com b~lerias, ctiando deste a configurac~o b'sica do submarino convencional ~ c derno SPEAR A combinacio de sist~~as op~ra,~o submersa e na sup~rficic problema de ampli~r a ~obilidade titi c a tipica de submarinos ali navegar na ~up~rficic ati atingir ~ubmergir para at ~ car . de propuls~o separados P~ra foi a chave para a soluc~o do estratigica dos sub~arinos , A o rinal da Jl Guerra Mundial era dist~ncia visual do alvo e ent~o Ati 1940, a inlegraclo entre os do[s sislem ~ s era feita atravis de complicados arranJos de embreagens que possibllitavam aos motores Diesel serem allernativam~nle conectados ao eixo propulsor ou aos geradores elitrlcos, vi~ando com i s to garantir a opera~o de recarga de baterias, U.S.NAVY [421 . Com o objetivo de se ma~imizar a velocidade na superficie, chegar~m a s1r tent~dos sistemas de propulslo utililando instalatS~s a vapor, qu e em 9eral possuem rel~t~o peso/pol~ncia mais favorivel que o' molore$ Diesel. A clas~c K 26 inglesa1 de 1919, representa um ~~emplo desta aplicaZo . Entrelarlo. esta soluco apresentava d ~ is grand e ~ inconvenientes: r~queria aburturas no casco resi s t~nte em m~ior n~mero e dimensSes. sendo um perigo em potencial e os tempos envolvidos nas opera8es de partida e parada d planta eram muito longos1 incompativels com o emprego titico do navio . t interessante ressaltar que sua instalaio propulsora, de 10500 SHP, foi arranJada numa praa de miquinas co~ 270 m3 de volume a instala~es a vapor nucleares ~odernas te~ uma tela~o HP/m3 bem mais desfavorvel. Voltou - se a tentar esta ~oluc~o logo ap~s 11 Guerra Mundial, obJetivando o projeto de submarinos piquete radar - as caldeiras comp~ c tas de alta press~o e temperatura que equipam ~odernos contra torped~iros am~ricanos (classe 'GARCIA'~ da qual 4 unldadgs foram recentemente adquiridas pela Marinha do Brasil) slo frutos desta tentativa, U.S.NAVY (43), PESCE (44), Entretanto, o
  16. 16. 1 l prprio i~ronav~s super~da s w b~arino conceito d~ $Ubmarino piqucte ~ radar foi superado pel~ de alarm@ aireo antecipado. bem como a caldeira foi pelo reator nuclear, nio chegando a ser construido nenhu~ deste tipo , O conceito de ulltizar dois siste~as de propulso separados te~ um custo muito elevado para u~ navio com grandes restri,Bes de wolume como o submar,no ~s no havia op,~o: somente o5 co ~bustiveis f~ssei5 poderiam r~alenar suficiente energla Par d~senvolver altas potincias, nu~ volum@ limitado. Por sua vez, ewigem oxig;nio para a combusto e os submarinos no tinham cond,5es de transporti-lo e~ volum~ suficiente Para lDngos Ptriodos de opera,~o em submerslo. Houve tentativas de 5e utilitar sistemas anaerbblcos de ~lta polincia, s e ndo os mais notiv~is os 5istemas Walter (turbina) ~ Kreislauf (motor diesel) ~lem~~s, mas eram lodos limitados em r~io de ac~o pelo volume de o~idanle a ser transportado, GA8LER (45) . O s ubmarino prol~tipo de demonslra,io V-60 representa u~ e~e~plo da aplic~c~o do sistema ~~lter, datado de 1940 (2000 SHP, 2~ ns). Os anos entre 1940 e 1960 vira~ mudanas r~di c ais no projeto e nas caracleri,tica5 operac ionais dos submarinos ~ititares. Est~ classe de navio. como a conhetemos hoje, iniciou sua evolutio atravis dos desenvolvimentos alemies ao fim da JJ Gu~rra Mundial, quando os primeiros passos para a transic~o do sub~ersivet para o subm~rino fora~ dados, At~ ent~o estes navio$ era~ es s encialmente de superficie, que podiam submergir por te~po li~itado para atacar ou evadir s~ do inl~igo. Esta transi,o claramente refletida na velocidade e raio d ac3o submerso: enquanto o fa~oso sub~arino tipo VJIC, do qual fora~ construidas pela Alemanha virias centenas de unidades durante o periodo de 1939 - 1945, desenvolvia 17 n~s na superficie e s o ~ente 7,6 nbs submer so, o tipo YXI, de ~uito maior deslo c am ento, construido em 1944-1945, des~nvolvia velocidades miKimas da orde~ de 16,8 n6s submerso e 15,6 n6s na superficle, sendo o primeiro sub~~rino operativo a navegar mais r'pido submerso do que na suPerlicie e o Tipo XXIV, projeto de grande de~locamenlo dotado de sistema Walter, que n~o ch egou a ser construido, atingiria ~elocidades aind~ maiores (144 ~ilhas a 24 ns), WESTWOOO [46], GABLER (451. RoSSLER C13l . Ouando consideramos que reduziu drsticamente superfcie, torna-se claro operacionais estava aberto grande gu e rra. tambj~ o tempo que ur. para os o ad~ento do esnorquel em 1944, que o submarino dispendi~ na novo leque de possibilidades submarinos ao final da lti~a Estas novas possibilldade5 . repre s entada s pelo Tipo ~Xl e o Tipo XXVI. geraram uma grande corrida tecnologica entre as potncias v~ncedoras da guerra, e~ duas tinhas distintas;
  17. 17. - aperf~ioamento filosofia do Tipo XXJ ~ da propuls~o 12 vi~bililaio d~ Sistemas de PropulsZo Independentes do Ar
  18. 18. 13 no raio de io submet$0 duranlQ o periodo. O ~umenlo na qu~ntldade de energia ar~alen~da a bordo fo~ tamb&m afetado pela qualidade e dese~penho das baterias, que cresceu consideravelm~nte. O 3umenlo da capacidade especifica das baterias chumbo-icido foi igualmente significativo atingindo hoJe valores de Wh/kg e Wh/dm~ c~tca de 50~ ~alores do que os usua5s em 1?40, (25 e 70 para descarga de 3 horas, 40 e 110 par~ descarga de 100 horas, respectivamente), SAEGER lt7l, Paralelamente a este desenvolvimento, a eficilncia dos consumidores de energia elitrica, entre eles, e principalmente, o motor elitrico de propulsio (HEP> tem au~entado consideravelmente. ValorBs da orde~ de 65~ a 95~ ao longo de toda a fai~a de rotacSes operacionais s~o usuats para os HEP modernos, tornando obsoleto 0 uso de motores adicionais de b~ixa potincia para crureiro submerso 5ilencioso (creeping device5), freqnenl~mente emprcgado5 ati a 11 Guerra Mundial, RITTERHOFF tSOl . A soma total destes desenvolvimentos, entre os quais obviamente tambim ~e incluem outras irea~ do projeto do navio, como a hidrodin~mica, sio claramente refletidos e~ termos operacionai~ pelo ~umenlo do tlo de a;io ~ubm~rso: e~ 1940 a fai~a atingida era de 60 - 130 milhas, enquanto os proJetos modernos alcanam de 400 a 600 milh~s, SAEOER (17). O moderno submarino convencional ~ particularmente ~d~Ptado para ~iss~es tais como defesa costeira, ne~aio controle de irea maritima ao inimlgo e penetralo clandestina lanamento de ~inas ou tropas especiais, ali~ de possuir formidivel capacidade de atacar tanto navios de superficie outro~ sub~arinos. bem do para um~ como Como e~e~plos do estado - da-arte em submarinos convencionais, podemos citar, O$ submarinos TR 1700
  19. 19. 14 O codinome 'Hanh~ttan Di~trlct (ou 'Project) fol idealizado, consistindo de uma siri~ de esfor'o' vis~ndo obten,io de um artefato explosivo nuclear~ a dlta 'bomba a t&~lca' . Por ~olta de 1944, os relores de produ~o de Plutnio e~ Hanford
  20. 20. e~cepcional~nnt~ conflivel e segur OUOERSTAOT e HAHILTON l56), GLASSTONE WEJSHAN [60). tm servlo, E SESONSKE CROUCH l57J, (59), TONG A oper~io do PWR requer coniiderivel pot5ncia etitrlca au~iliar, principalmente para acionar as bo~bas de circulaio de refrigerant~ do reator e os aquecedores do pressurizador do circuito de resfriamento do reator (circuito prlmirio). O slsl~ma pode ser proJetado para utilizar-se de circula~o por convec~io natural resultante do gradiente de t~mperatura eslabetecldo no interior do reator. ma~ as bombas sio indisp~n~&veis para as altas polincias. Alguns sistemas, visando a reduio de ruido e vibracio, usam virias bombas que podem ser seletivamente ativadas de acordo com o nivel de polincia requerido. Entretanto, e5sas bombas semPre geram um nivel d~ ruido d~tetivel pelos sensores modernos . Virlas alt~rnativas de refrigerantes do reator tim sido propostas, CROUCH [57). O SNA Seawol( (EUA) tinha instalado um re~tor resfriado a s6dio liquido, per~itindo uma transfer~n c ia de calor muito mais eficiente, operando a alta lemper~tura e baixa press~o , mas demonstrou - se e~tremamenle problemilico. HEWLETT e DUNCAN (53). H~via dois problemas particularesr o mais dificil de ser lrat~do referia-se ao fato de que o sbdlo teria que ser mantido liquido lodo o tempo, pois sua solidiflcaio arruinaria a tubulat~o do primirio~ o segundo eram os Persistent@s vatamentos de vapor a alta presso no superaquecedor do gerador de vapor. Apbs dois ano~ de op~ra~o. o 52G foi substituido por um PWR 52Wa, praticamente idinlico ao do SNA Nautilus. Entretanto, o resfriamento por melat liquido aparenta ser o ~nico modo de se obter inst~la5es menores e mais leves, tendo a marinha sovlitica voltado a esta solu~o nA dicada de 70 com o SNA classe Alfa1 com uma instala~io compacta, desguarnecida e altamente automatizad, conseguindo com isto grande reduio no paso da blindasem biolbgica do reator, BREEHER (48). Recente~ente os problemas d~s instala~es resfriadas a metal liquido voltaram a ser reatcados pelo afunda~enlo do SNA Hike em 1969, HANDLER e ARKIN (61) . Um problema particular aos submarinos nuc leares i o ruido gerado por engrenagens redutoras e miquinas rotativas, como as bombas ji citadas, indispensiveis ao seu luncionam~nlo, especialmente nos sistemas PWR . A maioria dos submarinos oc identais tem su~s ~iquinas montadas em bases resilientes num esforo de redutio do ruido transmitido ao casco, FRIEDMAN (14) . O sistema de transmissio turbo - elitrico (similar ao diesel- elitrico convencional) foi tentado nos SNA a~ericanos Lipscomb e Tulibee e ' alual~enle padrZo nos submarinos nucleares franceses, porim n;o foi repelido pea ~arinha americana, possivelmente devido seu bai~o rendimento global, elevadas rela;Ses piso/potincia~ volume/potincia e custo/potincla, apesar de seu nivel de ruido 'er potenc ialmente mais baixo, SHARPE (151.
  21. 21. 16 Acionamento diruto do eio, se~ redutor foi tentado utilil~ndo-se hitic~5 contrarrotalivos de t~m~nho' dif~rentes ~ovidos por turbina de bai~a rotatAo, no SNA Jack
  22. 22. 17 C A P I T U L O 2 A 5 I T U A C A O A T U A l 2 . 1 - CONStDERA(OES PRELIMINARES Nenhum eng~nheiro n~val com interesse na irea militar pode dei~ar de impres5ionar - se com a grande diversidade de submarinos atualmente em servio ou em conitruio, bem co~o com as in~meras propostas d@ lnov~aes em desenvovimento ou e~ proJeto . Estas representam diferentes abordagens. cada uma assoiad~ a um conlunto partlcular de restricaes, visando a satisfa~o, ~m variadas medidas , de um~ mesma necessidade ger~dara - a obtenZo de um Poder N~val efetivo e confiivet: - nos EUA inicia - se. ap6s duas di cadas ~ polimlcas discuss5es titico-estratiglcas, ticnicas e orc~mentirias, a conslru~o de u~a classe de submarinos nuc leares de a~aque lot~lmente nova nio nuc leare; - no Canadi, e tamb~m na Frana, d~senvol~e~ - ~e os chamados SSn ('small n'), alternativas de bai~o custo aos atuais $Ubmarinos nucte~res dP. ataque
  23. 23. 18 ~ di(Qrents tipos de ar~a~ento ~mbarcado; - diferentes caracleristic~5 das ameat5 a se opors - diferentes irea~ de operalo; diferentes est~dos - da - arte e~pregados para c~da tcnica associada ao desenvolvi~ento do projeto; e ta~bim numa nio menos variada gama de outros condicionante,, que poderiamos chamar de nio-ticnicos, derivados do mundo reat onde tais navios de guerra deverio estar inseridos, tais CQmo~ - difer~ntes caracteristicas sc io - cuttvrai5 dos operadores; - diferentes e~peri;ncias histricas de operaciof - diferentes patam~res tecnotglcos, parques industriais e infra - estruturas de apoio ~ construio, opera~o e m~nutenio; - dlferente5 int~res s e s come r c iais, tais como possibilida - des de exportao; - diferentes politicas de nacionatiz~c~o, padroniz~~o e oormalizaio: - diferentes di s ponibilidades de re cursos financeiros; - diferentes horizontes de planeJ~mento; - diferentes necessid~des de pr~los de oblen~o; - diferentes reslri&es politi cas e e c on6micas e - diferentes obJetivos nacionais (~a c ro~estratigia) o, con s eqGentement e , da e~pectativas de prol~~~o do Poder Na c ional e~ zonas de influ~ncia politico - econ5mica , Todos esses condicionantes conJugados geram u~ amplo espectro de requisitos titicas - operativos e especific~5es de engenharia~ que por sua vez deter~inam a configura~o de c~da proJeto de sub~arino . Ouanto aos diferentes conceitos de pod~~os distinguir quatro ate~orias: submarinos para emprego estratigi c o , c apaz e s de efetuar ataque~ a alvos de grande porte, militares ou civis, de vital importin c ia estratigi c ou logisti c a p~ra o Poder Nacional do inimi9o, ~ long~s dislincias e com grande poder de destruic~o; - submarinos para controle de irea ~~ritima, capates de efetuar ataques a unidades de superficie (navios de guerra ou mercantes) ou a outros submarinos, negando o uso do mar pelo inimigo e/ou garantindo - o pa~a as foras amigas; sub~arinos para ~iss5es especiais, de carite r pe culiar e ~aiJ ou menos esporidico, tais como ~in~gem, lanamento clandestino de pessoal em territ6rio inimigo, coleta de infor~aSes Cintellg~ncia> e vigil~ncia, transport~ de tropas, reabastecimento no mar, alarme antecipado (piquete), plataforma de co~unicaes, 1ocorro e salva~nto, apoio ~ini ~ submarinos, etc. . :
  24. 24. 19 ~ini - submarlno1 ou Jubmarlnos-an~es, empregado5 nas ch~m~das opera,5e$ especiats, de sabotage~. lnfiltra,io, ataques dentro de portos ou bases navais lnim,gas, etc. CaSes de com~ndo), para colet de d~dos oceanogriricos, para tr~balhos esp~ciais ou de busca e salva~eno de outros submarino,, navios ou itens especlais, pou5ados no fundo do mar. Ouanto aos dif~rentes tipos de armamento emb~rcado, pode~os distinguir cinco calegorias c - submarinos lancadores de misseis balistlcos, de alcance inter - continental (1000 - 5000 ~ilhas niuticas), v~o a alta5 altitudes (parte de sua trajet~ria fora da atmosfera), dotados de carga e~plosiva nu c lear, distribuida em m6ltiplas ogivas independentemente orientadas para dlfer~ntes alvos ('MIRV Hultirle lndependent Re - entr~ Vehicles'); - submarinos lancadores de misseis de c ruzeiro, de gr~nde alc~nce (100-1000 milh~s niuticas)~ v8o i baixa altitude e carga ~xplosiva nu c le~r ou convencional, porim co~ poder de d~struiio ~i9nificativamente inferior a dos misseis balisticosJ - subm~rinos lanador~s de misseis anti - navio, de ~idio alc ance (50 - 100 milhas niulicas), v6o i muito baixa altitude ('sea skimmers) e c arga e xplosiva convencional; - submarinos lanadores de torPedos, que s~o o arm~mento anti - navio e ~nti - subm~rino lipico, de al cance relativ a ~ente curto (ati 20 ~ilhas niuticas) e carga explosiva convencional; - submarinos lancador~s de minas, artefatos explosivos conv~n c ionai s , fundeados atravis de dispositivos de a~arracio ou simplesmente pousados no leito do oceino, detonados por contato ou influincia (a c ~~tica, ~agnitica, press~o. ele,). Quanto is diferente~ ireas de opera,~o, podemos distinguir cinco calesorias 1 submarinos oceinicos, proJetados para operar por longos Perodos (50 ~ 90 dias) em alto ~ar (profundidades superiores a 100 ~) ft a grande s distincias das bases de apoio; - submarinos co5teiro5, proJetados para operar por periodos curto~ (ali 45 dias) em iguas restritas, Pr~ximas ao litoral e a dist~ncias relativamente curtas da~ bases de apoios - submarinos para emprego sob as calotas de gilo polar, com capaidade de operacio independente da superficie por longos periodos e de romper camadas relativamente finas de gilo superfi c ial (banquisas) para e~ersioi lagos, dias), - 5Ub~arinos para emprego em iguas interiores. baias, portos e bases navais, por periodos ~uito curtos (poucos que requerem apoio de navios de superficie ou sub~arinos
  25. 25. 20 - sub~arino' par~ emprego e~ imersio profunda, de pequeno porte, e~ gerl co~ fins de busca e salvamento, colcl de dados oceanogr~ricos ou trabalhos especiais no fundo do ~ar, t~mbi~ requerendo navlos - ~~e. Ouanto aos tipos de ameaca a se opor, podemos identificar: - outros submarinos, que s~o, de fato, a mais significativa ameac;a; - navios de superficie, lanadores de torpedos pesados atravis de reparos de c onvis ou de torpedos leves atravis de misseiJ ~nti - submarino, foguetes ~nti - subm~rino e carga~ de profundid~de (em desuso), dotados de s~nsores ac0sticos (sonares ativo/p~sslvo e arra~s de hidrofones) de casco ou rebociveis i profundid~des variiveis e sen~ores eletro~agniti c os (radar e HAGE) de rnastro; aeronaves de asa m6vel Chelic~rteros), l~nador~s de torpedos leves, dotadas de son~res de ~ergulho ~tivolp~ssivo, sono - b6ias, rad~r e detetares d~ anom~lias ~agnilicas : - aeronaves de as~ fi~a (aviSes), lanadoras de torpedos leves e cargas de profundidade~ dotadas de sono - bbias, radares , detetares de anomalias ~~gniticas e outros sensores, ~enos comuns, que se enconlram atual~ente em desenvolvi~enlo tais como: , sensor~s infravermelho Cdeleio da esteira trtni no c~sco resistente, combinados ou de uso dedicado! - tecnologia dos sistemas de comunic~~io, que podem utililar-se de ampla fBi~a do espectro de freqncias, desde aquelas ~ais bai~as (e mais favoriveis i propagacio sub~arina), o que requer numerosos tipos de ~ntenas, inclusive flutuantes e rebocveis, at~ das comuns posicionadas ~m mastros retrleis;
  26. 28. 23 grau de aulom~~io dos $lsle~a~ de combate, propuls3o ~ ~u~ili~res, que influi de for~a siynlficatlva no n~mero de tripulantes (ati certo ponto, porque partir de determin~do grau, a tripula~o passa a ser definida pelas situa~es de emerg~ncia e controle de avarias)l - diferentes ticnicas empregadas para reduZo das assinaturas do submarino, tais co~o ruido irradiado (a~slnatura acstica), inten~idade de alvo sonar e radar. esteira trmica (assinatura infravermelha) e ca~pos m~gn,ticos induzidos (assinatura magnitica): tecnologia de materiais e~pr~gados na conslru~io do casco resistente (aos ferriticos temperados e revenldos, acos austenilicos, titinio, ele.), influenciando na Profundldade de operaiot na limina d'&gua (envelope profundidade x velocidad~) de seguranta e no balanceamento peso/empu~o do navio; - arranjo estrutural do casco resi~tente, que Pode 5er si~Ples, com cavernas internas ou duplo, om c~vernas exlerna5 ou mes~o solu5es combinad~s (simples na sua maior extensio e duplo na regilo do~ tanques de lastro)l ~ ~eio$ de salvamento previslost tais como escape livre (ali 60~), subida livre (ali leO~), esfera de salvamento (a~sociada a uma antepara estanque), sistema de esgoto e~ emergincia dot tanques de lastro por hidrazina (ou outra substincia similar) e escotilha para ~coplamento de submarinos de salvam~nto a imers~o profunda {tipo OSRV)I - tecnologia empregada nas interfaces homem - miquina (videos, painiis mimico5, pain~is de chaveamento si~rles, consoles de governo e prorundidade, consoles de controles d~ miquinas, etc. )I - padrBes de habitabilld~de e conforto da tripula~o e filosofia de operatio (nGmero e duratlo dos periodo5 alternados de trabalho e desc.anso)i - tecnologia e padr5es de qualidade do ar aplicados aos si5temas de regenera~o d8 atmosfera interna; - tecnologia e critirios adotados para processamento e descarga para o mar de rejeitas das instata5es de miquinas e sanitirios. Por outro tado, o engenheiro n~val com atuaio no proJeto e constru~o de sub~arinos militares deve ter em mente que este u~ ca~po xtremamente condicionado Por diferentes interesses potiticos, estrtiyicos e comerciais, co~o pode 5er demostrado por alguns acontecimentos recentes: o anncio da inten,o do Canad de criar uma (or~a de sub~arinos nucleares de ataque gerou u~a ~iolenla compeli~Zo entre
  27. 29. Gr$ - Dr~t~nha t Fran~~ omo pot~ncl~ls fornecedores, e v~rlad1s prcss8es politlcas, exlerna5 e internas, sobre o governo daquele pasl - a decisao da Austrili de desenvolver uma nov classe de subm~rinos conv~ncionais de grande porte, visando i substituiio de seus v~lhos cla$se Oberont em parceria com ~ Sucia, aps acirr~da disputa comercial envolvendo a Gri~Br~tanha e ~ Alemanha, i qual nio faltaram den0nci4S de corrup3o e acusa5es m~tuas, agitou o mercado de e~portac5o de produtos militares; - a operaio de teasing de submarinos nucleares lanadores de misseis de cruzeiro (55GN) classe tHARLJE sovljticos i India, associada ao desenvolvimento de proJetos autctones de submarinos nucleares levados a cabo por diversos paises do chamado ~Terceiro Mundo' tem preocup~do de forma acentuada as grandes potGnciaJ navais mundiais, devido i signific~tiva ameaa que e5sas armas r~presentam para sua estr~t~gia militar global, ~ tal preocupa~o consubstancia - se sob a forma de press5es politicas e econ8m1cas. Sem d~vida atguma, a posse da tecnologia de subm~rinos por n~~es consideradas perlfiricas constitui-se e~ signifi c ativa am~aa aos interesses geo~politicos e econ5mi c os das grandes potincias, pois slo armas eKlremamente eficales devido a sua invisibilidade e mobilidade, que pod~m por em cheque foras navais desproporcion~lmente ~~iores, eventualmente causando - lhes sirios d~nos, constituindo-se assim, am eficales meios de dissua~io.
  28. 30. 2 . 2 - SUBMARINOS NAO - NUCLEARES~ CONVENCIONAIS E ~IBRIDOS No ano de 1991, 42 mar[nh~s nacionais operam 577 submarinos no-nucl~~r~s (quantidades ndivlduai1 entre parnteses): AFRJCA 110 SUL , ALBANIA (2), ALEMANHA (24), ARGtliA (2), ARGENTINA (4)~ AUSlRALIA (6), BRASIL (5), BULGARIA (8), CANADA C3), CtiiLE (4), CHINA . Seis paises em particular l i m disp e ndido substanciais esforos na investiga,io de algumas destas altern~tivas ticnicas: ALEMANHA, SUfCJA. ITALIA, HOLANDA, GRA BRETANHA e FRANA O governo 5ueco desenvolv~ o ~otor anaer~bico Stirling, que dif~r~ dos motores c onvencion~is Pelo fato de que o calor i suprido por uma fonte externa, de for~a continua, a um fluido de trabalho em c iclo fechado (em oposic~o i fonte inl~rna e form~ de~continua dos motores Diesel e Otto>1 PERSON (31], BRATT {32) . Um regenerador re cupera energia, retornando ao ciclo o calor contido no g~s de trabalho apbs a e~pans~o. O molor i alimentado com oi9inlo liquido, transportado e~ tanques crio9&nicos. Um submArino convencional clas~e 'Na cken (1000 lon) teve instatado um sistema de propulsio deste tipo. composto por dois geradores elitricos de 70 KW acionados por motores Stirling, atendendo as cargas el~tricas do navio para as baixas e moderada5 velocidades (/ 4 nbs ), permitindo as5im qu~ os grupos de baterias permanecam carregados. ficando a s si~ disponiveis p~t& situaaes em que maiores velo c id~des seJ~m necessirias . O grupo de empresas alemls de s envolvem o conceito ba s eado em combin~~ oxiginio e hidroginio direta~enle. usando o Principio da ~NAAK [ 34 l. lKL/HOW/fERROSTAAL e SJEMENS cilulas de combustivel, que para produzir eletricidade hidrlise reversa, IKL [33) e Este tipo de cilula H2 - 02, con eletrbllto alcalino, foi instalada no submarino alem~o U- 1, classe l~l - 205 (800 ton), sendo capa% de alimentar su~s cargas eltri c as at ~elo c idades da ordem de 7 - & ns. O hldroginio e o oxiginio ali~entam diretamente os dois eletrodos, onde um dos gases perde eltrons e o outro os re c olhe .
  29. 38. O flu~o de tlitrons e~ um circuito produ: ent~o corrtnle elitric para ~limentar o ~otor de propulsio e au~illares. O produto d re~,lo quimica i igua, que pode ser desc~rregada para o mar ou aproveitada a bordo. $ grupo' de baterias fornece~ a energia adicional para se atingir welocidades mais altas. Tambim na Ale~anha, as empresas Th~ssen Nordseewerke a HANt associadas i empresa ingles~ Cos~orth, desenvolvem um ~otor diesel de ciclo fechado, Ji e~islindo u~ Ptot6tipo em terra de 100 kW e~ opera~~o, WlTlEKIND e WUBBELS l35J. Este projeto visa pri~ordialmenle o emprego na ind~stria offshore i~plantada no mar do Norte, sendo entret~nlo, tambim previsto o seu emprego e~ sub~arinos milit~res. A empresa alemi HTU desenvolve ainda um ~iste~a b~seado c~ turbina a gis em ciclo fechado. As empresas italianas Maritalia e Fincantieri desenvotvem atualmente um projeto ~~trcmamente promissor, baseado na ad~placio de motores die~e com~rciais para funcionmenlo em ciclo fechado. O a specto revolucionirio deste proJeto re ~ ide na t ~c nica adotada para arma~enamanlo do o~iginio a alta press3ot TUFANO e SANTI [ 36). Nas tecnolo9ia~ anteriomenle citadas
  30. 39. 34 'Ho~a~), cujo principal obJetivo seria o de atender os requisito, do programJ da aquisilo de submarinos P~lo C~nadi. 0 sls luma foi instalado no antigo subm~rino 'Zeehound p~ra teste5 de prot6tipo. E~ 1962, a e~presa frances~ Dertin & Comp~nie iniciou 0 2$tudo de um Hodule d'Ener9ie Sous Harine - MESMA b~s~~do no ~coplamento de um circuito de 9er~o de energia, atravs de combuslio a alta pressio, com um ciclo Rankine (turbina a vapor). Os equip~mentos do ciclo a vapor seriam convencionais', ou seja, similares ~os atu~lmente empreg~dos na proputs~o de navio' de superficie e submarinos nucleares e ~s caracteristicas do circuito de combust~o a alta pressio permitiria~ a condensa~o e ar~a~en~gem dos gases de combustlo sob a forma liquida, a 60 bar, n~o sendo n~cessirla, portanto, a inconveniente rejeiclo deste~ produtos p~ra o mar . A opera~o do sistema nio ficaria ent~o li~it~d~ pel~ profundidade. Ati o presente, entretanto, nenhu~ pais anunciou um prol~lo conctuido de um novo submarino dot~do de SPIA nio-nuclear e nenhu~a m~rinha nacional colocou os correspondentes planos de aqui~i~o - e~celo a Alemanha, que planeJa ~dquirir ati sete unidades da classe 212, b~seada em proJeto do con~~rcio HDWIIKL Ccilul~s de combustivel H2M02), para sua Marinha de Guerra ao fi~ do corrente ano . O status atual do de~envolvimQnto da l~cnologla de 5islemas de propuls~o independentes do ar nio - nucleares, para aptica~o em submarinos hibrldos, mono-submarinos e power packs pode ser bem descrito como pronto para ser construido no ~omento que os pos5iv~is operadores confirmem seu desejo de adquiri - los e ~ejam capaz~s de pag - los. u~ fator que influencia decisivamente as decis~es de aquisic~o ' a usual hesitac~o em comprar uma tecnologia que ainda nio foi amadurecida em pelo menos dez anos de servio oper~cional em outra ~arinha. Ocorre tambim uma certa relut~ncia em p~rticipar no d~5envolvimP.nlo tcnico (e seus riscos) d~ outro pais, mas a desv~ntaga~ de nio acelerar/encurtar o des~nvolvi~ento de uma das op5es apresentadas pode ser encarada pelos Estados -Maiores nav~i~ como sendo compen~ada pela crescente comPetiio, que tem produzido vrias solues prontas para aplicac3o e capazes de satisfazer uma ampla gama de requi~itos. u~ outro 5egmento na irea de sub~arinos n3o - nuceares~ com limitada, porim crescente, importincia. j o mercado para convers3o e ~odernizat~o de sub~arinos aps decorrida cerca de ~etadc de sua vida ~til. A id~de ~idia dos submarinos convencionais ocidentais te~ ~umentado continuamente (como vi~os, mais de 50X dos subm~rinos ~m servio hoje tem mais de 20 anos). Dado que a cada 7-10 ~nos uma nova gerato de sensores e ar~as surge, a modernilat~o dos sub~arinos mais antigos i de grande interesse para ~uitas ~arlnhas - desde que estes ~eretam tal investimento.
  31. 40. A moderniralo d~ subm~rinos i um campo cwlrc~a~ente promissor para 05 SPJA nio nucleares, dado que estes Pod~m ser projetadoc (e na realid~de o s~o), visando sua introducio em subm~rinos convencionais e~istcnles, dentro do conceito chamado 'tln-tin', ou seJ, con,trbi - se u~a secio d~ casco co~ ~e~mo diimetro e arranJo estrutur~l de u~ submarino convencional J' e~lstente, na qual i lnst~tado o SPlA e todos os seus sistemas auxiliar~s. O c~sco original ' entio literalmente cortado e esta secio i interligada aos demais sistemas do subm~rino convencional, numa operat~o semelhante ao jumboisiny de navios mercantes. Restaria assim apenas algumas adaplacSes de pequena monta nos sistemas do submarino original, b~ s icamente melhorias nos sistemas de regenera~o de ar ambi~ntal e controle d~ gases gerados pelas baterias (hidroginiol arsina, estibina, etc.) e eventuais aumentos no n~mero de acomoda5es. Veste modo obter - ~e - ia, a um custo relativamente bai~o, um submarino de propuls~o hibrida1 c om d~sempenho ~uito superior ao submari no d~esel-elitrico original .
  32. 41. 36 2 . 3 - SUBHARINOS NUCLEARES, PuRoS, HIBRIDOS E MONO No ano de 1991, seis marinhas nacionais opera~ 331 submarinos nucle~res (quantidades entre parinteses): ESTADOS UNIDOS (132), UNI~O SOVJtTICA (tbO)t F~ANCA , T~phoon