Land- en zeemijnen: OPPAS (1986 – 1992)

Operationele PAP Simulator (OPPAS)

Een PAP (Poisson Auto Propulsé) is een kleine, op afstand bestuurbare onderzeeër in gebruik bij verschillende marines. Een PAP wordt gebruikt voor het onder water identificeren van mogelijke mijnachtige objecten met behulp van een camera. Na positieve identificatie lost de PAP een explosieve lading nabij de mijn die zal ontploffen nadat de PAP weer aan boord is gehezen. Het trainen van PAP-operators is echter een kostbare en tijdrovende bezigheid omdat het gaat om de inzet van een mijnenjager met een PAP op volle zee, de plaatsing van een dummy-mijn en geschikte weersomstandigheden. De motoren van de PAP worden daarbij via een kabelverbinding aan boord van de mijnenjager bestuurd. Het videosignaal van de camera wordt teruggezonden naar een monitorscherm aan boord van de mijnenjager.

Poisson Auto Propulsé (PAP) - foto gemaakt op het Marinemuseum Den Helder
Poisson Auto Propulsé (PAP) – foto gemaakt op het Marinemuseum Den Helder

Eind 1986 werd TNO-FEL door de Koninklijke Marine benaderd met de vraag om een ​​systeem te ontwikkelen voor het oprollen van de kabel die de PAP verbindt met de mijnenjager zodat deze hergebruikt kon worden. Na enige besprekingen overtuigde TNO de Marine ervan dat er een betere oplossing was om geld te besparen: het gebruik van een PAP-simulator zodat de echte PAP’s niet nodig zijn voor de training van het personeel.
Een haalbaarheidsstudie door TNO naar een Operationele PAP Simulator (OPPAS) volgde. OPPAS zou niet alleen de trainingskosten verlagen, maar ook de periode voor het verwerven van vaardigheden van een PAP-operator verkorten terwijl tegelijkertijd de trainingscapaciteit zou worden verhoogd. Medio 1987 werd in opdracht van de Koninklijke Marine de ontwikkeling van OPPAS door TNO gestart. Midden 1990 werd het eerste gerealiseerde OPPAS-systeem officieel gedemonstreerd en getest. In juni 1991 gaf de Koninklijke Marine opdracht voor de bouw van tien OPPAS-systemen.

Het ontwikkelde OPPAS-systeem is veelzijdig en simuleert alle functies van de PAP. OPPAS wordt geïnstalleerd in het gevechtsinformatiecentrum van de mijnenjager en elimineert tevens de behoefte aan een echte PAP en een dummymijn tijdens trainingssessies. OPPAS kan worden gebruikt zonder de haven te verlaten en kan zelfs aan de wal worden geïnstalleerd in een mock-up van het gevechtsinformatiecentrum van een mijnenjager.
De simulator berekent de reactie van de PAP op gegeven stuuropdrachten en toont een gesimuleerde echo op het sonarbeeldscherm op realistische wijze. Tijdens een gesimuleerde oefening kan OPPAS een dummy-mijn genereren. De computergegenereerde afbeelding van de dymmy-mijn verschijnt op de monitor van het PAP-bedieningsconsole zodra deze zichtbaar zou worden voor de echte camera. OPPAS simuleert natuurlijk niet alleen PAP-gedrag, maar simuleert ook de interactie met een complex aan andere systemen die routinematig worden gebruikt tijdens een mijnjachtoperatie, zoals twee verschillende sonarsystemen, een DoppIer-log, het kompas en het navigatiesysteem. Dat alles is gerealiseerd in een systeem dat noodzakelijkerwijs klein moet zijn.

Operationele modi

OPPAS kan worden ingezet in vier verschillende modi:

  • Mode 1
    Simulatie van een PAP-inzet, inclusief het complete scenario van PAP-testen en het starten van terugkeren en ophalen vanaf een stabiel platform (meestal een mijnenjager in een haven). Scheepsbewegingen en een mijnachtig object worden gesimuleerd.
  • Mode 2
    Simulatie van een PAP-inzet, inclusief het volledige scenario van PAP-testen, te water lating en terughalen van een varend schip op zee. De actuele scheepspositie-informatie wordt gebruikt in de simulatie. Een mijnachtig object kan worden gesimuleerd, maar ook een echte mijn gedetecteerd door de sonar van het schip kan worden gebruikt als testobject.
  • Mode 3
    Mijnbenaderingsoefening. Deze modus is vergelijkbaar met een mode 1 of mode 2 oefening met uitzondering van PAP-testen, te water lating en terughaalprocedures.
  • Mode 4
    PAP-besturingsoefening. Deze modus wordt gebruikt voor het trainen van operators in het bedienen en manoeuvreren van de PAP.

Het OPPAS systeem

OPPAS heeft de volgende specificaties:

  • Het systeem simuleert de startprocedure van de PAP, inclusief het instellen van het gyrokompas, het testen van de motoren en de batterijspanning.
  • Simulatie van de procedures voor mijnbenadering door het presenteren van een gesimuleerd mijnvormig doel op zowel het sonarbeeldscherm als het classificatie sonarbeeldscherm. Deze weergave is gekoppeld aan de instellingen van de sonarsystemen. Het beeld is voldoende realistisch om doelherkenning mogelijk te maken.
  • De reactie van de PAP op stuurcommando’s wordt gesimuleerd rekeninghoudend met zowel de massa van de PAP als stroming. Ook de beweging van mijnenjagers wordt in de simulatie meegenomen.
  • De ontladingssituatie van de PAP-batterij wordt berekend, evenals de lengte van de uitgebrachte kabel en een mogelijke ramkoers van de PAP met de mogelijke mijn.
  • Beelden van een gesimuleerd doelwit worden gegenereerd voor weergave op een beeldscherm, tezamen met kompas- en gyroscoopinformatie. Het genereren van gesimuleerde mijnafbeeldingen levert een driedimensionaal beeld op, waardoor een realistische verplaatsing van de gesimuleerde PAP rond dit doel mogelijk is.

Een operationeel OPPAS-systeem is gekoppeld aan het PAP-console, het scheepslog, het kompas en de twee gebruikte sonarsystemen. OPPAS kan ook worden gekoppeld aan het navigatiesysteem. Het OPPAS-systeem bestaat uit een processoreenheid en een instructeursconsole. De processoreenheid vormt de kern van het systeem en vervult drie belangrijke taken:

  • Gegevensverwerking.
    De processoreenheid haalt echte, operationele gegevens uit de scheepssystemen en injecteert de gesimuleerde echo’s in het sonarsysteem. Deze gesimuleerde echo’s van zowel het doel als de PAP worden samengevoegd met het echte sonarvideosignaal. De sonarsystemen vereisen slechts een minimale aanpassing om te kunnen profiteren van de voordelen van de gesimuleerde echobeelden en de extractie van actuele gegevens. Kompas- en loggegevens, sonarbesturingssignalen, en -het allerbelangrijkste- de stuurgegevens voor de PAP, worden verzameld om daarna te worden verwerkt in een succesvolle en nauwkeurige simulatie.
  • Doelgeneratie.
    De processoreenheid genereert realistische echo’s van de PAP- en mijnvormige objecten welke op beide sonarbeeldschermen worden weergegeven. Het synchroniseert ook de simulator met het feitelijke sonarvideosignaal. Bovendien zorgt deze eenheid voor het genereren van een synthetisch beeld van de mijn en vertaalt dat in een afbeelding die wordt geïnterpreteerd door de PAP-camera die vervolgens wordt doorgegeven aan de monitor van de PAP-bedieningsconsole.
  • De simulatie.
    Dit is feitelijk de belangrijkste taak van de processoreenheid. De simulatie berekent de positie en richting van de PAP met behulp van een wiskundig model van de PAP. De gegeven stuuropdrachten functioneren als modelinvoer. Het model wordt vier keer per seconde dorgerekend om een ​​regelmatig bijgewerkte positie en richting van de PAP te bepalen. De beweging van de PAP beïnvloedt daarbij zowel het sonarbeeld als het doelbeeld op het beeldscherm.
OPPAS architectuur
OPPAS architectuur

Het instructeursconsole

De simulator wordt aangestuurd door het instructeursconsole. Menugestuurde programma’s leiden de instructeur door de verschillende systeeminstellingen. De instructeur kan een aantal parameters wijzigen zoals:

  • positie en type van de gesimuleerde mijn,
  • de startpositie van het schip en de PAP,
  • omgevingscondities zoals stromings- en zeebodemkenmerken./li>

Het systeem bevat zelfs de mogelijkheid om bepaalde storingen te simuleren die soms optreden met de PAP of de scheepssystemen.
Op de instructeurconsole wordt tevens PAP-statusinformatie getoond zoals de verstreken tijd, staat van de batterij, gebruikte kabellengte, enzovoorts. Gegevens over de prestaties van de te trainen operators zoals de PAP-route, stuurcommando’s en locatie van de losgelaten explosieve lading worden aan de instructeur gepresenteerd. Gesimuleerde PAP-trainingen kunnen worden vastgelegd voor latere evaluatie, herhaling of analyse.

OPPAS processoreenheid (zonder frontpaneel)
OPPAS processoreenheid (zonder frontpaneel)

 

OPPAS instructeursconsole
OPPAS instructeursconsole