De incursões submarinas ao contrabando de drogas cada vez mais sofisticado, as missões do sonar são muitas e variadas. Para resolver esses problemas, as frotas precisam de sistemas para navios de patrulha costeira e pequenas embarcações
Nos últimos anos, uma série de tendências tecnológicas e operacionais no desenvolvimento de sonar surgiram, apoiadas pelo aumento da demanda por esses sistemas para pequenas embarcações.
De acordo com Gabriel Jourdon, chefe das estações hidroacústicas (GAS) da Thales, a defesa anti-submarina (ASW) tem sido a principal tarefa das estações de sonar por décadas. Ao mesmo tempo, o número de submarinos no mundo está crescendo, mais e mais países os estão adotando para o serviço, e isso causa preocupação na comunidade militar.
“A atividade econômica ativa no mar, em particular o uso dos recursos do oceano, obriga os Estados a tomar medidas para controlar e proteger suas zonas econômicas”, disse ele. - Os conflitos territoriais no mar surgem aqui e ali, e a invasão de um submarino na zona econômica exclusiva é o principal problema. Este problema é agravado para alguns países pelo fato de que grandes áreas precisam ser protegidas.”
Essas tendências inter-relacionadas estão impulsionando a demanda por sistemas ASW, nos quais os sonares são um componente chave. “A maioria das frotas e países enfrentam a tarefa de proteger sua soberania nacional, seus interesses comerciais e econômicos e combater a invasão de submarinos em suas águas nacionais”, diz Jourdon.
Dinheiro importa
No entanto, o alto custo desses navios da PLO. como fragatas, contribuíram para o fato de que o GAS começou a ser instalado em plataformas menores e até mesmo em navios não militares, que originalmente não eram destinados a ASW de alta intensidade. Isso, por exemplo, se aplica totalmente aos navios de patrulha da zona costeira (SKPS).
“A ideia aqui é complementar os ativos ASW existentes ou, alternativamente, dar às frotas dos países em desenvolvimento capacidades básicas de ASW. Sua implementação exigirá soluções eficazes e testadas no mar, com desempenho estável e recursos reais do PLO."
O GAS não deve afetar negativamente as capacidades de navegação do navio, acrescentou Jourdon, observando que o sonar de casco compacto BlueWatcher de sua empresa foi projetado desde o início para "ter um impacto mínimo na capacidade de manobra e velocidade do navio."
A Thales se concentra no desenvolvimento de sonares para SKPS e outras embarcações de pequeno porte. Na feira Euronaval 2014, por exemplo, ela mostrou uma linha de novos GASs. Além do BlueWatcher, também inclui o CAPTAS-1 GAS com profundidade de imersão variável.
O BueWatcher "fornece detecção superior e capacidades de rastreamento em águas rasas barulhentas", disse Jourdon, mas ele observou que este compacto GAS também pode operar em profundidades superiores a 10 km. "É uma contribuição inestimável para o sistema de segurança do navio, ao mesmo tempo que ajuda a evitar obstáculos na frente do navio."
O CAPTAS-1 “é a principal ferramenta PLO” no alcance do radar compacto da empresa, fornecendo detecção em alcances médios de até cerca de 30 km. “Ele está dando uma grande contribuição para o processo de contenção de submarinos”, acrescentou.
Ambos os sistemas multifuncionais são projetados para funcionar em uma ampla variedade de condições e têm se mostrado bons em navios com pequeno deslocamento. Em algumas frotas, eles geralmente são usados como um elemento adicional de um ASW. Ambos os produtos da Thales têm boa demanda em mercados estrangeiros promissores, incluindo Ásia, América Latina e Oriente Médio.
Jourdon acrescentou: “Recentemente, a demanda evoluiu para sistemas de sonar eficazes que podem se tornar um elemento indispensável das operações de segurança das frotas em águas costeiras e profundas. Eles devem ser compactos para instalação em navios pequenos, fáceis de operar e executar as tarefas necessárias a um custo acessível."
Mudança de requisitos
Thomas Dale, representante do Departamento de HAS da Marinha na Kongsberg Maritime Subsea, também observou o aumento da demanda na indústria de videocassetes, onde recursos multitarefa são extremamente necessários. "Plataformas multitarefa e SKPS devem ser capazes de encontrar não apenas objetos grandes, como submarinos, mas também objetos menores, como submarinos ultrapequenos, contêineres flutuantes ou minas."
Os requisitos para o alcance do GAS para o SKPZ e as fragatas são frequentemente diferentes. O SKPZ requer um GAS com um alcance de 10-15 km. Isso também é evidente no mercado de barcos de patrulha rápida, onde o sonar de médio alcance costuma ser suficiente. Vários barcos "podem enxamear" ao mesmo tempo, expandindo assim o campo de visão de todas as embarcações do grupo. “Você adiciona a faixa de GAS de três, quatro, cinco vasos, como resultado, você aumenta significativamente a faixa de cobertura usando vários vasos”, explicou ele.
Segundo Dale, a complexidade de tarefas do SKPZ, no entanto, nos obriga a buscar um equilíbrio entre alcance e capacidades. “SKPZ opera de forma mais ou menos independente. A desvantagem no mercado SKPS é que você precisa de um GÁS a um preço razoável, que seja fácil de instalar e que possa funcionar em várias tarefas - isso é mais importante do que apenas a gama do GÁS sozinho”.
O HAS de média frequência pode ser especialmente útil para detectar pequenos vasos de superfície. Dahle observou que “é difícil localizar um objeto como um barco inflável de casco rígido à noite, especialmente se você estiver em águas agitadas. Mas se você tiver um GUS, poderá ouvi-lo no modo passivo ou detectar uma embarcação ou sua esteira no modo ativo."
Kongsberg está se concentrando nas águas costeiras, disse Dale. “Este segmento é mais do que apenas PLO. Nossos produtos buscam objetos em toda a coluna d'água e no fundo do mar. Eles rastreiam navios de superfície, bem como submarinos e veículos subaquáticos não tripulados. Nossa tecnologia é projetada para resolver problemas com reverberação (reflexão sonora) e trabalhar em águas costeiras."
Ele chamou a atenção para o sonar SS2030, montado no casco do navio, e sua versão em contêiner do ST2400 Variable Depth Sonar. Embora se destinem principalmente a PLO costeiros, eles têm aplicações mais amplas, por exemplo, prevenção de obstáculos, detecção de minas e rastreamento de barcos, veículos subaquáticos e outros objetos.
Para este fim, os GAS Kongsberg foram instalados em uma variedade de navios de pequeno e médio porte, incluindo navios da Guarda Costeira e barcos de patrulha rápida. Por exemplo, o navio de pesquisa da marinha chilena "Cabo de Homos" foi equipado com o SS2030 GAS no ano passado para procurar e localizar submarinos naufragados, o que foi demonstrado com sucesso em exercícios de busca e salvamento.
“Freqüentemente, os SKPZs são construídos sem sonares, mas esperamos que isso mude à medida que as frotas se tornarem mais conscientes das capacidades multitarefa de um sonar de médio alcance”, disse Dale.
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Detectando mergulhadores e nadadores
A empresa britânica Sonardyne International tem se beneficiado da crescente demanda por sistemas de detecção para mergulhadores e nadadores. Por exemplo, em julho do ano passado, ela anunciou um novo contrato para fornecer Sentinel a um cliente não identificado do sudeste asiático, que será instalado em todos os seus SKPS. O contrato baseia-se em um acordo anterior para fornecer sistemas portáteis para uma das frotas europeias para proteger seu SKPS.
“O SKPS está se tornando um recurso cada vez mais procurado por frotas e guardas costeiros em todo o mundo na luta contra a pirataria, o tráfico de drogas, o terrorismo e a ação contra as minas”, disse Sonardyne em um comunicado que coincidiu com a cerimônia de assinatura do contrato. - A plataforma SKPS está se desenvolvendo em sua versatilidade graças aos novos desenvolvimentos na construção naval, permitindo que essas embarcações sejam configuradas para diversas tarefas por meio da utilização de sistemas comerciais prontos para uso, como, por exemplo. Sentinela.
“A Sonardyne começou a enviar seus sistemas para o mercado SKPS há cerca de dois anos”, disse Nick Swift, chefe de segurança marítima da empresa. - Recebemos muitos pedidos. Há um certo crescimento da demanda nessa área.”
O sistema Sentinel pode detectar, rastrear e classificar ameaças a uma distância de 1200 metros, pode ser integrado ao sistema de informação e controle do navio ou sistemas locais de consciência situacional, como o sistema de vigilância de longo alcance NiDAR fabricado pelo Grupo MARSS. Opera nos modos de detecção e classificação ativa e passiva, podendo ser portátil ou instalado no casco do navio. O Sentinel XF (funcionalidade extra) é oferecido para estruturas militares e de segurança nacional.
“O sistema pode ser portátil ou instalado no casco de um navio usando o sistema proprietário Sonardyne”, diz Swift. - Fornecemos as duas configurações. Nosso sistema é inerentemente flexível e pode ser integrado ao seu sistema de vigilância ou sistema de controle de combate."
A versão montada no casco "é uma solução excelente para RCCs mais novos e maiores", enquanto a versão portátil "pode ser facilmente implantada a partir de qualquer embarcação e é muito popular no mercado de RCCs."
Swift acrescentou: “Dependendo de como as frotas usam seus navios, elas podem não precisar de um GAS em alguma área de operação. Por exemplo, quando baseado em sua porta, você pode precisar de proteção abrangente e sofisticada. E para implantação em uma determinada área, você pode levar um sistema portátil."
O referido contrato com um país asiático destacou a importância da utilização de sistemas de proteção de navios e outros objetos contra ameaças subaquáticas. “Sentinel… fornece um sistema de segurança de perímetro de implantação rápida para complementar os sistemas de segurança para portos comerciais, embarcações marítimas, iates particulares, infraestrutura crítica e edifícios costeiros”, disse ele.
De acordo com Swift, a necessidade de sistemas como o Sentinel sinaliza uma mudança para o combate assimétrico. “Antes, se o navio tinha um GAS, então era para PLO, mas agora eles começaram a pensar em objetos menores, como mergulhadores e veículos subaquáticos automáticos. Os últimos são uma preocupação crescente. Eles estão disponíveis no mercado civil, são razoavelmente baratos e fáceis de operar. E eles podem causar danos significativos à embarcação."
“O principal uso do GAS Sentinel é proteger os navios de ataques terroristas e outros”, continuou Swift. “Pode ser terrorismo, um estado desonesto ou mesmo uma zona de conflito tradicional. Outra área de aplicação é a observação. Se você tiver um SKPS, alguém pode enviar um mergulhador ou um veículo aéreo não tripulado apenas para tirar fotos ou observar a embarcação. O GAS Sentinel estabelece um cordão subaquático ao redor da embarcação para que ninguém possa se aproximar sem ser notado."
Ken Walker, chefe da Divisão Marítima da Ultra Electronics, também observou o desenvolvimento do mercado SKPZ. A colocação de sonares nesses navios pode ser muito útil, porque não estamos falando apenas de capacidades adicionais de mísseis antiaéreos, mas também de combate ao narcotráfico e ao terrorismo.
“Por exemplo, os contrabandistas são muito sofisticados”, disse ele. "No passado, eles usavam mais lanchas, mas agora usam semissubmersíveis, efetivamente usando submarinos comerciais para transportar drogas."
Walker também chamou a atenção para o uso de sonares nas atividades de fiscalização pesqueira, no combate à imigração ilegal e em várias outras áreas. Além disso, as características de peso, tamanho e consumo de energia são aprimoradas e isso atrai a atenção dos operadores de pequenas embarcações.
Walker disse que sua empresa também está vendo uma demanda crescente por sonares para pequenas embarcações. “Houve uma mudança radical na estrutura em todo o mundo ocidental. Os orçamentos não permitem transportadoras e grandes destruidores, como era o caso na era da Guerra Fria, tantos estão mudando para meios multitarefa menores para proteger sua soberania e, portanto, estamos vendo algo como um ressurgimento no campo do SKPS e pequenas fragatas."
Necessidade ou luxo?
Muitos países não procuram equipar seus SKPZ com sistemas de defesa anti-submarino e, portanto, o GAS em seu conselho não é obrigatório. Como exemplo, podemos citar o novo SKPZ canadense do projeto Harry DeWolf, o primeiro dos quais, segundo o chefe do Departamento de Desenvolvimento da Frota do Canadá, Casper Donovan, deve passar a fazer parte da frota no final de 2018.
“Não havia necessidade de recursos de sonar nesses navios. Os navios são projetados para realizar vigilância armada das águas canadenses e apoiar agências governamentais na defesa e fortalecimento da soberania do Canadá quando e onde for necessário, em outras palavras, para executar tarefas de tipo policial”, disse ele.
“Na execução dessas tarefas, eles utilizarão outros meios que não o GAS para detectar outras embarcações, por exemplo, radares e sensores optoeletrônicos, além de meios como, por exemplo, o helicóptero de convés CH-148 Cyclone equipado com um conjunto de sensores, que está sendo desenvolvido para o Canadá pela Sikorsky.
De acordo com Donovan, com base nas tarefas dos navios deste projeto, eles não precisarão de alguns dos complexos sistemas de combate de alto nível que os navios de guerra de superfície podem precisar. Submarinos, não usaremos um navio de patrulha para resolver esta situação. use uma de nossas fragatas da classe Halifax.”
A Marinha canadense lançou o projeto Underwater Warfare Surte Upgrade para atualizar as fragatas Halifax com sistemas ASW. Os termos do concurso foram publicados no outono de 2017 e encontram-se atualmente em fase de avaliação.
De acordo com este projeto, as capacidades dos navios serão expandidas através da instalação de HUSs de casco, HASs rebocados, bóias hidroacústicas, sistemas de detecção de torpedos e a integração de todos estes sistemas no BIUS do navio. "Este é um projeto bastante grande que irá adicionar sistemas de guerra submarina muito mais modernos às capacidades gerais dos navios", acrescentou Donovan.
Ele citou as principais tendências tecnológicas dos últimos anos - o nível crescente de digitalização de sistemas e o crescimento de seu poder de processamento. Isso é o que todos os sistemas sensoriais militares têm em comum. "Cada vez mais esses sistemas estão migrando para o digital, o que significa que os dados podem ser processados com muito mais eficiência e rapidez."
Isso é especialmente importante para GASs, pois eles recebem e processam grandes quantidades de dados acústicos. No caso de sonares baseados em arquitetura digital, o processo é bastante simplificado."O processamento de dados será muito melhor, o que melhorará nossa capacidade de encontrar submarinos, minas e outras ameaças subaquáticas."
No entanto, de acordo com Donovan, desenvolvimentos em larga escala estão sendo realizados não apenas no campo das tecnologias hidroacústicas. Os submarinos diesel-elétricos avançados e de alta tecnologia estão agora em alta demanda. “Esses submarinos sempre foram muito difíceis de encontrar. Mas agora mais e mais países estão adotando submarinos diesel-elétricos, mais e mais plataformas modernas estão sendo fornecidas, que são, sem dúvida, mais silenciosas do que os submarinos das gerações anteriores. E se os submarinos antigos eram difíceis de encontrar, os submarinos modernos são muito mais difíceis de encontrar."
A este respeito, as frotas tiveram que analisar cuidadosamente os métodos de busca e detecção de submarinos. Nos anos 80 e 90, muitas frotas ocidentais usavam HASs passivos rebocados. Mas agora eles estão mudando cada vez mais para variantes ativas que "pingam" na coluna de água em baixas frequências para detectar submarinos modernos de baixo ruído. "Como parte de nosso projeto de atualização do Underwater Warfare Suite, estamos procurando adquirir ativos rebocados baixos sonares de frequência."
Dale apontou para o aumento da capacidade de processamento de informações. “Isso significa que podemos processar várias camadas horizontalmente em um pulso de som ou vários pulsos ao mesmo tempo. Podemos detectar um objeto se ele estiver no nível da superfície, na coluna d'água ou no fundo."
Ele também destacou o uso de transdutores compostos em sonares de alta frequência, o que aumenta a largura e resolução espectral e permite o processamento tridimensional para que “com um casco HAS convencional possamos representar o fundo do mar em 3D, por exemplo, para detecção de objetos ou navegação tarefas.
Novas tecnologias
De acordo com Jourdon, a tecnologia acústica avançou significativamente em várias áreas nos últimos anos. Ele observou o uso de transdutores acústicos para emissores ativos, algoritmos de processamento de dados e sinais altamente avançados e o progresso nas capacidades de detecção e rastreamento. Além disso, interfaces homem-máquina cada vez mais fáceis de usar e intuitivas estão sendo integradas aos sistemas, incluindo o uso de 3D para simplificar operações complexas de sonar.
Os sistemas também se tornaram mais compactos e fáceis de instalar, enquanto o equipamento de treinamento também está avançando, "tornando mais fácil para a tripulação treinar a bordo".
Walker voltou sua atenção para o software. Ele observou, por exemplo, a tecnologia Ping Wizard do Ultra, que torna fácil selecionar o modo ativo ideal, permitindo que você emita um grande número de diferentes tipos de pulsos de som ao mesmo tempo.
“O sistema realmente olha para a água e diz: 'Este é o seu melhor tipo de sinal. Você deve usá-lo”, explicou ele. “O sistema possui um altíssimo nível de inteligência artificial, simplifica o trabalho do operador e, com isso, aumenta o nível de comando da situação tática”.
De acordo com Walker, houve uma mudança interessante nas tendências da tecnologia. Se no passado o setor civil estava seriamente atrasado em relação ao mundo militar, agora suas posições se inverteram em algumas áreas. Em sonares, isso pode ser visto no exemplo do uso de GPUs de consoles de videogame.
“Vinte anos atrás, era principalmente a tecnologia militar que informava o mundo comercial. E agora é o contrário. Atualmente, processadores de vídeo estão sendo encomendados para aumentar o poder de processamento e melhorar a qualidade da imagem exibida. Isso ocorre porque a indústria de jogos, junto com a indústria de telefonia, está se desenvolvendo no mundo civil muito mais rápido do que nas forças armadas."
A Ultra Electronics fornece sistemas de sonar para navios de guerra em todo o mundo, incluindo destróieres britânicos Tipo 45, o destróier australiano Projeto Hobart e as fragatas holandesas do Projeto Karel Dorman. Seu novo GAS S2150 será instalado durante a modernização das fragatas do tipo 23. Este sonar também será instalado nas fragatas do tipo 26 promissoras; além disso, a empresa oferece a variante S2150 para a fragata do tipo 31e.
“Embora este não seja um requisito importante para o Tipo 31e no momento, o Ultra pretende oferecer seu Integrated Sonar Suite, que inclui um sonar ativo-passivo rebocado e um sistema de detecção e proteção de torpedo em um único módulo rebocado”, disse Walker.
Mudanças aceleradas
Sobre a perspectiva, Walker destacou duas “megatendências” que terão um grande impacto no futuro. “O primeiro são grandes quantidades de dados. Isso é especialmente importante para o GAS, onde grandes quantidades de dados são geradas e o processamento em tempo real é necessário para a detecção do alvo. O segundo é a inteligência artificial e a autoaprendizagem de máquinas. Por exemplo, os sonares saberão se já viram um determinado tipo de submarino antes."
Dale disse que quaisquer mudanças posteriores na tecnologia acústica seriam naturalmente restringidas pelas leis da física. "Prevejo pequenos incrementos no desempenho, como faixa de frequência, potência de processamento e o número de pulsos de som simultâneos."
Ele espera um uso mais amplo de veículos de superfície automáticos, especialmente em conjunto com navios, por exemplo, navios de patrulha costeira, “quando o veículo de superfície não tripulado está conectado ao RMS e você tem a capacidade de transmitir imagens do GAS por um canal de rádio de banda larga. Você está operando uma máquina com um VMS. Acredito que esta é uma boa combinação e irá estimular o mercado de patrulha costeira no futuro.”
Jourdon acredita que redes ASW mais complexas e fortemente acopladas com uma ampla gama de plataformas e sensores, incluindo sistemas desabitados, serão formadas. “A compactação é outro desafio e a Thales está procurando novos sensores promissores nesta área. A Thales também é um participante-chave no crescente mercado de drones. Nós nos esforçamos para fornecer recursos ASW eficazes para novas embarcações tripuladas e não tripuladas."
De acordo com Jourdon, embora os submarinos continuem sendo a principal ameaça, os requisitos para sonares mudaram. Junto com a detecção de torpedos, novas ameaças assimétricas surgiram, como submarinos de drogas semissubmersíveis ou totalmente submersíveis usados por contrabandistas. As lanchas também estão no topo da lista, especialmente devido ao seu uso para fins terroristas.
"As ameaças a serem tratadas afetam as capacidades e o desempenho das estações de sonar, que devem ser eficazes nos modos ativo e passivo e em quase todas as condições ambientais, incluindo águas rasas e profundas."
