SeyrüseferAskeri Teknoloji → Spearfish.Mod1

Spearfish.Mod1

Seyir Defteri - Askeri Teknoloji
Perşembe, 19 Nisan 2018

Spearfish MotorAralık 2014 itibarı ile İngiltere Savunma Bakanlığı 270milyon pound tutarındaki bir anlaşma [1] ile BAE'yi Spearfish ağır torpillerinin Mod0'dan Mod1'e yükseltilmesi çalışması ile görevlendirdi. Böylece sonraki on senelik dönem için İngilterenin elindeki uzman mühendislik yeteneğinin sürdürülebilirliğinin ve 100 civarında mühendisin istihdamının sağlanması da mümkün olabildi.

Aslında ilerleyen süreç içinde bi' ara İngiliz donanmasında giderek ağırlık kazanmış bulunan eğilime bağlı olarak, Spearfish.Mod0 yerini doğrudan Mk-48.Mod7 CBASS'e bırakmak üzereydi. Yine de ingiliz kararvericiler, hem ellerindeki hassas bir teknolojik yeteneğin, altyapının ve yapabilme-bilgisinin tamamen kaybolmaması için ve hem de ABD'nin Mk-48 üzerindeki yazılım ve güdüm sistemi için İngiltere tarafından talep edilen tam nüfûziyet iznini vermemesi sonucunda, Mk-48 alımından vazgeçti.

1970'lerin sonlarında Proje 705 Lira (Nato tanımlaması ile Alfa) sınıfı gibi son derece yüksek niteliklere sahip yeni nesil Sovyet denizaltıları ile ilgili ilk bilgiler alınmaya başlandığında bu veriler ABD ile birlikte İngiltere'de de endişeye sebep olmuştu. Saatte 43dmi gibi bir denizaltı için son derece yüksek hıza ulaşabilen, 900m'den daha derine inebilen ve üstelik namanyetik bir gövdeye sahip olan Proje 705 gibi tehditlerle başedebilemek amacıyla İngiltere iki DSH silahı çalışması başlattı:

  • 324mm Stingray
  • 533mm Spearfish

Bu dönem için İngiliz denizaltıları üzerinde mevcut olan, diğer denizaltılara karşı kullanılabilecek tek seçenek Mk-24.Mod1 Tigerfish idi. Azami hızı 35dmi/s ve azami dalış derinliği yaklaşık 350m1 olan ve daha önemlisi teknik açıdan tamamen güvenilmez olduğunu defalarca ispatlamış bu yetersiz torpili en kısa zamanda çok daha üstün niteliklerde bir silah ile değiştirmeye yönelik çalışma da 1977 itibarıyla ve NST2 7525 adıyla resmen başlatıldı.


Mk-24 Tigerfish Torpidosu

Resim.1) Spearfish'in yerini aldığı yetersiz ve güvenilmez Mk-24 Tigerfish torpidosu, projede yaşanan gecikmeler sebebiyle mecburen beklenenden daha uzun süre hizmette kaldı ve nihayet son Tigerfish de 2004'de ingiliz donanması tarafından hurdaya ayrıldı.


Mk-24.Mod2 Tigerfish Spearfish.Mod0 Mk-48.Mod5 ADCAP
Çap 533mm 533mm 533mm
Uzunluk 6,45m 5,89m
5,86m
Ağırlık 1.549kg 1.860kg 1.691kg
Azami Sürât 35dmi/s ~62dmi/s ~55dmi/s
Azami Derinlik 440m ~900m ~800m
Tahrik Elektrik
AgO-Zn
Isıl / Açık Çevrim
HAP+OTTO II
Isıl / Açık Çevrim
OTTO II
Sevk Pervane Tulumba-Jet Tulumba-Jet
Harp Başlığı 134kg 300kg 293kg

Çizelge.1) Tigerfish, Spearfish ve Mk-48 için küçük bir karşılaştırma.


Spearfish için donanma tarafından talep edilen yeteneklerin son derece üst seviyede olması neticesinde çalışmanın tamamlanıp ilk torpilin kesin kabûlünün gerçekleşebilmesi onyedi sene kadar sürdü. Bu çalışma aslına bakılırsa bir İngiltere-ABD ortak projesi gibi de değerlendirilebilir, mesela silah üzerindeki en önemli bileşen olarak kabûl edilebilecek gaz türbini doğrudan ABD kökenlidir, daha başka bazı açılardan da işbirliği yapıldığı yönünde veriler mevcuttur.

ABD'de, ilk nükleer Sovyet denizaltısının denize inmesiyle birlikte bu yeni nesil yüksek sürâtli denizaltılara karşı yetersiz kalacağı aşikâr olan ve denizaltılar üzerinde kullanılan DSH torpili Mk-37 başta olmak üzere kullanımdaki bütün mevcut torpillerin yerini almak üzere çift maksatlı ve üst düzey yeteneklere sahip yeni bir silah elde edebilmek için 1956 senesinde başlatılan RETORC3 2 programı ile iki farklı ağır torpil adayı ortaya çıktı.

Bunlardan biri Westinghouse tarafından geliştirilen Mk-48.Mod0 (ve sonraki Mod2) diğeri ise Clevite (daha sonra Gould) tarafından geliştirilen Mk-48.Mod1 idi. Talep edilen sürât ve menzil isterlerini karşılayabilmek için her iki tasarım da Açık Çevrim - Isıl Tahrik kullanmaktaydı, bununla birlikte sundukları çözümler farklıydı; Mod1 üzerinde altı silindirli pistonlu bir eksenel motor mevcut iken Mod0 (ve Mod2) üzerinde bir türbin motoru bulunmaktaydı. Nihayetinde bu yarışmayı Mod1 kazandı ve günümüzde hâlen kullanılmakta olan Mk-48'in tahrik sistemine ulaşıldı. Burada mevzu Mk-48 olmadığı için meselenin bu boyutunu uzatmaya gerek yok.

Yine de Mk-48.Mod0 için ABD kökenli Sundstrand tarafından geliştirilen fakat ihaleyi kaybeden 21TP01 türbini, yaklaşık 20 sene sonra ingilizler tarafından Spearfish için tercih edildi ve devam eden geliştirmeler ile ulaşılan 21TP04 tanımlamalı oldukça yüksek güçlü bu motor Spearfish torpili üzerinde kullanıldı.


Spearfish Mod.0 Tahrik Sistemi Taslağı

Resim.2) Spearfish.Mod0 üzerindeki tahrik sisteminin taslağı. Açıklamalar aşağıdaki çizelgede mevcuttur.

1 OTTO II yakıtı girişi
2 Deniz suyu girişi
3 HAP oksitleyicisi girişi
4 Yakıt karışım ölçüm ve ayarlama sistemi
5 Eksenel yakıt pompası - 41kg / ~690bar(?)
6 Yanma odası
7 Hidrolik tulumbası
8 Deniz suyu tulumbası
9 Yağlama yağı tulumbası
10 Yağlamaya yağı toplama tulumbası
11 Kinistin
12 Kinistin vanası
13 Hamilton/Sundstrand 21TP04 Gaz Türbini - ~1.000Hp(?)
14 Egzoz
15 Alternatör çıkışı

Çizelge.2) [Resim.2] için açıklamalar.


Türbin tercihi ile Spearfish, Mk-48'e göre ciddi bir güç artışı elde edebilmişti. İlave olarak kullanılmakta olan tekilyakıt çözümü olan OTTO II'ye oksitleyici olarak yapılan HAP4 katkısıyla motorun ısıl verimi daha da yükseltilebilmişti.

Toplam hidrodinamik çözüm açısından düşünüldüğünde arada bazı farklar olsa da büyük ölçüde Mk-48'e eşdeğer bir yapıya sahip olan Spearfish böylelikle kabaca %40 civarında daha güçlü bir motora sahip oldu. Ayrıca ivmelenme yeteneği de daha üstündü, bununla birlikte egzoz kaynaklı dümensuyu izi kaçınılmaz olarak Mk-48'den daha yüksek olarak gerçekleşti ve her ne kadar güç/ağırlık oranı açısından Sundstrand 21TP04 türbini Gould'un pistonlu motorundan daha üstün olsa da derinlik artışına bağlı olarak hidrostatik basınç sebebiyle daha fazla güç kaybına uğramaktaydı.

Spearfish ile ilgili en dikkât çekici husus daima sürâti hakkındaki iddialar olmuştur. Son otuz senede yayınlanan pek çok farklı kaynakta bu silahın ulaşabildiği hız ile ilgili olarak saatte 80dmi'nin üstüne kadar ulaşan muhtelif iddialar mevcuttur. Bu tür konularda çelişkili bilgiler yayınlamak suretiyle gerçek yeteneklerin olduğundan düşük veya yüksek gösterilmesi bilhassa soğuk savaş dönemi için alışılmış bir uygulama olduğundan buna şaşırmamak gerekir...

Yine de açık kaynaklarda ulaşılabilen sınırlı verileri kullanarak ve çeşitli yaklaşımlar uygulayarak örneğin bu meseledeki azami hız verisinin ne ölçüde doğru olabileceği tersine mühendislik ile kısmen değerlendirilebilir. Şimdilik buradaki yaklaşım daha kolay ve hızlı olması açısından ampirik olacaktır. Bu noktada yapılan ilk kabûl ise [Çizelge.1] üzerinde belirtilen verilerin doğru olduğunu varsaymaktır.

Bu durumda temel olarak [6], [7], [8]'de özetlenen yöntemler kullanılarak Spearfish için hesaplanan Güç-Sürât eğrisi [Resim.2] üzerinde gösterilmiştir. Hesaplamada eksensimetrik yapı üzerinde türbülanslı sınır tabaka uygulanmıştır. İlave olarak kafa civarı için laminer-türbülans geçiş bölgesinin toplam direnç katsayısına etkisi dahil edilmiş, son derece yüksek eksi sephiyeden kaynaklanacak ek direnç düzeltmesi yapılmış ve ayrıca sevk sistemi verimi için de [Resim.4] üzerinde gösterilen eğri kullanılmıştır vs...


Spearfish Torpili için Güç Eğrisi

Resim.3 Spearfish torpili için hesaplanan güç eğrisi. Bu sonuç aradaki toplam benzerlik sebebiyle mevcut Mk-48 türevleri için de kullanılabilir, bununla birlikte bariz farklılıklar sebebiyle DM2A4 gibi torpilleri değerlendirmek için uygun değildir!


Tabii Isıl Tahrikli bir torpil söz konusu olduğunda doğrudan motordan güç alan diğer önemli bileşenlerin toplam güç üzerindeki etkisi de göz ardı edilemez. Hesaba bu ayrıntıları da dahil edebilmek için dişli kutusu üzerinden motordan beslenen temel bileşenlerin [Resim.2] muhtemel dağılımları:

  • Yakıt Tulumbası: 40Hp [5]
  • Alternatör: 30Hp [15]
  • Hidrolik Tulumbası: 5Hp [7]
  • Yağlama Tulumbaları: 1Hp [9], [10]

şeklinde tahmin edilmiştir. Eğer 21TP04 türbininin üretebildiği azami güç çeşitli kaynaklarda belirtildiği üzere; 30.000devir/dak(?)'da 1.000Hp olarak varsayılırsa bu durumda sevk için pervane miline kalan güç 923Hp olarak gerçekleşir. Bütün bunlar sonunda toplam bin beygir güç için Spearfish'in ulaşabileceği azami sürât yaklaşık olarak; 40m derinlikte 62dmi/s olarak tahmin edilebilir.


Spearfish Sevk Sistemi için Verim Eğrisi

Resim.4) Güç hesaplamalarında Spearfish sevk sistemi için kullanılan verim eğrisi. Bu eğrinin şekli optimizasyonun yapıldığı sürâte bağlı olarak tasarımcılar tarafından ayarlanabilir. Yine de böyle bir dağılım, 18 kanatlı bir pervaneye sahip art-sarmal türü bu tulumba-jet sevk sistemi için oldukça mantıklı kabûl edilebilir.


[Resim.3] üzerinde görülebileceği gibi Spearfish'in 70dmi/s'e ulaşabilmesi için ~1.600Hp ve 80dmi/s'e ulaşabilmesi için ise ~2.800Hp güce ihtiyacı olacaktır. Rotor çapı 160mm olan 21TP04 türbininin bu kadar yüksek güçlere çıkabilmesi pek mümkün görünmüyor fakat yine de daha kesin konuşabilmek için konuyu termodinamik açıdan incelemek gerekir.

Fakat bu azami sürât mevzusunun motor gücünden bağımsız başka bir açıklaması da söz konusu olabilir. [Resim.5] üzerinde Spearfish için öngürülen kavitasyonsuz çalışma bölgesinin derinlik ve seyir sürâtine bağlı dağılımı görülebilir. Buradaki kavitasyon ifadesinin sevk sistemini kapsamadığını, sadece kafa kavitasyonunu ifade ettiğini belirtmek gerekir.


Spearfish için Kavitasyonsuz Çalışma Bölgesi

Resim.5) Spearfish için derinlik-sürât bağlamında öngörülen yaklaşık kavitasyonsuz çalışma bölgesi sınırı.


Eğer Spearfish ~5m gibi bir derinlikte tam güçle seyrederse kafa şeklinin etkisiyle, sonar dizininin hemen gerisinde başlayan ciddi büyüklükte bir kavitasyon oluşması kaçınılmaz olacaktır. Eğer bu kısmî kavistasyon kararlı ve gövdeye bağlı olarak kalabilirse direnç katsayısında çok ciddi bir düşüş beklenebilir ki bu durumda iddia edilen sürâtlere bazı özel şartlarda ve kısa sürelerle ulaşılabilmesi mümkün olacaktır.

Fakat nihayetinde Spearfish'in bir süperkavitasyon yeteneği söz konusu değildir. Dolayısı ile bu tür bir direnç azalması ancak yüzeye çok yakın seyirde, düz yüzüşte ve kısa sürelerle belki elde edilebilir fakat çeşitli sebeplerle taktik kullanım açısından bu tür bir yeteneğin anlamı olduğu ve bu kadar yüksek sürâtlerin kullanılabilir olduğu söylenemez.

Aslında Spearfish bir suüstü hedefine yaklaşırken yüzeye daha yakın seyretmek zorunda kaldığında kavitasyon kaynaklı sıkıntılardan korunmak için seyir süratini düşürmek (15m derinlik için <45dmi/s) zorunda kalacaktır. Sualtı hedefine karşı kullanıldığında ise 50m'den itibaren kafa çevresinde zaten kavitasyon oluşmayacaktır ve derinlik arttıkça açık-çevrim motor güç kaybına uğramaya devam edecektir...


Mod0'dan Mod1'e

1994'de başlayan Spearfish teslimatları 2003'de tamamlandıktan sadece iki sene sonra İngiltere Savunma Bakanlığı Spearfish'i yenileme veya yerine Mk-48.Mod7 CBASS5 satın alma yönünde çalışmaya başladı. Nihayetinde ise yazının girişinde bahsi geçtiği üzere ilk seçenek tercih edildi.

Yenileme çalışmasının temel hedefi tıpkı CBASS'de olduğu gibi silahın yeni nesil sessiz denizaltılara karşı bilhassa sığ su ve gelişmiş karşı-önlem şartlarında etkin olabilecek elektronik donanım ve yazılım yeteneklerinin elde edilmesiydi. İlave olarak idame maliyetlerinin düşürülmesi, sistem güvenliğinin artırılması gibi isteklerin de karşılanması söz konusuydu.

Bu doğrultuda yapılacağı açıklanan Mod1 iyileştirmeleri şunlardır:

  1. Yeni nesil yazılım ve donanıma sahip genişbant güdüm sistemi. ABD kökenli CBASS ile bazı ortak bileşenlerin kullanılacağı söyleniyor.
  2. Mevcut Bakır-Kadmiyum alaşımı güdüm telinin yeni dijital sonara paralel olarak daha fazla bantgenişliği ve daha üstün veri taşıma yeteneğine sahip fiberoptik kablo ile değiştirilmesi.
  3. Mevcut ikiliyakıtın (HAP+OTTO II) terk edilip tekilyakıta (OTTO II) geçilmesi. (Böylece HAP'ın tehlikelerinden ve maliyetinden uzak kalınması hedefleniyor. Diğer taraftan bu bir tercih sonucunda silahın menzili belirgin oranda azalacaktır. Motor gücünün azalması da söz konusu olabilir.)
  4. Harpbaşlığının Stanag 4439'a uygun daha güvenli bir duyarsız mühimmat ile değiştirilmesi. (Resmen açıklanmış olmasa da PBXN-111 temelli bir patlayıcı kullanılması muhtemeldir.)

olarak sıralanabilir. Gelecek nesil Spearfish olacak Mod1'in ilk yüzme tecrübesi [2] Eylül 2015'de İskoçyanın batısında bulunan BUTEC'de6 gerçekleştirildi. Bu ilk seyir tecrübesi ile Mod1'in yeni performans verileri elde edildi ki çalışmanın sonraki safhası da bu temel üzerinde devam edecektir. 2018-2019 döneminde denizaltılardan gerçekleştirilen atış tecrübelerinin tamamlanmasını takiben 2020'de torpil yenileme çalışmalarının başlayacağı ve 2025'de tamamlanacağı açıklanmıştır.

Bütün bunlar sonunda konuyla alâkalı iki ilave değerlendirme yapmak düşünülebilir:

  1. Tahrik sisteminin termodinamik incelemesi ve yakıt değişiminin hız/menzil üzerindeki muhtemel etkisi.
  2. Kafa kavitasyonunun iddia edilen seviyede bir direnç azalması sağlayıp sağlayamacağının HAD ile değerlendirilmesi.

♦ Açıklamalar

1. Daha sonra Mod.2 sürümüyle azami derinlik 440m civarına çıkartılabildi. [geri]
2. NST: Naval Staff Target [geri]
3. RETORC: REsearch TOrpedo Re-Configuration [geri]
4. HAP: HidroksilAmonyum Perklorat [geri]
5. CBASS: Common Broadband Sonar System [geri]
6. BUTEC: British Underwater Test and Evaluation Centre [geri]

♦ Kaynaklar

1. https://www.royalnavy.mod.uk/news-and-latest-activity/news/2014/december/16/141216-spearfish-torpedo-contract
2. https://navaltoday.com/2015/09/15/spearfish-heavyweight-torpedo-ends-first-trials/
3. Jane's Navy International, 2010 (Haziran), E. V. Mordvintsev
4. http://www.janes.com
5. The Calculation of the Total and Skin Friction Drags of Bodies of Revolution at Zero Incidence, 1939, A. D. Young
6. Turbulent Skin-Friction Drag On A Slender Body of Revolution and Gray’s Paradox, 2011, Igor Nesteruk - Julyan H.E. Cartwright
7. Hydrodynamic Drag of Torpedoes, 1958, J. D. Brooks - T. G. Lang
8. The Spearfish Propulsion System, 1998, G. F. Osborne
9. https://www.baesystems.com
 







Telif Hakkı © 1997-2018 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.