Anti Submarine Warfare im 21. Jhr.

[DopePopeUrban]

Ich bin mal so frei.

Dieses Thema hier soll primär dazu dienen, die ganzen Grundsatzdiskussionen um ASW zu bündeln um sie aus den jeweiligen Fachthemen konkreter Vorhaben fernzuhalten. Soweit ich das beurteilen kann gibt es hier im Forum noch keinen Sammelthread für technische und doktrinale Ansätze des ASW in allen drei Dimensionen, diese Lücke soll hiermit gefüllt werden.
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aus: MEKO A-200DEU

Kurz zum Gold Standard :
- Bugsonar (Hat F-126 nicht aber fast alle NATO Fregatten und Zerstörer)
- Schleppsonar fest eingebaut und nicht nur Container Option. (F-126 hat nur Container, feste haben fast alle NATO Fregatten und Zerstörer.)
- 2x ASW Helikopter PLUS UAV Drohnen (hat F-126... Aktuelle EU Fregatten oft nur einen Heli plus Drohne... USA und Rest der Welt fast immer 2 plus Drohne)
- Torpedo Rohre am Bord (fast alle, außer F-126)
- VLS mit Subrocs (ernsthafte Raketen am Markt haben vermutlich nur CHN und Indien)
- Anti Torpedo Torpedo (hat ggf noch gar keine Nation,... wenn, dann CHN wie immer)
- zukünftig : Platz für ASW UUV

Da fehlen noch entscheidende konstruktive Merkmale für eine leise akustische Signatur:
- für geräuscharme Strömung optimierter Rumpf
- schiffstechnische Systeme vom Rumpf akustisch entkoppelt
- E-Fahrmotoren für niedrige und mittlere Geschwindigkeiten.

ASW präsentiert sich in verschiedensten Formen und Farben und ist von so vielen verschiedenen Faktoren abhängig, dass das einen universal anwendbaren Standard meiner Ansicht nach inhärent negiert. Viel mehr muss man sich zunächst damit konfrontieren, welche ASW-Leistung man in welchem Kontext anstrebt und warum und anschließend ob xyz-Ausrüstung dem gerecht werden kann.
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Um mal bei der Sonarthematik zu bleiben.
Ich glaube allgemein wird der Effekt eines Rumpfsonars in diesem Forum ein wenig überschätzt. Für das klassische "blue water" ASW in weitläufigen und tiefen Seegebieten geht der Leistungsmehrwert solcher Systeme inzwischen defacto gen 0. Der Leistungsunterschied durch moderne tiefenvariable Schleppsonarsysteme ist inzwischen so groß, dass die Präsenz eines Rumpfsonars so gut wie keinen positiven Einfluss mehr auf eine ASW-Leistung hat. Besonders in Seegebieten mit starker Strömung und ausgeprägten Thermoklinen, wie bspw in Gebieten um den Golfstrom oder den Kuroshio.

Rumpfsonare sind vor allem für Aufgaben relevant, die nicht ASW sind aber Sonarleistung beanspruchen, bspw im MCM.

Auch hat sich auf der doktrinalen Seite des ASW seit Ende des kalten Krieges einiges getan. War passives Sonar lange Zeit das A&O der U-Jagd für Überwasserplattformen, gewinnt aktives Sonar heute immer stärker an Bedeutung. Sonaranlagen werden immer Leistungsfähiger, Schiffe aber nicht wirklich leiser, womit sich der Fokus zunehmend auf die Langstreckenaufklärung ausrichtet um weiterhin von einem Reichweitenvorteil zu profitieren. Das geht auch parallel mit dem Aussterben des Lightweight-Torpedowerfers einher, der zunehmend durch Helikopter oder Schwergewichtstorpedos ersetzt wird. Obgleich die Distanzen von ASW-Gefechten stark von den lokalen Bedingungen abhängt, kann man heute meist durchaus von BVR-ähnlichen Verhältnissen ausgehen.
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Zum Thema F126 und Rumpfsonar.
Bekanntlich ist das ja einer der größten Kritikpunkte an dieser Klasse und das kann ich persönlich auch nachvollziehen, allerdings nicht aus den üblicherweise genannten Gründen.
Obgleich das Fehlen eines solchen Systems durchaus auch finanziell begründet sein wird, stehen dort auch doktrinale Gründe dahinter die in diesem Kontext nicht nur einer Art "Trend" folgen sondern auch tatsächlich einen gewissen Mehrwert bieten.
Ein Sonardom verursacht auch bei tiefer Integration in den Rumpf hydrodynamische Turbolenzen und Wiederstände und trägt aktiv zur Bildung von Blasen und Schleppen bei. Das sorgt für Vibrationen sowie einen unebenen Wasserfluss, was die akustische Signatur der Einheit zum einen erhöht und zum anderen die Leistungsfähigkeit von Rumpf- wie auch Schleppsonar situationsabhängig senkt, je schlechter das Wetter bzw je stärker die Strömung desto mehr.
Hingegen ist es durch die nicht-Existenz eines solchen Systems möglich, das hydrodynamische Profil einer Einheit zu optimieren und die bedingten Eigenemissionen somit zu minimieren, dessen Effekt man nicht unterschätzen sollte.

Entsprechende Realbeispiele dieses Ansatzes sehen wir inzwischen immer öfter. Rumpfsonare werden kleiner und verlieren in Planungsprozessen an Priorität. Obgleich sich die Marinewelt als ganzes noch nicht von diesen Systemen lösen will sehen wir immer mehr Einheiten, auf denen dieses "kann aber muss nicht"-Prinzip Anwendung findet.

• So war die Constellation FFGX bspw ursprünglich mit einem Rumpfsonar vorgesehen, dem wurde allerdings so geringe Priorität eingeräumt, dass dieses System mit als erstes abgeschrieben wurde als man versucht hat, Kosten zu senken. Somit erhalten die noch zulaufenden Typvertreter kein Rumpfsonar.
  
• Ein weiteres Beispiel ist die Mogami Klasse der JMSDF, die ebenfalls nicht über ein ASW-Rumpfsonar verfügt. Hier setzt man stattdessen auf ein Schleppsonarsystem und ein rumpfseitiges MCM-Sonar, was selber allerdings nicht für die U-Jagd geeignet ist.
  
• Einen ähnlichen Ansatz verfolgt der Schiffbauer Fincantieri, dessen Korvetten alle mit Schleppsonarsystemen sowie MCM/Obstacle Avoidance Sonaren ausgestattet sind, aber kein ASW-fähiges Rumpfsonar vorhalten, siehe bspw die PPAs und Al Zubarahs.

Entgegen der Meinung hier im Forum ist das Fehlen eines Rumfpsonars auf der F126 weder ungewöhnlich, noch eine große Einschränkung im ASW.
Es entspricht erstmal nur nicht dem bisher gängigen Ansatz, der selber aber ebenfalls in diese Richtung tendiert.

Die Einschränkungen durch das Fehlen eines solchen Systems beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich MCM. VDS können in geringen Wassertiefen teilweise nicht oder nur eingeschränkt verwendet werden und aktuell wissen wir nicht, ob ACTAS zu MCM-Zwecken verwendet werden kann, somit kann es hier zu Einschränkungen kommen wenn ein Gebiet vermint ist.
Hier wäre eine Lösung im Stil der Mogami, also Schleppsonar + MCM/OA Sonar vermutlich effektiver.
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Man kann sich also durchaus die Frage stellen, ob Rumpfsonar auf ASW-Einheiten ein muss sind oder langsam aus der Zeit fallen.

Ich persönlich tendiere dazu, die ASW-seitigen Funktionen bzw Unfunktionen eines Rumpfsonars zu streichen und sich stattdessen auf den MCM/OA sowie self defence Bereich zu konzentrieren. Dafür braucht es mMn aber kein eigenständiges exponiertes Array. Viel mehr sehe ich großes Potenzial in Flank Arrays die bereits auf U-Booten Anwendung finden und deutlich besser in optimierte Rumpfstrukturen eingearbeitet werden können. Das dürfte auch auf der F126 relativ unkompliziert umsetzbar sein, wenn man dafür ein wenig Doppelhülle opfert.
Im Nachbereich dürften diese Systeme aufgrund von Triangulation und besserer rundum-Abdeckung dem herkömmlichen Rumpfsonar vermutlich sogar überlegen sein. Gleichzeitig kann man die Vorteile eines hydrodynamisch optimierten Rumpfprofils nutzen und muss sich zudem noch weniger Gedanken über den Tiefgang machen.

[Broensen]

Viel mehr muss man sich zunächst damit konfrontieren, welche ASW-Leistung man in welchem Kontext anstrebt und warum und anschließend ob xyz-Ausrüstung dem gerecht werden kann.

Was dabei in den Diskussionen auch etwas untergeht, ist mMn die Unterscheidung zwischen generellen und Missions-spezifischen Anforderungen.

Also z.B., wie von Delta bereits thematisiert, die akustische Signalreduzierung, die für sämtliche Einheiten relevant sein sollte, die potentiell durch feindliche Sonaraufklärung gefährdet sind, nicht ausschließlich für im ASW-Einsatz stehende. Das ASW-spezifische daran ist dann das Zusammenwirken von Schleppsonar und Eigengeräusch, das ist dann aber eine Frage der Systemabstimmung, nicht der generellen Signaturreduzierung.

Um mal bei der Sonarthematik zu bleiben....

Auch da: Ein Festsonar ist unabhängig vom U-Jagd-Einsatz eines Schiffes zu bewerten, da es in diesem nur noch eine begrenzte Funktion einnimmt, während es sehr viel relevanter ist im Rahmen des Selbstschutzes eines jeden Kriegsschiffs.

Bekanntlich ist das ja einer der größten Kritikpunkte an dieser Klasse und das kann ich persönlich auch nachvollziehen, allerdings nicht aus den üblicherweise genannten Gründen.

Tatsächlich halte ich das Fehlen eines HMS im IKM-Kontext dieser Schiffe (ohne Schleppsonar) für sehr viel problematischer als im U-Jagd-Einsatz. Zumal Letzterer ohnehin nur im Verband mit F124/F127 geplant ist, die beide über solche Sonare verfügen und damit deren Funktion in der U-Jagd bereitstellen können. Etwas anders wäre die Bewertung, wenn die F126 als ASW-Zerstörer geplant wäre, der als Einzelfahrer U-Jagd betreiben soll. Und selbst dann müsste man erst etwas mehr über das MM ASW von Atlas wissen, um sagen zu können, ob ein zusätzliches Festsonar für die Hochsee-U-Jagd selbst relevante Bedeutung hätte.

Ich persönlich tendiere dazu, die ASW-seitigen Funktionen bzw Unfunktionen eines Rumpfsonars zu streichen und sich stattdessen auf den MCM/OA sowie self defence Bereich zu konzentrieren. Dafür braucht es mMn aber kein eigenständiges exponiertes Array. Viel mehr sehe ich großes Potenzial in Flank Arrays die bereits auf U-Booten Anwendung finden und deutlich besser in optimierte Rumpfstrukturen eingearbeitet werden können.

Das würde ich (mit meinem zugegebenermaßen geringen Fachwissen zur Sonartechnik) auch so sehen. Hat jemand fundierte Gegenargumente, also explizit gegen den Einsatz von Flank Arrays statt Bugsonaren?

[roomsim]

Das würde ich (mit meinem zugegebenermaßen geringen Fachwissen zur Sonartechnik) auch so sehen. Hat jemand fundierte Gegenargumente, also explizit gegen den Einsatz von Flank Arrays statt Bugsonaren?

Flank Arrays können nur sehr eingeschränkt nach vorne Schauen und werden bei zu kleinem Winkel(i.e. vor und Hinter dem Schiff) eher ungenau, aus Triangulierungsgründen. Deshalb sind sie eher ungeeignet um nach vorne zu schauen, was v.a. als Minensonar essenziell ist.

Des weiteren weiß ich nicht wie gerade ein Flank Array sein muss(bei U-Booten sind sie immer sehr gerade was ich weiß), was bei den sehr lang geschwungenen Linien von Überwasserkriegsschiffen schwierig werden könnte.

[DopePopeUrban]

Von technischer Seite her gibt es wenig, was dem im Weg steht aber zumindest mir wäre noch kein Präzedenzfall für ein solches System auf einer Überwassereinheit bekannt. Es gibt soweit ich weiß lediglich im Rahmen von Torpedo Defense versuche mit diszolierten Hydrophonen im Rumpf.
Von der Funktionsweise her gibt es so gut wie keine Unterschiede zwischen Flank Arrays und klassischen Rumpfsonaren, mehr als eine andere Anordnung von Emittern/Hydrophonen ist es eigentlich gar nicht. Die heißen bloß „Flank Arrays“ weil sie auf U-Booten zu den Seiten hören sollen, ist aber die selbe „Art“ Sonar wie vorne, üblicherweise jedoch mit deutlich geringerer Eigenleistung, entsprechend ihrer Aufgabe. Üblich sind entweder gerade oder kreisrunde Formen, was die Kalibrierung vereinfacht, mit entsprechender Software und Verarbeitungskapazität sind aber natürlich auch andere Formen möglich, macht das ganze aber natürlich ein wenig komplizierter.

Die eigentliche „Hürde“ bestände darin, dass man ein solches System nicht standardisiert bauen könnte. Um eine annähernd 360° Abdeckung zu gewährleisten würde man vermutlich nicht auf ein langes sondern mehrerer kleinere Arrays zurückgreifen die am Rumpf verteilt werden würden. An verschiedenen Punkten an den Seiten und Vorne. Die würden sich in ihrer Form aber natürlich je nach Klasse und hydrodynamischen Profil unterscheiden, eine F126 hat ja eine andere Rumpfform als eine F127. Vielleicht wäre hier eine Art Modulbau möglich, ähnlich wie das mit Radarmodulen bei fixed face arrays gehandhabt wird.

[Pmichael]

Das einzige Überwasserschiffe die Flank Arrays verwenden ist die Hyuuga Klasse der Japaner. Aber viel Glück so schnell irgendwas sinnvolles über das OQS-21 in Erfahrung zubringen.

[spooky]

Wenn ich es richtig in Erinnerung habe ist das Sonar der Hyuuga auch kein klassisches Flank Array sondern ehr ein erweitertes Bugsonar mit einem Conformal Array um den Bugwulst. Dabei hat man dann keine klassische Zylinderbasis sondern nutzt die Länge des Bugwulst aus und zieht das Sonar an den Seiten in die Länge. Wenn ich recht habe wäre das also auch nur eine sehr moderne Form eines Bugsonars. Bei U-Booten sind Conformal Array Systeme ja schon länger im Gespräch aber so wirklich viele Umsetzungen gibt es da bis heute auch nicht.

Am Ende braucht man bei Überwasserschiffen immer eine Sonarbasis möglichst tief im Wasser und für eine entsprechende Sensorleistung in alle Richtungen auch eine Entsprechende Fläche quer zur gewünschten Aufklärungsachse. Da die Aufklärung vor dem Schiff naturgemäß wichtig ist wird man mit einem reinen Flank Array sowieso nicht weit kommen. Auch bei U-Booten ist das ja eine Ergänzung zum Bugsonar und kein Ersatz.
Ich gehe aber auch davon aus, das die Sensorleistung an der Bordwand irgendwo in der Mitte eines Schiffes aus vielen Gründen ehr suboptimal sind und sich deshalb auch keiner wirklich die Mühe macht ein Bugsonar an Bord eines Schiffes mit einem echten Flank Array Sonar zu ergänzen.

Ich würde den Einfluss eines Bugsonars auf das Gesamtsystem Schiff auch nicht generell so negativ bewerten es macht den Schiffsentwurf erst mal vorallem komplizierter. Klassische Bugwülste haben ja durchaus auch positive Einflüsse auf bestimmte Parameter eines Schiffes. Und Schiffe wie die FDI oder Zumwaldt zeigen, das man damit durchaus auch moderne Rumpfformen realisieren kann.

Nachtrag:
Ich muss mich korrgieren, bei dem OQQ-21 der Hyuuga handlet es sich wohl nicht um ein conformal array sondern um die Kombination einer klassischen Zylinderbasis und dahinter von Flanked Array Systemen im (laut Wiki 40 m langen) Sonardome. Es ist also nicht so modern wie ich dachte aber am Prinzip ändert es nichts, es ist immer noch ein klassischer Sonardome im Bugwulst der nur recht lang ist.

[Helios]

Die Seitensonare auf U-Booten sind üblicherweise passive Sensoren mit dem Schwerpunkt im Niederfrequenzbereich, sehr ähnlich zu den passiven Anteilen von Schleppsonaren, weil sie auch ähnliche Aufgaben unter anderen Bedingungen (geringe Meerestiefe, wenig/keine Fahrt) erfüllen sollen. Zusätzlich werden sie inzwischen mit deutlich größeren Antennenflächen ausgeführt und können so eine sehr hohe Auflösung erzielen. Eine Konkurrenz oder Alternative zu klassischen Bugsonaren erkenne ich weder im Leistungs- noch im Aufgabenprofil. Wie sinnvoll Seitensonare bei Überwassereinheiten abseits des Eigenschutzes sind ist eine gute Frage.

Ähnlich wie spooky würde ich die Nachteile eines Bugsonars auf den Rumpfentwurf nicht überbewerten.