Tổng quan:
– Lớp trước: Ohio
– Giá thành:
+ 109,8 tỷ đô-la Mỹ cho 12 chiếc (thời giá 2021, dự kiến)
+ 9,15 tỷ đô-la Mỹ mỗi chiếc (dự kiến năm 2021)
– Được xây dựng: từ năm 2020 đến nay
– Kế hoạch: 12 chiếc
– Đã đặt hàng: 2
– Đang đóng: 1
– Kiểu loại: tàu ngầm tên lửa đạn đạo (SSBN)
– Lượng giãn nước: 21.140 tấn (khi lặn)
– Chiều dài: 171 m
– Độ rộng: 13 m
– Lò phản ứng hạt nhân năng lượng đã lắp đặt
– Động cơ đẩy turbo-điện, bơm phản lực
– Quân số: 155 người
– Khí tài: Phiên bản phóng to của sonar LAB lớp Virginia
– Hệ thống vũ khí: 16 × Trident D5 và ống phóng lôi kép.
Tàu ngầm lớp Columbia, trước đây được gọi là Tàu ngầm thay thế Ohio và Tàu ngầm tương lai SSBN-X, là một lớp tàu ngầm hạt nhân sắp ra mắt được thiết kế để thay thế các tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo lớp Ohio của Hải quân Hoa Kỳ. Chiếc tàu ngầm đầu tiên chính thức bắt đầu được đóng vào ngày 1/10/2020, và dự kiến đi vào hoạt động vào năm 2031.
Lớp Columbia đang được thiết kế để thay thế các tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo lớp Ohio trang bị vũ khí UGM-133 Trident II, các tàu còn lại của chúng sẽ ngừng hoạt động, mỗi năm 1 chiếc, bắt đầu từ năm 2027. Lớp Columbia sẽ đảm nhiệm vai trò tàu ngầm hiện diện trong lực lượng hạt nhân chiến lược của Hoa Kỳ.
Electric Boat đang thiết kế các tàu ngầm thay thế Ohio với sự trợ giúp của Newport News Shipbuilding. Tổng cộng có 12 tàu ngầm được lên kế hoạch, với việc đóng chiếc đầu tiên bắt đầu vào năm 2021. Mỗi tàu sẽ có 16 ống tên lửa, mỗi ống mang một tên lửa Trident II D5LE. Các tàu ngầm sẽ dài 170,7 m và đường kính 13,1 m, giống như thiết kế của lớp Ohio và đường kính lớn hơn 30 cm.
Trong các nghiên cứu để xác định số lượng tàu ngầm cần thiết để hỗ trợ lực lượng hạt nhân chiến lược của Hoa Kỳ, Hải quân Hoa Kỳ đã xem xét số lượng tên lửa cần có trên biển và các khu vực tại bất kỳ thời điểm nào, số lượng tên lửa của mỗi tàu ngầm được trang bị vũ khí và khả năng tàu ngầm vẫn không bị đối phương phát hiện và có khả năng phóng tên lửa. Cũng cần lưu ý đến lịch trình bảo dưỡng của mỗi tàu ngầm sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khả năng sẵn sàng triển khai nhiệm vụ của con thuyền đó. Các nghiên cứu giảm chi phí khám phá các khả năng thiết kế và chế tạo, bao gồm việc bổ sung các ống tên lửa vào thiết kế của tàu ngầm tấn công lớp Virginia, chế tạo tàu ngầm thay thế lớp Ohio sử dụng các thiết kế lớp Ohio cập nhật và phát triển một thiết kế tàu ngầm thay thế Ohio hoàn toàn mới.
Sử dụng thông tin từ các nghiên cứu này, Hải quân kết luận rằng một thiết kế mới sẽ là phương án ít tốn kém nhất có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ, cả hai phương án thiết kế lớp Virginia sửa đổi và lớp Ohio được cập nhật đều yêu cầu tiếp nhiên liệu giữa vòng đời đắt đỏ, trong khi mỗi lõi hạt nhân lớp Columbia sẽ tồn tại miễn là tàu ngầm còn hoạt động.
Việc thiết kế và phát triển công nghệ của lớp Columbia dự kiến sẽ tiêu tốn 4,2 tỷ đô-la (tài khóa 2010), mặc dù công nghệ và các thành phần từ các lớp Ohio và Virginia sẽ được đưa vào nếu có thể, để tiết kiệm tiền. Chi phí để xây dựng Columbia, con tàu đầu tiên của lớp, ước tính khoảng 6,2 tỷ đô-la (tài khóa 2010). Hải quân có mục tiêu giảm chi phí trung bình của 11 chiếc còn lại theo kế hoạch trong lớp xuống còn 4,9 tỷ đô-la mỗi chiếc (tài khóa 2010). Tổng chi phí vòng đời của toàn bộ lớp ước tính khoảng 347 tỷ đô-la. Chi phí cao của các tàu ngầm dự kiến sẽ cắt giảm đáng kể trong việc đóng tàu Hải quân.
Vào tháng 4/2014, Hải quân đã hoàn thành một báo cáo đặc điểm kỹ thuật dài 300 trang cho các tàu ngầm của Chương trình Thay thế Ohio (Ohio Replacement Program submarines). Có 159 thông số kỹ thuật bao gồm hệ thống vũ khí, thoát hiểm, hệ thống lặn, cửa sập, cửa ra vào, hệ thống dẫn nước biển và chiều dài thiết lập là 170 m, một phần cho phép đủ khối lượng bên trong thân tàu chịu áp lực.
Vào tháng 3/2016, Hải quân Hoa Kỳ thông báo rằng General Dynamics Electric Boat đã được chọn làm nhà thầu chính và xưởng thiết kế chính. Electric Boat sẽ thực hiện phần lớn công việc, trên tất cả 12 tàu ngầm, bao gồm cả việc lắp ráp cuối cùng. Tất cả 18 tàu ngầm lớp Ohio từng được đóng tại Electric Boat. Huntington Ingalls Industries ’Newport News Shipbuilding sẽ đóng vai trò là nhà thầu phụ chính, tham gia thiết kế và xây dựng và thực hiện 22-23% công việc được yêu cầu.
Vào cuối năm 2016, khoảng 3.000 nhân viên đã tham gia, chỉ riêng ở Electric Boat, trong giai đoạn thiết kế chi tiết của chương trình, với việc mua sắm chiếc tàu ngầm đầu tiên dự kiến vào năm 2021. Việc hoàn thành chiếc tàu ngầm đầu tiên được lên kế hoạch vào năm 2030, tiếp theo là đưa nó vào hoạt động vào năm 2031. Tất cả 12 chiếc tàu ngầm dự kiến sẽ được hoàn thành vào năm 2042 và duy trì hoạt động cho đến năm 2085.
Vào ngày 28/7/2016, có thông tin cho rằng chiếc tàu ngầm đầu tiên của lớp này sẽ được đặt tên là Columbia, để kỷ niệm thủ đô của Hoa Kỳ. Lớp Columbia được Bộ trưởng Hải quân Ray Mabus chính thức chỉ định vào ngày 14/12/2016, và chiếc tàu ngầm dẫn đầu sẽ là USS Columbia (SSBN-826). Hải quân muốn mua chiếc tàu lớp Columbia đầu tiên vào năm 2021.
Vào ngày 28/10/2020, Bộ trưởng Hải quân Hoa Kỳ Kenneth J. Braithwaite thông báo rằng chiếc tàu ngầm thứ hai sẽ được đặt tên là USS Wisconsin.
Vào ngày 7/6/2021, văn phòng Ngân sách Hải quân Hoa Kỳ thông báo rằng tổng chi phí cho chiếc tàu ngầm đầu tiên, Columbia, sẽ lên tới 15,03 tỷ đô-la, nhưng điều đó cũng bao gồm chi phí lập kế hoạch cho toàn bộ chương trình.
Mặc dù vẫn đang phát triển, sau đây là một số đặc điểm của thiết kế SSBN (X):
– Thời gian phục vụ dự kiến là 42 năm (theo kế hoạch mỗi tàu ngầm sẽ thực hiện 124 cuộc tuần tra răn đe trong thời gian phục vụ của nó).
– Lõi nhiên liệu hạt nhân có tuổi thọ của tàu đủ để cung cấp năng lượng cho tàu ngầm trong toàn bộ thời gian phục vụ dự kiến của nó, không giống như các tàu ngầm lớp Ohio, vốn yêu cầu tiếp nhiên liệu hạt nhân giữa vòng đời.
– Các ống phóng tên lửa có cùng kích thước với ống phóng của lớp Ohio, với đường kính 2.200 mm và chiều dài đủ để chứa tên lửa D-5 Trident II.
– 16 ống phóng tên lửa thay vì 24 ống phóng tên lửa trên tàu ngầm lớp Ohio.
– Mặc dù SSBN (X) có ít ống phóng hơn tàu ngầm lớp Ohio, nhưng SSBN (X) dự kiến sẽ có lượng giãn nước khi lặn tương đương với tàu ngầm lớp Ohio.
Hải quân Hoa Kỳ cũng đã tuyên bố rằng “do những yêu cầu đặc biệt về tính phù hợp chiến lược, các SSBN (X) phải được trang bị những khả năng tàng hình và khả năng tàng hình hiện đại nhất để đảm bảo chúng có thể sống sót trong suốt vòng đời 40 năm của chúng”.
Vào tháng 11/2012, Viện Hải quân Hoa Kỳ, trích dẫn Bộ Tư lệnh Hệ thống Biển Hải quân, đã tiết lộ thông tin thiết kế bổ sung:
– Bánh lái ngáng đuôi tàu hình chữ X (cánh ngầm)
– Bánh lái đứng
– Truyền động điện
– Thiết bị sẵn có được phát triển cho các thiết kế tàu ngầm trước đây (SSN lớp Virginia), bao gồm động cơ đẩy phản lực bơm, lớp phủ chống dội âm và hệ thống sonar có khẩu độ lớn (LAB).
Tàu ngầm lớp Columbia cũng có thể được trang bị Hệ thống chiến thuật tác chiến tàu ngầm SWFTS (Submarine Warfare Federated Tactical System), một cụm hệ thống tích hợp sonar, hình ảnh quang học, điều khiển vũ khí…
Truyền động điện
Truyền động điện là một hệ thống động lực sử dụng động cơ điện làm quay chân vịt của tàu. Nó là một phần của khái niệm rộng hơn (Năng lượng điện tích hợp) với mục đích là tạo ra một “tàu điện toàn phần”. Truyền động điện sẽ làm giảm chi phí vòng đời của tàu ngầm đồng thời giảm độ ồn âm thanh.
Hệ thống truyền động điện tăng áp đã được sử dụng thành công trên các tàu chỉ huy của Hoa Kỳ (thiết giáp hạm và hàng không mẫu hạm) trong nửa đầu thế kỷ 20, và trên tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân nhỏ USS Tullibee vào cuối những năm 1950. Tuy nhiên, một tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân khác, USS Glenard P. Lipscomb, được trang bị động cơ turbo điện nhưng tỏ ra kém hiệu quả và gặp phải các vấn đề về độ tin cậy cũng như bảo trì. Tính đến năm 2013, chỉ có Hải quân Pháp sử dụng hệ thống truyền động turbo điện trên các tàu ngầm lớp Triomphant chạy bằng năng lượng hạt nhân.
Về mặt khái niệm, truyền động điện chỉ là một phân đoạn của hệ thống động lực (nó không thay thế lò phản ứng hạt nhân hoặc tuabin hơi nước). Thay vào đó, nó thay thế bánh răng giảm tốc (truyền động cơ học) được sử dụng trên các tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân trước đó. Năm 1998, Ủy ban Khoa học Quốc phòng đã dự kiến về một tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân sẽ sử dụng chuyển đổi năng lượng trực tiếp, loại bỏ đòi hỏi về cả bánh răng giảm tốc cũng như tuabin hơi nước.
Năm 2014, Northrop Grumman được chọn là nhà thiết kế và sản xuất chính của các tổ máy phát tuabin. Các tuabin chuyển đổi nhiệt năng trong hơi nước thành cơ năng, và các máy phát điện chuyển năng lượng cơ học đó thành năng lượng điện. Năng lượng điện sau đó được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hệ thống trên tàu cũng như để đẩy thông qua động cơ điện.
Nhiều động cơ điện khác nhau đã và đang được phát triển cho cả tàu quân sự và phi quân sự. Những máy móc đang được xem xét để ứng dụng trên các tàu ngầm của Hải quân Hoa Kỳ trong tương lai bao gồm động cơ nam châm vĩnh cửu (PMM) (đang được phát triển bởi General Dynamics và Newport News Shipbuilding) và động cơ đồng bộ siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS), được phát triển bởi Siêu dẫn Mỹ cũng như General Atomics.
Các dữ liệu gần đây hơn cho thấy Hải quân Hoa Kỳ dường như đang tập trung vào các động cơ đẩy điện có khe hở xuyên tâm, nam châm vĩnh cửu (mặc dù thiết kế tàu khu trục lớp Zumwalt đã chuyển từ PMM sang một động cơ cảm ứng tiên tiến). Động cơ nam châm vĩnh cửu đang được thử nghiệm trên Phương tiện quy mô lớn II (Large Scale Vehicle II) để có thể ứng dụng trên các tàu ngầm lớp Virginia sản xuất sau, cũng như các tàu ngầm trong tương lai. Động cơ nam châm vĩnh cửu, do Siemens AG phát triển, được sử dụng trên tàu ngầm Type 212, phục vụ cho hải quân Đức và Ý.
Các báo cáo về tàu ngầm lớp Dreadnought của Hải quân Hoàng gia Anh, lớp dự kiến sẽ thay thế lớp tàu ngầm tên lửa đạn đạo lớp Vanguard, cho biết rằng các tàu này có thể có truyền động ngầm không trục SSD (submarine shaftless drive) với một động cơ điện gắn bên ngoài thân tàu chịu áp lực. SSD cũng đã được Hải quân Hoa Kỳ đánh giá, nhưng vẫn chưa rõ liệu loại thay thế lớp Ohio có tính năng hay không. Trên các tàu ngầm hạt nhân đương đại, tuabin hơi nước được liên kết với các bánh răng giảm tốc và một trục quay cánh quạt đẩy/máy bơm phản lực. Với SSD, hơi nước sẽ dẫn động các máy phát điện tăng áp, được cung cấp bởi tuabin hơi nước, sẽ được kết nối với một điểm nối điện không xuyên thủng ở cuối phía sau của thân tàu áp lực, với một động cơ điện kín nước được gắn bên ngoài, có thể là một hệ thống Động cơ đẩy tích hợp, cung cấp năng lượng cho bộ đẩy phản lực bơm, mặc dù các khái niệm SSD không có bộ đẩy phản lực bơm cũng tồn tại. Các dữ liệu gần đây hơn, bao gồm mô hình quy mô Thay thế Ohio được trưng bày tại Triển lãm Biển-Không-Vũ trụ năm 2015 của Liên đoàn Hải quân, chỉ ra rằng Thay thế Ohio sẽ có động cơ đẩy phản lực bơm về mặt hình ảnh tương tự như động cơ được sử dụng trên lớp Virginia. Lớp này sẽ chia sẻ các thành phần từ lớp Virginia để giảm rủi ro và chi phí xây dựng.
Khoang tên lửa chung
Vào tháng 12/2008, General Dynamics Electric Boat Corporation đã được chọn để thiết kế Khoang Tên lửa Chung sẽ được sử dụng trên chiếc kế nhiệm lớp Ohio.
Vào năm 2012, Hải quân Hoa Kỳ đã công bố kế hoạch cho SSBN (X) của mình để chia sẻ thiết kế khoang tên lửa chung CMC (common missile compartment) với tàu ngầm tên lửa đạn đạo lớp Dreadnought của Hải quân Hoàng gia Anh. CMC sẽ chứa SLBM trong “gói bốn”.
Tàu trong lớp
– Columbia SSBN-826, đặt hàng ngày 30/3/2016, đặt ky ngày 1/7/2022
– Wisconsin SSBN-827, đặt hàng ngày 30/11/2020./.
