China, más cerca del ‘submarino invisible’: una nueva tecnología podría reducir su firma acústica un 50 %

China habría logrado un importante avance en la navegación submarina que podría adelantar a su flota frente a la de otras potencias en un aspecto fundamental, el sigilo. Un equipo de científicos ha desarrollado un sistema híbrido activo-pasivo de aislamiento de vibraciones para motores que reduciría considerablemente la firma acústica de los submarinos, informa South China Morning Post.

Según la investigación, realizada por Zhang Zhiyi y su equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghái con el respaldo de la China State Shipbuilding Corporation, este nuevo sistema de amortiguación de vibraciones podría reducir el ruido de los submarinos en hasta un 50 %, haciéndolos mucho más difíciles de detectar.

Un sistema de dos capas

El sistema consta de dos capas, una pasiva y otra activa. La capa pasiva utiliza una serie de anillos tipo sándwich de acero-goma-acero que absorben las vibraciones, una mejora significativa con respecto a los soportes de motor rígidos tradicionales que se encuentran en la mayoría de los submarinos.

La capa activa incorpora unos doce actuadores piezoeléctricos -dispositivos que convierten una señal eléctrica en fuerza mecánica- distribuidos alrededor del motor, capaces de contrarrestar en tiempo real las vibraciones del motor a nivel micrométrico, mediante fuerzas de control intensas aplicadas a través de mecanismos de palanca de precisión.

Tan silencioso como para confundirse en el ruido de fondo marino

Según el equipo, ambas capas pueden reducir el ruido del motor en hasta 26 decibelios (dB). Una reducción de 10 dB puede disminuir el alcance de detección por sonar en aproximadamente un 32 %; por tanto, una reducción de 26 dB podría hacerlo a menos de la mitad. Esto afecta principalmente al ruido tonal de baja frecuencia, la principal vía de detección submarina por sonar.

Como referencia, los submarinos modernos estadounidenses tienen firmas acústicas que oscilan entre los 90 dB (clase Ohio) y los 130 dB (clase Los Angeles, más antigua). El ruido ambiental marino habitual, producido por las olas, la fauna marina y otros barcos, varía entre 85 y 95 dB. Por ello, reducir el ruido hasta niveles similares permite a un submarino ‘ocultarse en el ruido’.

‘Durante la navegación a baja velocidad, el ruido mecánico generado por los equipos de propulsión constituye la principal fuente de ruido de los vehículos submarinos y su firma acústica más relevante, generalmente en forma de componentes tonales de baja frecuencia’, explican los investigadores. ‘Implementar medidas de amortiguación de vibraciones que limiten la transmisión de energía desde los motores a través de las estructuras de soporte es clave para mejorar el sigilo acústico de los vehículos submarinos’, añaden.

Cancelación de ruido en tiempo real mediante un algoritmo

En pruebas con un modelo a escala, el nuevo sistema logró reducir 24 dB a 100 Hz (12 dB mediante la capa pasiva y otros 12 dB con la activa) y 26 dB a 400 Hz. Según el estudio, el sistema tiene un ancho de banda efectivo de 10 a 500 Hz, cubriendo la mayoría de los sonidos típicos del motor. Además, la cancelación de ruido en tiempo real fue posible gracias a un tiempo de respuesta extremadamente corto.

El sistema incluye también un algoritmo adaptativo FX-LMS (Filtered-x Least Mean Squares) para controlar en tiempo real los 12 actuadores sin generar inestabilidad, un problema habitual en sistemas de retroalimentación.

A pesar del potencial, los autores advierten que el rendimiento podría degradarse ante cambios de temperatura y presión en el entorno marino, especialmente por la sensibilidad de la goma a estas variaciones.

También se desconoce la durabilidad de los materiales piezoeléctricos en condiciones reales de uso prolongado en submarinos. SCMP no confirma si esta tecnología se integrará próximamente en submarinos chinos operativos. Si se demuestra efectiva y finalmente fuera el caso, las capacidades de sigilo de los submarinos chinos aumentarían muy significativamente.