BASIS_boegdome_metingen

Metingen aan de boegdome van het S-fregat/Kortenaerklasse

Inleiding

Een “dome” is een stroomlijnvormige omhulling van de transducent die dient om het stromingsgeruis te verminderen. De onderzeebootjagers van de Frieslandklasse hadden een dome met daarin een transducent welke onder het schip uitstak wanneer de sonarinstallatie actief was. De dome kon ingetrokken worden wanneer de sonarinstallatie niet actief was. Zoals besproken op de webpagina over het sonarmeetvlot op de Roeleveense Plas te Nootdorp was het meetvlot qua luikafmetingen (2 m x 4 m) gedimensioneerd op het verrichten van metingen aan de dome van een Frieslandklasse onderzeebootjager. Doel van de metingen was om 360 graden rondom te meten welke invloed de structuur van een dome heeft op het uitgezonden geluid door de transducer en daarmee op de sonarrespons.

De Frieslandklasse dome ingehangen in de uitgespaarde rechthoek; het draaimechanisme is zichtbaar
De dome van een Frieslandklasse onderzeebootjager ingehangen in de uitgespaarde rechthoek van het vlot; het dubbele draaimechanisme en de hefinrichting zijn zichtbaar

 

De S-fregatten

De volgende serie onderzeebootjagers, de S-fregatten (Kortenaerklasse), had een vaste dome aan de onderkant van de steven. Deze uitstulping wordt een boegdome genoemd. Ook aan deze boegdome werden metingen verricht op het sonarmeetvlot van TNO Waalsdorp op de Roeleveense plas te Nooddorp.

De afmetingen van de S-fregat boegdome, zoals van de Hr. Ms. Callenburgh (F808), waren echter een stuk groter dan het luik. De nieuwe boegdome kon dus niet meer in de hut op het meetvlot aan de meetmast gemonteerd worden. Ook het grote gewicht van een boegdome maakte het gebruik van het lorriespoor minder voor de hand liggend.

Boegdome Hr. Ms. Callenburgh
Boegdome van de Hr. Ms. Callenburgh (bron: Beeldbank van het Nederlands Instituut voor Militaire Historie (NIMH)

Onderwatermontage voorafgaand aan de metingen

De oplossing werd gevonden in het onderwater monteren van de boegdome aan de meetmast van het meetvlot. Om deze montage onder water mogelijk te maken is door het laboratorium een rechthoekig frame ontworpen met daarop twee grote drijvers waar de boegdome tussen past. 

Rechts - twee drijvers onder water verbonden met een frame voor het transport en onderwater naar de meetmast brengen van grote sonar domes. (eind 70-er, vroeg 80-er jaren)
Rechts – twee drijvers onder water verbonden met een frame voor het transport en onderwater naar de meetmast brengen van grote sonar domes. (foto: W. Mol eind 70-er, vroeg 80-er jaren)

Elke drijver was verdeeld in twee compartimenten die ieder aan de kopse zijden afgesloten waren met een vlakke plaat. Ieder van deze compartimenten had een waterafsluiter voor de in- en uitlaat van water en een aansluiting voor een persluchtslang. De vier bolle kanten aan het eind van de drijvers hadden alleen een persluchtaansluiting en aan de onderkant een vaste opening. Die extra drijflichamen konden door het gedeeltelijk of geheel leegblazen voor het trimmen van het vlot gebruikt worden.
 

Boegdome S-fregat (~1978) hangend in de drijvers
Boegdome S-fregat/Kortenaerklasse fregat (~1978) hangend tussen de drijvers in het frame (foto: W. Mol)
Op de rand van de boegdome zijn zes wit gemerkte vlakken te zien: vier merken met drie gaten voor de bevestiging van de vier draagarmen met montageplaten en twee merken met twee gaten voor twee centreerarmen elk voorzien van twee paspennen.

Om nu het geheel van frame en boegdome recht onder het meetvlot te krijgen waren op de vier hoeken van het meetvlot lieren geplaatst zoals te zien is op de foto hieronder (de drijvers van het vlot zijn rechts op de foto te zien). Deze lieren werden voorafgaande aan het afzinken gekoppeld met de vier hoeken van het frame van de drijvers.
Ook was er een lier op de wal geplaatst die verbonden was met de twee hoekpunten aan de lange zijde van het frame. De wallier werd gebruikt om tijdens het weer leegblazen van de drijvers na de metingen het frame (met de boegdome) onder het vlot vandaan te trekken.

De vier lieren op de hoekpunten van het meetvlot
De vier lieren op de hoekpunten van het meetvlot

Op het meetvlot stond een door het laboratorium zelf ontwikkeld paneel waarop de twee drijvers waren afgebeeld met acht driewegkranen. Tussen de persluchtvoorziening en de kranen zat een verdeelstuk met aansluitingen met acht driewegkranen. Aan elke kraan was een slang gekoppeld die aan het andere einde gekoppeld werd met een drijvercompartiment. De slangen waren ieder aan beide zijden gemerkt om vergissing te voorkomen. Met de driewegkogelkranen (met L-doorboring) kon de druk per drijvercompartiment of drijflichaam apart verhoogd of verlaagd worden. Met stand 1 werd perslucht ingeblazen in het compartiment. Stand 2 is de gesloten stand. Stand 3 laat de lucht uit het compartiment weglopen.

Driewegkraan
De drie posities van de driewegkraan

De persluchtvoorraad op het meetvlot bestond uit vier industrieflessen van 50 liter met een druk van 200 bar. Daarnaast was op het vlot een 200 bar compressor geïnstalleerd. Voor het werk onder water waren er twee complete duikuitrustingen op het vlot aanwezig. Twee medewerkers van het laboratorium waren gekwalificeerde duikers. Ze hadden daarvoor succesvol een één maand durende opleiding bij de Koninklijke Marine in Den Oever gevolgd aan boord van de Hr.Ms. Soemba. Die opleiding was een eis van het laboratorium in verband met de verzekering. Jaarlijks werden deze medewerkers opnieuw gekeurd bij het Duikmedisch Centrum van de Koninklijke Marine te Den Helder. Daarnaast was er de verplichting om iedere week een uur te duiken als er geen onderwaterwerkzaamheden plaatsvonden.

Proefafzinken

Voordat de boegdome op de locatie arriveerde, werd eerst een proef met het afzinken van het frame met de twee drijvers uitgevoerd. Daarbij werd ballast aangebracht met ongeveer hetzelfde gewicht als de te verwachten boegdome. Na het aansluiten van de lieren op de hoekpunten van het frame, de persluchtslangen aan de drijvers en de kabel naar de lier aan de wal werden de waterafsluiters op de drijvers opengedraaid. Op het paneel werden de driewegkranen vervolgens in de stand ontluchten gezet.

Draai-inrichting boven geopend luik
Dubbele draai-/tilinrichting boven het geopende luik

Heel langzaam zakten de drijvers met het frame daarna onder water. Met genoeg ruimte van de walkabel verdween het frame langzaam onder het meetvlot tot deze in de vier kabels van de hoeklieren hing. Nadat de lieren getest waren, kon het geheel weer omhooggehaald worden door tegelijk perslucht in de vier compartimenten te blazen en de kabel naar de lier op de wal continu onder spanning te houden om de drijvers en het frame onder het meetvlot vandaan te trekken. Om te voorkomen dat er persluchtslangen of hijskabels achter de (meet)masten bleven haken, werden deze tijdens het afzinken in een hoge stand gezet.
Aan de stand van de lierkabels was te zien dat de drijvers en het frame langzaam onder het vlot vandaan kwamen. Na enige tijd verscheen het frame met de drijvers naast het meetvlot aan de oppervlakte. Nadat afsluiters op de drijvers waren dichtgedraaid, werd ook de persluchttoevoer gestopt. Na deze voorbereidingen en het testen van het systeem, werd de ballast verwijderd. Daarna werden de drijvers met frame naar de “kolenhoop” (plek van de huidige manage) gesleept.

Het meetklaar maken van de boegdome

De door de Koninklijke Marine aangevoerde boegdome werd vervolgens aan de noordkant van de plas (bij de zogenaamde kolenhoop) met een grote hijskraan tussen de twee drijvers in het frame gehangen. Daarna werd dit vlot naar het meetvlot gevaren. Nadat de drijvers met boegdome afgemeerd was naast het meetvlot, werden eerst de vier lieren met het drijverframe verbonden.
Aan het draaibare gedeelte van de grote flens van de dubbele draai-inrichting (zie foto hieronder) werd vervolgens een hulpconstructie van vier armen met montageplaat gemonteerd.
Daarna werd de transducent aan de kleine flens gemonteerd. Nadat het meetcircuit met transducent en hydrofoon getest was, kon de boegdome op zijn plaats worden gebracht. Dit ging als volgt:

  • Als zowel de meetmast in de hoogste stand stond, de lieren op de hoekpunten van het meetvlot verbonden waren met het drijverframe, de persluchtslangen aangesloten waren op de drijvers en de lier op de wal bemand was, kon het afzinken beginnen. Door de afsluiters op de drijvers voor de waterinlaat open te draaien en de driewegafsluiters op het paneel op ontluchten te zetten, zonk het geheel van drijvers, frame en boegdome langzaam onder water. Met voldoende ruimte van de walkabel en hangend aan de vier hoekkabels kwam het geheel onder het meetvlot tot stilstand.
  • Na een inspectie onder water of alles in orde was, kon de meetmast met transducent neergelaten worden. Op aanwijzing van de duiker werd het neerlaten gestopt als de transducent in de boegdome gezakt was en de bevestigingspunten van de meetmast vlak boven de rand van de boegdome was. Nu werd met behulp van hoeklieren de boegdome tegen de vier bevestigingspunten van de hulpconstructie aangetrokken. Dit op aanwijzing van de duiker. Vier paspennen op gemerkte montagepunten op de boegdome-rand hielpen bij het centreren van de boegdome ten opzichte van de hulpconstructie. Vervolgens werd de bovenzijde van de boegdome aan deze hulpconstructie vastgebout zodanig dat de meettransducent op dezelfde plaats zit als de scheepstransducent in de boegdome van een onderzeebootjager.
  • Daarna kon de meetmast met boegdome van de drijvers omhooggehaald worden tot vlak onder het meetvlot zodat er ruimte kwam om de drijvers onder het meetvlot vandaan te halen. Dit kon door perslucht in de drijvers te blazen zodat het vlot langzaam ging opdrijven. Met de lier op de wal werden de drijvers daarbij onder het meetvlot vandaan getrokken tot het geheel aan de oppervlakte verscheen naast het meetvlot. Als laatste werden de wateruitlaatafsluiters dicht gedraaid en daarna de persluchtafsluitingen.

Voor het meten van de peilfouten moet de boegdome 360 graden rondom kunnen draaien. De grote flens van het draaibare gedeelte van de mast werd echter niet gelijk belast omdat het achterste gedeelte van een boegdome zwaarder is. Dit verhinderde dat de boegdome kon draaien. Dit probleem werd opgelost door aan het achterste gedeelte van de boegdome een hefballon te plaatsen (zie foto boven). Door voldoende perslucht in de hefballon te blazen zodat de belasting op de flens rondom gelijk was, kon de motor van de grote flens de boegdome over de volle 360 graden draaien. De hefballon bleef gedurende de hele meting mee ronddraaien.

Zodra het hart van de transducent in de boegdome aan de hoofdmast en de hydrofoon aan de achtermast op een gelijke diepte van zes meter waren afgezonken, was de mechanische opstelling klaar voor de peilfoutmetingen in de vorm van het zogenaamde richtingsdiagram (RDG).

De duikers gereed voor actie
De duikers gereed voor actie

 

Duikteam in het water
Duikteam in het water

De metingen

De verstevigingsribben en de huiddikte (metaal of polyester) van de boegdome geven een verstoring van de waarnemingsrichting van de sonar. Voor het meten van deze fouten in de vofrm van het DRG werd gebruik gemaakt van een door het laboratorium samengestelde transducent (1.00 x 1.25 m). Deze was onder de kleine flens van de meetmast gemonteerd met een vaste opstelling, dus niet draaibaar, richting de achtermast met de hydrofoon. Het gemeten RDG kon in de operationele gebruiksfase van de sonar onder eeen onderzeebootjager gebruikt worden voor het corrigeren van de waargenomen richting van het ontvangen geluid.

Eerst werd het zendniveau (in dB) van de transducer bij verschillende frequenties gemeten zonder boegdome. Daarna met boegdome en het zelfde niveau en zelfde frequentie met een continu signaal. De boegdome werd vervolgens over 360 graden rondgedraaid beginnende aan de achterzijde van de boegdome. Tegelijk werd een papierrecorder met polairpapier of lineairpapier gestart zodat de voorkant van de boegdome na 180 graden in het midden van het lineaire papier kwam te staan. Als de boegdome 90 graden gedraaid is, kijkt het richtingsdiagram recht tegen de ribben en de metalen of polyester huid aan wat weining vertekening zal geven van het RDG. Van 90 graden naar 180 graden wordt in toenemend mate schuin tegen de ribben van de boegdome aangekeken en door de huidplaat heen. Dat geeft meer vertekening van het RDG. Dit zou peilfouten kunnen geven. Hetzelfde vindt plaats bij de draaiing van 180 graden naar 270 graden. Bij 270 graden kijkt het RDG weer recht tegen de ribben en huidplaat aan wat ook weer weinig vertekening geeft van het RDG. Elke RDG werd zowel links- als rechtsom gemeten.

Het losnemen van de boegdome na de metingen

Na de metingen moest de boegdome weer teruggebracht worden tussen de twee drijvers aan de oppervlakte. Eerst worden beide masten van het meetvlot in de hoogste stand geplaatst. Het geheel gaat nu in omgekeerde volgorde: de waterinlaat op de drijvers gaan open en ook de ontluchtingskranen staan open. Met voldoende ruimte van de walkabel zakken de drijvers tot onder de boegdome. Deze werd nu langzaam neergelaten tot vlak boven het drijverframe. Op aanwijzing van de duiker wordt het drijverframe met de lieren omhoog gedraaid tot aan de onderkant van de boegdome. Als de boegdome rondom op het frame rust, kan de duiker beginnen met het losmaken van de meetmast. Zodra deze los is, kan de meetmast omhooggehaald worden. Ook wordt de hefballon verwijderd. Nu rest alleen nog het geheel boven water te halen. Terwijl de kabel van de lier op de wal continu op spanning wordt gehouden, wordt het perslucht inblazen gestart. De lier op de wal trekt nu bij het opkomen de drijvers met boegdome onder het meetvlot vandaan. Als het geheel naast het meetvlot boven water komt, worden eerst de waterinlaten en daarna de perslucht gesloten. Als laatste worden de vier kabels van de handlieren losgemaakt zodat de boegdome klaar is voor transport over water naar de andere kant van de plas.