Tàu ngầm - Thiết kế và phát triển (Submarine - Design and Development) - Tác giả: Norman Friedman

Vấn đề thông tin liên lạc càng khó khăn hơn với các tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo (có lẽ do chúng phải lặn sâu, thở khẽ - ND). Đây cũng là vấn đề rất quan trọng trong việc vận hành các tàu ngầm tấn công. Ví dụ, việc không có liên lạc xuyên qua bề mặt nước cản trở tàu ngầm phối hợp với máy bay chống ngầm của phe mình. Tương tự, chiến thuật bầy sói trong Thế chiến II, trong đó vài tầu ngầm cùng tấn công, đòi hỏi tất cả các tàu ngầm phải liên lạc qua tín hiệu vô tuyến trên mặt nước. Các tín hiệu này, vốn có thể bị phát hiện từ khoảng cách rất xa, đã trở thành một trách nhiệm nặng nề, ít nhất là với lực lượng U-boat của Đức. Người Đức đã phải hy sinh một phần quan trọng trong khả năng tàng hình để đổi lấy chiến thuật đòi hỏi sự phối hợp. Quá trình phân biệt bạn thù (IFF, Identification - Nhận diện, Friend or Foe - Bạn hay Thù) cũng là một vấn đề trong thông tin liên lạc. Mặc cho những nỗ lực lớn, chưa có hệ thống tin cậy nào được phát triển, do đó việc phối hợp giữa các tàu ngầm hoặc giữa tàu ngầm với tàu nổi và máy bay vẫn ẩn chứa nhiều rủi ro.
Tương tự, nếu một tàu ngầm cố gắng dò tìm các hiểm nguy xung quanh, nó sẽ mất khả năng tàng hình. Nếu nó sử dụng kính tiềm vọng, nó có nguy cơ bị phát hiện; chuyện tương tự cũng xảy ra nếu nó sử dụng radar theo dõi trên mặt nước. Sonar bị động không làm lộ tàu ngầm, nhưng một tàu ngầm sử dụng sonar bị động phải bám theo mục tiêu trong khoảng thời gian dài, điều này khiến nó có nguy cơ bị phát hiện bởi các tàu săn ngầm gần đó. Tuy nhiên, nếu tàu ngầm sử dụng sonar chủ động, để có thông tin nhanh hơn, nó sẽ rất dễ bị phát hiện, bởi vì một sonar bị động sẽ túm ngay được tín hiệu do nó phát ra. Còn nếu tàu ngầm phụ thuộc vào các cảm biết ở bên ngoài, như là máy bay do thám hoặc các vệ tinh, nó lại cần liên lạc một chiều. Các liên lạc một chiều này đòi hỏi phải triển khai các ăng ten trên hoặc gần bề mặt, những thứ cũng lại dễ bị phát hiện.
Được dragonboy1080 sửa chữa / chuyển vào 14:28 ngày 11/05/2010

Cần phải hình dung thế này, vì rất khó bị phát hiện - và do đó rất khó bị tiêu diệt - nên tàu ngầm chính là tàu chiến của tương lai. Rõ ràng là vai trò của nó đang ngày càng tăng, nhưng cũng cần phải ghi nhớ những hạn chế cố hữu rất thật của nó trong các vai trò một tàu chiến cổ điển. Hai nhiệm vụ chính của hải quân là kiểm soát biển và triển khai lực lượng. Công tác kiểm soát biển cần một lực lượng hải quân có khả năng đảm bảo việc tư do hoạt động trên biển theo nghĩa là tránh được mọi mối đe dọa chẳng những từ các tàu ngầm và tàu mặt nước mà còn cả từ máy bay. Công tác triển khai lực lượng chủ yếu đòi hỏi khả năng vận chuyển và đổ bộ một số lượng đáng kể các đơn vị chiến đấu, trong điều kiện phải đối mặt với các lực lượng trên không và trên bộ của đối phương.
Trong nhiệm vụ kiểm soát biển, có lẽ điểm yếu lớn nhất của các tàu ngầm thể hiện ở chỗ: chính các đặc tính giúp nó trở nên gần như tàng hình cũng làm nó không thể phát hiện được máy bay và tên lửa đối phương từ xa. Hơn thế nữa, một tàu ngầm chỉ có thể có một sức chứa rất hạn chế, do đó nó không có đủ không gian cho các vũ khí phòng không. Nó là một vũ khí chống tàu nổi và tàu ngầm hiệu quả, nhưng ngay cả các vai trò này cũng một phần nào bị ảnh hưởng bởi các hạn chế của nó trong việc thông tin liên lạc. Rất khó để kết hợp nhiều vai trò cùng lúc cho tàu ngầm; mặc dù các tàu ngầm có thể (và đã) được sử dụng để hộ tống các lực lượng trên mặt nước, chúng vẫn không thể hoàn toàn thay thế các tàu nổi.

Sức chứa giới hạn trở thành một vẫn đề nổi cộm trong việc triển khai lực lượng. Có một qui luật chung là một tàu ngầm với một lượng choán nước cho trước chỉ có sức chứa bằng một nửa một tàu nổi có cùng lượng choán nước, lý do là tàu nổi có rất nhiều kết cấu nằm trên mặt nước trong khi tàu ngầm không có. Vào năm 1956 Vụ tàu thủy của Hải quân Hoa Kỳ, trong lúc tìm kiếm những mẫu hoàn toàn mới cho thiết kế tàu, đã đưa ra một mẫu tàu sân bay có khả năng lặn. Ngay cả với một tàu sân bay lặn được có lượng choán nước 40.000 tấn, nó cũng chỉ có thể mang không quá 6 máy bay, và để có một hangar lớn như vậy, các nhà thiết kế đã phải hy sinh 1 phần công suất của khoang máy, tốc độ tối đa dưới mặt nước chỉ là 5 knots (20 knots khi nổi với lượng choán nước 24.000 tấn) - 1 knot = 0,514 m/s = 1.852 km/h - ND. Các kích thước của tàu được điều chỉnh theo các yêu cầu cho hạ cánh (500 x 120 feet, 1 foot = 30,48 cm - ND), và đã không có câu hỏi nào đặt ra cho việc lắp đặt các máy phóng, lý do là các rãnh cho máy phóng không thể chế tạo mà vẫn đảm bảo kín nước cho con tàu. Các máy bay sẽ được phóng bởi một hệ thống kết hợp giữa máy phóng phản lực và một ski-jump dốc 5 độ. Các nhà thiết kế của Vụ tàu thủy đã kết luận rằng một con tàu như vậy là vô dụng trừ phi cho các cuộc tấn công hạt nhân, và rằng các tàu ngầm mang tên lửa sẽ hiệu quả hơn trong vai trò đó. Cụ thể là không có hy vọng nào cho việc những con tàu này mang được một số lượng máy bay hoặc các vũ khí phi hạt nhân đủ để chúng thực hiện được vai trò của các tàu sân bay thông thường. Cùng lúc đó, một nghiện cứu khác về tàu đổ bộ có khả năng lặn thậm chí còn gây thất vọng hơn.
Bình loạn: Hình như Nhựt Bổn từ thế chiến II đã có các tàu sân bay biết lặn thì phải?
Được dragonboy1080 sửa chữa / chuyển vào 12:22 ngày 15/05/2010

Cần phải hình dung thế này, vì rất khó bị phát hiện - và do đó rất khó bị tiêu diệt - nên tàu ngầm chính là tàu chiến của tương lai. Rõ ràng là vai trò của nó đang ngày càng tăng, nhưng cũng cần phải ghi nhớ những hạn chế cố hữu rất thật của nó trong các vai trò một tàu chiến cổ điển. Hai nhiệm vụ chính của hải quân là kiểm soát biển và triển khai lực lượng. Công tác kiểm soát biển cần một lực lượng hải quân có khả năng đảm bảo việc tư do hoạt động trên biển theo nghĩa là tránh được mọi mối đe dọa chẳng những từ các tàu ngầm và tàu mặt nước mà còn cả từ máy bay. Công tác triển khai lực lượng chủ yếu đòi hỏi khả năng vận chuyển và đổ bộ một số lượng đáng kể các đơn vị chiến đấu, trong điều kiện phải đối mặt với các lực lượng trên không và trên bộ của đối phương.
Trong nhiệm vụ kiểm soát biển, có lẽ điểm yếu lớn nhất của các tàu ngầm thể hiện ở chỗ: chính các đặc tính giúp nó trở nên gần như tàng hình cũng làm nó không thể phát hiện được máy bay và tên lửa đối phương từ xa. Hơn thế nữa, một tàu ngầm chỉ có thể có một sức chứa rất hạn chế, do đó nó không có đủ không gian cho các vũ khí phòng không. Nó là một vũ khí chống tàu nổi và tàu ngầm hiệu quả, nhưng ngay cả các vai trò này cũng một phần nào bị ảnh hưởng bởi các hạn chế của nó trong việc thông tin liên lạc. Rất khó để kết hợp nhiều vai trò cùng lúc cho tàu ngầm; mặc dù các tàu ngầm có thể (và đã) được sử dụng để hộ tống các lực lượng trên mặt nước, chúng vẫn không thể hoàn toàn thay thế các tàu nổi.

Sức chứa giới hạn trở thành một vẫn đề nổi cộm trong việc triển khai lực lượng. Có một qui luật chung là một tàu ngầm với một lượng choán nước cho trước chỉ có sức chứa bằng một nửa một tàu nổi có cùng lượng choán nước, lý do là tàu nổi có rất nhiều kết cấu nằm trên mặt nước trong khi tàu ngầm không có. Vào năm 1956 Vụ tàu thủy của Hải quân Hoa Kỳ, trong lúc tìm kiếm những mẫu hoàn toàn mới cho thiết kế tàu, đã đưa ra một mẫu tàu sân bay có khả năng lặn. Ngay cả với một tàu sân bay lặn được có lượng choán nước 40.000 tấn, nó cũng chỉ có thể mang không quá 6 máy bay, và để có một hangar lớn như vậy, các nhà thiết kế đã phải hy sinh 1 phần công suất của khoang máy, tốc độ tối đa dưới mặt nước chỉ là 5 knots (20 knots khi nổi với lượng choán nước 24.000 tấn) - 1 knot = 0,514 m/s = 1.852 km/h - ND. Các kích thước của tàu được điều chỉnh theo các yêu cầu cho hạ cánh (500 x 120 feet, 1 foot = 30,48 cm - ND), và đã không có câu hỏi nào đặt ra cho việc lắp đặt các máy phóng, lý do là các rãnh cho máy phóng không thể chế tạo mà vẫn đảm bảo kín nước cho con tàu. Các máy bay sẽ được phóng bởi một hệ thống kết hợp giữa máy phóng phản lực và một ski-jump dốc 5 độ. Các nhà thiết kế của Vụ tàu thủy đã kết luận rằng một con tàu như vậy là vô dụng trừ phi cho các cuộc tấn công hạt nhân, và rằng các tàu ngầm mang tên lửa sẽ hiệu quả hơn trong vai trò đó. Cụ thể là không có hy vọng nào cho việc những con tàu này mang được một số lượng máy bay hoặc các vũ khí phi hạt nhân đủ để chúng thực hiện được vai trò của các tàu sân bay thông thường. Cùng lúc đó, một nghiện cứu khác về tàu đổ bộ có khả năng lặn thậm chí còn gây thất vọng hơn.
Bình loạn: Hình như Nhựt Bổn từ thế chiến II đã có các tàu sân bay biết lặn thì phải?
Được dragonboy1080 sửa chữa / chuyển vào 12:22 ngày 15/05/2010

Hờ hờ em xin góp mấy cái ảnh về loại tầu ngầm sân bay của Nhật bản ở thế chiếc II, loại này chưa kịp tham chiến thì Mẽo đã thắng, Mẽo tịch thu về ngâm cứu chán chê rồi đánh đắm hết để khỏi phải chia sẻ với Liên xô

Đây là ảnh bìa quấn Tầu ngầm sân bay tấn công lớp I-400, bác nào cần ngâm cứu thì PM cho em, em sẽ hướng dẫn download

Ảnh thật của chiếc tầu ngầm lớp I-400, do người Mỹ chụp sau khi Nhật Bản đầu hàng Đồng minh

Đây là hungar chứa máy bay của chiếc tầu ngầm này, mỗi chiếc tầu ngầm lớp I-400 có thể chứa được 3 chiếc máy bay

Chiếc máy bay đã được lấy ra khỏi chiếc hungar

Đã sẵn sàng cho việc cất cánh ( một chiếc thuỷ phi cơ)

Cám ơn bạn hongsonvh đã chia sẻ với anh em 1 tài liệu quí!
Không có nghi ngờ gì về việc một tàu ngầm bằng cách lặn có thể tránh được nhiều đe dọa tồi tệ nhất mà một tàu nổi thông thường phải đối mặt. Nhưng điều đó không làm nó có khả năng thay thế các tàu nổi thông thường; khả năng tàng hình và các lợi thế liên quan đến khả năng đó cũng có giá của nó. Hơn thế nữa, một chút khả năng trong việc sống sót không phải là phép thử để xác định xem một tàu chiến có thành công hay không. Điều này lại càng đúng trong thời chiến, khi mà tàu ngầm phải thực hiện các công việc rất khác so với thời bình.
CHƯƠNG II CÁC SỨC ÉP VÀ CÁC THỎA HIỆP TRONG THIẾT KẾ
Tất cả các tàu chiến đều là kết quả của sự thỏa hiệp (theo đuổi ưu điểm này thì phải bỏ đi ưu điểm khác - ND), nhưng thiết kế tàu ngầm là đặc biết khó khăn bởi người thiết kế phải thỏa mãn rất nhiều các điều kiện vốn mâu thuẫn nhau. Ví dụ điển hình là anh ta phải cân bằng giữa khả năng hoạt động trên mặt nước với khả năng lặn - cả lặn nông và lặn sâu. Một thỏa hiệp điển hình khác là giữa sức chứa và kích thước của con tàu, nhiều nhà thiết kế thích giảm hết cỡ kích thước của tàu ngầm vì nhiều lý do khách nhau. Ngoài ra, mâu thuẫn giữa số lượng và chất lượng cũng luôn ảnh hưởng tới công việc thiết kế tàu chiến. Vấn đề khó xử này càng trở nên gay gắt trong thời đại của các tàu ngầm tấn công nguyên tử thực sự đắt đỏ.

Người thiết kế tàu ngầm phải thỏa mãn một điều kiện cơ bản nhất là con tàu phải vừa có khả năng "lơ lửng" tự nhiên khi lặn, vừa duy trì được khả năng nổi khi trồi lên trên mặt nước. Có nghĩa là, lượng choán nước của phần tàu ngập trong nước, tức khối lượng nước đủ để chiếm chỗ cái thể tích đó phải luôn đúng bằng khối lượng của con tàu, bao gồm toàn bộ các kết cấu của nó. Theo Định luật Ác-si-mét, định luật tác động lên cả tàu ngầm lẫn tàu nổi, một tàu ngầm luôn phải thỏa mãn điều kiện trên, lúc nó đang chìm xuống cũng như lúc nó đang nổi lên. Mặc dù rõ ràng là các thay đổi nhỏ có thể được kiểm soát bằng các cánh lặn kết với sự di chuyển về phía trước (tạo ra hiệu ứng giống như ở cánh máy bay - ND), nhưng điều kiện cơ bản trên vẫn phải được thỏa mãn.
Vấn đề này hóc búa hơn rất nhiều vấn đề mà người thiết tàu nổi phải đối mặt. Với người thiết kế tàu nổi, lượng choán nước cũng phải cân bằng với tổng khổi lượng của con tàu, nhưng đó chỉ là phần thể tích bên dưới mặt nước của một thân tàu lớn hơn. Ví dụ, nếu anh ta tăng khối lượng của tàu, anh ta có thể tăng phần thể tích chìm dưới nước (lượng choán nước) bằng cách cho phép con tàu của anh ta ngập trong nước sâu hơn một chút. Tương tự, nếu muốn tăng sức chứa của con tàu, anh ta chỉ cần thêm vào các khoang trên bong tàu, có thể bằng một biện pháp rẻ tiền là tăng lượng nước xả (tăng lượng choán nước) để bù cho mọi khối lượng tăng thêm của con tàu. Việc chế tạo tuần dương hạm mang tên lửa USS Ticonderoga gần đây dựa trên vỏ tàu vốn thiết kế cho tàu khu trục (Spruance) là một ví dụ điển hình.
Người thiết kế tàu ngầm không có cái may mắn đó. Anh ta chỉ có thể tăng lượng choán nước bằng cách tăng kích thước lớp vỏ chịu áp của tàu, điều này lại tạo ra một thay đổi quá lớn trong thiết kế. Thay vào đó, anh ta có thể cho phép các thay đổi về tải trọng sau này bằng cách thêm đồ dằn (vật nặng khi tàu không hoặc ít tải - ND) vào thiết kế ban đầu với một cái giá chấp nhận được. Trong một vài trường hợp nhất định, thiết bị mới có thể đặt bên ngoài lớp vỏ chịu lực, như các tàu ngầm US project được tạo ra bằng cách lắp thêm các ống phóng tên lửa vào các tàu lớp Los Angeles, nhưng cái giá phải trả là sự mất cân bằng giữa lượng choán nước dưới mặt nước và khối lượng của tầu, vấn đề này bằng cách nào đó đã phải được khắc phục.
Được dragonboy1080 sửa chữa / chuyển vào 11:55 ngày 19/05/2010

cho tui hỏi tí: người ta thiết kế tàu ngầm có thiết bị nào để thoát hiểm trong trường hợp tàu chìm không. làm phi công còn nhảy dù được còn cứ xảy ra tai nạn tàu ngầm thì không cứu được ai . thời trước khi điều khiển tàu còn bằng tay thì phải chịu. Nay đã có điều khiển bằng điện sao không cho thuỷ thủ ngồi click chuột trong khoang an toàn, nếu có gì thì phóng khoang ra.

Về mặt kỹ thuật thì hoàn toàn có thể làm "khoang thoát hiểm" cho thủy thủ đoàn bác ạ. Nhưng trong thực tế khi tính toán cost-benefit thì người ta thấy là cost > benefit rất nhiều! Đấy cũng là lý do tại sao người ta không phát dù cho các hành khách trên máy bay - mặc dù người ta hoàn toàn có thế làm được.
Cost ở đây là gì:
- Tàu ngầm về cơ bản là một cái thùng kim loại kín chịu được áp suất cao ===> một cái "khoang thoát hiểm" sẽ làm thiết kế của tàu chở nên phức tạp + đắt đỏ hơn rất nhiều!
- Không gian trong tàu ngầm còn quí hơn vàng, mỗi cm2 đều được tận dụng cho việc vận hành + duy trì sinh hoạt tối thiểu cho thủy thủ ===> khó có chỗ cho khoang thoát hiểm.
Ngoài ra việc vận hành tàu ngầm vẫn chưa tự động hóa được đến mức chỉ cần vài người + mouse + keyboard + LCD là xong đâu bác ạ. Có những phần automatic được rồi nhưng người ta vẫn duy trì một hệ thống manual song song để phòng trường hợp hệ thống điện - điện tử tèo (khi dính ngư lôi thì tất nhiên là các chi tiết cơ khí trụ được lâu hơn các chi tiết điện tử mỏng manh).
Bác có thể xem "nội thất" 1 tàu ngầm Anh và 1 tầu ngầm Nga ở 2 link này:
http://news.bbc.co.uk/2/shared/spl/hi/pop_ups/07/uk_on_board_hms_trident_/html/1.stm
http://www.vietwn.com/forum/blog.php?b=268
Như bác thấy trong 2 cái link trên, về cơ bản bên trong tàu ngầm vẫn là 1 rừng đồng hồ, nút bấm, ống áng, vòng quay, thanh gạt v.v.. ===> vẫn cần con người túc trực ở các vị trí khác nhau trong con tàu chứ chưa thể tập trung hết việc điều khiển - vận hành vào 1 nơi được.

Tương lai của tàu ngầm sẽ khác so với bây giờ khi công nghệ modul được sử dụng. Một con tàu được thiết kế theo kiểu modul sẽ làm tăng tính an toàn cho người điều khiển. Công nghệ này đang được nghiên cứu và ứng dụng thử nghiệm tại Nga. Theo những gì tôi được biết thì những con tàu này gồm 5 khoang, mỗi khoang sẽ có chức năng riêng trong đó có một khoang điều khiển, toàn bộ thủy thủ đoàn sẽ ở khoang này, sinh hoạt và làm việc tại đó.

không phải cứ nghiên cứu,thử nghiệm là trở thành tương lai,VD như tàu con thoi chẳng hạn,1 thời đc coi là tương lai của ngành hàng không vũ trụ giờ đã là quá khứ [r23)]