science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe de Zumwalt Class Destroyer werkt

De torpedobootjager van de Zumwalt-klasse wordt het meest geavanceerde oorlogsschip in de geschiedenis van de marine. Bekijk onze collectie van onderzeeër foto's . Foto met dank aan de Amerikaanse federale overheid

Op 23 mei, 2007, negen Amerikaanse oorlogsschepen gingen de Perzische Golf binnen om oefeningen uit te voeren voor de kust van Iran. De vloot bestond uit twee nucleaire vliegdekschepen, twee geleide-raketkruisers, drie amfibische aanvalsschepen, een onderzeeër voor snelle aanvallen en twee torpedobootjagers met geleide raketten:de USS O'Kane (DDG 77) en de USS Higgins (DDG 76). Beide torpedobootjagers behoren tot de Arleigh-Burke klasse , de meest geavanceerde oppervlaktestrijder die vandaag de zeeën bevaart. Ze zijn 120 meter lang en hebben vier gasturbines die twee assen draaien, geïntegreerde raketgeleidingssystemen en multifunctionele phased array radar. En, als de Amerikaanse marine haar zin krijgt, ze zouden spoedig kunnen worden overschaduwd door een nog krachtigere klasse van torpedobootjagers - een type schip dat speciaal is ontworpen voor operaties zoals die in de wateren bij Iran.

Onderzeeër afbeeldingengalerij

Het schip zal bekend staan ​​als de Zumwalt klasse torpedobootjager , genoemd ter ere van admiraal Elmo R. "Bud" Zumwalt Jr., Chief of Naval Operations van 1970 tot 1974. Het wordt het meest geavanceerde oorlogsschip in de geschiedenis van de marine en kan over vijf jaar meevaren met de Amerikaanse vloot. In dit artikel, we zullen deze torpedojager van de volgende generatie bekijken - zowel van binnen als van buiten - om te zien hoe hij de nationale veiligheid en militaire strategieën zal ondersteunen.

Inhoud
  1. Wat is de Zumwalt Class Destroyer?
  2. Ontwerpvereisten van de Zumwalt Class Destroyer
  3. Meer ontwerpvereisten van de Zumwalt
  4. Kritische technologieën van de Zumwalt Class Destroyer
  5. Kritieke technologieën van de Zumwalt vervolg
  6. Van ontwerp tot vernietiger

Wat is de Zumwalt Class Destroyer?

De torpedojager van de Zumwalt-klasse is een belangrijk onderdeel van de US Navy's 21st Century Surface Combatant (SC-21) programma , geïnitieerd door Navy planners in 1991, om oorlogsschepen te bedenken die in staat zijn om functionaliteit van de volgende generatie te leveren. Het SC-21-programma beschrijft een familie van schepen die zijn ontworpen om effectiever te vechten in kust operaties , welke worden uitgevoerd dicht bij de kust. Tegelijkertijd, SC-21-schepen zullen in de open oceaan even goed moeten functioneren. De sleutel is veelzijdigheid, met schepen in de SC-21-familie die vrijwel elke missie aankunnen, van missies in oorlogstijd bij landaanvallen en onderzeese oorlogvoering tot niet-strijdende evacuaties tot aanwezigheid, escorte en diplomatieke missies.

De familie SC-21 omvat een klasse torpedobootjagers en een klasse cruiser. De torpedojagerklasse heette oorspronkelijk DD 21, en om de eerste schepen in de klasse tot leven te brengen, de marine introduceerde een ontwikkelingsproces in vier fasen. Twee concurrerende teams hielden toezicht op de eerste twee fasen, waarbij het systeemconceptontwerp en het initiële systeemontwerp betrokken waren. Bad ijzer werken, met Lockheed Martin Corporation als systeemintegrator, leidde het eerste elftal. Northrop Grumman Ingalls, met Raytheon Systems Co. als systeemintegrator, leidde de ander.

Northrop Grumman won het contract om verder te gaan in fase drie ontwerp en ontwikkeling, verankering van wat bekend zou worden als het DD(X) National Team. Raytheon werd de belangrijkste integrator van missiesystemen van het nationale team voor alle elektronische en gevechtssystemen. Andere grote onderaannemers waren Lockheed Martin, BAE-systemen, Boeing en General Dynamics Bath Iron Works.

In november 2005, het DD(X)-programma kreeg financiële goedkeuring om de vierde en laatste fase in te gaan:de bouw van acht schepen. Vijf maanden later, de marine kondigde aan dat de klasse en het leidende schip de aanduiding en het rompnummer DDG 1000 Zumwalt zouden dragen. De eerste twee schepen in de klasse worden momenteel gebouwd, met een beoogde opleverdatum van 2012. Bij ingebruikname, de DDG 1000 Zumwalt zal oudere torpedobootjagers van de Spruance-klasse (DD 963 - DD 997) vervangen en schepen van de Arleigh-Burke-klasse aanvullen, het inluiden van een nieuw tijdperk van oorlogsvoering op zee.

In 2001, de Amerikaanse marine heeft het DD 21-programma opgeschort om de voortgang in de eerste twee fasen te evalueren. De twee ontwerpteams introduceerden verschillende innovatieve concepten en systemen die nog nooit eerder op een modern oorlogsschip waren gezien. Helaas, de kosten om deze technologieën te implementeren werden veel hoger ingeschat dan oorspronkelijk geraamd. Als resultaat, de marine heroriënteerde het programma naar "... focus op technologische ontwikkeling en rijping, inclusief robuuste land- en zeetesten van prototypetechnologieën die kunnen worden gebruikt in meerdere scheepsklassen." De marine verving ook de DD 21-aanduiding door DD (X) om de bijgewerkte visie van het programma aan te duiden.

Wie was Elmo R. Zumwalt, Jr.?

De torpedobootjager van de Zumwalt-klasse is de naamgenoot van admiraal Elmo Russell Zumwalt, jr., de jongste viersterrenadmiraal in de Amerikaanse marinegeschiedenis en de jongste man om te dienen als Chief of Naval Operations (CNO). Zumwalt werd in 1970 benoemd tot CNO door president Nixon, en hij vervulde die rol tot 1974. Toen Zumwalt in 2000 overleed, Toenmalig president Bill Clinton vierde de prestaties van de admiraal met de benoeming van de klasse en het leidende schip van het DD(X)-vernietigerprogramma.

Foto met dank aan de Amerikaanse marine

Elmo R. Zumwalt, jr.

Lees verder

Ontwerpvereisten van de Zumwalt Class Destroyer

Zumwalt zal hun elektromagnetische energie moeten verminderen, zodat ze niet verschijnen op radarschermen zoals deze. Foto met dank aan Clipper

De DDG 1000 is speciaal ontworpen om deel te nemen aan zowel traditionele militaire gevechten, evenals die die kunnen ontstaan ​​als onderdeel van de wereldwijde oorlog tegen het terrorisme. Zoals torpedobootjagers in de Arleigh-Burke-klasse, de DDG 1000 zal multi-missie zijn, in staat om voorwaartse afschrikking en aanwezigheid te bieden, en een integraal onderdeel van gezamenlijke en gecombineerde expeditietroepen. Maar in tegenstelling tot de vernietigers van vandaag, de primaire missie van de DDG 1000 is ondersteuning voor landaanvallen voor grondtroepen. In feite, een van de belangrijkste vereisten kwam niet van de Amerikaanse marine, maar van het Korps Mariniers, die, in 2002, verzocht de marine om 24/7 te voorzien, al het weer, capaciteiten voor het afvuren van langeafstandsraketten ter ondersteuning van amfibische operaties van de USMC. Dat betekent dat de DDG 1000 efficiënt moet opereren in ondiepe kustwateren - niet in snelle, hit-and-run missies, maar in verlovingen die dagen of weken kunnen duren.

Een aanhoudende aanwezigheid in kustgebieden is een van de belangrijkste ontwerpvereisten van de torpedobootjagers van de Zumwalt-klasse. Laten we nu eens kijken naar enkele van de andere vereisten van het schip, zoals geschetst door Navy planners:

Overleefbaar

Tijdens het varen in vijandige wateren in de buurt van de kustlijn van een vijand, de DDG 1000 kan aanvallen van kruisraketten en kleine boten verwachten. Duidelijk, het zal zich effectief moeten verdedigen tegen deze bedreigingen, evenals die van onderzeeërs en oppervlaktemijnen. Het zal ook systemen moeten hebben om de schade veroorzaakt door raketaanvallen tot een minimum te beperken.

heimelijk

Het lijkt misschien onmogelijk om een ​​600 voet lang schip onzichtbaar te maken voor de vijand, maar dat is een van de belangrijkste vereisten van de DDG 1000. Dat betekent dat het schip het motorgeluid moet dempen en de hoeveelheid elektromagnetische energie (radar en infrarood, bijvoorbeeld) dat het reflecteert op vijandelijke detectoren.

Krachtig

Vanaf het begin, Marineplanners zagen de DDG 1000 als een volledig elektrisch schip om te voldoen aan de steeds toenemende vraag naar stroom. Ongeveer 80 megawatt elektriciteit - bijna 10 keer het vermogen dat beschikbaar is op de huidige torpedobootjagers van de Arleigh-Burke-klasse - zal alle belangrijke systemen van het schip van stroom voorzien. inclusief geschutskoepels. De elektromotor die is ontworpen om de propellers aan te drijven, zal een van de meest geavanceerde ter wereld zijn, in staat om een ​​topsnelheid van 30 knopen aan te houden.

Meer ontwerpvereisten van de Zumwalt

Voorbij de behoeften om te overleven, onzichtbaar blijven voor de vijand en alleen op elektriciteit werken, de torpedobootjagers van de Zumwalt-klasse hebben andere vereisten waardoor het een van de dodelijkste, en engste, vernietigers op de planeet.

Dodelijk

Terwijl de 16-inch kanonnen van de huidige Amerikaanse slagschepen goed hebben gepresteerd bij het ondersteunen van grondtroepen, de torpedobootjager van de Zumwalt-klasse zal nog dodelijker zijn. Er zal sneller moeten worden geschoten, met een groter bereik en met veel grotere precisie. Als het schip voldoende stroom kan opwekken (en, als een volledig elektrisch schip, Het zou moeten), het kan ook een elektromagnetisch railkanon bevatten, een wapen dat een magnetisch veld gebruikt dat wordt aangedreven door elektriciteit om een ​​projectiel tot 52 te versnellen, 493 voet (16, 000 meter) per seconde.

Volledig geïntegreerd

De DDG 1000 zal een open IT-architectuur hebben, het gemakkelijker maken om kant-en-klare software te gebruiken en interoperabiliteit te bevorderen. Aannemers die de marine helpen bij het ontwikkelen van de verschillende systemen van het schip, werken binnen dit ene IT-raamwerk om ervoor te zorgen dat alle hardware en software volledig is geïntegreerd.

zuinig

De DDG 1000 zal veel kosten om te bouwen, maar het zal een van de meest efficiënte schepen zijn om te opereren. Veel van zijn kritieke systemen zullen volledig geautomatiseerd zijn, een kleinere bemanning nodig hebben om het schip operationeel te houden. Het zuinige aandrijfsysteem zal ook de brandstofkosten verlagen.

Pionieren

Op veel manieren, de torpedojager van de Zumwalt-klasse zal een werkend prototype zijn voor alle schepen die zullen worden gebouwd als onderdeel van de 21 . van de marine NS Eeuwse vloot. De geavanceerde technologieën zullen worden getest en bewezen in reële situaties en zullen vervolgens worden ingebouwd in schepen, zoals de DD(X) Cruiser en het Littoral Combat Ship, voor de nabije toekomst gepland. Het is ook te hopen dat de DDG 1000 het scheepsontwerp voor de rest van de eeuw zal beïnvloeden, aanleiding geven tot nog nieuwere, meer geavanceerde mogelijkheden.

Kritische technologieën van de Zumwalt Class Destroyer

De DD(X) is een toekomstige klasse van torpedojagers van de Amerikaanse marine, ontworpen als een multi-missie schip met een focus op landaanval. Foto met dank aan de Amerikaanse marine

Om ervoor te zorgen dat aan de vereisten die in de vorige twee secties zijn beschreven wordt voldaan, de DDG 1000 zal tal van innovaties bevatten die nog nooit eerder op een oorlogsschip zijn gezien. Hier zijn enkele van de meest kritieke technologieën die worden ingebouwd in de Zumwalt-klasse torpedobootjager:

Het lage, hoekige dekhuis geeft de torpedojager van de Zumwalt-klasse een strak, moderne look die heel anders is dan elk oorlogsschip dat eraan is voorafgegaan. Dit onderscheidende uiterlijk wordt alleen maar versterkt door de romp van de DDG 1000, die van boven de waterlijn naar binnen helt. Bekend als een "tumblehome" romp, deze functie stelt het schip in staat om netjes door golven te snijden, het optimaliseren van snelheid en manoeuvreerbaarheid terwijl akoestische en infraroodsignaturen worden verminderd.

wapens

De vuurkracht van de DDG 1000 zal formidabel zijn. In het hart van de wapensystemen van het schip is iets dat het Advanced Gun System wordt genoemd, of AGS, een paar 155 mm kanonnen die Long Range Land Attack Projectiles (LRAP's) kunnen afvuren. Een LRAP is een door GPS geleide granaat die een precisieaanval kan uitvoeren op een doel dat zich op 160 kilometer afstand bevindt. Zeshonderd LRAP's kunnen in 30 minuten worden afgevuurd door torpedobootjagers van de Zumwalt-klasse. waardoor het schip echte snelvuurcapaciteiten krijgt die groter zijn dan die van de twaalf 155 mm houwitsers die aanwezig zijn op de torpedobootjagers van de Arleigh-Burke-klasse.

Naast de AGS, de DDG 1000 beschikt ook over 80 verticale raketwerpers die rond de omtrek van het schip zijn gespreid. Elk lanceersysteem wordt geleverd met een modulaire elektronische architectuur, waardoor het gemakkelijk wordt om zowel bestaande als toekomstige raketten te huisvesten voor landaanvallen, anti-schip, anti-onderzeeër en anti-lucht oorlogvoering. Elk systeem is ook op zichzelf staand en volledig gepantserd om gevechtsschade te beperken en te isoleren.

Eindelijk, twee korteafstandskanonnen van 57 millimeter vuren 220 schoten per minuut vanaf de boeg van het schip. Beide wapens kunnen worden neergeklapt en weggestopt voor stealth.

Radar

De dual-band radar van de DDG 1000 integreert S-band en X-band radarmogelijkheden in een enkel systeem. X-band radar werkt op een golflengte van 2,5-4 cm en een frequentie van 8-12 GHz. Door de kleinere golflengte X-bandradar is gevoeliger en kan kleinere objecten detecteren. S-band radar werkt op een langere golflengte, ongeveer 8-15 cm en een frequentie van 2-4 GHz. Deze radar met een hogere frequentie zal het vermogen van de torpedojager verbeteren om vliegtuigen en raketten te volgen en om een ​​tegenaanval uit te voeren op walbatterijen of raketbatterijen die proberen het schip te raken.

Ontwerp

Kijk naar een typisch slagschip, en je ziet een reeks draaiende schotels en antennes bovenop een opvallende mast zitten. Helaas, dit ontwerp, die een groter gebied biedt om energie te reflecteren, maakt het schip veel gemakkelijker te detecteren op vijandelijke radar. Om dit probleem op te lossen, de DDG 1000 integreert zijn communicatiehardware rechtstreeks in de huid van het dekhuis, " die zal worden gemaakt met robuuste, lichtgewicht composieten.

Kritieke technologieën van de Zumwalt vervolg

Een gasturbinemotor Foto met dank aan NASA

Sonar

Twee soorten sonararrays zijn samengebracht in één enkele oplossing die bekend staat als het Integrated Undersea Warfare-systeem. Hoogfrequente sonar kan mijnenvelden onder water detecteren, terwijl middelfrequente sonar onderzeeërs en torpedo's opsnuift. De dual-band sonararray bevindt zich in de boeg van het schip, in een bolvormig compartiment dat volledige 360-graden dekking van de onderwateromgeving biedt.

Voortstuwing

De meeste oorlogsschepen gebruiken tegenwoordig een traditioneel mechanisch aangedreven voortstuwingssysteem met twee afzonderlijke sets turbines - één voor voortstuwing, de andere voor het opwekken van elektriciteit voor gebruik aan boord. Het nadeel van dit type voortstuwingssysteem is dat het vermogen niet kan worden verplaatst naar waar het het meest nodig is op het schip. wapens, bijvoorbeeld, kan tijdens de strijd geen stroom van de propellers lenen. De torpedojager van de Zumwalt-klasse zal dit probleem overwinnen met een geïntegreerd voedingssysteem, of IPS.

Hier is hoe de IPS werkt. De scheepsmotoren worden niet meer aangesloten op de propellers. In plaats daarvan, de motoren - vier gasturbines voor schepen die Rolls-Royce beschrijft als de krachtigste gasturbines die momenteel beschikbaar zijn - zullen generatoren aandrijven die in totaal 80 megawatt elektriciteit produceren. Dat elektrisch vermogen wordt dan verdeeld over de meeste scheepssystemen en de elektromotoren die de schroeven zullen aandrijven. Omdat de macht gecentraliseerd is, het kan indien nodig worden gedistribueerd naar veeleisende systemen.

Veiligheid en schadebeperking

Scheepsontwerpers hebben een geavanceerd schadebeheersingssysteem in de DDG 1000 opgenomen om de reactietijd op scheepsbedreigende gebeurtenissen te vergroten. Het systeem combineert sensoren, camera's en geautomatiseerde brandbestrijdingsmogelijkheden en zal de overlevingskansen verbeteren en tegelijkertijd het aantal bemanningsleden verminderen dat nodig is voor schadebeperking.

Ondersteuning voor vliegtuigen

Het achterdek van de DDG 1000 dient als landingsplaats voor helikopters, onbemande luchtvaartuigen of andere vliegtuigen.

Bemanning

Een torpedobootjager van de Spruance-klasse heeft een bemanning van 330 nodig. Een fregat van Oliver Hazard Perry heeft 200 manschappen nodig. Omdat zoveel van zijn systemen geautomatiseerd zijn, de bemanning van de DDG 1000 zal 140 tellen. Dit verlaagt de operationele kosten van het schip, maar het heeft ook voordelen voor bemanningsleden, die zullen genieten van grotere kamers en verbeterde levensomstandigheden.

Van ontwerp tot vernietiger

Northrop Grumman's Ingalis-scheepswerf in Pascagoula, MS waar een Zumwalt wordt gebouwd. Foto met dank aan de

Hoewel de DDG 1000 Zumwalt zal worden ontworpen om efficiënt en kosteneffectief te zijn, de vooraf gemaakte bouwkosten, geschat op $ 3 miljard per schip, aanzienlijk zal zijn. Zo'n fors prijskaartje heeft wat wenkbrauwen doen fronsen en voor enige controverse gezorgd. Het Amerikaanse Huis van Afgevaardigden was vanaf het begin sceptisch over het programma en, inderdaad, bezorgdheid van het congres over de begroting droegen bij aan het besluit om het DD 21-programma in 2001 op te schorten. Bepaalde technologieën zijn ook teruggeschroefd om kosten te besparen. Bijvoorbeeld, het Integrated Power System was oorspronkelijk gebaseerd op synchrone permanentmagneetmotoren. Maar om het project op schema en binnen budget te houden, het ontwerp werd verschoven naar geavanceerde inductiemotoren, een oudere technologie.

Ondanks deze problemen, de begrotingswet 2007 aangenomen op 26 september, 2006, door het Huis en later door de Senaat toegewezen geld om de eerste twee Zumwalt-klasse destroyers te bouwen. Eén wordt gebouwd in Pascagoula, Mississippi, de thuisbasis van de scheepswerf Ingalls van Northrop Grumman. De andere wordt gebouwd door General Dynamics in Bath, Maine.

De schepen moeten in 2012 worden opgeleverd maar hoeveel er zullen volgen, blijft onzeker. Veel hangt af van hoe goed de torpedobootjager van de Zumwalt-klasse presteert in echte gevechtssituaties. Als het zijn belofte waarmaakt, het zou een van de meest succesvolle schepen in de geschiedenis van de Amerikaanse marine kunnen worden.

Voor meer informatie over de Zumwalt Class Destroyer, de Amerikaanse marine en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe de Amerikaanse marine werkt
  • Hoe vliegdekschepen werken
  • Hoe railgeweren werken
  • Hoe de Navy SEALs werken
  • Hoe de Amerikaanse mariniers werken
  • Hoe het Amerikaanse leger werkt
  • Hoe de Amerikaanse luchtmacht werkt
  • Hoe de Amerikaanse kustwacht werkt
  • Hoe het Amerikaanse concept werkt

Meer geweldige links

  • De DD(X) National Team-website
  • Raytheon's DDG 1000 Zumwalt Class Destroyer-site
  • Programma Executive Office Ships-website
  • Amerikaanse marine
  • Federatie van Amerikaanse Wetenschappers

bronnen

  • De DDG 1000 op de website van Program Executive Office Ships:http://peoships.crane.navy.mil/DDG1000/
  • "DDG 1000 Zumwalt Class -- Multimission Destroyer:Advanced Technology Surface Combatants USA." Naval Technology-website. http://www.naval-technology.com/projects/dd21/.
  • De DD(X) National Team-website:http://legacy.ddxone.com/overview/
  • "Dood doel, of doodlopend? Het DDG-1000 Zumwalt Class-programma van de VS." Defense Industry Daily. http://www.defensindustrydaily.com/2007/06/dead-aim-or-dead-end-the -usas-ddg1000-zumwalt-class-program/ index.php.
  • De Federatie van Amerikaanse Wetenschappers. http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/dd-21.htm. http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/sc-21.htm
  • "Het onzichtbare oorlogsschip, " door Gregory Mone. Popular Science, November 2006. http://www.popsci.com/popsci/technology/ ac21051610e3e010vgnvcm100004eecbccdrcrd.html?s_prop16=RSS:how2
  • "Navy wijst volgende generatie Zumwalt-vernietiger aan, " 7 april 2006. http://www.defenselink.mil/releases/release.aspx?releaseid=9424.
  • Raytheon's DDG 1000 Zumwalt Destroyer-website. http://www.raytheon.com/products/ddg_1000/
  • De website van de Amerikaanse marine. http://www.navy.mil/navydata/ships/destroyers/destroyers.asp