Columbia (lớp tàu ngầm)

Tàu ngầm lớp Columbia (trước đây gọi là Ohio Replacement Submarine và SSBN-X Future Follow-on Submarine) là một lớp tàu ngầm hạt nhân mang tên lửa đạn đạo của Hải quân Hoa Kỳ, được thiết kế để thay thế tàu ngầm lớp Ohio. Việc khởi công tàu đầu tiên trong lớp này đã được bắt đầu ngày 1 tháng 10 năm 2020 và dự kiến sẽ được trang bị cho Hải quân Mỹ vào năm 2031.

Vào ngày 3 tháng 6 năm 2022, Hải quân Hoa Kỳ thông báo tàu dẫn đầu lớp sẽ được đặt tên là USS District of Columbia (SSBN-826), vì đã có một tàu tấn công mang tên USS Columbia (SSN-771). Tuy nhiên, Hải quân vẫn tiếp tục gọi lớp tàu này là Columbia.

Tổng quan 
Lớp Columbia sẽ thay thế lớp Ohio làm thế hệ tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo tiếp theo của Hải quân Mỹ,các tàu thuộc lớp Ohio sẽ lần lượt bị loại biên, một tàu mỗi năm, bắt đầu từ năm 2028. Lớp Columbia sẽ đảm nhận vai trò răn đe hạt nhân trong lực lượng hạt nhân chiến lược của Hoa Kỳ.

Electric Boat  thiết kế lớp tàu mới với sự hỗ trợ của Newport News Shipbuilding. Tổng cộng 12 tàu dự kiến được đóng, và việc khởi công chiếc dẫn đầu bắt đầu từ năm 2021. Mỗi tàu ngầm sẽ có 16 ống phóng tên lửa, mỗi ống mang một tên lửa UGM-133 Trident II D5LE. (Từ tàu ngầm lớp Columbia thứ chín trở đi sẽ được trang bị phiên bản nâng cấp D5LE2.) Tàu sẽ dài 560 foot (170,7 m) và đường kính 43 foot (13,1 m), dài bằng tàu ngầm lớp Ohio nhưng đường kính lớn hơn 1 foot (30 cm).

Để xác định số lượng tàu cần thiết cho lực lượng hạt nhân chiến lược Mỹ, các nhà hoạch định Hải quân tính toán:

 Số tên lửa cần có trên biển và trên vị trí trực chiến tại bất kỳ thời điểm nào,
 Số lượng tên lửa mỗi tàu mang,
 Xác suất tàu ngầm không bị phát hiện và có khả năng phóng tên lửa.

Họ cũng xem xét bảo dưỡng cần thiết sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khả năng sẵn sàng của tàu. Các nghiên cứu giảm chi phí xem xét các khả năng thiết kế và đóng tàu, bao gồm:

 Thêm ống phóng tên lửa vào thiết kế tàu tấn công lớp Virginia,
 Chế tạo lớp tàu ngầm thay thế cho lớp Ohio dựa trên thiết kế Ohio nâng cấp,
 Phát triển một thiết kế hoàn toàn mới cho chương trình Ohio Replacement Submarine.

Hải quân kết luận rằng một thiết kế hoàn toàn mới sẽ là phương án ít tốn kém nhất nhưng vẫn đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ, trong khi các phương án chỉnh sửa lớp Virginia hoặc cập nhật thiết kế lớp Ohio sẽ cần một lần tiếp nhiên liệu hạt nhân tốn kém giữa vòng đời cửa tàu, thì mỗi lò phản ứng hạt nhân lớp Columbia sẽ đảm bảo không cần thêm nhiên liệu hạt nhân để hoạt động trong toàn bộ vòng đời tàu.

Chi phí thiết kế và phát triển công nghệ cho lớp Columbia được dự kiến là 4,2 tỷ USD (theo ngân sách năm 2010), với việc sử dụng công nghệ và linh kiện từ các lớp Ohio và Virginia để tiết kiệm chi phí. Chi phí đóng tàu dẫn đầu – USS District of Columbia – dự kiến khoảng 6,2 tỷ USD (giá trị năm 2010). Hải quân đặt mục tiêu giảm chi phí trung bình của 11 tàu còn lại trong lớp xuống còn 4,9 tỷ USD mỗi chiếc (giá trị năm 2010). Tổng chi phí vòng đời toàn bộ 12 tàu ước tính là 347 tỷ USD. Chi phí cao của các tàu ngầm được dự báo sẽ ảnh hưởng sâu sắc tới ngân sách đóng tàu của Hải quân.

Tháng 4 năm 2014, Hải quân hoàn tất báo cáo thông số kỹ thuật dài 300 trang cho các tàu ngầm thuộc Chương trình Thay thế Ohio, với 159 thông số, bao gồm vũ khí, lối thoát hiểm, hệ thống chất lỏng, cửa, hầm tàu, hệ thống nước biển và chiều dài 560 ft (170 m), một phần để đảm bảo đủ thể tích bên trong vỏ chịu áp lực.

Tháng 3 năm 2016, Hải quân Mỹ chọn General Dynamics Electric Boat làm nhà thầu chính và thiết kế chủ đạo. Electric Boat cũng là hãng đã đóng 18 tàu ngầm lớp Ohio, sẽ thực hiện phần lớn công việc trên 12 tàu ngầm lớp Columbia, gồm có lắp ráp cuối cùng. Huntington Ingalls Industries' Newport News Shipbuilding sẽ là nhà thầu phụ chính, đảm nhiệm thiết kế và chế tạo, thực hiện 22- 23% công việc.

Cuối năm 2016, khoảng 3.000 nhân viên của Electric Boat sẽ tham gia giai đoạn thiết kế đầu tiên con tàu đầu tiên dự kiến sẽ được ký kết hợp đồng mua vào năm 2021. Tàu đầu tiên dự kiến hoàn thành vào năm 2030, đi vào biên chế năm 2031. Tất cả 12 tàu dự kiến hoàn thành vào năm 2042 và sẽ hoạt động đến năm 2085.

Ngày 28/7/2016, một báo cáo đưa ra rằng tàu đầu tiên của lớp sẽ mang tên Columbia để tưởng nhớ District of Columbia. Ngày 14/12/2016, Bộ trưởng Hải quân Ray Mabus chính thức đặt tên lớp là Columbia, và tàu đầu tiên trong lớp sẽ là . Hải quân Mỹ dự kiến mua tàu Columbia đầu tiên vào năm ngân sách 2021.

Ngày 28/10/2020, Bộ trưởng Hải quân Kenneth J. Braithwaite thông báo rằng tàu thứ hai sẽ mang tên USS Wisconsin (SSBN-827), theo tên tiểu bang Mỹ.

Ngày 7/6/2021, văn phòng ngân sách Hải quân Mỹ thông báo tổng chi phí cho USS District of Columbia sẽ đạt 15,03 tỷ USD, bao gồm cả chi phí lập kế hoạch cho toàn chương trình.[16] Tính đến tháng 4/2023, chi phí ước tính cho chương trình chế tạo 12 tàu ngầm là 132 tỷ USD. Bảo đảm chuỗi cung ứng và duy trì lực lượng lao động có kỹ năng là hai thách thức lớn đối với chương trình.

Đặc tính chung 

Mặc dù thiết kế vẫn đang tiếp tục hoàn thiện, dưới đây là một số đặc điểm chính của tàu ngầm SSBN(X) (lớp Columbia):

 Tuổi thọ dự kiến 42 năm, bao gồm khoảng 124 chuyến tuần tra răn đe hạt nhân.
 Lõi nhiên liệu hạt nhân đủ để sử dụng trọn vòng đời tàu ngầm, không cần tiếp nhiên liệu giữa vòng đời như lớp Ohio.
 Ống phóng tên lửa có kích thước tương đương lớp Ohio, đường kính 87 inch (≈2,2 m), đủ để chứa tên lửa Trident II D5.
 Chiều ngang (beam) ít nhất bằng 42 ft (≈13 m) như lớp Ohio.
 16 ống phóng tên lửa (ít hơn 24 của lớp Ohio).
 Dù ít ống phóng hơn, lượng giãn nước khi lặn vẫn tương đương lớp Ohio.

Hải quân Mỹ cũng nhấn mạnh rằng do yêu cầu đặc biệt về răn đe chiến lược, SSBN(X) phải được trang bị công nghệ hiện đại nhất và khả năng tàng hình cao, nhằm đảm bảo khả năng sống sót trong suốt vòng đời hơn 40 năm.

Các đặc điểm thiết kế nâng cao (công bố thêm năm 2012)

 Cánh lái đuôi hình chữ X (X-shaped stern control surfaces) → giúp tăng khả năng cơ động và ổn định khi lặn
 Cánh lặn gắn trên tháp chỉ huy (sail-mounted dive planes)
 Hệ thống truyền động điện (electric drive) giúp giảm tiếng ồn, tăng độ tàng hình

Sử dụng nhiều công nghệ “có sẵn” từ lớp Virginia, bao gồm:

 Chân vịt pump-jet (giảm tiếng ồn so với chân vịt truyền thống)
 Lớp phủ hấp thụ âm (anechoic coating)
 Hệ thống sonar mũi khẩu độ lớn (Large Aperture Bow – LAB sonar)

Tàu ngầm lớp Columbia cũng có thể được trang bị Hệ thống Tác chiến Liên hợp Tàu ngầm (Submarine Warfare Federated Tactical System – SWFTS), là một tổ hợp các hệ thống tích hợp bao gồm sonar, hình ảnh quang học, điều khiển vũ khí…, nhằm nâng cao khả năng tác chiến tổng thể của tàu.

Hệ thống đẩy 
Để giảm chi phí vòng đời và giảm độ ồn (acoustic signature), lớp Columbia sẽ sử dụng hệ thống truyền động điện (electric drive), tức là sử dụng động cơ điện để quay chân vịt thay vì sử dụng hệ truyền động cơ khí + hộp giảm tốc như các tàu ngầm hạt nhân thế hệ cũ, Tuy vậy, tàu vẫn giữ lò phản ứng hạt nhân và tua-bin hơi nước, vốn là cấu hình điển hình của tàu ngầm Hải quân Mỹ. Trong hệ thống này, lò phản ứng hạt nhân đun nước tạo hơi, tua-bin biến năng lượng nhiệt của hơi thành cơ năng, và máy phát điện chuyển cơ năng đó thành điện năng để cung cấp cho động cơ đẩy và các hệ thống khác trên tàu.

Hệ truyền động turbo-electric đã từng được sử dụng thành công trên thiết giáp hạm và tàu sân bay Mỹ trong nửa đầu thế kỷ 20, và trên tàu ngầm hạt nhân cỡ nhỏ USS Tullibee vào cuối những năm 1950. Một tàu ngầm hạt nhân lớn hơn là USS Glenard P. Lipscomb cũng được trang bị hệ truyền động turbo-electric, nhưng tỏ ra thiếu công suất, kém tin cậy và đòi hỏi bảo trì nhiều. , các tàu ngầm duy nhất còn hoạt động với hệ truyền động kiểu này là lớp Triomphant của Hải quân Pháp.

Năm 2014, Northrop Grumman được chọn làm đơn vị thiết kế và chế tạo chính các tổ hợp turbine–máy phát điện cho lớp Columbia. Leonardo DRS được lựa chọn làm nhà cung cấp chính động cơ đẩy và hệ truyền động của động cơ. Động cơ của chiếc tàu đầu tiên đã được bàn giao cho Electric Boat vào tháng 8 năm 2022.

Nhiều loại động cơ điện đã và đang được phát triển cho cả tàu quân sự và dân sự. Các phương án được xem xét cho tàu ngầm Mỹ trong tương lai bao gồm:

 Động cơ nam châm vĩnh cửu (PMM) do General Dynamics và Newport News Shipbuilding phát triển
 Động cơ đồng bộ siêu dẫn nhiệt độ cao, do American Superconductor và General Atomics phát triển
Các dữ liệu gần đây cho thấy Hải quân Mỹ dường như đang tập trung vào động cơ điện nam châm vĩnh cửu kiểu khe hở hướng tâm (radial-gap). Thiết kế tàu khu trục lớp Zumwalt đã chuyển từ PMM sang động cơ cảm ứng tiên tiến. Năm 2013, động cơ nam châm vĩnh cửu đã được thử nghiệm trên Large Scale Vehicle II để xem xét áp dụng cho các tàu ngầm lớp Virginia sản xuất muộn cũng như các tàu ngầm tương lai. Động cơ PMM của Siemens AG hiện đang được sử dụng trên tàu ngầm Type 212 của Đức và Ý.

Tàu ngầm lớp Dreadnought của Hải quân Hoàng gia Anh — dự kiến thay thế lớp Vanguard — có thể được trang bị hệ truyền động không trục (shaftless drive – SSD), với động cơ điện đặt bên ngoài vỏ chịu áp lực. Hải quân Mỹ cũng đã đánh giá phương án SSD, nhưng chưa rõ liệu lớp Columbia có áp dụng hay không. Trên các tàu ngầm hạt nhân hiện nay, tua-bin hơi được nối với hộp giảm tốc và trục, quay chân vịt hoặc pump-jet. Với SSD, tua-bin sẽ dẫn động các máy phát điện, tạo ra điện năng cấp cho một kết nối điện không xuyên qua vỏ tàu ở phần đuôi, từ đó cấp điện cho động cơ kín nước đặt bên ngoài, có thể theo cấu hình Integrated Motor Propulsor, để cung cấp năng lượng cho động cơ phản lực nước, ngoài ra cũng tồn tại các phương án thiết kế SSD không sử dụng pump-jet. Năm 2015, một mô hình tàu ngầm thay thế cho lớp Ohio được trưng bày tại triển lãm Sea-Air-Space cho thấy tàu có thể sử dụng động cơ đẩy phản lực nước tương tự lớp Virginia, phù hợp với định hướng của Hải quân là tái sử dụng công nghệ từ lớp Virginia để giảm rủi ro và chi phí đóng tàu.

Khoang tên lửa chung (Common Missile Compartment – CMC) 
Vào tháng 12 năm 2008, General Dynamics Electric Boat Corporation được lựa chọn để thiết kế Khoang Tên lửa Chung (CMC), sẽ được trang bị trên lớp tàu ngầm lớp Columbia. Đến năm 2012, Hải quân Hoa Kỳ công bố kế hoạch để SSBN(X) sử dụng thiết kế CMC chung với tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo lớp Dreadnought của Hải quân Hoàng gia Anh. CMC sẽ chứa các tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm (SLBM) theo cấu hình “quad pack” (mỗi cụm gồm 4 ống phóng).

Các tàu ngầm trong lớp

Tham khảo

Thư mục

Liên kết ngoài 

 Ohio-class Replacement Program – United States Naval Institute
 "3 Questions: America's Next Nuclear-Missile Submarine", article with video by Defense One