Os principais fatores que moldam o projeto de fragatas modernas
Fragata União - F45 e fragata OHP Robert G. Bradley FFG 49 durante a Operação UNITAS XLII, em 2001
O projeto de fragatas modernas é resultado de um equilíbrio complexo entre capacidade militar, custo, tamanho e requisitos operacionais. Um estudo clássico da Society of Naval Architects and Marine Engineers de 1981 analisa como esses fatores evoluíram desde o pós-Segunda Guerra Mundial e identifica os principais elementos que determinam o deslocamento, o custo e o desempenho dessas embarcações.
Segundo o documento, as fragatas cresceram significativamente em tamanho e complexidade ao longo das últimas décadas. Projetadas inicialmente como escoltas antissubmarino relativamente simples, elas passaram a desempenhar múltiplas missões, incluindo defesa antiaérea, guerra antissubmarino (ASW), apoio a operações anfíbias, patrulha, guerra eletrônica e comando e controle. Esse acúmulo de funções levou a um aumento consistente de deslocamento, volume interno e custo.
Os grandes “drivers” do projeto
O estudo identifica alguns fatores-chave que mais influenciam o projeto de uma fragata:
1. Armamentos e sensores
Armas e sistemas eletrônicos constituem o “payload” do navio e são sua principal razão de existir. Embora representem apenas cerca de 6% a 11% do deslocamento total, esses sistemas podem responder por até metade do custo de aquisição. Canhões, lançadores de mísseis, radares, sonares e sistemas de guerra eletrônica exigem espaço, energia elétrica, refrigeração e estruturas reforçadas, impactando diretamente o tamanho do casco e da superestrutura.
2. Helicópteros embarcados
A incorporação de helicópteros é um dos fatores que mais influenciam o volume do navio. Conveses de pouso, hangares, oficinas, tanques de combustível de aviação e acomodações para as tripulações aéreas ocupam grande parte do espaço de popa. Fragatas capazes de operar dois helicópteros, como a classe Oliver Hazard Perry, precisaram crescer em comprimento, boca e volume de superestrutura, além de enfrentar restrições na instalação e no arco de tiro de armamentos.
3. Propulsão e desempenho
A escolha do sistema de propulsão — vapor, diesel ou turbinas a gás — tem impacto direto em peso, volume, consumo de combustível e tripulação necessária. A adoção de turbinas a gás em fragatas mais modernas reduziu o peso da planta propulsora e permitiu maior automação, mas aumentou a demanda elétrica e o volume de dutos de admissão e exaustão. Velocidade máxima, velocidade de cruzeiro e autonomia também influenciam o tamanho do casco.
4. Tripulação e habitabilidade
Padrões mais elevados de habitabilidade, adotados para melhorar a retenção de pessoal, elevaram o volume dedicado a acomodações, áreas de convivência e serviços de bordo. Mesmo com tripulações menores graças à automação, o espaço por tripulante aumentou significativamente nas fragatas mais recentes.
5. Sonar e guerra antissubmarino
Sonares de grande porte, especialmente aqueles instalados em domos no casco, têm impacto relevante no peso, no volume e até no formato do navio. Sistemas ASW mais potentes exigem cascos maiores, compartimentos dedicados e cuidados adicionais com ruído e vibração.
Tendências e lições para o futuro
O estudo conclui que não existe uma “fragata ideal” universal. Cada projeto reflete compromissos entre custo, capacidades militares e limitações físicas. A tendência geral aponta para fragatas cada vez mais volumosas, com maior ênfase em sensores, comando e controle e aviação embarcada, mesmo quando o deslocamento não cresce na mesma proporção.
Para marinhas que buscam novas fragatas, a principal lição é clara: decisões iniciais sobre armamentos, helicópteros, propulsão e tripulação determinam quase todo o projeto. Alterações tardias nesses requisitos tendem a gerar aumentos expressivos de custo, atrasos e crescimento não planejado do navio — um alerta especialmente relevante para programas contemporâneos de escoltas e fragatas ao redor do mundo.
1. A Evolução das Fragatas no Pós-Guerra
Desde o final da Segunda Guerra Mundial, os navios de escolta, incluindo as fragatas, registraram um aumento contínuo e acentuado em deslocamento, complexidade e custo. A fragata FFG-7, de 1975, por exemplo, possui aproximadamente o dobro do deslocamento da DE-1006, de 1954. Esse crescimento é impulsionado por missões cada vez mais diversas, que incluem escolta, guerra antiaérea (AAW), guerra antissubmarino (ASW), bombardeio de costa, patrulha e guerra eletrônica (EW).
A “carga útil” de uma fragata, definida como seus armamentos e sistemas eletrônicos, constitui de 6 a 11% do seu deslocamento em plena carga e de 16 a 20% do seu volume total. No entanto, o custo desses sistemas representa aproximadamente metade do custo total de aquisição do navio. Essa desproporção faz com que as decisões sobre a carga útil tenham um impacto profundo no projeto geral do navio.
2. Análise Comparativa de Peso e Volume
A análise de fragatas da Marinha dos EUA (das classes DE-1006 à FFG-7) revela que esses navios se tornaram criticamente limitados por volume, onde o espaço, e não o peso, dita o tamanho final da embarcação.
2.1. Comparações de Peso
- Estrutura do Casco: A proporção do peso da estrutura do casco em relação ao peso do navio leve permaneceu relativamente constante, em torno de 45%.
- Propulsão: O fator de maior mudança foi a redução drástica no peso da planta de propulsão da FFG-7, que representa apenas 10,4% do peso do navio leve, em comparação com 15-18% em seus predecessores a vapor. Isso se deve à adoção de turbinas a gás.
- Sistemas Elétricos e Auxiliares: Houve um aumento significativo no peso dos sistemas elétricos e auxiliares na FFG-7. A demanda elétrica cresceu devido a eletrônicos mais potentes, melhores padrões de habitabilidade e à decisão de usar aquecimento elétrico em vez de a vapor. A FFG-7 possui uma capacidade de geração de 4000 kW, um aumento substancial em relação aos 3000 kW das classes FF-1040/FF-1052.
- Armamento e Eletrônica: O peso da carga útil como porcentagem do navio leve atingiu o pico na classe FF-1052 (12,3%) e diminuiu na FFG-7 (7,7%). Isso se deve à escolha de sistemas mais leves, como o canhão de 76 mm e o sonar SQS-56, em contraste com o canhão mais pesado de 5 polegadas e o sonar SQS-26 de projetos anteriores.
Comparativo de Distribuição de Peso do Navio Leve (%)
| BSCI Group | FF-1052 | FFG-7 | Descrição |
| 1. Estrutura do Casco | 45.4% | 45.6% | Proporção relativamente constante. |
| 2. Propulsão | 15.0% | 10.4% | Redução significativa devido às turbinas a gás. |
| 3. Planta Elétrica | 4.6% | 7.1% | Aumento devido à maior demanda e aquecimento elétrico. |
| 4. Comunicações e Controle | 7.2% | 4.3% | Variação baseada na suíte eletrônica específica. |
| 5. Sistemas Auxiliares | 13.1% | 17.3% | Aumento impulsionado por HVAC e requisitos ecológicos. |
| 6. Equipamentos e Mobiliário | 9.6% | 11.8% | Aumento reflete melhores padrões de habitabilidade. |
| 7. Armamento | 5.1% | 3.4% | Redução devido à seleção de armas mais leves. |
2.2. Comparações de Volume
A análise volumétrica confirma que o volume total dos navios cresceu a uma taxa mais rápida que o peso. A FFG-7 possui um volume total maior que a FF-1052, apesar de ter um deslocamento menor. Os principais fatores para esse aumento de volume na FFG-7 são:
- Acomodação para dois helicópteros LAMPS III.
- Maior volume dedicado a passagens e acessos para manutenção e logística.
- Espaços de convivência da tripulação mais amplos para atender aos novos padrões de habitabilidade.
Análise do Volume por Tripulante (Grupo 2 – Pessoal)
| Navio | Volume Total (ft³) | Nº de Tripulantes | Volume por Tripulante (ft³/homem) |
| FF-1052 | 108.033 | 244 | 443 |
| FFG-7 | 105.447 | 185 | 570 |
A FFG-7 dedica quase 30% a mais de volume por tripulante em comparação com a FF-1052, um reflexo direto da melhoria dos padrões de habitabilidade e da redução da tripulação possibilitada pela automação.
3. Fatores Determinantes de Projeto: Carga Útil (Payload)
A carga útil é a razão de ser de um navio de guerra e, coletivamente, seus componentes são os principais determinantes do tamanho e custo do navio.
3.1. Helicópteros
A decisão de embarcar helicópteros é um dos fatores mais impactantes no projeto de uma fragata moderna.
- Impacto Espacial: Na FFG-7, as instalações para dois helicópteros (hangar e plataforma de pouso) ocupam 133 pés (aproximadamente 30%) do comprimento total do convés principal.
- Impacto no Projeto: A presença do hangar e da plataforma de pouso na popa restringe severamente a localização e os arcos de tiro de outros sistemas de armas. Na FFG-7, isso forçou o canhão de 76 mm para uma posição elevada na superestrutura com arcos de tiro limitados.
- Impacto na Estabilidade: O grande hangar contribui para uma grande “área de vela” (área lateral exposta ao vento), o que aumenta a necessidade de uma boca (largura) maior para garantir a estabilidade.
3.2. Canhões e Lançadores de Mísseis
A escolha do armamento principal, seja um canhão de grande calibre ou um sistema de mísseis, impacta peso, volume interno, área do convés e custo.
- Tendências: As fragatas da Marinha dos EUA evoluíram de projetos com canhões múltiplos (FF-1040) para projetos com um canhão pesado (FF-1052 com 5 pol./54) e, finalmente, para um sistema de mísseis como armamento principal na FFG-7 (MK 13), com um canhão de 76 mm para autodefesa.
- Impacto dos Sistemas: Sistemas de mísseis com capacidade de recarga abaixo do convés, como o MK 13 e o MK 26, exigem um volume interno significativo para o paiol e impactam a profundidade do casco. A quantidade de munições é um fator direto no tamanho do navio.
3.3. Sistemas Eletrônicos e Sonar
O aumento da sofisticação dos sistemas eletrônicos levou a um crescimento no volume dedicado ao Centro de Informações de Combate (CIC) e salas de radar. No entanto, o fator mais crítico na eletrônica do casco é o sonar.
- Impacto do Sonar: O uso de um grande sistema de sonar montado na proa, como o AN/SQS-26 (instalado nas classes FF-1037, FF-1040 e FF-1052), é um importante fator determinante do tamanho. Esse sistema requer grandes compartimentos internos, influencia a forma do casco na proa e pode complicar o arranjo de ancoragem.
- Decisão da FFG-7: A FFG-7 foi equipada com o sonar mais austero SQS-56. Essa decisão foi fundamental para conter o tamanho e o custo do navio, alinhando-se com sua missão designada, que inicialmente priorizava a defesa antiaérea (AAW) em detrimento da ASW.
3.4. Superestrutura de Alumínio
O aumento do volume necessário no convés superior para sensores, hangares e dutos de turbinas a gás levou à adoção generalizada de superestruturas de alumínio em fragatas dos EUA desde a classe FF-1033.
- Vantagens: O alumínio é 30 a 50% mais leve que o aço, permitindo a instalação de mais equipamentos no alto do navio sem comprometer excessivamente a estabilidade.
- Desvantagens: O alumínio tem custo mais elevado, menor resistência ao fogo e menor proteção balística, exigindo o uso de isolamento térmico e materiais de proteção adicionais, o que aumenta ainda mais o custo.
4. Fatores Determinantes de Projeto: Maquinário
A planta de propulsão e seus requisitos operacionais são fatores centrais que moldam fundamentalmente o projeto de uma fragata.
4.1. Velocidade de Cruzeiro e Propulsão
- Requisito dos EUA: As fragatas recentes da Marinha dos EUA têm um requisito de velocidade de cruzeiro de 20 nós, superior ao de muitas marinhas da OTAN (16-18 nós). Esse requisito foi estabelecido para escoltar navios mercantes mais rápidos.
- Impacto na Escolha da Planta: A alta velocidade de cruzeiro torna as plantas de propulsão a diesel (CODOG) ou com turbinas a gás de cruzeiro menores (COGOG) menos eficientes. Isso levou a Marinha dos EUA a adotar plantas a vapor de alta performance (FF-1052) e, posteriormente, plantas com duas turbinas a gás idênticas (COGAG) na FFG-7, onde uma turbina pode ser usada para cruzeiro de forma mais eficiente do que operando uma única turbina grande em baixa potência.
4.2. Turbinas a Gás e Arranjo do Maquinário
A adoção de turbinas a gás na FFG-7 foi uma mudança revolucionária.
- Benefícios: Permitiu automação extensiva, reduzindo a tripulação da sala de máquinas, e economizou peso e volume em comparação com as plantas a vapor.
- Localização na FFG-7: A localização do maquinário bem à ré na FFG-7 foi uma decisão de projeto incomum. Foi inicialmente motivada pela necessidade de afastar o ruído do sonar (que acabou sendo trocado por um modelo menos sensível) e, finalmente, mantida para permitir uma centralização dos espaços de convivência da tripulação a meio-nau.
- Consequências do Arranjo: Esse arranjo resultou em um grande ângulo de inclinação do eixo, forçando as turbinas a serem posicionadas mais alto no navio e, consequentemente, aumentando a profundidade do casco.
4.3. Arranjo de Eixo Único
As fragatas dos EUA, a partir da FF-1006 (com exceção da FF-1033), utilizam um arranjo de eixo único, uma prática rara em outras marinhas para navios desse porte. A decisão foi consistentemente baseada na redução de custos de aquisição e complexidade, apesar das preocupações com vulnerabilidade e manobrabilidade reduzidas.
5. Fatores Determinantes de Projeto: Pessoal e Sistemas de Apoio
5.1. Padrões de Habitabilidade
A transição para uma força totalmente voluntária levou a Marinha dos EUA a melhorar drasticamente as condições de vida a bordo para competir no mercado de trabalho.
- Evolução: Os padrões evoluíram de alojamentos tipo quartel (FF-1006) para beliches com maior privacidade (FF-1052) e, finalmente, para um complexo de quatro espaços (dormitório, vestiário, lazer/lounge combinados e sanitário) na FFG-7.
- Impacto: Essas melhorias aumentaram o volume, peso e custo. A altura entre os conveses na FFG-7 aumentou para 8,5 a 9 pés (de 8 a 8,5 pés na FF-1052) para acomodar sistemas de serviço no teto e garantir alturas livres maiores.
5.2. HVAC e Planta Elétrica
As demandas crescentes de refrigeração para eletrônicos e ar-condicionado completo para as áreas de convivência tornaram o sistema HVAC um fator determinante.
- Aquecimento Elétrico: Na FFG-7, a decisão de usar aquecimento elétrico (para eliminar caldeiras auxiliares) aumentou drasticamente a carga elétrica em condições de frio.
- Capacidade de Geração: A combinação de cargas de HVAC, eletrônicos e armas exigiu um aumento na capacidade de geração para 4000 kW na FFG-7, o que, por sua vez, levou à adoção do conceito de Salas de Maquinário Auxiliar (AMR) para abrigar os quatro geradores a diesel.
6. Outras Restrições
- Política de Margens: A política de margens para crescimento futuro é um fator crucial. A classe DD-963 foi projetada com margens generosas, permitindo sua evolução para a classe CG-47. Em contraste, a FFG-7 foi projetada com margens mínimas como parte de uma filosofia de “projeto-para-custo”, limitando severamente sua capacidade de receber futuras atualizações de sistemas.
- Projeto-para-Custo: A FFG-7 foi a primeira fragata da Marinha dos EUA projetada sob rigorosas restrições de custo. Isso levou a decisões como o uso de aço doce no casco em vez de aços de alta resistência, limitação do endurecimento contra choque, redução da tripulação por meio da automação e a escolha de sistemas de armas de custo mínimo.
Muito bom o artigo. Que baita imagem aquela do USS Pharris e do submarino soviético da classe Golf II.
O USS Pharris, posteriormente, se tornou uma das estrelas do livro “Tempestade Vermelha”, de Tom Clancy.
O submarino é o B-183. Interessante é que ele teve, antes, outras designações pelos soviéticos (K-88, B-45 e depois B-183).
Muito bom. Pra meditar cuidadosamente e aplicar quando da análise de veleiro adaptado a fragata. Tá bom?
No quesito “propulsão” eu acho que “motor a vapor” ´tá meio que passando. rss – Na minha concepção, em relação ao armamento, uma configuração básica tinha que ser: 1 Canhão de médio calibre, (minha preferência é pelo 76 mm SR) 2 canhões de pequeno calibre (30 mm?) 8 mísseis SSM antinavio de médio alcance, com capacidade secundária de atingir alvos em terra 2 lançadores triplos de torpedos leves ASW 1 lançador vertical com capacidade de pelo menos 32 mísseis ar-sup de médio alcance 1 CIWS na forma de canhão ou míssil (ex: Phalanx ou RAM/SeaRAM) 1 helicóptero de emprego geral… Read more »
Opa Bosco beleza?
Você sabe se um Harpoon ou Mansup pode atacar alvos em terra?
A capacidade sea skiming deles pode ser usada contra alvos em terra?
Henrique,
O Harpoon Block 2 navega por GPS e pode atingir alvos fixos/estacionários em terra com grande precisão, comparável a uma bomba JDAM.
Contra alvos em terra ele voa a baixa altitude baseado na referência do GPS que o coloca numa altitude segura, mas nunca chega aos 3 metros da superfície do modo “sea skua” sobre o mar.
Já o MANSUP não tem essa capacidade, sendo exclusicamente antinavio.
Se o objetivo do atacante é causar terror e não se importar com baixas civis como os russos fazem quando empregam o Kh-22 ou o “S300” como mísseis contra alvos em terra, aí o MANSUP poderia, em tese, ser empregado contra alvos em terra num modo “semibalístico” a partir de grande altitude (6000 metros?). Nese caso o radar seria desativado e ele empregaria somente a navegação inercial, que não deve ser muito precisa. Eu chuto um CEP de uns 100 metros, o que não seria adequado para atingir um alvo pontual. Nesse modo hipotético, devido à trajetória parabólica, seu alcance… Read more »
Para que um míssil de cruzeiro antinavio “puro” possa ser empregado como um semibalístico subsônico, contra alvos em terra, teria que ter uma previsão no software e teria que ter uma bateria de maior duração já que essa missão seria mais longa, ainda que haja a economia de energia por conta da desativação do radar.
32 VLS + helicóptero ASW + 8 SSM + 2×3 torpedos + CIWS + drones bom raio de ação + crescimento futuro de armas que está sempre planejado, vide Tamandaré…um casco na faixa de 5.000–7.000 tons considerando espaço para armazenamento de munições: FREMM, Type-26, F-100 / F-110. Acomodar 32 células como Mk-41 + autonomia exige um casco médio/grande. Um grande problema é o ruído mecânico desses navios quando fazem a opção DD ou DAG. Isso aumenta a vantagem das fragatas CODLAG como Type 26, FREMM ASW, F-110 e Mogami. Os motores elétricos são desacoplados do eixo: sem vibração… Read more »
Atenção, Esteves: mestre Bosco se referiu a 32 SSM e não a 32 células VLS (supondo Mk-41). 32 ESSM quad pack demandam oito células VLS. E dá diferença porque cada módulo VLS de 8 células, dependendo do comprimento (auto-defesa, tático ou ataque), pesa, vazio, de 12 a 15 toneladas. Cheio de ESSM, chega a 21 a 24 toneladas. VLS com 32 células são 4 módulos de 8, pensariam cheios de 80 a 100 toneladas. Tal carga concentrada a vante da superestrutura mexe muito com a estabilidade do navio e precisa ser equilibrada judiciosamente por outras a ré da superestrutura.
Sim! Me referi a quantidade de mísseis SAMs e não a quantidade de células do sistema VLS.
No caso, 8 células do VLS Mk-41 podem receber 32 mísseis ESSM/ESSM Block 2, como foi instalado em algumas fragatas OHP.
Dependendo do CIWS não seriam necessários os canhões de pq calibre.
Por exemplo, o Millenium de 35 mm dá conta bem tanto da defesa antimíssil como da defesa assimétrica contra ameaças de superfície (embarcações) e aéreas (drones).
Em tese o Phalanx também dá conta, mas tem alcance muito curto.
Mestre Bosco, uma palavrinha sobre propulsão a vapor: pra vasos pequenos, a planta da propulsão a vapor é maior e mais pesada que qualquer outra, daí ter sido substituída por diesel, turbina a gás ou combinações. Mas pra vaso grande, como um CVN ou SSBN ou mesmo SSN, a propulsão a vapor (ou envolvendo vapor) continua mandatória, apenas substituindo os boilers a óleo por caldeiras nucleares. De fato, a máquina a vapor é a mais eficiente termicamente. Fora isso, há a vantagem da instantaneidade no acionamento e uso de diesel e GTs contra o muito demorado processo de ativação a… Read more »
O conceito de uma fragata tem que ser o que atualidade exige, elas tem que ser Multimissão.
E abranger todos empregos a que foi criada👍
Penso quase o mesmo, mestre Burgos. Mas ser multipurpose acarreta sempre majorações em deslocamento que não existem em navios especializados. Uma corveta com capacidades completas nos três/quatro domínios principais de guerra naval (ASW, ASuW, AAW, EW) será uma corveta parruda ao ponto de ser confundida com um contratorpedeiro – que, faz tempo, não combate mais bote torpedeiro – o que apresenta o ensejo a tolerar uma frota mínima (colocando todos os ovos numa cesta). Na verdade, era razoável que as capacidades se distribuíssem em função do tipo genérico de navio: corveta teria capacidade completa em um ou dois domínios, fragata,… Read more »
” Embora representem apenas cerca de 6% a 11% do deslocamento total, esses sistemas podem responder por até metade do custo de aquisição” Esse é o conceito chave para explicar porque inúmeros sistemas de armas brasileiros são desdentados. Tem que sobrar dinheiro para outras coisas como a compra de serviços especializados (normalmente englobados como ToT), a construção de infraestrutura civil, normalmente a cargo de uma empreiteira e etc.. O principal motivo do país não ter capacidade de defesa AA factível é exatamente este. Trata-se de sistemas caros e que não empregam grandes obras de construção civil, não geram uma uma… Read more »
Existe e prevalece uma visão completamente ultrapassada, de taxar as Tamandarés como Fragatas, por conta de seu deslocamento. Em termos de capacidade de combater e em termos de estado da arte, a realidade aponta para o fato de que a Marinha montou e selecionou um dos melhores e mais modernos projetos de Corveta de todo o mundo! É o fino do fino, em termos de Corveta. Estado da arte… E é um profundo e estúpido erro a mudança de nomenclatura. . Os combatentes estão cada vez maiores… . Em termos de Fragata, o que necessitamos buscar, para complementar as Corvetas… Read more »
Concordo, no meu mundo ideal teríamos 8 Tamandarés para patrulha numa função de corveta oceânica, sei que tem isso na marinha francesa, no ultramar eles deixam corvetas pesadas de 3000t fazerem as patrulhas, esses navios geralmente tem apenas 8 células de VLS quando tem, enfim, e 8 fragatas de fato como as FREEM para escolta etc.
A classe Tamandaré é considerada uma fragata leve e não uma corveta por ser mais para operações oceânicas de maior duração, já corvetas seriam para operações mais próximas da costa. Por exemplo as Tamandaré poderiam operar no limite da nossa ZEE para zonas internacionais e voltar sem problemas, uma corveta seria para operar na costa para a ZEE, ou seja da costa a ZEE, já as fragatas seriam da ZEE a zona internacional. No Brasil até o momento corvetas são combatentes abaixo da 3000 toneladas para patrulhas mais próxima da costa, e já fragatas seriam para patrulhas mais próximas de… Read more »