A tecnologia na construção dos submarinos da classe Tridente

Nesta série de artigos dedicados à tecnologia dos submarinos portugueses, parece-me lógico começar por aquela que está relacionada com a sua construção.

O projecto e construção de um navio com quase 68 metros de comprimento e resistente à pressão de mais de 350 metros de profundidade, tem muitas particularidades que só o recurso a alta tecnologia permite encontrar as soluções adequadas, dotando-o de capacidades como as que estes nossos submarinos apresentam.

Os submarinos da classe Tridente, designados como sendo o modelo U-209PN, na verdade partilham a maior parte das características com o modelo de exportação do estaleiro alemão U-214. Este modelo é mais vocacionado à operação em águas oceânicas, mantendo no entanto excelentes características para operar em áreas mais confinadas e de menor profundidade. As características gerais destes nossos submarinos resumem-se às seguintes:

Particularidades na construção

A particularidade destes meios, leva à adopção de soluções avançadas, fazendo com que os submarinos da classe Tridente já tenham sido apelidados de “submarinos fantasma”, pela dificuldade na sua deteção.

MODULARIDADE

Estes submarinos foram construídos em cinco secções independentes, tendo algumas sido construídas nos estaleiros alemães da Nordseewerke (NWSE), na cidade de Emden, e posteriormente transportadas para os estaleiros da HDW em Kiel. Face à complexidade e tamanho de muitos dos equipamentos e sistemas, as diferentes secções são unidas numa fase posterior ao seu apetrechamento

Esta construção modular facilita a montagem de equipamentos de grandes dimensões no interior de cada módulo, o que, de outra forma, seria impossível fazer entrar numa escotilha ou montá-los no interior. Um exemplo são os motores diesel ou o motor elétrico de propulsão.

RESISTÊNCIA

Outra característica fundamental é o aço usado na construção do submarino. Ao contrário do que se possa pensar, o casco resistente de um submarino (o “cilindro” que mantém a estanqueidade do seu interior), não é totalmente rígido.

Quanto maior a profundidade e, consequentemente, a pressão a que está sujeito, menor é o seu volume que, ao regressar novamente a menores profundidades, retoma o volume inicial. Esta flexibilidade é uma característica importante para que o casco não só não ceda quando sujeito à pressão hidrostática, como mantenha as suas propriedades ao longo dos anos.

No caso dos submarinos da classe Tridente, o aço usado é do tipo HY-80 e HY-100, material com elevada resistência estrutural/mecânica. Tendo este aço uma elevada resistência, a união das várias secções é um aspecto que requer especial atenção para não ser o ponto mais fraco, nem fragilizar o aço no processo de soldagem. Basta imaginar as altas temperaturas a que o aço é sujeito e as alterações estruturais que pode sofrer.

\Numa breve descrição, pode referir-se que o processo de soldadura envolve o pré-aquecimento das secções, a execução de várias passagens, o seu arrefecimento controlado e a utilização de radiografias e ultrasons (com recurso a uma técnica designada por Time-of-flight diffraction - TOFD) para o controlo final de qualidade. Todas estas ações são realizadas a uma escala que obriga a utilização de maquinaria de grande dimensão.

ESPAÇO INTERIOR

Como certamente é do conhecimento generalizado, os submarinos não dispoẽm de muito espaço no seu interior, principalmente os submarinos convencionais como os da classe Tridente.

Para a resolução dos problemas associados à falta de espaço no interior, na fase de projecto são utilizadas técnicas de modelação 3D, assim como de realidade virtual e realidade aumentada, com as quais se consegue adoptar soluções sem um modelo físico. O recurso a esta tecnologia permite verificar os acessos a alguns equipamentos (válvulas, encanamentos, etc.), assim como a ergonomia dos diversos sistema durante a sua operação.

Professional commercial car and advertising photography by UK photographer Tim Wallace of Ambient Life.

Sendo estas soluções, muitas vezes, um segredo industrial bem guardado, uma publicamente divulgada é o recurso à realidade virtual na construção dos submarinos Ingleses da classe Astute, o sistema VIRTALIS.

HÉLICE

O hélice dos submarinos deve ser uma das peças que mais atenção recebe na fase do projecto. O objectivo não é apenas atingir a melhor eficiência, mas principalmente encontrar uma forma que permita reduzir, ou mesmo anular, a cavitação produzida e o ruído associado, tanto a diferentes velocidades, como profundidades de operação do submarino.

Cada classe de submarino tem o seu hélice projetado à medida, sendo levadas a cabo uma multiplicidade de análises e medições acústicas, mesmo depois dos navios já construídos. O objectivo é o de chegar a um desenho de hélice que seja um compromisso adequado entre eficiência e assinatura acústica.

MONTAGEM DE EQUIPAMENTOS

De uma forma geral, existem dois modos de detectar um submarino: através do ruído irradiado (constituindo-se como a sua assinatura acústica) ou pela perturbação induzida no campo magnético terrestre local (a sua assinatura magnética), naturalmente para não referir a detecção visual directa de, por exemplo, um dos seus mastros quando içado.

Tendo estes factos em consideração, os submarinos são dotados de meios passivos e ativos para minimizar estas indiscrições de forma a evitar a sua detecção. Como exemplo, no que concerne à assinatura acústica, recorre-se a várias técnicas como o encapsulamento dos equipamentos, a montagem em elementos amortecedores de vibrações (para reduzir o ruído induzido pela vibração mecânica de elementos móveis), assim como à montagem dos equipamentos de maior dimensão em plataformas intermédias, que por sua vez são instaladas e fixadas no interior do navio com recursos aos mesmos elementos amortecedores de vibrações.

Muitas outras dificuldades técnicas e as correspondentes soluções encontradas na construção e desenho de um moderno submarino poderiam ser abordadas neste artigo mas, com o objectivo de manter a simplicidade, ficamos por estes aspectos de maior relevo.

Imaginam a complexidade de conseguir equipar estes navios com todos os equipamentos necessários num espaço extraordinariamente confinado, garantindo ainda espaços de acesso ao pessoal que opera e mantém o submarino?

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