Tìm hiểu về tàu ngầm và tàu lớp Kilo 636 của Việt Nam

Tàu ngầm, 1 từ rất quen thuộc nhưng hầu hết chúng ta chẳng biết gì về nó, thậm chí cũng chẳng thèm biết Việt Nam đang có một số tàu ngầm khá hiện đại, chẳng hạn như 6 chiếc lớp Kilo 636 vừa mới ký hợp đồng với Nga trong thời gian vừa qua.

Nhân dịp này, chúng tôi sẽ cung cấp cho các bạn thông tin về tàu ngầm, về các cách mà nó hoạt động dưới nước, nguồn điện cũng như các thông tin khác. Có thể nói phát minh ra tàu ngầm là một trong những phát minh thiên tài nhất trong lịch sử ngành khoa học quân sự.

Tàu ngầm dùng làm cái chi chi?
Hầu hết các tàu ngầm được dùng để dìm các tàu đối phương xuống lòng biển. Một số tàu ngầm được chế tạo ra với duy nhất 1 mục đích hạ gục tàu đối phương và nó được đặt tên riêng là hunter-killer. Tàu ngầm là vũ khí cực kỳ hiệu quả để tiêu diệt đối phương bằng các quả tên lửa dẫn đường. Một số tàu cao cấp hơn sử dụng các tên lửa mang đầu đạn hạt nhân chiến lược mang tính răn đe. Thành thật mà nói thì với các tàu ngầm này, không một nơi nào trên thế giới có thể an toàn với nó. Ngoài ra, 1 số tàu ngầm được dùng để chuyên chở đạn dược, vũ khí đến những cảng bị bao vây bởi quân thù. Nó cũng được dùng để cứu hộ cho những phi công bị rơi máy bay.

Vũ khí:
Trong chiến tranh thế giới thứ 2, hầu hết các tàu ngầm đều được trang bị súng trên bong nhưng ngày nay thì chỉ tàu nào già cỗi lắm mới có trang bị này. Những tàu ngầm hiện đại sử dụng ngư lôi ở 2 bên gần mũi tàu trong khi các tàu cũ hơn thì bắn ở ống phía trước mũi tàu và phía sau đuôi.

Các tên lửa chiến thuật trên tàu ngầm có tầm bắn khoảng 110km trong khi tên lửa hành trình đạt khoảng cách tới 2500km. Tất cả chúng đều được phóng từ dưới nước mà không yêu cầu tàu phải nổi lên. Chưa dừng lại ở đó, các tàu ngầm chiến lược có thể trang bị vũ khí hành trình được dẫn đường từ xa và có tầm bay khủng bố là 7400km, chứa rất nhiều đầu đạn khác nhau, mỗi đầu đạn hạ gục những mục tiêu khác nhau. Tuy vậy thì những tàu ngầm như thế này thường chứa được rất ít các vũ khí khác, chẳng hạn như 1 số tàu của hải quân Mỹ chỉ có 4 ngư lôi, 16 tên lửa Poseidon/Trident, cao lắm chỉ chỉ dừng lại ở 24 quả Trident. Nếu là tàu ngầm hạt nhân thì người ta cũng có thể cho nó chơi chung với Tomahawk hoặc Polaris có tầm bắn siêu xa nhưng chưa thật chính xác.

Lặn và nổi:

Bạn cần phải biết rằng nguyên nhân làm cho bất cứ 1 con tàu nào có thể nổi trên mặt nước là bởi vì lực đẩy mà chúng ta thường được dạy với tên gọi lực đẩy Achimede (hồi nhỏ mẹ em dạy đọc là Ác-si-mét!) mà có thể bạn biết đến với cậu chuyện về anh chàng đang tắm bật dậy đến báo cáo với đức vua về cách kiểm tra vàng mà quên cả mặc quần áo. Khi 1 vật nào đó bị chìm trong nước thì nó sẽ bị tác động ngược lại 1 lực Achimede (lực này ngược chiều với trọng lực nên nó sẽ đẩy lên trên) với độ lớn bằng trọng lượng của phần thể tích nước bị vật đó chiếm chỗ. Nếu trọng lực lớn hơn lực đẩy thì thuyền chìm, ngược lại thì thuyền nổi.

Điểm huyền bí của tàu ngầm là nó có thể điều chính lực này theo ý muốn, qua đó thích chìm thì chìm, thích nổi thì nổi mà chẳng ai có thể ngăn cấm được. Bí mật của câu chuyện là ở chỗ tàu ngầm có 1 lớp đệm gọi là khoang dằn (ballast tank) ở giữa 2 lớp vỏ, khi nó chứa đầy không khí thì tàu nổi và chứa đầy nước thì chìm. Thông thường tàu ngầm có 2 lớp vỏ, vỏ ở trong là vỏ chính và rất cứng rắn, phía trong lớp vỏ này là không gian cho thủy thủ ngồi chơi. Phía trong lớp vỏ thứ 2 sẽ có 1 khu vực air flask chứa không khí nén. Ngoài ra, ở phía đuôi tàu ngầm còn có 1 bộ phận nhỏ chứa các “cánh” ngắn có thể di chuyển được để điều chỉnh độ sâu khi lặn mà người ta gọi là hydroplanes (nếu máy bay thì người ta gọi là thủy phi cơ). Bộ phận này được đặt ở những góc mà sao cho khi nước đi qua chúng thì đuôi tàu sẽ được “nhổng” lên, qua đó đẩy tàu chìm xuống.

Để giữ cho tàu chìm xuống 1 độ sâu mong muốn thì các kỹ sư điều khiển phải cân bằng được giữa lượng không khí và nước trong các khoang chứ không thể cứ sồn sồn đổ đầy nước vào đó được.Tỷ lệ giữa nước và không khí ở 1 độ sâu nào đó phải ngang bằng với mật độ của nước ngoài môi trường xung quanh. Khi ở độ sâu mong muốn thì hydroplanes sẽ được nâng lên và nước sẽ đi qua nó mà không ảnh hưởng đến hướng của tàu. Người ta sẽ điều khiển tàu ngầm rẽ trái/phải bằng 1 bánh lái ở đuôi và hydroplanes dùng để điều khiển tỷ lệ giữa mũi tàu và đuôi của nó (nhoi lên hay chìm xuống). Một số tàu ngầm còn được trang bị 1 mô tơ đẩy phụ có thể xoay 360 độ.

Để tàu nổi lên, không khí nén được bơm xuống từ air flask và nước bị đẩy ra khỏi lớp đệm giữa 2 vỏ tàu cho đến khi mật độ chung của nó thấp hơn lượng nước của môi trường xung quanh. Các hydroplanes khi này lại được điều khiển sao cho nước đè lên nó và đưa đầu tàu nổi lên. Trong những trường hợp khẩn cấp thì khoang dằn sẽ nhanh chóng được bơm đầy khí ở áp suất cao để tàu nổi lên mặt nước nhanh hơn.

Bảo đảm cuộc sống cho con người:
Cuộc sống trong lòng tàu ngầm là 1 cuộc sống hoàn toàn khác biệt so với chúng ta, những người may mắn trên mặt đất. Tuy nhiên, có những nhu cầu chung mà bất cứ con người nào cũng cần là không khí, nước sạch và nhiệt độ.

Trên mặt đất thì thông trường nồng độ không khí được phân chia như sau:

• Nitro 78%
• Oxy 21%
• Argon 0,94%
• CO2 0,04%.

Khi con người hít oxy vào và thải CO2 ra môi trường, nếu oxy không bổ sung thì chúng ta sẽ bị ngộ độc. Một môi trường mà ở đó nồng độ CO2 chiếm khoảng 4,5% được coi là môi trường không thích hợp để sinh sống. Do vậy, trên tàu ngầm thì người ta phải liên tiếp bổ sung nguồn oxy, đồng thời loại bỏ CO2 ra khỏi không khí. Ngoài ra, hơi nước chúng ta thở ra cũng phải được loại bỏ.

Nhằm đạt được những mục tiêu trên, người ta đã sử dụng các máy tạo oxy từ việc điện phân nước hoặc các bình khí nén oxy thông qua các phản ứng hoá học nhằm bổ sung liên tục nguồn khí quý giá này cho thuỷ thủ trên tàu. Trên 1 số tàu hiện đại thì ta có những máy đo tự động tạo oxy khi thiếu hoặc nó sẽ được tạo ra trong những thời điểm nhất định trong ngày. Khí CO2 thì được loại bỏ bằng cách sử dụng Na2CO3 (hoặc CaCO3) trong những máy lọc không khí trang bị trên tàu thông qua những phản ứng hoá học. Tất nhiên, hơi ẩm sẽ được các máy hút ẩm xử lý nhằm bảo vệ linh kiện và tường của tàu ngầm khỏi sự ngưng tụ hơi nước. Không chỉ có 3 thành phần trên mà một số loại khí khác như CO, Hydro, bụi.... cũng được loại bỏ bởi các bộ lọc và máy đốt để tạo ra không khí sạch nhất có thể.

Về nước sạch, hầu hết tàu ngầm đều sử dụng các máy chưng cất từ nước biển. Nước biển sẽ được đun nóng tạo ra hơi nước và sau đó được làm lạnh lại để sử dụng. Trên 1 số tàu ngầm thì những máy này có khả năng tạo ra từ 38.000 đến 150.000 lít nước sạch mỗi ngày. Không chỉ dùng cho nhu cầu sinh hoạt của con người mà nước còn chịu trách nhiệm giải nhiệt cho máy móc.

Nhiệt độ nước xung quanh tàu ngầm thường vào khoảng 4 độ C và nó ảnh hưởng rất lớn đến đời sống thuỷ thủ khi mà vật liệu cấu tạo nên tàu ngầm thường là kim loại có tính dẫn nhiệt rất tốt. Chính vì vậy, tàu ngầm nào cũng phải có những hệ thống làm ấm sử dụng năng lượng hạt nhân, động cơ diesal hoặc pin trong những trường hợp khẩn cấp.

Điện năng:
Các tàu ngầm hạt nhân sử dụng năng lượng hạt nhân hoặc tua bin hơi nước để điều khiển chân vịt hoạt động, tạo lực đẩy tiến tới hoặc lùi lại khi tàu ngầm đi chuyển. Tuy nhiên, nếu đang ở bến cảng hay trường hợp khẩn cấp thì nguồn năng lượng này được lấy từ motor điện.

Động cơ diesel trên tàu ngầm là ví dụ rất tốt về động cơ hybrid. Một tàu ngầm thường có ít nhất 2 động cơ này để đề phòng các trường hợp bất ngờ. Động cơ diesel có thể dùng để tạo năng lượng trực tiếp cho chân vịt hay nó cũng có thể sạc cho 1 ắc quy cực kỳ lớn hoặc thực hiện cả 2 hành động trên cùng một lúc. Ắc quy này sẽ điều khiển trực tiếp chân vịt hoặc nó sẽ dùng khi nguy cấp.

Do công nghệ pin/ắc quy vẫn còn nhiều giới hạn, những quốc gia sở hữu tàu ngầm nguyên tử có một lợi thế rất lớn. Các tàu ngầm hạt nhân không cần oxy nên nó có thể ở dưới nước hàng tuần liền. Bên cạnh đó, năng lượng hạt nhận cũng tồn tại lâu hơn năng lượng hoá thạch nên nó chẳng cần đến cảng thường xuyên để tiếp năng lượng.

Nguyên tắc hoạt động của tàu ngầm hạt nhân khá giống với các nhà máy trên đất liền. Phản ứng sẽ tạo ra nhiệt độ, đun nóng tạo ra hơi nước cho tua bin hoạt động. Chỉ có 2 điểm khác biệt duy nhất giữa tàu ngầm hạt nhân và các nhà máy trên đất liền, đó chính là lò phản ứng trên tàu nhỏ hơn và nó sử dụng nhiên liệu làm giàu hơn để tạo được nhiều năng lượng mặc cho kích thước nhỏ của tàu.

Điều hướng:
Có thể bạn không tin nhưng tàu ngầm thường xuyên hoạt động trong những điều kiện tối tù mù và mắt người gần như là bị mù khi xuống quá sâu dưới lòng biển. Đây chính là lý do để người ta trang bị những hệ thống dẫn đường riêng biệt cho tàu ngầm khi nó dưới lòng nước. Trên mặt biển, tàu vẫn sử dụng GPS như thường nhưng dưới nước thì nó dòng những hệ thống dẫn đường quán tính (inertial guidance systems, cả cơ khí và điện tử) nhằm theo dõi hướng đi so với 1 điểm khởi đầu cố định. Và bạn biết không, chính con quay hồi chuyển gyroscope đã giúp tàu ngầm thực hiện việc này đấy. Hệ thống quán tính này chỉ chính xác trong khoảng 150 tiếng và sau đó thì nó phải được căn chỉnh lại với những hệ thống điều hướng riêng biệt khác như GPS, radio, radar hay vệ tinh. Với những hệ thống tích hợp đó, một tàu ngầm có thể di chuyển rất chính xác trong lòng biển với sai lệch không đáng kể.

Khi định vị mục tiêu, tàu ngầm sử dụng hệ thống SONAR (sound and navigation and ranging) cả chủ động và bị động. Hệ thống định vị dưới mặt nước SONAR chủ động sẽ tự động phát ra những sóng âm di chuyển trong nước, chạm vào mục tiêu và quay trở lại báo cho tàu biết (khá giống trên bờ nhưng trên bờ thì ta dùng sóng radio). Máy tính sẽ dễ dàng tính toán được vị trí của địch dựa vào các thông tin của tốc độ của âm thanh trong nước và thời gian mà sóng âm phản hồi. Đây cũng là cách mà cá voi, cá heo và dơi sử dụng để bắt mồi. Trong khi đó thì hệ thống SONAR bị động sẽ thu thập các âm thanh phát ra từ tàu địch. Ngoài ra, SONAR cũng được dùng để căn chỉnh lại hệ thống điều hướng quán tính của tàu.

Cứu hộ:

DSRV đang hạ thuỷ

Khi gặp nạn, tàu ngầm sẽ phát ra những tín hiệu radio cảnh báo với chính phủ hoặc thả những chiếc phao nổi nhằm truyền tải vị trí của nó. Tuỳ theo tình thế mà tàu sẽ phản ứng, chẳng hạn như tắt lò phản ứng hạt nhân và giảm thiểu tất cả điện năng tiêu thụ. Thông thường, có 4 tình huống nguy hiểm mà thuỷ thủ đoàn phải gánh chịu khi tàu gặp tai nạn.

• Tàu phải giữ cho tình trạng ngập nước thấp nhất có thể.
• Lượng oxy sử dụng phải được duy trì ở mức tối thiểu để thuỷ thủ đoàn sống sót cho đến khi được cứu hộ.
• Nồng độ CO2 sẽ gia tăng và tạo ra khí độc cho con người.
• Nếu nguồn điện dự trữ bị hết, hệ thống làm ấm sẽ ngừng hoạt động, nhiệt độ toàn con tàu sẽ giảm nhanh chóng.

Vì những nguy hiểm trên mà việc giải cứu tàu ngầm thường xuyên phải diễn ra trong vòng 48 tiếng kể từ khi tai nạn xảy ra. Các tàu giải cứu sẽ đưa những phương tiện nhỏ xuống để cứu hộ thuỷ thủ đoàn trước hoặc cố gắng kéo tàu lên càng nhanh càng tốt. Những phương tiện nhỏ này gọi là DSRV (Deep-Submergence Rescue Vehicles) hoặc các chuông lặn.

DSRV trên tàu USS Dallas

Các DSRV sẽ di chuyển độc lập với tàu chính để tiếp cận tàu ngầm ở những khoang cứu hộ, tạo ra những khoang kín khí để mở cửa khoang và cứu tối đa 24 thuỷ thủ lên 1 lúc. Nếu được dùng thì các chuông lặn sẽ được thả từ tàu chính xuống để cứu thuỷ thủ lên.

Đó là con người, còn tàu ngầm sẽ được cứu bằng cách sử dụng các cầu phao, kéo tàu lên mặt biển. Những nhân tố ảnh hưởng đến việc cứu hộ bao gồm độ sâu của vùng biển mà tàu đang nằm, địa hình của tầng nước đó và điều kiện khí hậu trên mặt biển. Thực ra thì hầu hết các công việc cứu hộ tầu ngầm đều là do Mỹ làm do họ có kỹ năng và phương tiện kỹ thuật tốt nhất, ai tham gia thì mỗi năm phải đóng 1 số tiền nhất định và tàu ngầm cũng phải có 1 số đặc điểm kỹ thuật phù hợp cho việc cứu hộ.

Đặc điểm của tàu lớp Kilo 636MV mà Việt Nam đang đặt của Nga so với Trung Quốc, chiếc đầu tiên giao vào năm 2014:


Mặt cắt của tàu Kilo

Tuy những thông tin trên cho thấy tàu ngầm VN xịn hơn Trung Quốc nhưng không có bất cứ 1 số liệu thống kê chính thức nào cho thấy nước ta có bao nhiêu tàu ngầm. Trung Quốc có khoảng 60 chiếc và họ có 1 căn cứ mật đủ sức chứa 20 tàu ngầm ở ngay đảo Hải Nam. Hơn nữa, khoảng 2-3 năm nữa thì Việt Nam mới nhận được những chiếc Kilo đầu tiên của đợt hàng này. Wikipedia cho biết 1 chiếc 1 chiếc Kilo giá khoảng 200-250 triệu đô la Mỹ tuỳ phiên bản, bạn có thể tham khảo thêm tại đây và đây. Lưu ý rằng tuổi thọ của 1 chiếc tàu ngầm khoảng 30 năm nhé.