Letadlová loď USS Gerald R. Ford je technologický kolos za miliardy dolarů. Přesto se její posádka denně potýká s výpadky podtlakového kanalizačního systému – problémem tak prozaickým, že se stal trvalou výzvou i pro špičkové inženýry amerického námořnictva.
USS Gerald R. Ford (CVN-78) je nejnovější a nejmodernější letadlová loď amerického námořnictva a vlajková loď nové generace superletadlových lodí s jaderným pohonem. Tato obrovská loď, která je v operační službě od roku 2023 a která je dlouhá přibližně 337 metrů, má výtlak přes 100 000 tun a je schopna provozovat přibližně 75 letadel, stála jen na stavbu přibližně 13 miliard dolarů, nepočítaje v to vývoj mnoha jejích systémů. Po letech zpoždění, překračování nákladů a technických problémů Ford postupně vyřešil většinu svých počátečních poruch… až na jednu stejně prozaickou jako nepříjemnou: sanitární systém se pravidelně ucpává se vším, co z toho vyplývá pro jeho více než čtyřtisícovou posádku.
Paradox je zřejmý: nejmodernější letadlová loď na světě s elektromagnetickými katapulty, nejmodernějším radarem a konstrukcí navrženou tak, aby snížila náklady na posádku a údržbu, má stále problémy s něčím tak základním, jako jsou spolehlivě fungující toalety.
Podle NPR, která má přístup k interním dokumentům a rozhovorům s lodním personálem, byly problémy se systémem VCHT (Vacuum Collection, Holding and Transfer) zjištěny již před pěti lety, ale jejich četnost frustruje posádku a nutí ji věnovat neustálé prostředky na údržbu.
Související článek
VCHT je podtlakový kanalizační systém podobný tomu, který se používá v komerčních letadlech nebo některých vysokorychlostních vlacích, ale zvětšený pro plovoucí město s tisíci lidmi. Pomocí odsávání odvádí odpad přes síť potrubí, která se podle dokumentace citované NPR táhne v délce asi 400 kilometrů kolem trupu lodi do čisticích nádrží, odkud je vypouštěn do moře v souladu s ekologickými předpisy platnými na volném moři.
Příčiny ucpávání jsou různé, ale sbíhají se ve společné diagnóze: systém je poddimenzovaný a špatně navržený pro skutečný rozsah lodi a zvyklosti posádky. Tak to uvádí zpráva Government Accountability Office (GAO), auditní agentury amerického Kongresu, z roku 2020, která identifikovala 150 systémových problémů s údržbou na CVN-78, včetně těch, které se týkají toalet a VCHT.
Letadlová loď nové generace se starými problémy
Abychom pochopili, proč se sanitární systém může stát strategickou bolestí hlavy, je dobré si připomenout, co USS Gerald R. Ford představuje v rámci amerického námořnictva. Je to první z nové třídy letadlových lodí (třída Ford), která má postupně nahradit stárnoucí lodě třídy Nimitz, jež jsou ve službě od 70. let 20. století.
Oproti svým předchůdkyním obsahuje Ford více než 20 nových technologií: elektromagnetické katapulty EMALS, pokročilé záchytné systémy (AAG), kompaktnější a na zádi umístěný ostrov, nový dvoupásmový radar, zvýšenou automatizaci prakticky všech systémů a dva výkonnější a efektivnější jaderné reaktory. To vše je navrženo tak, aby se zvýšil počet vzletů letadel, snížily požadavky na posádku a zkrátil životní cyklus lodi.
Samotný GAO a Výzkumná služba Kongresu (CRS) však opakovaně upozorňovaly, že kombinace tolika nových technologií v jediném trupu znásobila integrační rizika a náklady na údržbu, zejména v prvních letech služby. Jasným příkladem je VCHT: systém, který měl být na papíře efektivnější a jednodušší na údržbu, ale v praxi se stal neustálým zdrojem incidentů.
Příčiny úzkých míst
Velitelé lodí a námořnictva mají tendenci činit námořníky částečně odpovědnými za splachování předmětů, které mohou ucpat odtok. Podle interních e-mailů, které získala NPR a které podrobně popisují snahy o řešení poruch, bylo z podtlakového potrubí vytaženo i tričko nebo lano dlouhé více než tři metry. Byly nalezeny také rukavice, jednorázové utěrky a další předměty, které by se do takového systému nikdy neměly dostat.
Ale i když pomineme „zneužívání“ při používání, existují i další konstrukční důvody. Na rozdíl od tradičních gravitačních kanalizačních systémů, kde voda a odpad proudí relativně širokým potrubím, VCHT používá užší potrubí a složitou síť ventilů a vakuových čerpadel. Díky tomu je efektivnější z hlediska spotřeby vody a umožňuje větší flexibilitu vnitřní konstrukce nádoby, ale také je citlivější na případné ucpání.
Papírové ručníky a dokonce i samotný toaletní papír, pokud se nahromadí v nadměrném množství nebo v kombinaci s jiným odpadem, mohou způsobit poruchy. V gravitačním systému je ucpání obvykle lokalizováno na určitý úsek; ve vakuovém systému může ucpání v kritickém místě ovlivnit celou oblast lodi.
Dalším častým problémem popsaným technickým personálem je ventil v zadní části toalet, který se může uvolnit nebo selhat a způsobit, že všechny toalety v jedné z 10 zón VCHT ztratí sání. Každá zóna sdružuje desítky záchodů a dalších odpadů, takže jediná vadná součástka může vyřadit z provozu značnou část posádky.
V interních e-mailech, které citovala agentura NPR, to jeden z technických manažerů vyjádřil na rovinu: „Taková je povaha VCHT. Je to uzavřený systém a na celé lodi jsou tisíce součástí, které denně selhávají. Při selhání jediného ovládacího ventilu toalety se v závislosti na umístění porouchá celý prostor.“
Vodní kámen, tichý nepřítel
Největším problémem ze všech a nejobtížněji trvale řešitelným je však usazování vápníku v úzkém potrubí. Voda používaná v systému v kombinaci s teplotními a tlakovými podmínkami uvnitř potrubí podporuje tvorbu minerálních usazenin (vodního kamene) na vnitřních stěnách. Tyto usazeniny časem dále zmenšují užitný průměr potrubí a usnadňují jakýmkoli drobným nečistotám vyvolat ucpání.
Podle zprávy GAO musí námořnictvo vynaložit přibližně 400 000 dolarů na vymytí potrubí kyselinou, aby obnovilo jeho normální provoz. Tento postup zahrnuje cirkulaci kontrolovaného roztoku kyseliny vnitřkem kanalizačního systému, aby se rozpustil vápenatý kámen, aniž by došlo k poškození potrubí nebo kovových součástí. Jedná se o delikátní operaci, která vyžaduje plánování, bezpečnostní opatření a přítomnost plavidla v kontrolovaném prostředí.
Od roku 2023 by tato práce měla být na lodi USS Gerald R. Ford provedena nejméně desetkrát, jak vyplývá z informací shromážděných NPR a údajů GAO. Navíc je nelze provádět na moři, ale v přístavu nebo v loděnici, což omezuje dobu a způsob jejich plánování a zvyšuje tlak na již tak napjaté termíny údržby.
GAO zdůrazňuje, že tyto kyselinové výplachy nebyly původně plánovány jako rutinní úkon údržby po celou dobu životnosti lodi, ale jako jednorázové nápravné opatření. V praxi se však staly pravidelnou povinností, pokud má být systém udržován v přijatelných parametrech.
Každodenní poruchy a tlak na posádku
Přímým důsledkem této složité konstrukce a kumulace problémů je, že systém VCHT vyžaduje téměř neustálou pozornost.‚Každý den, kdy je celá posádka přítomna na lodi, bylo vydáno oznámení o poruše, aby personál lodi opravil nebo odblokoval část systému VCHT, počínaje červnem 2023,‘ uvádí nedatovaný dokument, který americké námořnictvo poskytlo NPR.
V praxi to znamená, že se vždy najde nějaká posádka údržby, která se zabývá odstavením části potrubí, vakuové pumpy, ventilu nebo skupiny záchodů z provozu. Průměrná odstávka VCHT trvá podle mluvčího námořnictva Davida Cartera půl hodiny až dvě hodiny a problémy zatím neměly „žádný provozní dopad“ na mise letadlové lodi. Jinými slovy, loď může i nadále vypouštět a vyzvedávat letadla, plout a plnit své povinnosti.
Z hlediska života na palubě je však situace méně triviální. Letadlová loď je v podstatě malé izolované město uprostřed moře. Dostupnost základních služeb, jako je voda, elektřina, klimatizace nebo kanalizace, má přímý dopad na morálku, hygienu a zdraví posádky. Když v jedné oblasti několik hodin nefungují toalety, musí se námořníci přesunout na jiné paluby nebo improvizovat, což komplikuje každodenní rutinu a zvyšuje stres v již tak náročném prostředí.
Jedním z možných řešení, které bylo navrženo, je zvýšení počtu pracovníků údržby, kteří se věnují speciálně VCHT a dalším pomocným systémům. To je však v rozporu s jedním z cílů konstrukce třídy Ford: snížit počet členů posádky díky automatizaci a údajně spolehlivějším systémům. Každý nový přidaný technik znamená vyšší náklady na personál, více ubytovacích prostor a větší logistickou zátěž – tedy pravý opak toho, čeho mělo být dosaženo.
V tomto smyslu je problém s toaletami na Fordu také příznakem širší debaty v rámci amerického námořnictva: nakolik je realistické očekávat, že automatizace a nové technologie výrazně sníží požadavky na posádku, zejména když mnohé z těchto systémů musí teprve prokázat svou dlouhodobou spolehlivost.
Precedent USS George H.W. Bush
CVN-78 není první americkou letadlovou lodí, která používá systém VCHT. Přímým precedentem je USS George H.W. Bush (CVN-77). Bush (CVN-77), poslední loď třídy Nimitz, která vstoupila do služby v roce 2009. Ačkoli patřila k dřívější třídě, byl na Bush zabudován vakuový sanitární systém jako zkušební zařízení pro to, co bude později instalováno na třídě Ford.
Výsledek byl včasným varováním před tím, co mělo přijít. Pouhé dva roky po vstupu do služby vypovědělo službu všech 423 toalet na CVN-77, a to hned dvakrát, jak tehdy informoval deník The Washington Post. Porucha postihla celý systém a tisíce námořníků na palubě zůstaly bez běžného přístupu k toaletám.
Scény popsané samotnými členy posádky hovoří za vše. Nemohouce použít toalety, museli se námořníci uchýlit k močení ve sprchách nebo průmyslových umyvadlech na svých pracovištích. Někteří používali láhve a obsah vyprazdňovali přes palubu, zatímco mnoho žen vydrželo močit tak dlouho, že se u některých objevily zdravotní problémy spojené s infekcemi močových cest a dalšími komplikacemi.
Jen v roce 2011 bylo vynaloženo přibližně 10 000 člověkohodin na řešení problémů s kanalizačním systémem na Bush, včetně údržby, diagnostiky, mytí kyselinou a výměny komponentů. Od té doby je mytí kyselinou na lodi USS George H. W. Bush stálou záležitostí. Podle zpráv se zdá, že budou neustálou záležitostí i na USS Gerald R. Ford.
GAO to ve své zprávě z roku 2020 shrnul výstižně: „Námořnictvo použilo na CVN 77 a 78 zcela nový systém toalet a kanalizace, podobný systému komerčních letadel, ale zvětšený pro posádku čítající více než 4 000 osob. Aby se vyřešilo neočekávané a časté ucpávání systému, námořnictvo rozhodlo, že musí pravidelně provádět kyselé výplachy kanalizačního systému na lodích CVN 77 a 78, což je neplánovaná údržbová akce po celou dobu životnosti lodi„.
Proč se na letadlové lodi používá vakuový systém
Může se zdát neintuitivní, že se námořnictvo se zkušenostmi nasbíranými za desítky let provozu velkých lodí rozhodlo pro systém, který se ukázal jako tak problematický. Pro volbu systému VCHT však existuje několik technických a provozních důvodů.
- Úspora vody: Vakuové toalety spotřebují na jedno spláchnutí mnohem méně vody než tradiční systémy. Na plavidle, kde se veškerá sladká voda musí vyrábět na palubě v odsolovacích zařízeních, se počítá každý litr.
- Flexibilita konstrukce: Díky tomu, že se nemusíte tolik spoléhat na gravitaci, může potrubí vést více směry a menšími průměry, což usnadňuje navrhování oddělení a vnitřní uspořádání plavidla.
- Menší hmotnost a objem: užší potrubí a menší množství cirkulující vody znamenají nižší hmotnost a více prostoru pro jiné systémy nebo náklad.
- Kontrola zápachu a sanitace: Vakuově uzavřený systém teoreticky snižuje možnost úniků a zápachu za předpokladu, že funguje správně.
Problémem je, že rozšíření systému určeného pro letadlo – kde je několik desítek toalet – na letadlovou loď s tisíci uživateli denně a intenzivním používáním je obrovský skok. Jakékoli konstrukční nedostatky, podcenění frekvence používání nebo kvality vody se tím ještě umocní.
Navíc na rozdíl od letadla, které lze v případě problému během několika hodin odstavit, může letadlová loď strávit týdny nebo měsíce na moři daleko od přístavu kvůli rozsáhlé údržbě. To vyžaduje, aby systémy byly obzvláště robustní a odolné vůči poruchám, což VCHT zatím plně neprokázala.
Získané zkušenosti a probíhající zlepšení
To neznamená, že námořnictvo rezignuje na zlepšení. David Carter, mluvčí Velitelství námořních sil, řekl NPR, že „USS Gerald R. Ford má v nadcházejících údržbových obdobích obdržet vylepšení systému VCHT. Podobné modernizace na letadlové lodi USS George H. W. Bush vedly k menšímu počtu problémů s údržbou systému VCHT.
Mezi opatření, která byla zavedena nebo se o nich uvažuje, patří:
- Úpravy konstrukce ventilů a některých úseků potrubí s cílem omezit kritická místa ucpávání.
- Revize materiálů používaných v potrubí s cílem minimalizovat tvorbu vápenatých usazenin nebo usnadnit jejich odstraňování.
- Přísnější protokoly pro použití posádky a osvětové kampaně o tom, co se smí a nesmí splachovat do toalet.
- Zlepšení senzorů a monitorovacích systémů VCHT, aby bylo možné odhalit počínající ucpávání dříve, než postihne celé oblasti.
- Úpravy plánů preventivní údržby, včetně pravidelného plánování mytí kyselinou a kontrol klíčových součástí.
Carter dodává, že problémy s toaletami se zlepšily s postupem současného nasazení, které začalo před sedmi měsíci. Podle jeho údajů se snížila četnost a délka výpadků, přičemž většina incidentů byla vyřešena za méně než dvě hodiny. Z oficiálního pohledu zůstává VCHT problematickým systémem, ale je „zvládnutelný“ a nemá přímý dopad na bojeschopnost lodi.
GAO zase doporučila námořnictvu, aby do návrhu a stavby dalších lodí třídy Ford (USS John F. Kennedy, CVN-79, a USS Enterprise, CVN-80) začlenilo zkušenosti získané z lodí CVN-77 a CVN-78, aby se snížila závislost na nákladných nápravných opatřeních a zvýšila se spolehlivost od samého počátku.
Připomínka, že na detailech záleží
Problém se záchodem na USS Gerald R. Ford je nakonec víc než jen kuriózní anekdota o nejdražší válečné lodi světa. Je to připomínka toho, že v tak složitých systémech, jako je jaderná letadlová loď, mohou mít zdánlivě drobné detaily nepřiměřené důsledky.
Americké námořnictvo investovalo miliardy do nejmodernějších technologií, aby zvýšilo bojové schopnosti Fordu, ale zkušenosti ukazují, že spolehlivost podpůrných systémů – od sanitárních zařízení přes výrobu energie až po klimatizaci – je pro schopnost lodi fungovat udržitelně a bezpečně stejně důležitá.
Zatímco se dolaďují elektromagnetické katapulty a zdokonalují bojové systémy, týmy námořníků na palubě USS Gerald R. Ford se den co den potýkají s ventily, trubkami a nádržemi s vápníkem, aby zajistily, že se něco tak základního, jako je návštěva toalety, nestane strategickým problémem.