• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    Hur Zumwalt Class Destroyer fungerar
    Förstöraren i klass Zumwalt kommer att bli det mest sofistikerade krigsfartyget i marinhistorien. Se vår samling av ubåt bilder . Foto med tillstånd av USA:s federala regering

    Den 23 maj, 2007, nio amerikanska krigsfartyg gick in i Persiska viken för att genomföra övningar utanför Irans kust. Flottiljen bestod av två kärnfartygsbärare, två guidade missilkryssare, tre amfibiska överfallsfartyg, en ubåt med snabb attack och två förstörda missilförstörare:USS O'Kane (DDG 77) och USS Higgins (DDG 76). Båda förstörarna tillhör Arleigh-Burke-klass , den mest avancerade ytkampanten som seglar i dag. De är 465 fot långa och har fyra gasturbiner som vrider två axlar, integrerade missilstyrningssystem och flerfunktionsfasad radar. Och, om den amerikanska marinen har sin väg, de skulle snart kunna överskuggas av en ännu starkare klass av förstörare - en typ av fartyg som är speciellt utformad för operationer som den som utfördes i vattnen nära Iran.

    Ubåt Bildgalleri

    Fartyget kommer att kallas Förstörare av klass Zumwalt , namngiven för att hedra amiral Elmo R. "Bud" Zumwalt Jr., Chef för marinoperationer från 1970 till 1974. Det kommer att vara det mest sofistikerade krigsfartyget i marinhistorien och kan segla med den amerikanska flottan om så lite som fem år. I den här artikeln, Vi kommer att titta på denna nästa generations förstörare-både inne och ute-för att se hur den kommer att stödja nationell säkerhet och militära strategier.

    Innehåll
    1. Vad är Zumwalt Class Destroyer?
    2. Designkrav för Zumwalt Class Destroyer
    3. Fler designkrav för Zumwalt
    4. Kritiska tekniker från Zumwalt Class Destroyer
    5. Kritiska teknologier från Zumwalt fortsätter
    6. Från design till förstörare

    Vad är Zumwalt Class Destroyer?

    Zumwalt -klassens förstörare är en viktig del av U.S. Navy's 21st Century Surface Combatant (SC-21) -program , initierad av marinplanerare 1991, att tänka sig krigsfartyg som kan leverera nästa generations funktionalitet. SC-21-programmet beskriver en familj av fartyg som är utformade för att slåss mer effektivt i kustoperationer , som är de som bedrivs nära stranden. På samma gång, SC-21-fartyg kommer att behöva fungera lika bra ute i det öppna havet. Nyckeln är mångsidighet, med fartyg i SC-21-familjen som kan hantera praktiskt taget alla uppdrag, från krigstidens uppdrag i landattacker och undervattenskrig till icke -stridande evakueringar till närvaro, eskort och diplomatiska uppdrag.

    Familjen SC-21 inkluderar en förstörarklass och en kryssarklass av fartyg. Destroyer -klassen betecknades ursprungligen DD 21, och för att väcka liv i de första fartygen i klassen, marinen introducerade en utvecklingsprocess i fyra faser. Två konkurrerande lag övervakade de två första faserna, vilket involverade systemkonceptdesign och initial systemdesign. Bath Iron Works, med Lockheed Martin Corporation som systemintegratör, ledde första laget. Northrop Grumman Ingalls, med Raytheon Systems Co. som systemintegratör, ledde den andra.

    Northrop Grumman vann kontraktet för att gå vidare i fas-tre design och utveckling, förankra det som skulle kallas DD (X) landslaget. Raytheon blev landslagets främsta uppdragssystemintegratör för alla elektroniska och stridssystem. Andra stora underleverantörer inkluderade Lockheed Martin, BAE -system, Boeing och General Dynamics Bath Iron Works.

    I november 2005, DD (X) -programmet fick finansieringsgodkännande för att gå in i den fjärde och sista fasen:konstruktion av åtta fartyg. Fem månader senare, marinen meddelade att klass- och ledarfartyget skulle bära beteckningen och skrovnummer DDG 1000 Zumwalt. De två första fartygen i klassen byggs för närvarande, med ett riktat leveransdatum 2012. När det tas i bruk, DDG 1000 Zumwalt kommer att ersätta äldre förstörare av Spruance -klassen (DD 963 - DD 997) och kommer att komplettera fartyg i Arleigh -Burke -klassen, inleder en ny era av marin krigföring.

    År 2001, den amerikanska marinen avbröt DD 21 -programmet för att utvärdera de framsteg som gjorts under de två första faserna. De två designteamen introducerade flera innovativa koncept och system som aldrig tidigare setts på ett modernt krigsfartyg. Tyvärr, Kostnaderna för att implementera denna teknik uppskattades vara mycket större än ursprungligen beräknat. Som ett resultat, marinen omorienterade programmet till "... fokusera på teknikutveckling och mognad, inklusive robust landbaserad och havsbaserad testning av prototypteknik som kan utnyttjas för flera fartygsklasser. "Marinen ersatte också DD 21-beteckningen med DD (X) för att markera den uppdaterade visionen för programmet.

    Vem var Elmo R. Zumwalt, Jr.?

    Zumwalt -klassförstöraren är namnet på amiral Elmo Russell Zumwalt, Jr., den yngsta fyrstjärniga amiralen i amerikansk marinhistoria och den yngsta mannen som tjänstgjorde som chef för marinoperationer (CNO). Zumwalt utsågs till CNO 1970 av president Nixon, och han tjänstgjorde i den rollen fram till 1974. När Zumwalt gick bort 2000, dåvarande president Bill Clinton firade amiralens prestationer med namnet på klass- och ledarfartyget för DD (X) destroyer-programmet.

    Foto med tillstånd av U.S. Navy

    Elmo R. Zumwalt, Jr.

    Läs mer

    Designkrav för Zumwalt Class Destroyer

    Zumwalt kommer att behöva minska sin elektromagnetiska energi så att de inte dyker upp på radarsökare som denna. Foto med tillstånd av Clipper

    DDG 1000 har utformats speciellt för att delta i både traditionella militära engagemang, såväl som de som kan uppstå som en del av det globala kriget mot terrorism. Som förstörare i Arleigh-Burke-klassen, DDG 1000 kommer att vara fleruppdrag, kan ge framåt avskräckning och närvaro, och en integrerad del av gemensamma och kombinerade expeditionära krafter. Men till skillnad från dagens förstörare, huvuduppdraget för DDG 1000 kommer att vara landattackstöd för markstyrkor. Faktiskt, ett av dess viktigaste krav kom inte från US Navy, men från marinkåren, som, år 2002, begärde att marinen tillhandahåller dygnet runt, allt väder, långdistansmissilavfyrningskapacitet till stöd för USMC:s amfibieoperationer. Det betyder att DDG 1000 måste fungera effektivt i grunda kustvatten - inte snabbt, hit-and-run-uppdrag, men i engagemang som kan pågå dagar eller veckor.

    Att ha en bestående närvaro i stränder är ett av de viktigaste konstruktionskraven för Zumwalt -klassens förstörare. Låt oss nu titta på några av fartygets andra krav, som beskrivs av marinplanerare:

    Överlevnad

    När du kryssar i fientligt vatten nära fiendens kust, DDG 1000 kan förvänta sig attacker från kryssningsmissiler och småbåtar. Klart, det kommer att behöva effektivt försvara sig mot dessa hot, liksom från ubåtar och ytgruvor. Det kommer också att behöva ha system på plats för att minimera skador som orsakas av missilangrepp.

    smyg

    Det kan tyckas omöjligt att göra ett 600 fot långt skepp osynligt för fienden, men det är ett av DDG 1000:s viktigaste krav. Det betyder att fartyget kommer att behöva dämpa motorljud och minska mängden elektromagnetisk energi (radar och infrarött, till exempel) att den återspeglar fiendens detektorer.

    Kraftfull

    Från början, Marinplanerare föreställde sig DDG 1000 som ett helelektriskt fartyg för att möta ständigt ökande effektkrav. Cirka 80 megawatt el - nästan tio gånger den kraft som finns på dagens Arleigh -Burke -klassens förstörare - kommer att driva alla fartygets större system, inklusive vapen torn. Elmotorn som är konstruerad för att driva propellrarna kommer att vara en av de mest avancerade i världen, kan hålla en toppfart på 30 knop.

    Fler designkrav för Zumwalt

    Utöver behoven för att överleva, förbli osynlig för fienden och kör på el ensam, Zumwalt -klassens förstörare har andra krav som gör den till en av de dödligaste, och läskigast, förstörare på planeten.

    Dödlig

    Medan 16-tums kanonerna från dagens amerikanska slagfartyg har fungerat bra för att stödja marktrupper, Zumwalt -klassens förstörare kommer att bli ännu mer dödlig. Det kommer att krävas att skjuta snabbare, med större räckvidd och med mycket större precision. Om fartyget kan generera tillräckligt med kraft (och, som ett helt elfartyg, det borde), den kan också innehålla en elektromagnetisk skenpistol, ett vapen som använder ett magnetfält som drivs av elektricitet för att accelerera en projektil upp till 52, 493 fot (16, 000 meter) per sekund.

    Fullt integrerad

    DDG 1000 kommer att ha en öppen IT -arkitektur, gör det lättare att använda programvara på hyllan och främja driftskompatibilitet. Entreprenörer som hjälper marinen att utveckla fartygets olika system kommer att arbeta inom denna enda IT -ram för att säkerställa att all hårdvara och mjukvara är helt integrerad.

    Ekonomisk

    DDG 1000 kommer att kosta mycket att bygga, men det kommer att vara ett av de mest effektiva fartygen att driva. Många av dess kritiska system kommer att vara helt automatiserade, kräver en mindre besättning för att hålla fartyget operativt. Dess bränsleeffektiva kraftsystem kommer också att minska bränslekostnaderna.

    Banbrytande

    På många sätt, Zumwalt -klassens förstörare kommer att vara en fungerande prototyp för alla fartyg som ska byggas som en del av Marinens 21 st Century Fleet. Dess avancerade teknik kommer att testas och bevisas i verkliga situationer och kommer sedan att införlivas i fartyg, som DD (X) Cruiser och Littoral Combat Ship, planeras för en nära framtid. Man hoppas också att DDG 1000 kommer att påverka fartygsdesign under resten av seklet, ger upphov till ännu nyare, mer avancerade funktioner.

    Kritiska tekniker från Zumwalt Class Destroyer

    DD (X) är en framtida klass av US Navy destroyer, utformat som ett fleruppdragsfartyg med fokus på landattack. Foto med tillstånd av U.S. Navy

    För att säkerställa att kraven i de två föregående avsnitten är uppfyllda, DDG 1000 kommer att innehålla många innovationer som aldrig tidigare setts på ett krigsfartyg. Här är några av de mest kritiska teknikerna som är inbyggda i Zumwalt -klassens förstörare:

    Den låga, kantigt däckhus ger Zumwalt -klassens förstörare en elegant, modernt utseende till skillnad från alla krigsfartyg som har kommit före det. Detta särpräglade utseende förstärks endast av DDG 1000:s skrov, som sluttar inåt ovanför vattenlinjen. Känd som ett "tumblehome" -skrov, denna funktion gör att fartyget kan skära rent genom vågor, optimera hastighet och manövrerbarhet samtidigt som akustiska och infraröda signaturer minskas.

    Vapen

    Eldkraften på DDG 1000 kommer att vara formidabel. I hjärtat av fartygets vapensystem är något som kallas Advanced Gun System, eller AGS, ett par 155 mm kanoner som kan skjuta Long Range Land Attack Projectiles (LRAP). En LRAP är ett GPS-styrt skal som kan ge ett precisionsslag på ett mål som ligger så långt som 100 miles bort. Sexhundra LRAP kan avfyras från förstörare i Zumwalt -klass på 30 minuter, ger fartyget verkliga snabba eldningsfunktioner som överstiger de som tillhandahålls av de tolv 155 mm howitzers som finns på Arleigh-Burke-klassens förstörare.

    Förutom AGS, DDG 1000 har också 80 vertikala missilskjutare skjutna runt fartygets omkrets. Varje lanseringssystem har modulär elektronisk arkitektur, gör det enkelt att rymma både befintliga och framtida missiler för landattacker, fartygsskydd, anti-ubåt och anti-luft krigföring. Varje system är också fristående och fullt rustat för att begränsa och isolera stridsskador.

    Till sist, två 57-millimeter närliggande kanoner skjuter 220 omgångar per minut från fartygets föra. Båda vapnen fälls ner och stoppas undan för smyg.

    Radar

    Dual-band radar i DDG 1000 integrerar S-band och X-band radar funktioner i ett enda system. X-band radar fungerar på en våglängd på 2,5-4 cm och en frekvens på 8-12 GHz. På grund av dess mindre våglängd, X-band radar är känsligare och kan upptäcka mindre objekt. S-band radar fungerar på en längre våglängd, ca 8-15 cm och en frekvens på 2-4 GHz. Denna radar med högre frekvens kommer att förbättra förstörarens förmåga att spåra flygplan och missiler och att motverka landbaserade pistol- eller missilbatterier som försöker slå på fartyget.

    Design

    Titta på ett typiskt slagskepp, och du kommer att se en rad snurrande rätter och antenner som sitter ovanpå en högprofilerad mast. Tyvärr, denna design, som ger ett större område för att reflektera energi, gör fartyget mycket lättare att upptäcka på fiendens radar. För att övervinna detta problem, DDG 1000 kommer att integrera sin kommunikationshårdvara direkt i däckhusets hud, "som kommer att tillverkas med robust, lätta kompositer.

    Kritiska teknologier från Zumwalt fortsätter

    En gasturbinmotor Foto med tillstånd av NASA

    Ekolod

    Två typer av ekolodserier samlas i en enda lösning som kallas Integrated Undersea Warfare -systemet. Högfrekvent ekolod kan upptäcka undervattensmina fält, medan medelfrekventa ekolod sniffar ut ubåtar och torpeder. Dubbelbandssonaruppsättningen ligger i fartygets föra, i ett lökformat fack som ger fullständig 360-graders täckning av undervattensmiljön.

    Framdrivning

    De flesta krigsfartyg använder idag ett traditionellt mekaniskt framdrivningssystem med två separata uppsättningar turbiner - ett för framdrivning, den andra för att generera el för användning ombord. Nackdelen med denna typ av framdrivningssystem är en oförmåga att flytta kraften dit den behövs som mest på fartyget. Vapen, till exempel, kan inte låna kraft från propellrarna under strid. Zumwalt -klassens förstörare kommer att övervinna detta problem med ett integrerat kraftsystem, eller IPS.

    Så här fungerar IPS. Fartygets motorer kommer inte längre att vara anslutna till propellerna. Istället, motorerna - fyra marina gasturbiner som Rolls -Royce beskriver som de mest kraftfulla gasturbiner som finns idag - kommer att driva generatorer som producerar totalt 80 megawatt el. Den elektriska kraften kommer sedan att distribueras till de flesta fartygets system och de elektriska motorerna som driver propellrarna. Eftersom makten är centraliserad, den kan vid behov distribueras till system med hög efterfrågan.

    Säkerhet och skadestyrning

    Fartygsdesigners har inkluderat ett avancerat skadestyrningssystem i DDG 1000 för att öka svarstiden på fartygshotande händelser. Systemet kombinerar sensorer, kameror och automatiserade brandbekämpningsfunktioner och kommer att förbättra överlevnadsförmågan samtidigt som det minskar antalet besättningsmedlemmar som behövs för att kontrollera skador.

    Flygplanstöd

    Akterdäcket på DDG 1000 fungerar som landningsplatta för helikoptrar, obemannade flygbilar eller andra flygplan.

    Besättning

    En förstörare av Spruance-klass kräver en besättning på 330. En Oliver Hazard Perry-fregatt kräver 200 personal. Eftersom så många av dess system är automatiserade, besättningen på DDG 1000 kommer att vara 140. Detta minskar fartygets driftskostnader, men det har också fördelar för besättningsmedlemmar, som kommer att njuta av större rum och förbättrade levnadsvillkor.

    Från design till förstörare

    Northrop Grummans Ingalis -varv i Pascagoula, MS där en Zumwalt byggs. Foto med tillstånd av

    Även om DDG 1000 Zumwalt kommer att vara utformad för att vara effektiv och kostnadseffektiv, dess i förväg byggkostnader, uppskattas till 3 miljarder dollar per fartyg, kommer att bli betydande. En så rejäl prislapp har höjt några ögonbryn och orsakat en del kontroverser. USA:s representanthus har från början varit skeptiska till programmet och verkligen, kongressens oro över budgeten bidrog till beslutet att avbryta DD 21 -programmet 2001. Vissa tekniker har också skalats ner för att minska kostnaderna. Till exempel, det integrerade kraftsystemet baserades ursprungligen på synkronmotorer med permanentmagnet. Men för att hålla projektet på schema och budget, designen flyttades till avancerade induktionsmotorer, en äldre teknik.

    Trots dessa frågor, 2007 års anslagsproposition antogs den 26 september, 2006, av huset och senare av senaten tilldelade medel för att bygga de två första förstörarna i Zumwalt-klassen. En byggs i Pascagoula, Mississippi, hem för Northrop Grummans Ingalls -varv. Den andra byggs av General Dynamics i Bath, Maine.

    Fartygen ska levereras 2012, men hur många som kommer att följa är fortfarande osäkert. Mycket beror på hur bra förstöraren i Zumwalt-klassen presterar i stridssituationer i verkligheten. Om den lever upp till sitt löfte, det kan bli ett av de mest framgångsrika fartygen i US Navy -historien.

    För mer information om Zumwalt Class Destroyer, US Navy och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.

    Mycket mer information

    Relaterade artiklar om HowStuffWorks

    • Hur US Navy fungerar
    • Hur hangarfartyg fungerar
    • Hur järnvägspistoler fungerar
    • Hur Navy SEALs fungerar
    • Hur U.S.Marines fungerar
    • Hur den amerikanska armén fungerar
    • Hur det amerikanska flygvapnet fungerar
    • Hur det amerikanska kustbevakningen fungerar
    • Hur det amerikanska utkastet fungerar

    Fler fantastiska länkar

    • Webbplatsen för DD (X) National Team
    • Raytheons DDG 1000 Zumwalt Class Destroyer -webbplats
    • Program Executive Office skickar webbplats
    • amerikanska flottan
    • Federation of American Scientists

    Källor

    • DDG 1000 på Program Executive Office Ships webbplats:http://peoships.crane.navy.mil/DDG1000/
    • "DDG 1000 Zumwalt Class - Multimission Destroyer:Advanced Technology Surface Combatants USA." Naval Technology webbplats. http://www.naval-technology.com/projects/dd21/.
    • Webbplatsen för DD (X) National Team:http://legacy.ddxone.com/overview/
    • "Dead Aim, eller återvändsgränd? USA:s DDG-1000 Zumwalt klassprogram. "Defence Industry Daily. Http://www.defenseindustrydaily.com/2007/06/dead-aim-or-dead-end-the -usas-ddg1000-zumwalt-class-program/ index.php.
    • Federation of American Scientists. http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/dd-21.htm. http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/sc-21.htm
    • "Det osynliga krigsfartyget, "av Gregory Mone. Populärvetenskap, November 2006. http://www.popsci.com/popsci/technology/ ac21051610e3e010vgnvcm100004eecbccdrcrd.html? S_prop16 =RSS:how2
    • "Navy utser nästa generations Zumwalt Destroyer, "7 april, 2006. http://www.defenselink.mil/releases/release.aspx?releaseid=9424.
    • Raytheons webbplats DDG 1000 Zumwalt Destroyer. http://www.raytheon.com/products/ddg_1000/
    • U.S. Navy -webbplatsen. http://www.navy.mil/navydata/ships/destroyers/destroyers.asp
    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com