Från ubåtsinfall till allt mer sofistikerad narkotikasmuggling, sonars uppdrag är många och varierande. För att ta itu med dessa frågor behöver flottor system för kustpatrullfartyg och små fartyg
Under de senaste åren har ett antal tekniska och operativa trender inom ekolodsutveckling dykt upp, med stöd av den ökade efterfrågan på dessa system för små fartyg.
Enligt Gabriel Jourdon, chef för hydroakustiska stationer (GAS) i Thales, har anti-ubåtsförsvar (ASW) varit sonarstations huvuduppgift i årtionden. Samtidigt växer antalet ubåtar i världen, fler och fler länder antar dem för service, och detta orsakar oro i det militära samfundet.
"Aktiv ekonomisk aktivitet till sjöss, i synnerhet användningen av havsresurser, tvingar stater att vidta åtgärder för att kontrollera och skydda sina ekonomiska zoner," sa han. - Territoriella konflikter till sjöss uppstår här och där, och invasionen av en ubåt i den exklusiva ekonomiska zonen är huvudproblemet. Detta problem förvärras för vissa länder av det faktum att stora områden måste skyddas.”
Dessa sammanhängande trender driver efterfrågan på ASW -system, där ekolod är en nyckelkomponent. "De flesta flottor och länder står inför uppgiften att skydda sin nationella suveränitet, deras kommersiella och ekonomiska intressen och motverka invasion av ubåtar i deras nationella vatten", säger Jourdon.
Pengar spelar roll
Men den höga kostnaden för sådana PLO -fartyg. till exempel fregatter, bidrog till att GAS började installeras på mindre plattformar och till och med icke-militära fartyg, som ursprungligen inte var avsedda för högintensiv ASW. Detta gäller till exempel fullt ut för kustzonens patrullfartyg (SKPS).
”Tanken här är att antingen komplettera befintliga ASW -tillgångar eller alternativt ge utvecklingsländernas flottor grundläggande ASW -kapacitet. Dess implementering kommer att kräva effektiva, sjöprövade lösningar med stabil prestanda och verkliga funktioner hos PLO."
GAS bör inte påverka fartygets navigationsförmåga negativt, tillade Jourdon och noterade att hans företags kompakta skrovsonar BlueWatcher var designad från början för att "ha en minimal inverkan på fartygets manövrerbarhet och hastighet."
Thales fokuserar på utvecklingen av ekolod för SKPS och andra små fartyg. På Euronaval 2014 visade hon till exempel en rad nya GAS. Förutom BlueWatcher innehåller den också CAPTAS-1 GAS med variabelt nedsänkningsdjup.
BueWatcher "ger överlägsna detekterings- och spårningsmöjligheter i bullriga grunt vatten," sa Jourdon, men han noterade att denna kompakta GAS också kan fungera på djup större än 10 km. "Det ger ett ovärderligt bidrag till fartygets säkerhetssystem samtidigt som det hjälper till att undvika hinder framför fartyget."
CAPTAS-1”är det viktigaste PLO-verktyget” i företagets kompakta radarområde, som ger detektering på medellånga avstånd upp till cirka 30 km. "Han gör ett stort bidrag till ubåtens inneslutningsprocess", tillade han.
Båda multifunktionella systemen är konstruerade för att fungera under en mängd olika förhållanden, och de har visat sig bra på fartyg med liten förskjutning. I vissa flottor används de vanligtvis som ett extra element i en ASW. Båda Thales -produkterna är efterfrågade på lovande utländska marknader, inklusive Asien, Latinamerika och Mellanöstern.
Jourdon tillade:”På senare tid har efterfrågan utvecklats mot effektiva ekolodssystem som kan bli en oumbärlig del av flottans säkerhetsverksamhet i kust- och djupa vatten. De ska vara kompakta för installation på små fartyg, lätta att använda, utföra de nödvändiga uppgifterna till en överkomlig kostnad."
Ändrade krav
Thomas Dale, representant för Marine HAS -avdelningen vid Kongsberg Maritime Subsea, noterade också den ökade efterfrågan i videobandspelarindustrin, där multitaskingskapacitet är så stor. "Multitasking-plattformar och SKPS borde kunna hitta inte bara stora föremål som ubåtar, utan också mindre objekt som extremt små ubåtar, flytande containrar eller gruvor."
Kraven för GAS -intervallet för SKPZ och fregatterna är ofta olika. SKPZ kräver ett GAS med en räckvidd på 10-15 km. Detta är också tydligt på marknaden för snabb patrullbåt, där ekolod med medeldistans ofta är tillräckligt. Flera båtar "kan svärma" samtidigt och utökar därigenom synfältet för alla fartyg i gruppen. "Du lägger till GAS -intervallet på tre, fyra, fem fartyg, som ett resultat ökar du täckningsområdet betydligt genom att använda flera fartyg", förklarade han.
Enligt Dale tvingar dock komplexet av uppgifter för SKPZ oss att söka en balans mellan räckvidd och kapacitet.”SKPZ fungerar mer eller mindre oberoende. Avvägningen på SKPS -marknaden är att du behöver ett GAS till ett rimligt pris, som är enkelt att installera och som kan fungera i flera uppgifter - det här är viktigare än bara GAS -sortimentet ensam”.
Medelfrekvent HAS kan vara särskilt användbar för att detektera små ytkärl. Dahle noterade att”det är svårt att upptäcka ett föremål som en uppblåsbar båt med fast skrov på natten, särskilt om du befinner dig i hackiga vatten. Men om du har en GUS kan du höra den i passivt läge eller upptäcka ett kärl eller dess kölvatten i aktivt läge."
Kongsberg fokuserar på kustvatten, sa Dale.”Det här segmentet är mer än bara PLO. Våra produkter söker efter föremål i hela vattenpelaren och på havsbotten. De spårar ytfartyg samt ubåtar och obemannade undervattensfordon. Vår teknik är utformad för att lösa problem med efterklang (ljudreflektion) och arbete i kustvatten."
Han uppmärksammade SS2030 -ekolodet, monterat i fartygets skrov, och dess containerversion av ST2400 Variable Depth Sonar. Även om de huvudsakligen är avsedda för kustnära PLO, har de bredare tillämpningar, till exempel hinderundvikande, gruvdetektering och spårning av båtar, undervattensfordon och andra föremål.
För detta ändamål har Kongsberg GAS installerats på en rad små och medelstora fartyg, inklusive kustbevakningsfartyg och snabbpatrullbåtar. Till exempel var det chilenska marinforskningsfartyget "Cabo de Homos" utrustat med SS2030 GAS förra året för att söka efter och lokalisera förstörda ubåtar, vilket har visats framgångsrikt i sök- och räddningsövningar.
"Ofta är SKPZ-enheter byggda utan ekolod, men vi hoppas att detta kommer att förändras när flottorna blir mer medvetna om multitasking-funktionerna i ett mellanklass-ekolod", sa Dale.
O
Upptäcker dykare och simmare
Det brittiska företaget Sonardyne International har dragit nytta av den växande efterfrågan på detektionssystem för dykare och simmare. Till exempel i juli förra året tillkännagav det ett nytt kontrakt för att förse en namnlös sydostasiatisk kund med Sentinel, som kommer att installeras på alla dess SKPS. Kontraktet bygger på ett tidigare avtal om att leverera bärbara system till en av de europeiska flottorna för att skydda dess SKPS.
"SKPS blir en allt mer efterfrågad resurs för flottor och kustbevakare runt om i världen i kampen mot piratkopiering, narkotikahandel, terrorism och gruvåtgärder", sade Sonardyne i ett uttalande som skulle sammanfalla med ceremoniens undertecknande. -SKPS-plattformen utvecklas i sin mångsidighet tack vare ny utveckling inom skeppsbyggnad, vilket gör att dessa fartyg kan konfigureras för olika uppgifter genom användning av kommersiella off-the-shelf-system, som till exempel. Sentinel ".
"Sonardyne började frakta sina system till SKPS -marknaden för ungefär två år sedan", säger Nick Swift, chef för sjösäkerhet på företaget. - Vi får många förfrågningar. Det finns en viss tillväxt i efterfrågan på detta område."
Sentinel-systemet kan upptäcka, spåra och klassificera hot på ett avstånd av 1200 meter, det kan integreras i fartygets informations- och kontrollsystem eller lokala system för medvetenhet, till exempel NiDAR-övervakningssystem för långdistans tillverkad av MARSS Group. Den fungerar i aktiva och passiva detekterings- och klassificeringslägen och kan vara bärbar eller installerad i fartygets skrov. Sentinel XF (extra funktionalitet) erbjuds för militära och nationella säkerhetsstrukturer.
"Systemet kan vara bärbart eller kan installeras i ett fartygs skrov med hjälp av det egna Sonardyne -systemet", säger Swift. - Vi levererar båda konfigurationerna. Vårt system är i sig flexibelt och kan integreras i ditt övervakningssystem eller ditt stridskontrollsystem."
Skrovmonterad version "är en utmärkt lösning för nyare och större RCC," medan den bärbara versionen "enkelt kan distribueras från vilket fartyg som helst och är mycket populär på RCC-marknaden."
Swift tillade:”Beroende på hur flottorna använder sina fartyg behöver de kanske inte GAS inom något verksamhetsområde. Till exempel, när du är baserad i din port, kan du behöva sofistikerat omfattande skydd. Och för distribution i ett visst område kan du ta ett bärbart system."
Det ovannämnda kontraktet med ett asiatiskt land betonade vikten av att använda system för att skydda fartyg och andra föremål från undervattenshot. "Sentinel … tillhandahåller ett snabbt utbyggbart omkretssäkerhetssystem för att komplettera säkerhetssystemen för kommersiella hamnar, marinfartyg, privata yachter, kritisk infrastruktur och strandbyggnader", sa han.
Enligt Swift signalerar behovet av system som Sentinel en förskjutning mot asymmetrisk strid.”Tidigare, om fartyget hade en GAS, så var det avsett för ASW, men nu började de tänka på mindre föremål, till exempel dykare och automatiska undervattensfordon. De senare är allt större oro. De är tillgängliga på den civila marknaden, är ganska billiga och lätta att använda. Och de kan orsaka betydande skador på fartyget."
"Den huvudsakliga användningen av GAS Sentinel är att skydda fartyg mot terrorism och andra attacker," fortsatte Swift.”Det kan vara terrorism, en oseriös stat eller till och med en traditionell konfliktzon. Ett annat område av dess tillämpning är observation. Om du har en SKPS kan någon skicka en dykare eller ett obemannat flygfordon bara för att ta bilder eller titta på fartyget. GAS Sentinel sätter upp en undervattensspärr runt fartyget så att ingen kan närma sig det obemärkt."
Ken Walker, chef för Marine Division på Ultra Electronics, noterade också utvecklingen av SKPZ -marknaden. Att placera ekolod på dessa fartyg kan vara mycket användbart, eftersom vi inte bara pratar om ytterligare kapacitet för luftfartygsmissiler, utan också om kampen mot narkotikahandel och terrorism.
"Till exempel är smugglare mycket sofistikerade", sa han. "Tidigare använde de motorbåtar mer, men nu använder de halvt nedsänkta fordon, effektivt med kommersiella ubåtar för att transportera droger."
Walker uppmärksammade också användningen av ekolod vid fiskeövervakning, i kampen mot illegal migration och på ett antal andra områden. Vikt, storlek och strömförbrukningsegenskaper förbättras också och detta lockar uppmärksamhet hos operatörer av små fartyg.
Walker sa att hans företag också ser en växande efterfrågan på ekolod för små fartyg.”Det har skett en radikal strukturförändring i hela västvärlden. Budgetar tillåter inte transportörer och stora förstörare, som var fallet under det kalla krigets era, så många byter till mindre multitasking -medel för att skydda sin suveränitet, och därför ser vi något liknande en återupplivning inom SKPS och små fregatter."
Behov eller lyx?
Många länder försöker inte utrusta sina SKPZ med försvarssystem mot ubåtar och därför är GAS på deras styrelse inte alls obligatoriskt. Som ett exempel kan vi nämna den nya kanadensiska SKPZ för Harry DeWolf -projektet, varav den första, enligt chefen för Canadian Fleet Development Department, Casper Donovan, skulle bli en del av flottan i slutet av 2018.
”Det var inte nödvändigt att ha ekolodskapacitet på dessa fartyg. Fartygen är utformade för att utföra beväpnad övervakning av kanadensiska vatten och stödja statliga myndigheter för att upprätthålla och stärka Kanadas suveränitet när och där det behövs, med andra ord för att utföra polisuppgifter, säger han.
”Vid utförandet av dessa uppgifter kommer de att använda andra medel än GAS för att upptäcka andra fartyg, till exempel radar och optoelektroniska sensorer, liksom medel som till exempel däckhelikoptern CH-148 Cyclone utrustad med en uppsättning speciella sensorer, som utvecklas för Kanada av Sikorsky.
Enligt Donovan kommer de inte att behöva några av de komplexa stridsystemen på hög nivå som ytkrigsfartyg kan behöva. använd en av våra fregatter i Halifax -klass.”
Den kanadensiska marinen har lanserat projektet Underwater Warfare Surte Upgrade för att uppgradera Halifax -fregatter med ASW -system. Tävlingsvillkoren publicerades hösten 2017 och genomgår för närvarande en utvärderingsfas.
I enlighet med detta projekt kommer fartygens kapacitet att utökas genom installation av skrov HUS, bogserade HAS, hydroakustiska bojar, torpedosökningssystem och integration av alla dessa system i fartygets BIUS. "Detta är ett ganska stort projekt som kommer att lägga till mycket mer moderna ubåtskrigssystem till fartygens allmänna kapacitet", tillade Donovan.
Han nämnde de senaste årens tekniska trender - den växande digitaliseringsnivån för system och deras processorkraft. Detta är vad alla militära sensoriska system har gemensamt. "Allt fler av dessa system går över till digitalt, vilket innebär att data kan bearbetas mycket mer effektivt och snabbare."
Detta är särskilt viktigt för GAS, eftersom de tar emot och behandlar enorma mängder akustisk data. När det gäller ekolod baserat på digital arkitektur är processen mycket förenklad."Databehandlingen blir storleksordningar bättre, vilket kommer att förbättra vår förmåga att hitta ubåtar, gruvor och andra undervattenshot."
Enligt Donovan pågår dock storskalig utveckling inte bara inom hydroakustisk teknik. Avancerade, högteknologiska dieselelektriska ubåtar efterfrågas nu.”Dessa ubåtar har alltid varit mycket svåra att hitta. Men nu antar allt fler länder dieselelektriska ubåtar, fler och fler moderna plattformar levereras, som utan tvekan är tystare än ubåtarna från tidigare generationer. Och om gamla ubåtar var svåra att hitta, så är moderna ubåtar mycket svårare att hitta."
I detta avseende fick flottorna noggrant analysera metoderna för att söka och upptäcka ubåtar. På 80- och 90 -talet använde många västerländska flottor bogserade passiva HAS. Men nu byter de alltmer till aktiva varianter som "pinglar" i vattenpelaren vid låga frekvenser för att upptäcka moderna lågbrusande ubåtar. "Som en del av vårt Underwater Warfare Suite Upgrade-projekt letar vi efter att skaffa bogserade aktiva låg- frekvenssonare."
Dale pekade på den ökade kapaciteten för informationsbehandling.”Det betyder att vi kan bearbeta flera lager horisontellt i en ljudpuls eller flera pulser samtidigt. Vi kan upptäcka ett föremål om det är på ytnivå, i vattenpelaren eller längst ner."
Han noterade också användningen av sammansatta givare i högfrekventa ekolod, vilket ökar spektralbredd och upplösning och möjliggör tredimensionell bearbetning så att”med ett konventionellt skrov HAR vi kan representera havsbotten i 3D, till exempel för objektdetektering eller navigering uppgifter”.
Ny teknik
Enligt Jourdon har akustisk teknik gjort betydande framsteg på flera områden de senaste åren. Han noterade användningen av akustiska givare för aktiva sändare, mycket avancerade signal- och databehandlingsalgoritmer och framsteg i detekterings- och spårningsfunktioner. Dessutom integreras alltmer användarvänliga och intuitiva gränssnitt mellan människa och maskin i systemen, inklusive användning av 3D för att förenkla komplexa ekolodsoperationer.
Systemen har också blivit mer kompakta och lättare att installera, medan träningsutrustning också går framåt, vilket "gör det lättare för besättningen att träna ombord."
Walker vände sig till mjukvara. Han noterade till exempel Ultra's Ping Wizard -teknik, vilket gör det enkelt att välja det optimala aktiva läget genom att låta dig avge ett stort antal olika typer av ljudpulser samtidigt.
”Systemet tittar faktiskt ut i vattnet och säger,” Det här är din bästa signaltyp. Du borde använda den, förklarade han. "Systemet har en mycket hög artificiell intelligens, förenklar operatörens arbete och ökar därmed kommandonivån över den taktiska situationen."
Enligt Walker har det skett en intressant förändring av tekniska trender. Om den civila sektorn tidigare var på allvar efter den militära världen, har deras positioner i vissa områden nu vänt. I ekolod kan detta ses i exemplet med att använda GPU: er från tv -spelskonsoler.
”För tjugo år sedan var det främst militär teknik som informerade näringslivet. Och nu är det tvärtom. För närvarande beordras videoprocessorer för att öka processorkraften och förbättra kvaliteten på den visade bilden. Detta beror på att spelindustrin, tillsammans med telefonindustrin, utvecklas i den civila världen mycket snabbare än inom militären."
Ultra Electronics levererar ekolodssystem till krigsfartyg runt om i världen, inklusive brittiska förstörare av typ 45, förstöraren Australian Project Hobart och det nederländska projektet Karel Dorman -fregatter. Den nya GAS S2150 kommer att installeras under moderniseringen av fregatter av typ 23. Detta ekolod kommer också att installeras på lovande fregatter av typ 26; Dessutom erbjuder företaget S2150 -varianten för 31e -fregatten.
"Även om detta inte är ett stort krav för Type 31e för närvarande, tänker Ultra erbjuda sin Integrated Sonar Suite, som inkluderar ett bogserat aktivt-passivt ekolod och torpedodetekterings- och skyddssystem i en enda bogserad modul," sa Walker.
Accelererade förändringar
På utsikterna noterade Walker två "megatrender" som kommer att få stor inverkan i framtiden.”Det första är stora mängder data. Detta är särskilt viktigt för GAS, där mycket stora datamängder genereras och bearbetning i realtid krävs för måldetektering. Den andra är artificiell intelligens och självinlärning av maskiner. Till exempel kommer ekolod att veta om de har sett en viss typ av ubåt tidigare."
Dale sa att ytterligare förändringar i akustisk teknik naturligtvis skulle begränsas av fysikens lagar. "Jag förutser små steg i prestanda, såsom frekvensområde, processorkraft och antalet samtidiga ljudpulser."
Han förväntar sig en bredare användning av automatiska ytfordon, särskilt i samband med fartyg, till exempel kustpatrullfartyg,”när det obemannade ytan är anslutet till RMS och du har möjlighet att överföra bilder från GAS över en bredbandsradiokanal. Du använder en maskin med ett VMS. Jag tror att det här är en bra kombination och kommer att stimulera kustpatrullmarknaden i framtiden.”
Jourdon tror att mer komplexa, tätt kopplade ASW -nätverk med ett brett utbud av plattformar och sensorer, inklusive obebodda system, kommer att bildas.”Kompakthet är en annan utmaning, och Thales tittar på lovande nya sensorer inom detta område. Thales är också en nyckelspelare på den blomstrande drönarmarknaden. Vi strävar efter att tillhandahålla effektiva ASW -funktioner till nya besättnings- och obemannade fartyg."
Enligt Jourdon, medan ubåtar fortfarande är det största hotet, har kraven på ekolod förändrats. Tillsammans med upptäckten av torpeder har nya asymmetriska hot dykt upp, till exempel halvt nedsänkbara eller helt nedsänkbara drogubåtar som används av smugglare. Speedbåtar är också högt upp på listan, särskilt med tanke på deras användning för terroriständamål.
"De hot som ska åtgärdas påverkar kapaciteten och prestanda för ekolodsstationer, som måste vara effektiva i aktiva och passiva lägen och i nästan alla miljöförhållanden, inklusive grunt vatten och djupt vatten."
