Devido a sua capacidade inerente de surpresa, furtividade, capacidade de sobrevivência, mobilidade e resistência, os submarinos são o adversário mais mortais enfrentados pêlos comandantes navais modernos.

Até recentemente, a maior parte da doutrina de guerra anti-submarina (anti-submarine warfare – ASW) americana era direcionada em conter a ameaça submarina soviética no mar da Noruega e na falha GIUK para interditar as linhas de comunicação marítimas (sea lines of communication - SLOC) em suporte a guerra terrestre na Europa. Com a dissolução da União Soviética, esta possibilidade virtualmente se evaporou. No seu lugar, surgiram uma grande quantidade de ameaças potencialmente mais ameaçadora.

Com a perda de um desafio para manter a supremacia nos oceanos e com o clima político enfatizando a redução do orçamento, a estrutura marítima americana esta sendo constantemente desmantelada. Além disso, a hierarquia naval esta mudando a ênfase na missão estratégica de controle dos oceanos para operações conjuntas em conflitos costeiros.

Para esta capacidade, a marinha de águas-azuis está se tornando uma marinha de águas-marrons em vista de obter uma rápida projeção de forças sobre terra, através de ataques aéreos e de mísseis assim como forças anfíbias. Um comandante naval astuto está ciente que, para uma operação de projeção de força ser empreendida com um grau de risco aceitável, o controle do mar na área do objetivo deve ser obtido primeiro. Estará espreitando o novo perigo.

A Rússia está desesperada por recursos e as mercadorias mais disponíveis para exportação são equipamentos do seu arsenal de guerra. Embora seu esforço de vendas de armas tenha se estendido para todos tipos de plataformas menos as nucleares, o capítulo será focado na proliferação de submarinos que apóiam. Uma delas foi a aquisição de vários submarinos da classe "Kilo" pelo Irã. Estes barcos representam a mais avançada tecnologia diesel-elétrica no mundo, o que lhes dá uma assinatura acústica muito pequena e silenciosa. Não é necessário ser um analista militar para apreciar como a presença destas plataformas podem complicar as operações navais os futuros conflitos no Golfo Pérsico. Adicionalmente, a Líbia, Síria e Argélia operam submarinos de projeto soviético e podem conseguir outros submarinos.

Quando se adiciona este desenvolvimento ao fato que a GAS (ou guerra A/S) em águas rasas é a forma mais difícil de GAS de se conduzir, pode-se apreciar quantas estratégias novas podem adicionar mais ênfase neste tipo de guerra. Como sempre será lembrado nesta seção detalhes do impacto das condições oceanográficas nas táticas, diferenças entre GAS de área x GAS de ponto, como acessar a capacidade de suas próprias forças, e outros tópicos de vital importância para sobrevivência no campo de batalha.
 

O Ambiente de Operações

A propagação do som no oceano é afetada pela temperatura, pressão e salinidade. Destes, a temperatura é o fator determinante. A temperatura do oceano varia com a profundidade, mas em torno de 30 e 100 metros ocorre uma mudança abrupta entre a superfície mais quente e a fria, ainda mais abaixo. Esta mudança rápida na temperatura é conhecida como termocíclica, camada térmica, ou simplesmente como "camada". Abaixo da camada, a temperatura tende a ser isotérmica, ou relativamente constante.

A camada é taticamente significativa devido a várias razões. Acima de tudo, o som vindo de uma fonte da superfície em um lado da camada (acima ou abaixo) tende a permanecer presa neste lado. A mudança súbita na temperatura da água faz com que as ondas de som reflitam na camada. Não é uma barreira impenetrável pois existe alguma passagem, particularmente com sons de alta frequência como a cavitação (efeito de bolhas de ar em  torno das hélices que quebram na esteira) e transmissões de sonar ativo.

Uma regra geral de conduta é que a maioria dos barulhos serão atenuados na maior parte se eles passarem pela camada. É possível ouvir barulhos feitos no seu lado da camada muito mais facilmente que os que atravessam.

Na realidade, a profundidade da camada varia de um local para outro e os submarinos tentam permanecer abaixo dela para se esconderem dos navios de superfície.

Ativo X Passivo

O comandante deve avaliar constantemente se sua política de emissões de sonar deve ser ativas ou passivas, baseado na situação tática. Para entender estes princípios, é importante primeiro ilustrar a influência da camada em encontros genéricos entre navios de superfície(Azul) e o submarino (Laranja). No primeiro caso, (Figura 6) o Azul está operando a 5 milhas a frente e abaixo da camada. Pode ser notado que as ondas de som emitidas pelas duas plataformas são mínimas, a não ser as que cruzam a camada em ângulo agudo (direto para cima ou para baixo) que irão atravessar, enquanto a maioria dos sons serão refletidos ou refratados. Estas ondas de som que penetram diretamente através da camada formas um cone estreito de som. No caso do Azul ou Laranja detectar o outro, ele deve passar através da trilha do cone, o que significa que deve estar diretamente acima ou abaixo um do outro, e a detecção será quase simultânea.

 

Figura 6: O efeito da camada na detecção de submarinos.

Figura 6a: Ducto de Superfície.

No segundo exemplo (figura 7), o Azul está rebocando um sonar passivo Towed Array (TA) abaixo da camada. Todas as outras condições permanecem as mesmas. O Azul será capaz de receber todas as ondas sonoras emitidas pelo Laranja, o que significa que ele pode detectar o Laranja em alcance maior, enquanto permanece indetectável para o submarino. O alcance real de detecção irá variar com a quantidade de sons emitidos pelo Laranja, assim como a sensibilidade do sonar do Azul e a capacidade do operador. O  nível base de barulho também ira diferir de uma plataforma para outra (alguns submarinos são mais silenciosos que outros) e será aumentado por barulhos como o aumento da velocidade e o disparo de armas. 

Figura 7: Efeito de um sonar rebocado (Towed Array) abaixo da camada.

Figura 7a: camada sônica.

No terceiro exemplo será mostrado como as zonas de convergências (ZC) trabalham. Quanto mais profundo, maior será a pressão. Esta mudança na pressão também ajuda na mudança da velocidade do som, que aumenta quando a água se torna mais densa.

Profundidades diferentes acabam tendo velocidade do som diferentes. As ondas de som que passam por estas profundidades são curvadas por este efeito e ligeiramente refratadas em direção a superfície em uma longa curva suave, atingindo a superfície a muitas milhas de distância. Se as condições fores ideais,  estes sons irão refletir na superfície e retornar para as profundezas em outra curva longa. O local onde estes sons reaparecem próximos da superfície são chamados de zonas de convergência (ZC). as ZCs ocorrem a cada 60 km, centrado na localização do som original. Elas formam um padrão anular de círculos concêntricos ao redor do som de origem. Os sons que passam de uma direção de A para B podem se dissipar rapidamente (até em  poucos quilômetros), mas os sons pegos em ZCs podem se propagar por centenas de quilômetros com menor atenuação. Sonares sensíveis capazes de reconhecer sinais de ZC são uma fonte importante de informações táticas.

A figura 8 mostra um navio de superfície usando seu sonar ativo. Os transmissores de sonar ativo moderno são extremamente poderosos (cerca de 250dB) e capazes de praticamente ferver a água ao redor do transdutor. Uma potência de saída maior que esta não tem utilidade pois fervendo a água a transforma em um péssimo condutor de som. Gerando tanto barulho na água faz este navio contra-detectáveis a distâncias dez vezes maior que seu próprio alcance de detecção. Assim, o Azul é considerado como tendo dado a iniciativa  para qualquer ameaça de superfície a cerca de até 200km, com suas transmissões funcionando como uma baliza gigante.

Figura 8: Efeito de um sonar casco emitindo ativamente.

Figura 8a e 8b: Zona de Convergência

O Azul conseguirá reflexos (detecção) do seu sonar ativo acima de 35km. O submarino neste exemplo esta escondido abaixo da camada mas ainda está relativamente seguro da maioria dos sinais de sonares do Azul (que está refletindo inofensivamente na camada). Alguma energia dos sons do Azul irá passar pela camada e descer até o fundo pelo canal de som. Lá ele curvará em direção a superfície e refletirá para baixo novamente. Eventualmente, alguns dos barulhos do Azul irá voltar para o navio na segunda ZC. Enquanto o Azul está completamente surdo a não ser dos ecos do seu sonar ativo, a possibilidade de outro navio ouvi-lo a centenas de km é certa. 

Figura 8c: Refletindo no Fundo

Pode-se notar que alguma energia do sonar do Azul penetra a camada em um ângulo que permite uma trilha de detecção, onde o submarino se pode se aproximar. Neste caso, o ângulo de incidência não é suficiente, e o submarino irá escapar a detecção, desde  que se mantenha distante. O sonar ativo é bom para localização imediata de alvos próximos, especialmente os do mesmo lado da camada.

Outro caso a ser considerado é a possibilidade de uso de um sonar de profundidade variável (variable depth sonar - VDS) em conjunto com seu sonar rebocado. Com a combinação de um sonar ativo e um passivo no mesmo lado da camada do Laranja, o Azul pode escutar o Laranja como antes, mas tão logo ele sente que Laranja está a distância de ataque, ele pode selecionar para ativo em uma ou duas transmissão do VDS e obter uma solução de alvo imediata do Laranja. O alcance onde o eco de retorno é forte o suficiente para dar esta solução também é variável,  dependendo do tipo de sonar, do aspecto do alvo, da presença ou não de cobertura anecóica e vários outros fatores. Enquanto ouvindo abaixo da camada como mostrado acima, o sonar de casco ainda é capaz de operações passivas e ativas acima da camada. Esta transmissão é ótima para conduzir operações de GAS em águas-azuis.

Operações em Águas Rasas

Anteriormente, foi indicado que as operações em águas rasas são mais difíceis de conduzir. Agora é importante compreender porque. No exemplo apresentado, pode-se notar que, como regra, o alcance da detecção passiva excede o alcance de detecção ativa. Quando um contato ativo é conseguido, os dois lados estão em distância de ataque um do outro. Naturalmente, o comandante deve preferir expandir o espaço de batalha e engajar o inimigo antes dele chegar no alcance de disparo.

Assim, operações passivas é a regra nestes casos. Operações de águas rasas são a exceção a regra. Embora os barulhos biológicos estejam presentes no oceano, e existam fontes frequentes de contatos falsos (baleias emitindo sons parecidos com tanques de lastro sendo esvaziados), a maior concentração de atividade biológica está nas águas rasas. Além disso, a ação das ondas e marés, o fluxo dos rios e estuários e outros fenômenos naturais combinam para fazer a GAS com uso de sonares passivos seja praticamente impossível esta situação, embora um submarinista operador de sonar mais apto seja capaz de separar sons do fundo em relação aos operadores de superfície.

O segundo fator a considerar é que as águas rasas tem um gradiente térmico mínimo e nenhum efeito nas camadas de zona de convergência. Assim, as unidades de superfície e submarinas estão sempre no mesmo lado da camada. Embora nenhum comandante de submarino renunciará a esta vantagem (furtividade) usando transmissões ativas para procurar contatos, as forças de superfície requerem o uso de sonar ativo quando um eixo de ameaça submarina de águas rasas exista.
Novamente, enquanto isto deve ser feito considerando a contra detecção em mente, o comandante de um GT deve ter outras razões para sacrificar a mobilidade estratégica e operar próximo da costa.  Por outro lado ele deve assumir que já foi detectado, se não até adquirido. Com isto, a escolha lógica é adotar a melhor postura defensiva para a força e esperar que seu radar de busca de superfície encontre algum periscópio levantado a espreita de um disparo. O que não foi explorado até agora são as medidas que devem ser tomadas para minimizar a ameaça durante sua transição até a área de operações.

Operações de GAS Conjuntas

Para uma campanha ASW a nível de teatro ter sucesso, todos os meios de GAS disponíveis devem ser empregado corretamente: superfície, aéreos e submarinos. Cada componente da tríade de GAS tem forças e fraquezas que devem ser claramente compreendidas para o uso tático apropriado.

Dos três, o submarino é o mais efetivo para encontrar e destruir outros submarinos. A raiz desta força se baseia na furtividade. Uma baixa emissão significa que pode ouvir sons tanto quanto a sua presa. Como os submarinos podem cumprir sua missão separadamente, o uso de submarinos nucleares de atraque como hunter-killers será discutido separadamente no capítulo "Comandando Submarinos". Aqui será concentrado na interelação com meios aéreos e de superfície que procuram detectar, localizar e engajar alvos submarinos em uma defesa em camadas. Estas fases de engajamento é análoga as qualidades da triangulação passiva, e compreender seu significado é crucial  para as discussões subsequentes.

GAS de Área

GAS de área tem várias implicações, mas a plataforma específica e táticas usadas para conduzir está ligada ao alcance de sua aplicação. A plataforma de escolha são as aeronave de patrulha marítima (Maritime Patrol Aaircraft - MPA), como o P-3 Orion e o Atlantic, e navios equipados com sonar Towed Array (TA), pois possuem autonomia e potência em termos de armas. Os submarinos também conduzem GAS de área, mas, novamente, seu uso será explorado em outro capítulo. Dos dois, os meios com sonar TA cobrem uma área maior, mas requerem um tempo maior para fazê-lo, enquanto um MPA cobre a mesma área por unidade de tempo, fazendo uma busca rápida de uma área pequena Uma escolha alternativa para GAS de área é uma aeronave embarcada. Embora ela tenha uma pequena autonomia e pouco armamento e carga de sonobóias, ele tem a vantagem de estar próximo da ação e fica pouco tempo na fase de trânsito.

GAS de área é a coordenação do esforço de busca a frente da força principal em áreas específicas do oceano com importância tática. O objetivo da GAS de área é no mínimo detectar e localizar qualquer submarino na área e se as condições táticas e regras de engajamento permitirem, destruí-lo. Com o conceito de defesa em camada, a GAS de área é a primeira oportunidade para um comandante atritar os submarinos inimigos.

Exemplos de GAS de área pode ser a limpeza de um ponto de choque, como estreitos, por um navio equipado com um TA operando a 50-80km a frente de um GT ao longo do PIM. Além disso, o GT que necessita transitar em alta velocidade durante o transito é menos vulnerável a ataques de submarinos por trás, mas é muito mais vulnerável aos submarinos esperando a frente e do lado do PIM. Estes GTs podem usar patrulhas de MPAs a mais de 250km a frente da força ou do lado durante o trânsito.

Tabela 4

ASW  - Fases do Engajamento

 
GAS de Ponto

Uma vez que os submarinos tenham passado pelas unidades que conduzem GAS de área, o próximo obstáculo a ser superado será as coberturas externas. Como discutido antes na seção de posicionamento das unidades, as coberturas externas devem consistir de plataformas GAS e GAA, para permitir defesa mútua em conjunto com suas funções de piquete. Os meios da cobertura externa deve ser preferencialmente passivo e conduzir operações de busca acima e abaixo da camada.

Devido a sua separação da força principal (20-30km com a preferência pela distância até maiores), qualquer contato gerado pelas unidades da cobertura externa irá gerar uma ameaça apenas para estas unidade e não para o corpo principal. Submarinos equipados com mísseis cruise podem ser uma exceção a esta regra. Embora o corpo principal esteja em EMCON Alfa (não emite), é provável que o submarino não tenha informação suficiente para dispara. Além do mais, um comandante prudente irá mudar o rumo do corpo principal para outra direção em relação ao contato enquanto as unidades de cobertura irão examiná-lo.

As unidades de cobertura devem pular sobre todo contato submarino com um helicóptero. Com pelo menos dois navios e um helicóptero segurando o contato passivamente, uma solução de alvo deve ser conseguido rapidamente para conduzir um ataque de torpedo com armas lançadas do ar. Uma arma de longo alcance, como o ASROC, pode ser usada se o submarino estiver muito perto. Como alternativa, se um contato passivo é suficientemente forte que um comandante acredita ser um submarino no seu envelope de sonar ativo, então uma busca ativa pode ser iniciada e conduzido um disparo a queima roupa. Mesmo não sabendo se o ataque foi efetivo ou não (é um dos métodos menos efetivo), será seguido da colocação do submarino na defensiva, dando mais tempo ao comandante para ataques sucessivos.

Figura: Sonar bi-estático. O submarino não sabe da presença do helicóptero até que este passe exatamente acima do submarino.

A tática discutida também é a tática de escolha podendo um submarino ter sorte suficiente para penetrar as coberturas interna. Por já ter encontrado posição de disparo nas HVU da força, qualquer outro esforço deve ser feito para distrair aquele submarino do ataque. Tempo é a essência em colocar armas na água, mesmo se ele não for adquirido adequadamente. Junto com este ataque, pode-se executar todas as evasões de torpedo apropriadas baseadas no conhecimento das cargas levadas pelas classes de submarinos suspeitos.

Táticas de Defesa de Grupos Tarefas

O cenário de um submarino a espreita dentro das fronteiras da formação é o pesadelo de todo comandante de força tarefa. Assim, aqui haverá um corpo de doutrina que pode ser selecionado  para complicar o esforço inimigo de conquistar sua posição. Obviamente, toda consideração relativa a postura EMCON e contra-engajamento ainda se aplica, mas também se pode decidir em realizar um plano de manobras em zig-zag. Um comandante de submarino pode desejar arriscar em levantar o periscópio ou usar o sonar ativo, ou terá que realizar uma TMA (Target Motion Analysis). Ao ser realizado, um comandante de submarino irá determinar o curso e velocidade do alvo ao observá-lo passivamente e calcular o movimento relativo das mudanças de direção que ele vê. Desde que o sonar passivo informe a direção do alvo, mas nenhuma outra informação, o submarino pode realizar sua TMA no alvo vários minutos antes dele estar certo de sua informação. Se o alvo resolve zig-zaguear, todo o trabalho será perdido e o submarino deverá reiniciar o TMA. Uma  vez que o comandante do submarino tem a solução do alvo ele pode disparar um torpedo guiado ou míssil. Sua solução de alvo é o que o comandante do GT está tentando negar ao comandante do submarino.

Sumário

Os submarinos são a maior ameaça em um teatro multi-ameaça. Um comandante deve considerar sua postura de GAS como um parte integral de todo planejamento da missão. Para manejar um submarino corretamente, deve-se compreender os elementos táticos do ambiente em que opera e usar todos os meios GAS possíveis para conter sua vantagem de furtividade e surpresa.

 O AMBIENTE SUBMARINO

O sonar ativo funciona basicamente como o radar, só que usa pulsos sonoros ao invés de ondas de rádio. As ondas de rádio não se propagam sob a água além de poucos metros.

Os pulsos do sonar (o conhecido "ping"), é emitido e ao encontrar um obstáculo, retorna ao emissor. Medindo-se o tempo que o "ping" levou para ir e voltar, tem-se como calcular a distância do objeto ecoado com "relativa" precisão. A precisão é "relativa" porque os pulsos do sonar sofrem diversos tipos de atenuação causados pela temperatura, salinidade e pressão da água, que mudam de acordo com as estações do ano, posições geográficas e condições atmosféricas. 

Um fenômeno muito conhecido que prejudica os sonares ativos são as camadas termais ou isotérmicas, que desviam as ondas dos sonares, para cima e/ou para baixo, criando zonas de "sombra", onde os submarinos podem se ocultar. (Figura1).

Figura 1

Na situação apresentada, parte do feixe que parte do sonar do navio, se propaga próximo da superfície e parte dele se desvia para baixo, voltando para cima logo adiante, mas deixando uma zona de "sombra", onde o submarino se oculta. Nessas condições, o submarino sabe da presença do navio de superfície, porque usa o sonar passivo, que usa hidrofones só para escuta.

Camadas Termais

Essas camadas são partes de água de temperatura diferente, que provocam uma redução brusca na velocidade do som, desviando parte do feixe para baixo e criando "dutos", onde o som se propaga com certa uniformidade. (figura2 ).  

Figura 2: O Raio Limite e a Zona de Sombra

A figura mostra o duto de superfície e a zona de sombra (shadow zone), a área que deixa de ser coberta pelo sonar, devido ao desvio do feixe.

Como o mar é um ambiente dinâmico, principalmente com os navios em movimento, as camadas podem mudar de profundidade sem aviso prévio, alterando a curva de desempenho do sonar que foi feita anteriormente. Essas curvas de desempenho são geradas com dados obtidos no lançamento de sondas, que vão mergulhando e transferindo dados para o navio ou helicóptero, mostrando onde estão as camadas naquele momento, a pressão da água, salinidade etc. Por isso essas sondas têm que ser lançadas periodicamente.

Como pudemos ver nos gráficos, o som não se propaga no meio líquido com a mesma velocidade em todas as direções. A propagação anômala do som na água faz com que o sinal sonoro emitido pelo sonar ativo e o ruído produzido por um submarino submerso sejam desviados em suas trajetórias. Normalmente em áreas marítimas de grande profundidade, a salinidade não varia muito, mas a pressão da água sim, aumentando com a profundidade. A temperatura se altera também, segundo um padrão mais variável. Em geral, esta é mais ou menos constante (embora sujeita a variações sazonais) até 200 ou 300m de profundidade, seguindo-se uma queda de temperatura até cerca de 1.200m (denominada "termoclinal permanente"), e novamente temperatura constante até o fundo.

A velocidade do som é praticamente constante próximo à superfície e aí os feixes sonoros não são desviados. Mais abaixo, porém, a velocidade do som diminui com a profundidade, fazendo com que os feixes sonoros sejam desviados para baixo. Finalmente, a velocidade começa a aumentar de novo com o aumento de pressão (o que aumenta a densidade da água), fazendo com que os feixes sonoros sejam desviados para cima de novo.
Podemos ver então que existe um "duto de superfície", no qual o som se propaga a grandes distâncias razoavelmente bem, até se dissipar por completo.

Abaixo da "camada termal", o alcance do sonar é reduzido pelo desvio dos feixes sonoros para baixo, tornando necessário o uso do sonar de profundidade variável (VDS), para compensar a perda de alcance do sonar de casco (figura 3).

Figura 3. Efeito dos sonares de profundidade variável(VDS).

Mesmo assim, o alcance do sonar passivo de um submarino é o dobro do alcance do sonar ativo de um navio de superfície. 

Vimos que abaixo da "camada termal" o alcance do sonar é reduzido por causa do desvio dos feixes sonoros para baixo, devido à diminuição da velocidade do som. A profundidade de velocidade mínima do som é conhecida como "canal de profundidade", no qual o som é focalizado e tende a voltar à superfície a grandes distâncias; permitindo a detecção de alvos na primeira ou na segunda "zonas de convergência" (de 30 e a 80 mil metros de distância - ver gráfico figura 4).

Figura 4. Zona de Convergência.

O fenômeno das "zonas de convergência" descrito acima, está sujeito a certas condições climáticas sazonais ou geográficas, em áreas de grande profundidade.

Sonares do tipo AN/SQS-26 que equipam os contratorpedeiros classe "Pará" têm alcance de zona de convergência e capacidade de reflexão de fundo.

Naturalmente, as condições operativas do Báltico ou do Mediterrâneo não são as mesmas do Atlântico Sul. Além disso, os ecos de retorno ou os ruídos produzidos pelo alvo sofrem interferências de origem humana (passagem de navios, explosão de armas submarinas ou métodos de despistamento) ou ambiental (relevo do fundo, vegetação marinha ou cardumes de peixes).

Em termos de alcance, os submarinos conseguem detectar navios de superfície a partir de 100 mil jardas (53 milhas) de distância, enquanto o alcance do sonar ativo dos navios chega ao máximo de 25 milhas em condições ideais (excetuando-se as situações de "zona de convergência"). Os sonares ativos de helicópteros têm alcance de 16 mil jardas a 25 mil. A propósito, cada jarda vale 0,91m.

"I wish to have no connection with any ship that does not sail fast, for i wish to go in harms way"
John Paul Jones, novembro de 1778.

 

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