LEOK: Gekoppelde sonarsimulatoren (1972)

 

Gekoppelde sonarsimulatoren (1972)

 
Bij de Koninklijke Marine kende men reeds lange tijd het probleem hoe men tegen aanvaardbare kosten een goede opleiding en training van het sonarpersoneel kon verkrijgen. In 1972 werd een deel van de oplossing van genoemd vraagstuk werd verkregen door het inzetten van simulatoren. De simulatoren stonden opgesteld bij de Onderzeeboot Bestrijdingsschool ”Zeearend” te Den Helder.

Bij het opsporen van onderzeeboten vanuit bovenwaterschepen maakt men gebruik van actieve sonarapparatuur. De bediening daarvan en het juiste interpreteren van de verkregen informatie vraagt een grote geoefendheid. Daarnaast is de tactiek van een schip in een konvooi bij torpedoaanvallen of bij het bestrijden van de onderzeeboot zeer belangrijk.

Geheel anders ligt het sonargebruik bij en de tactiek van de onderzeeboot zelf. Belangrijk hierbij is namelijk het onhoorbaar en onzichtbaar kunnen opereren. Deze sonar is dan ook niet uitgerust met een zender: het is een passieve sonar. Zelfs een radar mag niet gebruikt worden terwijl het varen met de periscoop boven water levensgevaarlijk is. Een oefenprogramma waarbij de onderzeebootbemanning kan strijden tegen de bemanningen van enkele bovenwaterschepen werkt stimulerend. Simulatoren geven de mogelijkheid om zo’n situatie te oefenen is bij de Onderzeeboot Bestrijdingsschool.

Bepalende factoren bij de opzet

In het ontwerp van de te bouwen simulatie-apparatuur t.b.v. deze OB-school diende men rekening te houden met de reeds bestaande trainers. Dit waren:

1. lAN/UQS trainer, merk Sangamo t.b.v. sonarapparatuur aan boord van een onderzeebootjager.
2. Nederland I trainer, merk van der Heem t.b.v. gedeelte sonarapparatuur aan boord van een fregat of onderzeebootjager.
3. Nederland II trainer, merk van der Heem t.b.v. gedeelte sonarapparatuur aan boord van een fregat of helikopter.

De uitbreiding moest onder andere bestaan uit:

1. Een simulator voor sonar- en radarbeeldkast aan boord van een fregat.
2. Een simulator voor sonarapparatuur aan boord van een onderzeeboot.
   Tevens moest hierbij het periscoopbeeld gepresenteerd worden.

Verdere eisen waren:

1. Met iedere trainer moet apart geoefend kunnen worden doch voor het beoefenen van de tactiek in konvooi verband of bij het gezamenlijk aangevallen worden door een onderzeeboot dienen diverse koppelingen tussen de trainers mogelijk te zijn.
2. Tijdens deze gezamenlijke tactische oefeningen dient ieder schip bestuurd te worden door een roerganger welke zijn opdrachten krijgt van zijn onderzeebootofficier die bij de plottafel van dat schip aanwezig is.
3. Op deze plottafels dienen de sonarmetingen en de scheepsbewegingen van het gehele konvooi zichtbaar te zijn.
4. De vaareigenschappen van de diverse schepen dienen redelijk overeen te komen met die van de echte schepen.
5. Teneinde een algeheel spelleider te hebben welke tijdens – of na de oefening commentaar kan geven dient er een Hoofd Instructeurs Paneel te komen waarop onder andere alle koersen en vaarten op zichtbaar zijn. Voor weergave van alle scheepsbewegingen dient een groot verticaal plotscherm waarop alle schepen, torpedo en helikopter geprojecteerd worden.
6. Een uitgebreid intern communicatiesysteem moet aanwezig zijn zoals dit ook aan boord van de schepen is.
7. De onderzeeboot krijgt de beschikking over een torpedovuurleiding van Hollandse Signaalapparaten (H.S.A.) Deze torpedo moet op alle sonarinstallaties gehoord kunnen worden.

De financiële voordelen

Wil men in werkelijkheid in eenzelfde konvooi oefenen tegen een onderzeeboot dan zijn daar 1600 mensen voor nodig. Van de totale tijd gaan de heen- en terugreis af zodat zelfs als het weer mee zit het oefenrendement in uren toch altijd laag zal zijn. Daarbij zijn de kosten van deze bemanning, de afschrijving materieel en de kosten van oefentorpedo’s zeer hoog. De investeringen aan simulatoren worden dus snel terug verdiend. Toch kan men niet volstaan met alleen maar oefenen op simulatoren. De situatie aan boord van een slingerend schip bij windkracht 10 en een zeezieke en oververmoeide bemanning met directe oorlogsdreiging is nu eenmaal moeilijk na te bootsen in een simulator.

De simulatoren

Elke trainer bestaat functioneel uit een rekengedeelte en uit een sonar(geluids)generator. Het sonargeluid is voor elke sonar dermate specifiek dat dit per trainer afzonderlijk moet worden gesimuleerd. Het rekengedeelte voor een “schip” bestaat globaal uit de volgende delen:

1. Een traagheidssimulatie voor vaartwijziging. In dit deel wordt de gewenste vaart zoals ingesteld op van de scheepstelegraaf omgezet in een werkelijke vaart.
2. Een traagheidssimulatie voor koerswijziging (de snelheid waarmee een schip van koers verandert is sterk afhankelijk van gewenste- en werkelijke vaart).
3. Het ontbinden van de werkelijke vaart in een N – Z en O – W component.
4. Het integreren van de vaartcomponenten waarbij de ontbonden vaarten worden omgezet in posities in het vastliggend zeegebied.
5. De peiling en afstand: van ieder schip worden hier de onderlinge posities berekend in peiling en afstand. Dit is ten behoeve van de sonargeneratoren en de instructeur.

 

 

Het koppelen

Uit oogpunt van nauwkeurigheid is de beste koppeling tussen dit soort trainers er een die de scheepsposities in N – Z en O – W componenten doorgeeft. De gebruikte technieken in de diverse aanwezige trainers zijn echter nogal verschillend, terwijl de grootte van de zeegebieden ook sterk uiteenloopt.

• AN/UQS trainer (Sangamo): de ontbonden posities in synchrowaarde van 200 yards, 60Hz per omwenteling, een vast zeegebied dat oneindig groot is.
• Ned. I en II trainers (v.d. Heem): de ontbonden posities analoog 400Hz, een vast zeegebied van 16 x 16 0f 32 x 32 km.
• Torpedovuurleiding (HSA): de ontbonden posities zijn digitaal, 100 kHz, een meevarend zeegebied van 64x 64 kyards.
• Sonarsimulator voor een fregat en onderzeeboottrainer (LEOK): de ontbonden posities analoog DC, vast zeegebied van 40 x 40 mijl.

Doordat men hier te maken heeft met bestaande apparaten waarin zo min mogelijk veranderd mag worden, heeft men gesteld dat de vier bovenwaterschepen, de onderzeeboot en de helikopter in gekoppelde toestand éénmalig worden geïntegreerd in de LEOK-trainers met een zeegebied van 40 x 40 mijl. Naar behoefte kon de koppeling in 400 Hz analoog of 60Hz synchro-waarde gebruikt worden. Dit vroeg in de bestaande trainers slechts een kleine verandering.

De kleinere zeegebieden kon men ergens naar keuze in het grote gebied neerleggen. Voor de torpedo is een uitzondering gemaakt. Deze wordt in de HSA vuurleiding nauwkeurig nagebootst en ook bestuurd. De relatieve digitale waarden worden daarom omgezet in analoge DC-waarden volgens LEOK-schaal in het vaste zeegebied.

Ten behoeve van het juist opwekken van de sonargeluiden inclusief Dopplerverschuiving en ten behoeve van de instructeurs worden de koersen en vaarten ook door gekoppeld. De koppelingen zijn echter niet willekeurig. Er bestaat slechts één trainingsschema waarbij alle trainers meedoen.

 

 

TORPAT

Voor de visuele waarneming van de vier bovenwaterschepen door de periscoop van de gesimuleerde onderzeeboot heeft het bedrijf Verificatie van RijksZee– en Luchtvaartinstrumenten (VRZLI), Maaldrift, Wassenaar een projectieopstelling gebouwd, voorzien van een groot verticaal scherm. Dit scherm is over 360 graden rond de periscoop opgesteld met een straal van 3 meter. Zowel onder als boven het bovenste glas van de periscoop bevinden zich speciale filmprojectoren. Het midden van ieder geprojecteerd beeld ligt nauwkeurig op periscoophoogte (horizon). Iedere projector kan door middel van servosturingen en onafhankelijk van de andere projectoren continu ronddraaien. De richting waarin iedere doelprojector zal gaan staan, wordt bepaald door de rekenaar van de onderzeeboottrainer.

 

De film bestaat uit 360 plaatjes, ieder plaatje heeft een andere hoek van inzien. Begin en eind van de film zijn met elkaar verbonden. Door middel van sprocket wielen is het mogelijk deze film servogestuurd links- of rechtsom te draaien. Indien langere tijd eenzelfde plaatje wordt belicht, dient koeling te voorkomen dat de film vervormt. De hoek van inzien wordt bepaald door de rekenaar van de onderzeeboottrainer (OZB-trainer). Het afstandseffect wordt er met een zoomlens in gebracht. Deze afstand loopt van 500 tot 10.000 yards. Deze lens wordt door een servomotor volgens een bepaalde functie gedraaid vanuit de OZB-rekenaar. De doelafstand kan men met de periscoop bemeten. De lichtsterkte moet echter constant blijven. De lampspanning wordt daarom met een servogestuurde Variac volgens een speciale functie geregeld. Indien twee doelen elkaar passeren zal de lichtsterkte van het achterste schip tot nul verminderen. De horizon met lucht en water wordt verkregen uit een op de periscoop meedraaiende diaprojector. De projectie hiervan is groter dan het kijkerveld van de periscoop.

De helikopter

Een der gesimuleerde fregatten heeft de beschikking over een wapendragende helikopter welke tevens is uitgerust met een sonar. Deze helikopter kan via een kunstmatig opgewekt radarbeeld gezien vanuit het fregat via de radio tot boven het doel geleid worden. Dit radarbeeld wordt gegenereerd in de LEOK-simulator voor fregatten en geeft tevens de positie weer van de mainbody, de onderzeebootjager en het andere fregat. Enige ruis in de achtergrond zorgt voor een beeld dat de werkelijkheid redelijk benaderd.

Het Oefenings Overzicht Plot (OOP)

Het projectiescherm werd gevormd door een verticaal opgestelde glasplaat van 3×3 meter die aan de achterzijde gematteerd was. Hierop werden zeven symbolen van +/- 2 cm geprojecteerd. Het midden stelt de positie van dat schip voor in een vastliggend zeegebied. Van tijd tot tijd wordt met een speciale stift de plaats aangetekend van ieder symbool. De zo ontstane rijen punten worden doorverbonden zodat er een plot ontstaat van alle scheepsbewegingen. Zij stellen voor twee fregatten, een onderzeebootjager, een mainbody, een onderzeeboot, een torpedo en één helikopter. Daarbij werden ook nog een beweegbare roos en een vaststaand grid geprojecteerd. Ieder symbool heeft een pijl zodat de koers ook zichtbaar is. Het grid werd weergegeven met een gewone diaprojector. De acht beweegbare projectoren bestonden ieder uit een verticaal en vast opgestelde projector met daarboven een beweegbare spiegel onder een hoek van gemiddeld 45 graden. Deze spiegel kon door middel van servomotoren horizontaal en verticaal verdraaid worden. De projectie-afstand was 5,50 meter en de maximale fout ± 5 mm. De grootte van het zeegebied was normaal 40 x 40 mijl, doch een willekeurig deel hiervan kon ter grootte van 10 x 10 mijl over het gehele scherm uitgespreid worden.

Andere projecten

Ook de beide van der Heem trainers en de Sangamo trainer waren ieder voorzien van een projectoreenheid met verticaal plotscherm. Die gaven zoveel mogelijk informatie over het konvooi. Tevens was op de twee van der Heem projectoren te zien op welke plaats via de sonar verondersteld het doel zich zou bevinden en of de het doel met de onderzeebootbestrijdingswapenen geraakt zou kunnen worden. Alleen de simulator voor fregatten was voorzien van een overzicht op een beeldbuis. Ook hierop waren de sonarmetingen zichtbaar. Deze overzichtsbeelden waren alleen zichtbaar door de instructeur.

Plottafels

Aan boord van ieder gesimuleerd schip bevindt zich een originele plottafel. Op deze tafel ontstond de gehele gevechtssituatie volgens enerzijds de sonarmetingen (rode stip) en anderszijds volgens gefingeerde radarmetingen de posities van de eigen schepen en de helikopter (groene stip). De onderzeebootbestrijdingsofficier stond aan deze plottafel en bepaalde wat er op zijn schip moet gebeuren.

Optelling van apparatuur en bemanning

In de onderzeebootbestrijdingsschool was voor ieder schip een apart lokaal (zonder ramen) aanwezig. In ieder lokaal staat de sonarapparatuur met een roergangerkast en plottafel opgesteld. In de buurt staat de rekenaar met sonargeneratoren en het instructeurspaneel. Onzichtbaar voor de leerlingen was de projectoreenheid met plotscherm. Daarnaast was een lokaal voor de hoofdinstructeur met zijn Oefenings Overzicht Plot (OOP).
In totaal heeft men bij volledige bemanning voor een training 50 tot 60 mensen nodig. Hiervan zijn er 15 tot 20 instructeur.

 

De bouw van de geïntegreerde trainingsfaciliteit

De opstelling van apparatuur is door de onderzeebootbestrijdingsschool zelf uitgedacht. In grote lijnen is het technische ontwerp van de onderlinge koppelingen gemaakt door het LEOK. De hiervoor benodigde wijzigingen in de Sangamo en de van der Heem trainers zijn voorbereid en uitgevoerd door het Marine Elektronisch Bedrijf (MEB) te Oegstgeest.

De simulator voor fregatten, de onderzeeboottrainer met Hoofd Instructeurs Paneel, Oefenings Overzichts Plot en diverse aanpassingsapparatuur zijn ontworpen en gebouwd bij het LEOK.

De periscoopeenheid met zijn projectoren is ontworpen en gebouwd door Verificatie van RijksZee– en Luchtvaartinstrumenten (VRZLI) te Wassenaar.

De onderlinge bekabeling van de simulatoren is ontworpen door het MEB en door een installatiebedrijf aangebracht.

De apparatuur werd door het MEB en het LEOK met medewerking van de onderhoudsploeg van de “Zeearend” in bedrijf gesteld en afgeregeld.

 

Bron

J. W. Stroethoff, LEOK, Oegstgeest in ROERING, december 1973 (2), p 83
 
Terug Volgende