Deutschland und Norwegen entwickeln mit der U-Boot-Klasse 212CD, kurz für Common Design, die nächste Generation konventioneller U-Boote. Der Entwurf wurde grundlegend überarbeitet und umfasst technische Neuerungen, die eine Ortung nahezu unmöglich machen sollen. Dazu zählen ein Antrieb mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren, eine akustische Entkopplung sowie eine optimierte Hydrodynamik. Nach Angaben der Hersteller gehört das 212CD damit zu den leisesten U-Booten weltweit.
Diamant-Rumpf: Revolution in der Rumpfform
Bereits die äußere Gestaltung der neuen U-Boot-Klasse unterscheidet sich von bisherigen Konstruktionen. Die Ingenieure von Thyssen Krupp Marine Systems (TKMS) setzen auf einen flachen, kantigen Rumpf, den sogenannten „Diamant-Rumpf“. Damit weicht das Unternehmen von der über Jahrzehnte üblichen runden Rumpfform im U-Boot-Bau ab. Ziel dieser Bauweise: Die Schallwellen eines gegnerischen Sonars sollen gestreut werden und nicht direkt zum Sender zurückkehren.
Bei den Abmessungen unterscheidet sich die Klasse 212CD vom bisherigen Typ 212A. Das U-Boot ist 73 Meter lang, zehn Meter breit und 13 Meter hoch. Die Verdrängung liegt bei rund 2500 Tonnen. Trotz des um 17 Meter längeren Rumpfes kommt das Boot mit einer Stammbesatzung von rund 30 Personen aus. Nach Angaben von TKMS ist dies durch einen hohen Grad an Automatisierung möglich.
Schallabsorbierende Matten und amagnetischer Stahl
Zur Verringerung der Signatur tragen zudem schallabsorbierende Matten auf der Außenhaut sowie der Einsatz von amagnetischem Stahl bei. Dadurch soll auch die Ortung mit Magnetanomaliedetektoren erschwert und die Ortung des U-Bootes weiter reduziert werden.
Lithium-Ionen-Akkus: Technologischer Quantensprung
Auch beim Antrieb setzt die U-Boot-Klasse 212CD auf neue Technik. Anstelle der bislang verwendeten Blei-Säure-Akkumulatoren kommen Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Sie speichern bei vergleichbarem Platzbedarf mehr Energie und können schneller geladen werden. Dadurch muss das U-Boot den Schnorchel nur für kurze Zeit ausfahren, um die Dieselgeneratoren zum Laden der Batterien zu nutzen. Nach einem Bericht des Fachportals „hartpunkt“ verkürzt sich dadurch die Zeit, in der das Boot an der Wasseroberfläche geortet werden kann.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Leistungsfähigkeit der Energiespeicher. Lithium-Ionen-Batterien können innerhalb kurzer Zeit große Strommengen bereitstellen und ermöglichen damit längere Fahrten mit höherer Geschwindigkeit unter Wasser. Zudem benötigen sie vergleichsweise wenig Wartung und behalten ihre Leistung auch nach zahlreichen Ladezyklen.
Bei der Entwicklung spielte auch die Sicherheit der Batterien eine wichtige Rolle. Nach Angaben des Herstellers wurden die Batteriemodule für militärische Anforderungen ausgelegt. Sie sind gegen Erschütterungen und Druckwellen durch nahe Explosionen getestet und werden permanent elektronisch überwacht. Dadurch soll verhindert werden, dass sich ein Defekt von einer Batteriezelle auf benachbarte Zellen ausbreitet.
Lautlose Schleichfahrt mit Brennstoffzellen
Für geräuscharme Einsätze unter Wasser nutzt die Klasse 212CD ein luftunabhängiges Antriebssystem auf Basis von PEM-Brennstoffzellen. In den Brennstoffzellen reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Da dabei keine Verbrennung sowie keine Kolben oder Zylinder erforderlich sind, arbeitet das System mit einer geringen Geräuschentwicklung. Dadurch kann das U-Boot über längere Zeit getaucht bleiben, ohne den lauteren Dieselantrieb zum Laden der Batterien einsetzen zu müssen.
Zur Verringerung der akustischen Signatur trägt auch die Entkopplung technischer Anlagen und weiterer Geräuschquellen an Bord bei. Dazu zählen unter anderem Pumpen, Lüftungs- und Klimaanlagen sowie die Unterkünfte der Besatzung. Grundlage ist das sogenannte „Box in der Box“-Prinzip. Maschinen und Einrichtungen sind auf elastischen Gummi-Elementen gelagert und vom Druckkörper entkoppelt. Dadurch werden Schwingungen nur in geringem Maß an das umgebende Wasser übertragen, berichtet das Fachmagazin ESuT.
Sichelpropeller reduziert Kavitation
Einen weiteren Entwicklungsschritt stellt der neu konstruierte siebenflügelige Sichelpropeller aus einer speziellen Bronzelegierung dar. Seine Form soll den Wasserstrom gleichmäßiger führen und die Entstehung von Kavitation auch bei höheren Geschwindigkeiten verringern. Dabei entstehen Dampfblasen durch lokale Unterdruckbereiche an den Propellerblättern. Beim Zusammenfallen dieser Blasen können Geräusche entstehen, die sich unter Wasser über große Entfernungen ausbreiten.
Nach Angaben der Entwickler liegt der Geräuschpegel unter dem natürlichen Hintergrundrauschen des Meeres. Das würde die Ortung des U-Bootes zusätzlich erschweren und das 212CD zu den am schwersten ortbaren Unterwasserfahrzeugen zählen lassen.
Wirtschaftlicher Erfolg: Kanada bestellt zwölf U-Boote
Die Entwicklung der U-Boot-Klasse 212CD wirkt sich für TKMS auch wirtschaftlich aus. Kanada bestellt zwölf U-Boote auf Basis des Entwurfs, um seine Flotte für Einsätze in der Arktis und im Pazifik zu erneuern. Mit dem kanadischen Auftrag umfasst das Programm insgesamt 24 U-Boote. Zuvor hatten Deutschland und Norwegen jeweils sechs Einheiten bestellt.
