En ubåt i rymden
Det är egentligen inte så galet som det låter att jämföra en ubåt och en rymdfarkost. Det finns många områden där man kan dra paralleller mellan havsdjupens utmaningar och tyngdlösheten utanför jordens atmosfär. Och dessa förutsättningar ställer likartade krav på konstruktion och tillverkning av de båda farkosterna.
Sedan Saabs förvärv av Kockums 2014 har varvet i Karlskrona uppgraderats och modifierats på många områden. Arbetsmiljön har förbättrats för att ta bort tunga och monotona arbetsmoment. Digitala verktyg har införts och tillsammans med industrirobotar och NC-maskiner borgar det för tillverkning med hög precision. Allt detta har gjorts med målet att kunna bygga en farkost som vad gäller komplexitet och funktion inte står rymdfarkoster efter. Låt oss jämföra en del fakta och titta på hur avancerade dessa båda system egentligen är och vad som förenar respektive skiljer dem åt.
Livsuppehållande system
Gemensamt för rymdfarkoster och ubåtar är att det krävs avancerade system för att hålla besättningen vid liv. Andningsluften måste hålla en jämn nivå av syre, koldioxid och kväve. Det är i princip samma typ av system på båda farkosterna för att reducera koldioxidhalten från utandningsluften.
Vad gäller vatten för dryck, mat och hygien kan man ombord på ubåten använda avsaltning och har i princip obegränsad tillgång på färskvatten. För rymdfarkosten är däremot vattenmängden begränsad, och man återanvänder upp till 80 % av vattnet från bland annat utandningsluft, avlopp och tvätt.
Innan en ubåt lämnar hamn bunkrar den mat och förnödenheter för hela sitt uppdrag. God och näringsriktig mat är en viktig faktor som påverkar hur väl en besättning kan utföra sina uppdrag. Svenska ubåtar är kända för sina duktiga kockar och goda mat, något som uppskattas under 3 veckor till havs.
Ombord på till exempel den internationella rymdstationen ISS serveras bara mat som är färdigförpackad och kan ätas utan risk för kringflygande smulor. Även om det finns variation blir det kanske lite enformigt för besättningen som kan vistas i upp till 6 månader ombord. Rekordet i rymden innehas av kosmonauten Valery Polyakov som 1994 - 1995 tillbringade 438 dygn ombord på ryska rymdstationen MIR. Vad han tyckte om maten vet vi inte.
Krafter och fart
Saturn V-raketen som bland annat användes för de bemannade månfärderna var den kraftfullaste raket som byggts. Den var 110 meter hög och vägde ca 3 000 ton och medförde en kapsel med besättning på 3 personer. En fullt utrustad ubåt av Blekingeklass (A26) kommer väga runt 2 000, vara 62 meter lång och ha en besättning på upp till 30 personer.
Saturn V-raketen har motorer i första steget som utvecklar en dragkraft på otroliga 34 miljoner Newton och drevs av 1 204 000 liter flytande syre och 770 000 liter bränsle. Detta förbrukades under en driftstid på knappt 3 minuter. Det tog raketen till en höjd av 61 km och en hastighet av 8 600 km/h.
Den svenska ubåten HMS Gotland har Stirlingmotorer med tillhörande generatorer för att ladda batterierna, vilket kan hålla ubåten operativ i upp till 3 veckor i undervattensläge. För detta använder även Stirlingmotorerna flytande syre. Marschfart är då ca 3-5 knop, dvs. runt 9 km/h. Vid gång i ytläge kan batterierna laddas med mer traditionell dieselgenerator. Något som däremot omgående avslöjar ubåtens läge för eventuella fiender.
Tryck och temperatur
Djupaste punkten i världshaven finns i Marianergraven, i Stilla Havet mellan Japan och Filipinerna. Den Schweiziske djuphavsforskaren Jacques Piccard ledde i januari 1960 en expedition som nådde havsbotten på 10 916 meters djup.
Även i Östersjöns till synes ringa djup är påfrestningarna på en undervattensfarkost mycket stora. Den djupaste punkten här finns Landsortsdjupet, i Stockholms södra skärgård. Den svenska ubåtsräddningsfarkosten URF, som byggts av Kockums, nådde 2015 botten på 444 meters djup.
En ubåt som befinner sig 200 meter under ytan utsätts för ett yttre tryck på 20 bar. Det är jämförbart med att man på en handflata tar en vikt på 2 ton. En farkost i rymdens vakuum utsätt för ett inre tryck på 1 bar. Båda dessa ställer högra krav på konstruktion av skrov och utrustning, men på lite olika vis.
För en ubåt finns det i storleksordningen 10 000 rördetaljer som förutom höga tryck skall hantera vätskor och gaser som är giftiga, explosiva eller livsuppehållande. Där finns bland annat rör för bränsle, flytande syre, färskvatten och friskluft. Samtliga rör helsvetsas, provtrycks och röntgas – inget får lämnas åt slumpen.
Vad gäller temperatur finns det också likheter mellan rymden och havsdjupen, om än i lite olika skala. En ubåt ska klara att operera i arktiska och i tropiska vatten. Under extrema förhållanden med solinstrålning kontra isvatten, kan man komma upp i ett temperaturspann på cirka 60 grader Celsius. Ytan av en farkost i omloppsbana kring jorden kan i sin tur ha en variation mellan sol- och skuggsida på 300 grader. I båda fallen ställer det krav på materialval och sammanfogning, liksom isolering och komfort för besättningen.
Ljudlöst
I rymden kan ingen höra dig skrika, är ett populärt filmcitat. Det beror på att utanför jordens atmosfär finns det ingen luft som kan fortplanta ljudvågorna. I samband med uppskjutning av Saturn V-raketen så har man vid havsnivå däremot mätt upp en ljudnivå på nästan 180dB. Smärtgränsen ligger på 120 dB.
Under havsytan är det precis tvärt om, vatten leder ljud väldigt bra. Med känsliga mikrofoner kan man höra en ubåt på många mils avstånd. För att kunna uppträda utan att upptäckas måste ubåten vara konstruerad på ett sätt så att alla ljud och vibrationer minimeras. Skrov och propeller utformas för att motverka turbulens och vibrationer; motorer och utrustning monteras på gummiupphängda plattformar; besättningen tränas att uppträda ljudlöst. Allt sammantaget gör att svenska ubåtar är särskilt svåra att upptäcka, i Östersjöns bräckta vatten såväl som i Stillahavets salta djup. De är tystare än en viskning, som brukar anges till 20 dB.
Uppdrag och yttre hot
De flesta ubåtar har militära uppdrag, i form av bland annat spaning och vapeninsatser. Därmed är de också utsatta för yttre hot från fiender i form av till exempel minor, torpeder och sjunkbomber. Ubåtar som tillverkas av Kockums dimensioneras för att motstå undervattensdetonationer. Besättningsutrymmen och system placeras på gummiupphängda plattformar som tar upp och dämpar chockvågorna från dessa kraftiga stötar. Före leverans testas samtliga svenska ubåtar genom att utsättas för realistiska och kontrollerade detonationer. Med besättning ombord.
Bortsett från i sci-fi filmer finns inga fientliga hot mot bemannade rymdfarkoster. Däremot kan de utsättas för kringflygande rymdskrot. Små partiklar som färdas i överljudshastighet kan skapa stora skador på farkostens hölje och besättningsmedlemmar på rymdpromenad. (Utanför jordens atmosfär finns det inget ljud, men vi använder hastighetsjämförelsen som illustration ändå).
De nya ubåtarna av Blekingeklass kommer göra det möjligt att utföra uppdrag liknande rymdpromenader. I undervattensläge kommer man via en sluss, att både sända ut och ta in dykare och utrustning. Något som är helt nytt och än så länge unikt. Den slussen är funktionsmässigt inte lång från vad som finns på rymdstationen ISS. Men den kommer utsättas för betydligt större tryckskillnader än vad som finns i rymden.
Konstruktion och tillverkning
Utveckling och tillverkning av en ny ubåtsklass, som Blekingeklassen, kan ta över 10 år. Fullt jämförbart med rymdfarkoster. Utvecklarna måste brottas med utmaningar som att i ett begränsat utrymme få in många komplexa system. Något som produktionspersonal därefter dessutom ska lyckas bygga och montera.
Vid framtagning av både rymdfarkoster och ubåtar förlitar man sig i dag på datorstöd och industrirobotar. Det innebär för ubåtarnas del att varenda detalj och delsystem finns ritad, beskriven och definierad i en 3D-modell. I samband med produktionen kan denna information sedan användas som indata till svetsrobotar, bearbetningsmaskiner och som installationsanvisningar.
Rymdfarkoster monteras till stor del i renrumsmiljö. Ett hårstrå kan vara förödande för hållfasthet och funktion. Ubåtsproduktion är inte riktigt så krävande, även om det för vissa systemdetaljer finns liknande krav. En otät ventil eller läckande kabelgenomföring kan vid de högra tryck som råder under ytan snabbt resultera i allvarliga incidenter.
Den som idag besöker Saabs ubåtsvarv i Karlskrona kommer mötas av en anläggning som är säker och effektiv för såväl medarbetare som miljö. Här har man under de senaste åren genomfört stora investeringar i arbetsmiljö, maskiner och kompetens. Varvsområdet må vara över 300 år, och väldsarvsklassad, men här finns idag världens modernaste tillverkningsanläggning för en helt ny generation ubåtar. Bemannat av en ny generation duktiga och hängivna skeppsbyggare.
Utforska våra ubåtar
Utöver att nyligen ha gjort omfattande livstidsförlängning på HMS Gotland och Uppland bygger vi nya A26-ubåtar till Försvarsmakten.