Digitale techniek/Elektronica: Digitale kanontester (1972)
Digitale kanontester (1972)
De zogenaamde Geleide Wapen (GW) fregatten Tromp (F801) en De Ruyter (F806), met de kenmerkende grote radardome, zouden worden uitgerust met een 12-cm Bofors kanon. Deze kanons stonden op de A- en B-type onderzeebootjagers, waaronder Hr.Ms. Gelderland (D811), en stamden al uit de jaren ’50. De kanons werden aangestuurd vanuit een zeer oude analoog elektronisch en mechanische vuurleiding. De eigenlijke servosturing was uitgevoerd via synchro’s. Dat was een regeling met relatief lage bandbreedte hetgeen zorgde voor een mooie gladde sturing maar ook met te grote fouten bij snelle doelbewegingen of hoge versnellingen als gevolg van zeebewegingen.
De in 1973 in dienst komende nieuwe Trompklasse fregatten zouden worden uitgerust met een digitale vuurleiding (Signaal type WM 25). De aansturing van het kanon moest voldoende krachtig zijn om het gewenste stuursignaal plus de stabilisatie voor scheepsbewegingen door te kunnen geven. Ten gevolge van de onnauwkeurigheden in de vuurleiding en de digitale aansturing ontstaat er namelijk ook niet-gewenste ruis die een deel van het stuurvermogen opeist.
HSA (Hollandse Signaal Apparaten) stelde voor de berekening van de azimut- en elevatiehoeken uit te voeren met een frequentie van 25 Hz. Volgens een ervaren afdelingshoofd van het LEOK was die frequentie te laag. Het zou leiden tot onnauwkeurigheden door na-ijlen en teveel ruis in de aansturing van het kanon. Hij pleitte voor 100 Hz. Dat zou echter een veel grotere belasting voor de door HSA geleverde vuurleidingscomputer betekenen. Daardoor ontstond een ernstig verschil van mening tussen Signaal en het LEOK over de uitvoering van de servo-regeling.
Uiteindelijk werd besloten om onderzoek uit te voeren naar:
- De te verwachten ruis uit de vuurleiding (amplitude en spectrale samenstelling)
- De benodigde bemonsterfrequentie
- Het benodigde stuurniveau waarbij het signaal is opgebouwd uit drie componenten: doelvolgen, stabilisatie en ruis.
Een te lage bemonsterfrequentie leidt tot richtfouten, een te hoge frequentie vergde voor die tijd (te)veel rekenkracht. Een hoog ruisniveau vergt veel stuurvermogen, dat dan niet beschikbaar is voor doelvolgen en stabilisatie, en kan leiden tot buitensporige slijtage van het kanon. Filteren van het signaal onderdrukte deze ruis maar ook de andere signaalcomponenten. Dat resulteert in richtfouten. Uiteindelijk is een compromis noodzakelijk.
Het theoretische onderzoek en alle berekeningen leiden niet tot overeenstemming. Testen moest de doorslag geven. Daarvoor werd een “digitale kanontester” ontwikkeld en gebouwd door het LEOK. Met deze kast kon het kanon in beide hoeken worden aangestuurd. De kast bevatte daarvoor synchro-digitaal converters voor meting van de stand van het kanon en versterkers voor aansturing van het kanon. De kast bevatte daarnaast elektronica om sinusvormige of andere stuursignalen te genereren en ruis toe te voegen. Bandbreedte en sterkte van de ruis en de frequentie van de digitale opwekking van het aanstuursignaal kon ingesteld worden. Relevante signalen werden geregistreerd op een 8-kanaals papierschrijver.
De test vond plaats in 1972 aan boord van een van de oude jagers. Aanwezig waren het hoofd Eindcontrole van HSA, het afdelingshoofd van het LEOK en een medewerker van hem. “Het was voor mij als jonge medewerker een heel aparte ervaring. In de kleine ruimte benedendeks stond je naast de draaiende munitietrommel met rammelende granaten. Het was behoorlijk lawaaiig. Beide experts deden aan “handoplegging”: ze voelden aan de draaiende en trillende munitietrommel. Voor de ervaren heren was dat al een heel goede indicatie.” Uiteindelijk werd toch gekozen voor een 100 Hz aansturing.
De opgedane ervaring is later ook gebruikt voor adviezen bij de installatie van het 76 mm OTO Melara kanon op de S-fregatten.
