ในบทความตอนก่อน ผมได้เขียนถึงเรือรบรุ่นใหม่อย่างเรือ LCS หรือ Literal Combat Ship ของสหรัฐอเมริกาไปแล้ว (กระดูกงู ฉบับเดือน สิงหาคม ๒๕๕๓) ซึ่งเราจะเห็นว่าเรือ LCS นั้น อัดแน่นไปด้วยเทคโนโลยีแห่งโลกอนาคต เพื่อตอบสนองภารกิจและบทบาทใหม่ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ไม่ว่าจะเป็น Mission Package ที่ทำให้เรือสามารถปรับเปลี่ยนภารกิจได้อย่างหลากหลาย , การใช้ยานใต้น้ำ ผิวน้ำ และอากาศยานไร้คนขับ , การใช้ระบบเซนเซอร์ และระบบอัตโนมัติเพื่อลดจำนวนกำลังพลประจำเรือ และรูปทรงเรืออันแปลกตา อย่างกับหลุดออกมาจากในหนังสตาร์วอรส์

แต่ถ้านั่นทำให้คุณผู้อ่านคิดไปว่า เทคโนโลยีในเรือ LCS คือเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดที่เราจะได้พบเห็นในเรือรบแล้วล่ะก็ ผมคงต้องบอกว่า สหรัฐฯ ยังเก็บงำเทคโนโลยีสุดล้ำไว้อีกเพียบครับ ซึ่งบทความชุดนี้ ผมจะนำท่านไปรู้จักกับโปรเจ็คต์ในอนาคตอีกหลายโปรเจ็คต์ ของสหรัฐฯ  บางโปรเจ็คต์ยังอยู่ในขั้นตอนของการวิจัยและพัฒนา บางโปรเจ็คต์อยู่ในขั้นตอนการวางแผน และอนุมัติ บางโปรเจ็คต์ก็ผ่านการอนุมัติแล้ว และกำลังสร้างหรือทดลองอยู่  ซึ่งจะมีโปรเจ็คต์อะไรที่น่าสนใจบ้างนั้น ลองไปดูกันครับ
  1. โปรเจ็คต์ CVN-21 Gerald R. Ford Class Supercarrier
  2. โปรเจ็คต์ DDG-1000 Zumwalt Class
  3. F-35 JSF Lightning II
  4.  Ship-to-Shore-Connection
สำหรับบทความในตอนนี้ ซึ่งถือเป็นตอนแรกนั้น ผมขอเริ่มจาก โปรเจคต์เรือบรรทุกเครื่องบินขนาดยักษ์ CVN-21  ที่มีชื่อเรืออย่างเป็นทางการว่า USS Gerald R. Ford รหัส CVN-78 และเป็นต้นแบบของเรือบรรทุกเครื่องบินชั้นใหม่ที่เรียกสั้น ๆ ว่า Ford Class
 

ภาพจากโปรแกรม 3 มิติ
 
ความเป็นมาของโปรเจ็คต์

โปรเจคต์ CVN-21 เป็นโปรเจคต์ในการสร้างเรือบรรทุกเครื่องบินขนาดใหญ่ เพื่อทดแทนเรือบรรทุกเครื่องบิน USS Enterprise (CVN-65) ซึ่งประจำการมาแล้ว 49 ปี และกำลังจะปลดระวางประจำการในปี ค.ศ. 2015 กับเรือบรรทุกเครื่องบินชั้น Nimitz (CVN-68) ซึ่งเป็นเรือรบที่ใหญ่ที่สุดในโลก ณ ขณะนี้ และแน่นอนว่า USS Gerald R. Ford จะทำลายสถิตินี้ เมื่อมันเข้าประจำการ


ภาพจากโปรแกรม 3 มิติ
 
สำหรับคำว่า เรือบรรทุกเครื่องบินขนาดใหญ่ หรือ Supercarrier นั้น เป็นคำเรียกเรือบรรทุกเครื่องบินที่มีระวางขับน้ำตั้งแต่ 70,000 ตันขึ้นไป ซึ่งนั่นทำให้ในโลกนี้มีเพียง สหรัฐฯ เพียงประเทศเดียวที่มีเรือรบประเภทนี้  เห็นได้ชัดว่าการนิยามขนาดของเรือนั้นเข้าข้างประเทศตัวเองมากไปหน่อย เพื่อให้ประเทศตนเองนั้นมีเรือประเภทนี้เพียงชาติเดียวในโลก (สหราชอาณาจักร มีเรือบรรทุกเครื่องบิน ชั้น Queen Elizabeth-class ที่มีระวางขับน้ำ 65,000 ตัน) แต่นั่นก็อยู่ในวิสัยที่ประเทศเค้าทำได้ เพราะในปัจจุบันมีเพียงอู่ต่อเรือแห่งเดียวเท่านั้น ที่สามารถต่อเรือใหญ่ขนาดแสนตันได้ นั่นคือ อู่ต่อเรือ Northrop Grumman Shipbuilding Newport News
   
โปรเจ็คต์ CVN-21 เริ่มต้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ.2000 โดยมีการกำหนดความต้องการหลักของเรือบรรทุกเครื่องบินลำใหม่นี้ ว่าจะต้องมีขนาดพอ ๆ กับ USS Nimitz แต่ใช้กำลังพลน้อยกว่า ความต้องการในการซ่อมบำรุง และภาระงานของกำลังพลประจำเรือต้องลดลง และการปฏิบัติการบินจะต้องเพิ่มขึ้น โดยรวมแล้วสามารถเข้าใจได้ง่าย ๆ คือ “ลดต้นทุน แต่เพิ่มผลผลิต” นั่นเอง
 
การออกแบบ
   
เรือบรรทุกเครื่องบินลำใหม่นี้ ใช้เทคโนโลยีการต่อเรือที่ทันสมัยตั้งแต่การออกแบบ โดยได้มีการใช้โปรแกรมช่วยออกแบบ ในรูปแบบ 3 มิติ ที่เรียกว่า 3D Collaborative Visualization Tool ที่มีชื่อว่า CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application) ด้วยโปรแกรมนี้ ทำให้ผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะเป็น อู่ต่อเรือ , ฝ่ายทหารเรือ และ ช่างในส่วนต่าง ๆ สามารถมองเห็นภาพงานของตนเองได้ชัดเจนขึ้นในรูปแบบสามมิติ สามารถมองเห็นและแก้ไขปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นได้ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ ส่งผลให้ผลงานที่ออกมามีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าเดิม และที่สำคัญ สามารถลดเวลาการต่อเรือจริงลงได้กว่า 2 ล้านชั่วโมงทำงานของคนงาน (Manhours)
 
ภาพจากโปรแกรม CATIA
   
นอกจากการออกแบบโครงสร้างภายในและภายนอกแล้ว ในเรื่องของการหาคุณลักษณะของเรือจากเรือที่ออกแบบไว้แล้ว ยังได้ใช้โปรแกรม CAVE Virtual Environment Package เพื่อหาคุณสมบัติต่าง ๆ ของเรือในรูปแบบเสมือนจริง ถ้าจะให้เห็นภาพง่าย ๆ ก็คล้าย ๆ กับการนำ Profile ของเรือใส่เข้าไปในโปรแกรม Bridge Simulator หรือเครื่องฝึกเดินเรือจำลองนั่นแหละครับ และทดลองหาวงหัน โมเมนตั้ม ความเร็วเรือ ฯลฯ แต่โปรแกรมนี้สามารถทำได้มากกว่านั้น

ทางด้านการออกแบบตัวเรือ (Hull) วิศวกรยังคงเลือกใช้ตัวเรือแบบเดียวกับเรือชั้น Nimitz โดยมีสัดส่วน และจำนวนชั้นดาดฟ้าที่เท่ากัน แต่เปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ และการจัดแบ่งห้องภายในเรือใหม่ เช่น ลดจำนวนลิฟต์อากาศยาน (Aircraft Elevator) จาก 4 ตัวเหลือเพียงแค่ 3 ตัว โรงเก็บเครื่องบิน (Hangar Bay) ถูกลดจาก 3 เหลือแค่ 2 เพื่อลดน้ำหนักเรือบางส่วน เนื่องจากน้ำหนักส่วนนี้มีความจำเป็นทีจะต้องลดลงเพื่อนำไปชดเชยกับอุปกรณ์ ใหม่ ๆ อย่าง เตาปฏิกรณ์ปรมาณูรุ่น A1B จำนวน 2 เครื่อง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกหลายรายการ

ส่วนของ Island หรือ โครงสร้างที่เป็นหอบังคับการบินและสะพานเดินเรือ ถูกออกแบบให้มีขนาดเล็กลง  โดยได้ย้ายส่วนของห้องพักนายทหารที่แต่เดิมอยู่บน Island ลงไปอยู่ใต้ดาดฟ้าบิน และตัวIsland จะอยู่ค่อนไปทางท้ายเรือมากขึ้น ส่งผลให้มีพื้นที่บนดาดฟ้าบินมากขึ้น นอกจากนี้ตัวเรือทั้งหมดยังมีคุณสมบัติ Stealth เพื่อลดการตรวจจับจากเรดาร์และอุปกรณ์ตรวจจับอื่น ๆ


ภาพจากโปรแกรม 3 มิติ
 
 
เทคโนโลยีใหม่ในการปฏิบัติการบิน


ภาพแสดงโครงสร้างที่สำคัญของเรือ
 
ดาดฟ้าบิน ได้ทำการติดตั้งเครื่องดีดอากาศยานด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีชื่อว่า Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS) จำนวน 4 ตัว EMALS เป็น Catapult รุ่นใหม่ล่าสุดที่จะนำเข้ามาทดแทนระบบเครื่องดีดอากาศยานด้วยแรงดันไอน้ำ C-13 Steam catapults  ที่ติดตั้งในเรือชุด Nimitz แต่ในขณะนี้ระบบ EMALS กำลังอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาโดยบริษัท  General Atomics

ระบบ EMALS นี้ มีข้อดีมากมายเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ C-13 Steam catapults ที่ใช้ไอน้ำถึง  1,350 ปอนด์ ในการปล่อยเครื่องบินแต่ละครั้ง ซึ่งนั่นทำให้ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีคุณภาพสูงและกินพื้นที่ เพื่อรับแรงดันไอน้ำขนาดนั้น ดังนั้น EMALS จึงมีข้อได้เปรียบในเรื่องของน้ำหนักและใช้พื้นที่น้อยกว่า อีกทั้งยังนำไปติดตั้งได้ง่าย เพราะไม่ต้องมีท่อทางไอน้ำ ลิ้นไอ และหม้อน้ำ นอกจากนี้ก็ยังต้องการการบำรุงรักษาน้อย และไม่ต้องใช้คนมากมายในการควบคุมใช้งาน
 

ภาพคอนเซ็ปต์คร่าว ๆ ของ EMALS
 
ทางด้านการใช้งาน EMALS มีความแม่นยำในการดีดเครื่องบินสูงกว่า มีความน่าเชื่อถือมากกว่า และใช้ได้กับเครื่องบินหลากชนิดกว่า  โดยใช้ได้ตั้งแต่เครื่องบินเจ็ทที่มีน้ำหนักมากไปจนถึงอากาศยานไร้คนขับ เนื่องจากสามารถปรับความแรงและความเร็วในการดีดได้  ซึ่งนั่นทำให้การดีดอากาศยานมีความเหมาะสมกับน้ำหนักของเครื่องบินแต่ละลำมากขึ้น ส่งผลให้ลดแรงเค้นที่กระทำต่อตัวเครื่องและตัวนักบิน ทำให้เครื่องบินมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น และนักบินมีความปลอดภัยมากขึ้น
   
ในส่วนของการนำเครื่องบินลงจอดนั้น ได้ติดตั้งระบบช่วยเหลือในการลงจอดของอากาศยาน  Joint  Precision Approach and Landing System (JPALS) ซึ่งเป็นระบบนำร่องอากาศยาน โดยอาศัยข้อมูลจากระบบ GPS (Global Positioning System) ในการแก้ไขตำบลที่ของเรือให้มีความแม่นยำสูง โดยกองทัพสหรัฐฯ การันตีว่า ระบบนี้สามารถใช้งานได้ทุกที่ทั่วโลก ทุกสภาพอากาศ ตลอด 24 ชม. ต่อเนื่อง 7 วัน ไม่มีการหยุดพัก และยังป้องกันการรบกวน (Jamming) และดักจับ (Intercept) สัญญาณ ด้วยการเข้ารหัสและปกปิดสัญญาณอีกด้วย

ส่วนระบบช่วยลดความเร็วอากาศยานในการลงจอด (Arresting Gear หรือ A-Gear) ซึ่งถือเป็นอุปกรณ์พื้นฐานบนเรือบรรทุกเครื่องบิน ก็ได้มีการพัฒนาให้ดีขึ้น โดยได้พัฒนาเป็นระบบ Advanced Arresting  Gear  (AAG) ระบบนี้จะประกอบไปด้วย มอเตอร์ไฟฟ้า ที่ต่อเข้ากับสายเคเบิ้ลขึงตึงไว้กับดาดฟ้าเรือ เพื่อให้อากาศยานที่ลงจอด ได้นำขอเกี่ยวที่อยู่บริเวณท้ายเครื่องเกี่ยวเข้ากับสายเคเบิ้ล เพื่อให้สายเคเบิ้ลและมอเตอร์ไฟฟ้านี้ช่วยลดความเร็วของเครื่องบิน จนเครื่องบินหยุดสนิท จะเห็นได้ว่าระบบนี้มีความคล้ายคลึงกับระบบเก่า เพียงแต่เปลี่ยนอุปกรณ์ที่ใช้ถ่ายแรงจากระบบไฮดรอลิกส์ไปเป็นระบบมอเตอร์ไฟฟ้า และเพิ่มคุณภาพของสายเคเบิ้ลให้ดีขึ้น
   
การจัดสถานีเติมน้ำมันและติดตั้งอาวุธให้กับอากาศยาน มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก เพื่อให้การเตรียมเครื่องบินนั้นมีความรวดเร็วมากขึ้น โดยสถานีที่ว่านี้ จะมีอยู่บนดาดฟ้าบินถึง 18 จุด  ในการขนถ่ายอมภัณฑ์ จะใช้ลิฟต์ขนถ่ายอมภัณฑ์ ขนถ่ายอมภัณฑ์จากคลังอมภัณฑ์ซึ่งถูกออกแบบให้มีความสูงเป็นสองเท่าของของเดิม และอยู่ใกล้กับดาดฟ้าบินมากขึ้น ไปยังพื้นที่จัดเตรียมอาวุธ (Handling and Weapons Assembly Areas) ซึ่งตั้งอยู่บริเวณดาดฟ้า 02 ใต้ดาดฟ้าบิน เพื่อให้ช่างเตรียมการในการตรวจสอบและเตรียมก