El documento presenta el diseño de un portaaviones flexible llamado Cerberus. Es un trimarán de 45,000 toneladas que puede transportar hasta 50 aeronaves, incluidos UAV. Tiene una velocidad máxima de 28 nudos y puede navegar 9,000 millas a 20 nudos. El diseño trimarán ofrece gran estabilidad y volumen para transporte aéreo, aunque implica mayores complejidad y coste de construcción.

1. Cerberus
Un portaviones flexible de
coste limitado

2. ¿Por qué un portaviones?
• En esta ocasión desde el equipo de RGS3 nos hemos embarcado en
el diseño de un buque portaviones. Aunque era una empresa que
llevábamos considerando desde hace tiempo, la complejidad que
preveíamos en la misma hizo que la fuésemos posponiendo a favor de
otros proyectos. Hace unos meses le dimos la luz verde definitiva y
ahora os presentamos el resultado.

3. • Como en otras propuestas anteriores, son premisas fundamentales:
-Recurrir a soluciones innovadoras pero que hayan sido ya objeto de estudio e
incluso utilización en otros proyectos, mostrando su viabilidad.
-Buscar una gran flexibilidad de empleo. Los mayores compromisos de diseño se
toman en aras de la polivalencia.
-Aspirar, pese a todo, a un equilibrio en el precio de adquisición: riesgos en
algunos aspectos del proyecto se compensan con soluciones probadas en otros.
-Los sistemas incluidos no tienen por que ser los mejores existentes en el
mercado, sólo los adecuados y suficientes para las misiones encomendadas.
-Priorizar unos costes de mantenimiento y operación, a lo largo de la vida útil del
buque, lo más reducidos posible.

4. • Este portaviones no lo proponemos como un posible candidato para la
Armada española ni ninguna otra en general, pero si pensamos que
podría ser adecuado para marinas de ciertas dimensiones, que aspiren
a detentar una mayor capacidad de proyección e intervención exterior
y que, por supuesto, dispongan en los próximos años del suficiente
potencial inversor. Podríamos pensar en India, Brasil o Corea del Sur.
• En Europa, fuera de los países ya dotados o que se van a dotar con
portaviones convencionales (Francia y Reino Unido), no parece que
ningún otro pueda aspirar en el medio plazo a un buque de estas
características, bien por limitaciones de presupuesto o por falta de
voluntad política o por ambos motivos (Alemania, Italia o España).
• Otra posibilidad sería plantear este proyecto como de colaboración
entre varios países del viejo continente para servir de núcleo de una
fuerza naval de intervención europea. Podríamos hablar así de una
pareja de unidades costeadas de forma conjunta con una participación
industrial de cada país proporcional a los recursos invertidos y con
dotaciones y grupo aeronaval embarcado también de composición
heterogénea. Somos conscientes que tal posibilidad de colaboración
es, hoy por hoy, muy remota.

5. En la últimos años han proliferado los proyectos de buques portaeronaves en diversas marinas,
después de décadas de relativa atonía en este sector, con la notable excepción de la US Navy.
(Imágenes cortesía Military Times, Ships of the World, Shiv Arooy y china-defense-mashup.com)

6. • Cuando iniciamos el diseño del Cerberus, pues así lo hemos
bautizado, nos fijamos como objetivo un buque que se moviese en el
rango de las 35.000-40.000 t, que tuviese un sistema de propulsión no
nuclear, que pudiese sostener un ala embarcada tipo de 36 aeronaves
y que ofreciese la suficiente flexibilidad como para poder operar
indistintamente medios CATOBAR, STOBAR y STOVL, tripulados o no.
• Con estas premisas en mente llegamos a la conclusión de que uno de
los factores determinantes para ofrecer dicha flexibilidad era la
superficie de cubierta de vuelo disponible y, en menor grado pero
también de forma importante, el volumen del hangar y la posibilidad
para sostener velocidades en el rango de los 26-28 n.
• Pronto descubrimos que esto casaba mal con una configuración
monocasco y un desplazamiento que esperábamos no se desviase
demasiado de esa cifra de 35.000 t.
• Nos aventuramos entonces en el campo de los multicascos, donde ya
teníamos alguna experiencia previa (proyecto BEM/Atrevida). De las
diferentes posibilidades existentes elegimos un trimarán en
configuración DASH-SWAT, diseño sobre el que existe alguna
bibliografía disponible en la red.

7. Fases iniciales en el diseño del Cerberus.Ya en las primeras etapas se hizo evidente la necesidad de un
incremento en las dimensiones.

8. • Como en todo proyecto, incluso en aquellos en los que se parte de
unos supuestos restrictivos, fue difícil evitar un crecimiento del mismo
a medida que nos enfrentábamos al diseño detallado o introducíamos
nuevos requerimientos que nos fueron pareciendo deseables.
• El resultado es el que podéis observar en este documento. Cerberus
ha crecido hasta las 45.000 t, sería capaz de sostener 28 n en
operaciones aéreas de gran intensidad y en caso de necesidad podría
acoger alas embarcadas de hasta medio centenar de aeronaves,
incluyendo UAV/UCAV, aunque seguimos manteniendo como ala
estándar la de 36 antes apuntada.
• Como siempre esperamos que lo disfrutéis y sobre todo que sea fuente
de debate y objeto de controversia.

9. ¿Por qué un casco trimarán?
• El recurso a una configuración multicasco puede parecer arriesgado
para una plataforma de este valor y dimensiones y sin duda lo es.
Existen, sin embargo, un buen número de buques funcionando con
configuraciones catamarán, SWATH, SES y trimarán, entre otras. Esto
es así especialmente en el sector civil, pero también en número
creciente en el militar.
• Los procesos constructivos se conocen, así como el comportamiento
real de las embarcaciones, con sus puntos fuertes y débiles. Existen
además una cantidad ingente de estudios y trabajos al respecto,
incluyendo numerosos ensayos tanto virtuales como en canales de
pruebas.
• Pese a esto, resulta obvio que su aplicación a un portaviones (empresa
ya de por si dificultosa) resulta un reto no al alcance de cualquier
constructor, y lo lógico será encontrar mayores problemas e
incertidumbres que si se optase por un diseño más tradicional.
• Asumiendo ese riesgo, pasamos a enumerar algunos pros y contras de
la opción escogida.

10. Tanto en el sector civil como en el militar los multicascos son hoy en día una realidad
consolidada (Imágenes cortesía US Navy, Ships-Technology y Wikipedia).

11. • La solución DASH-SWAT (Small Waterplane Trimaran) combina parte
de las características de un trimarán convencional con otras de un
catamarán SWATH (Small Waterplane Twin Hull).
• Los cascos del DASH-SWAT ofrecen menor superficie de planeo que
un trimarán tradicional o un monocasco pero de forma menos acusada
a como lo haría un catamarán-SWATH, pues los cascos están
sumergidos a menor profundidad relativa que en este último. Se
consigue aprovechar así parte de las magnificas cualidades de los
SWATH en cuanto a tenida en la mar, especialmente con mal tiempo,
pero mitigando otras como la mayor resistencia al avance.
• El principal efecto conseguido es el de una gran estabilidad tanto
longitudinal como transversal, factor esencial en un portaviones. La
resistencia al cabeceo también se ve reforzada gracias al empleo de
proas negativas (tumblehome) en los tres cascos.
• Respecto a un trimarán convencional se ve aumentada la resistencia
de fricción, lo que se hace más evidente a velocidades a partir de los
25 n. En cualquier caso resulta inferior a la que correspondería a un
monocasco de similar eslora y desplazamiento. Al considerarse un
buen compromiso el valor de 28 n sostenidos en estados de mar hasta
SS5, finalmente se ha preferido la opción DASH-SWAT.

12. • Es bien conocida la ventaja que ofrecen los multicascos en materia de
volumen y superficie disponibles en la obra muerta para una eslora
dada. Esto resulta un factor muy atractivo para un portaviones, que es,
en lo esencial, más un transporte de “cargas voluminosas” que uno de
“cargas pesadas” (por ej. vehículos, aunque estos sean aeronaves). En
ese sentido un diseño trimarán resulta tan adecuado para un buque
portaeronaves como lo pueda ser para un Ro-Ro.
El Cerberus es
deudor, entre otros,
de proyectos como
el HALSS del CCD-
TT (Imágenes
cortesia del CSC
Advanced Marine
Center).

13. • En el lado negativo, con respecto a un monocasco tradicional, la
maniobralidad (radio de giro) se ve disminuida, pero se ha considerado
un factor de menor importancia en un portaaviones.
• Para un desplazamiento dado la fracción del mismo correspondiente al
peso de la estructura es mayor, en consecuencia la capacidad de
carga en peso es algo menor (no así en volumen, donde es bastante
superior) que la que correspondería a un buque convencional. Con
todo, los valores de carga de municiones y combustible son muy
respetables. Además, la mayor eficiencia hidrodinámica permite con
menos combustible conseguir autonomías similares o superiores a las
de otros diseños más tradicionales.
• El volumen disponible bajo la línea de flotación se distribuye de una
forma menos óptima que en un monocasco, pero gracias a la madurez
de la soluciones propulsivas “todo-eléctricas” es posible acomodar los
elementos más voluminosos (motores) de forma satisfactoria.
• La gran manga en la flotación (combinación de los 3 cascos) hace que
el buque tenga a su disposición un menor número de gradas
adecuadas para entrar en dique seco.
• Ya se comentó antes la mayor complejidad constructiva y de diseño de
un casco de estas características.

14. Existen un número significativo de estudios que propugnan el empleo de trimaranes en buques
de gran porte. Es de suponer que a medida que maduren los procedimientos constructivos y se
sigan recogiendo datos favorables de su uso en proyectos más pequeños se empiece a asumir
el reto de incorporar esta solución en buques mayores (Imágenes cortesía de Austal, CCD-TT y
NPS Monterey).

15. • Como resumen, a la hora de decantarnos por un casco trimarán
DASH-SWAT valoramos sus excelentes cualidades de estabilidad,
volumen de carga y superficie de pista disponible, así como la
posibilidad de poder desarrollar velocidades sostenidas por encima de
los 25 n con una potencia motriz de entre un 65 y un 80 % de la que se
necesitaría con un monocasco clásico.

16. Características generales del Cerberus
• El Cerberus desplaza 45.000 t a plena carga, mide casi 260 m de
eslora y supera los 70 de manga en la cubierta de vuelo. El calado es
de hasta 10 m en la quilla central.
• La generación de energía corre a cargo de una planta integrada toda-
eléctrica en torno a un grupo de 2 turboaltenadores y dos de 2
dieselalternadores. Estos se distribuyen bajo la isla (los TA) y en cada
uno de los cascos laterales (los DA). Estos elementos proporcionan
hasta 85 MW de potencia.
• La exhaución de gases se canaliza exclusivamente a través de la isla.
• La propulsión es asegurada por 4 motores eléctricos de imanes
permanentes (APM de Converteam, o similares) de 15 MW cada uno.
Dos están en el casco central y uno en cada uno de los casco laterales.
Estos motores mueven otros tantas hélices de paso fijo de 4 palas.
• La velocidad máxima sostenida en estados de mar hasta SS5 es de 28
n. Son posibles puntas de velocidad por encima de los 29 n.
• 2 pods auxiliares orientables de 1,5 MW aseguran la maniobra de
precisión en puerto y propulsión de emergencia en caso de avería en
los grupos principales.

17. Planta de energía del Cerberus.
El casco central acoge dos motores eléctricos, así como el cuadro principal de conversión eléctrica;
cada casco lateral incorpora un motor eléctrico y un grupo de 2 dieselalternadores; el de babor,
además, incluye los generadores auxiliares.
Los dos turbogeneradores se alojan bajo la isla en el nivel de la cubierta de hangar.
Dos propulsores orientables de emergencia y maniobra se disponen a proa y popa.

18. • El Cerberus puede navegar 9.000 mn a 20 n con operaciones aéreas
de poca intensidad o, por ejemplo, 2500 mn a 24 n, sosteniendo una
media de 90 salidas diarias (4 días).
• Aloja hasta 1250 personas en sus instalaciones propias con unos
estándares de confort muy altos (camaretas de 4 para marinería,
dobles para suboficiales y oficiales e individuales para oficiales de
mayor graduación).
• La tripulación propia del buque es de 450; otros 600 conforman una
UNAEMB capaz de operar 40 aeronaves; una reserva de 200 para un
estado mayor embarcado y un destacamento de infantería de marina.
• En funciones de “Commando Carrier” se pueden acoger hasta 600
infantes en módulos habitación containerizados dispuestos en el
hangar. Aun así queda espacio en el mismo para entre 8 y 15
helicópteros, dependiendo del modelo, o bien otro tipo de cargas,
como vehículos ligeros y material susceptible de ser helitransportado.
• Así mismo, Cerberus puede convertirse en un buque de gran
capacidad para la asistencia en caso de catástrofes y crisis
humanitarias. Las instalaciones orgánicas de hospital y enfermería
ocupan 650 m2, sin menoscabo de su ampliación mediante módulos
especializados.

19. Cerberus dispone sus áreas de habitabilidad a
proa, distribuidas en 4 cubiertas.
Aparte de esto, el hangar puede acomodar
personal adicional en número variable mediante
módulos habitación containerizados, así como
otros tipos de carga.

20. • Los principales sensores se agrupan en la única isla, a saber:
-1 radar MFR activo en banda S de 4 antenas fijas, S4R o similar.
-1 radar de superficie LPI en banda X, Aries o similar.
-4 iluminadores para misiles ESSM en banda X, Mount o similares.
-2 radares de navegación, Sperry Marine o similares.
-1 radar de control de aproximación Aries PAR.
-2 postes optrónicos, Argus o similares.
-IFF de antena fija de tipo-XII.
-Sistema integrado de guerra electrónica, con componentes CME y MAE.
-Alertador láser, COLDS-NG o similar.
-TACAN, comunicaciones satelitales y aéreas, Link-11, 16 y 22, etc.
• Se prevén también 8 lanzadores de señuelos pasivos SRBOC,
o similares, y 2 de señuelos activos Nulka, repartidos por el
perímetro de la cubierta.
• Se contaría con un sistema de señuelo antitorpedo remolcado
Nixie, o similar, y sistema generador de burbujas Prairie-Masker.

22. • Los sistemas de autodefensa “hardkill” se articulan en 3 niveles:
-Un nivel de defensa de área local (hasta 30 mn) en base a un módulo VL Mk-41
de 8 celdas para 32 misiles ESSM.
-Un nivel de defensa próxima (hasta 10 mn) en base a dos lanzadores Mk-49
para un total de 42 misiles RAM Block-I o Block-II.
-Un nivel de defensa perimetral y frente amenazas asimétricas en base a 4
cañones de 25-30 mm en afuste Mk-38 Mod.2, 4 amt. de 12,7 mm en afuste
Mini-Typhoon o similar, además de 3 cañones de agua, generadores acústicos
(LADS), reflectores y posiciones de tiro para armas de accionamiento manual.
Imagen que
muestra la
disposición de los
sistemas de armas
en la sección de
proa del Cerberus.

23. Imagen que muestra la disposición de
los sistemas de armas en la sección de
popa del Cerberus.
Aunque una escolta adecuada es
esencial en este tipo de unidades, su
gran valor hace que resulte deseable
asegurar unos niveles mínimos de
autoprotección.

24. • El centro de información de combate y control de operaciones se
encuentra en la zona más protegida del buque y se compone de 22
consolas.
• Otras 18 consolas se distribuyen entre el puente, el puesto de gestión
de tráfico y la sala de control de plataforma. Todas están integradas por
el sistema de combate.

25. Las operaciones aéreas
• La razón de ser de un portaviones es servir a la necesidad de lanzar y
recoger aeronaves, de cuantos más tipos mejor, y asegurar el soporte
de las mismas de la forma más satisfactoria posible.
• Con Cerberus se ha pretendido llevar esto a la máxima expresión
pero renunciando a las dimensiones y potencias de otras soluciones.
• Por este motivo se ha pretendido maximizar el volumen y superficie
disponibles, para lo que la configuración multicasco se ha considerado
la más adecuada.

26. • Las principales características de la cubierta de vuelo son:
-Superficie total de más de 14.000 m2.
-Una sola isla lo más compacta posible.
-Dos elevadores de gran tamaño (340 m2) y capacidad (60 t), uno en cada
banda del buque para aumentar la disponibilidad.
-Dos líneas de catapultas de 90 m, estando situadas de manera que sea posible
simultanear un lanzamiento con un apontaje frenado por cables.
-Una pista oblicua de 9º de inclinación y 200 m de longitud.
-Una rampa de ayuda al despegue de 10º de gradiente con dos sendas de
carrera de 150 m cada una. Esta rampa no es imprescindible para los
despegues con catapulta, pero resulta de gran utilidad para las operaciones con
aparatos STOVL y STOBAR (la tecnología EMALS permitirá integrar catapultas
en superficies con una ligera curvatura).
-Tres áreas de aparcamiento, dos a estribor y una a babor, que permiten
acomodar al menos 12 cazabombarderos sin interferir con ninguna de las
catapultas ni con la pista oblicua.
-Tres elevadores de armas de 10 t. Dos conectan la cubierta de vuelo con los
pañoles de armas, con parada en el hangar, mientras que el tercero conecta
directamente la cubierta con el hangar. Uno de ellos, además, tiene parada en
la cubierta de hospital.

27. • Dos catapultas EMALS (Electro-Magnetic Launch Sistem) se sitúan
una a proa y otra a babor.
• El apontaje sobre pista oblicua está asistido por un sistema de frenado
AAG (Advanced Arresting Gear).
• Toda la cubierta esta reforzada para permitir la toma en vertical de
aviones STOVL tipo Harrier y F-35B, así como convertiplanos Osprey.

28. • Las principales características del hangar son:
-Más de 4600 m2 de superficie y 750 m2 adicionales de talleres para las
aeronaves, incluyendo un área para trabajos de mantenimiento de tercer
escalón.
-Una altura útil en toda su superficie de 7,2 m, con un sistema de gestión y
movimiento de cargas que sirve tanto a las operaciones de mantenimiento de
las aeronaves como al trasiego de módulos y sistemas containerizados. En todo
el hangar se pueden realizar trabajos de mantenimiento de primer y segundo
escalón.
-División en dos zonas separadas por un mamparo antiincendios, cada una
servida por uno de los elevadores.
-Capacidad para acoger unas 24 aeronaves de diversos tipos, dejando una vía
de tránsito ininterrumpida entre ambos ascensores.
• El ala embarcada típica la constituyen 36 aeronaves (24
cazabombarderos, 4 aparatos AEW y 8 helicópteros medios) con 24 en
el hangar y 12 estacionadas en la cubierta de vuelo, sin invadir
ninguna de las áreas de despegue y apontaje.
• Dependiendo del tipo de aeronaves y su disposición a bordo se
pueden conformar alas embarcadas de hasta 50 o más aparatos.
• 4200 m3 de pañoles de armas (600 t de municiones), 2900 t de
combustible de aviación (JP5) y más de 2400 t de diesel marino (DFM).

29. El hangar esta dividido
en dos zonas por un
mamparo antiincendios.
Aquí se muestra con una
hipotética versión naval
del EF-2000. Incluso de
un aparato como este,
sin sistema de plegado
de alas, se podrían alojar
16 unidades, amén de 2
aviones AEW Hawkeye y
6 helicópteros utilitarios.

30. • El Cerberus se ha diseñado con vistas a ofrecer la mayor
flexibilidad de uso posible. Esto incluye la posibilidad de operar
con fluidez un rango muy amplio de medios, incluyendo UAVs y
UCAVs, helicópteros pesados, etc.

31. • Consideraciones sobre los sistemas de catapultaje y apontaje:
-El recurso a 2 catapultas electromagnéticas y a un sistema de cables de
frenado eléctrico en lugar de hidráulico permite ahorrar el espacio que de otra
forma tendría que dedicarse a una compleja canalización de líquidos y gases,
así como al sistema de generación de vapor.
-Por el contrario hay que dimensionar en consecuencia la planta eléctrica. Esto
se puede hacer de forma más óptima y eficiente en un buque IFEP (Integrated
Full Electric Propulsion) como es el Cerberus.
-Con la propulsión a su máxima potencia nominal aun se dispone de un
remanente de al menos 25 MW.
-La potencia media precisa para cada una de las catapultas es de unos 5 MW y
otros 3 MW para el sistema de apontaje. Suponiendo un régimen de
operaciones aéreas de gran intensidad y velocidades sostenidas de 26-28 n,
restarían 12-15 MW de potencia eléctrica para las otras funciones del buque.
-Tanto las EMALS como el AAG son equipos en desarrollo, con los riesgos
inherentes a una tecnología en ciernes. Hacia 2015 ambos sistemas deberían
de estar embarcados en el primero de los CVN de la clase Ford.
-Podemos confiar que en el periodo 2020-2025 estarán suficientemente
maduros como para incorporarlos en nuestra propuesta sin demasiadas
incertidumbres en lo que respecta a su rendimiento y operatividad.

32. Distribución de los
diferentes depósitos de
fluidos en el Cerberus.
Todo el cielo del hangar está recorrido por un
sistema de gestión de cargas que permite mover
con precisión desde contenedores a
componentes de las aeronaves.

33. • Resultado de los valores enumerados, Cerberus podría sostener 3
días continuos de operaciones aéreas de gran intensidad, a una media
de 124 salidas diarias (372 salidas totales), y navegando a velocidades
de entre 26 y 28 n antes de precisar repostaje por parte de las
unidades de apoyo.
• Escenarios menos exigentes que el anterior serían por ejemplo el que
contempla hasta 9 días de operaciones continuadas, a razón de 44
salidas diarías, y navegando a 22 n de media, con puntas de 26-28 n
cuando se requiriese.

34. Cerberus se ha diseñado con vistas a permitir la operación de cualquier modelo de aeronave naval,
presente o futura, independientemente de sus rutinas de despegue y apontaje.

35. Conclusiones
• Creemos que Cerberus es un concepto que permite obtener el mayor
rendimiento posible de un desplazamiento, eslora y potencia limitados.
A cambio exige asumir las complicaciones y riesgos inherentes a un
diseño innovador. Superados estos, entendemos que permite obtener
unas capacidades que en un casco convencional precisarían, cuando
menos, de un 50 % más de desplazamiento y otro tantos de potencia
instalada. El coste del ciclo de vida a lo largo de 40 años compensaría
sobradamente el desembolso inicial correspondiente a los gastos de
desarrollo y construcción.