Van onderzeese invallen tot steeds geavanceerdere drugssmokkel, de missies van sonar zijn talrijk en gevarieerd. Om deze problemen aan te pakken, hebben vloten systemen nodig voor kustpatrouilleschepen en kleine vaartuigen
In de afgelopen jaren zijn er een aantal technologische en operationele trends in de ontwikkeling van sonar naar voren gekomen, ondersteund door de toegenomen vraag naar deze systemen voor kleine schepen.
Volgens Gabriel Jourdon, hoofd van hydro-akoestische stations (GAS) bij Thales, is anti-onderzeeërverdediging (ASW) al tientallen jaren de belangrijkste taak van sonarstations. Tegelijkertijd groeit het aantal onderzeeërs in de wereld, steeds meer landen nemen ze voor dienst, en dit baart de militaire gemeenschap zorgen.
"Actieve economische activiteit op zee, in het bijzonder het gebruik van oceaanbronnen, dwingt staten om maatregelen te nemen om hun economische zones te controleren en te beschermen", zei hij. - Territoriale conflicten op zee ontstaan hier en daar en de invasie van een onderzeeër in de exclusieve economische zone is het grootste probleem. Dit probleem wordt voor sommige landen verergerd door het feit dat grote gebieden moeten worden beschermd.”
Deze onderling gerelateerde trends stimuleren de vraag naar ASW-systemen, waarin sonars een belangrijk onderdeel vormen. "De meeste vloten en landen staan voor de taak om hun nationale soevereiniteit, hun commerciële en economische belangen te beschermen en de invasie van onderzeeërs in hun nationale wateren tegen te gaan", zegt Jourdon.
Geld doet ertoe
Echter, de hoge kosten van dergelijke PLO-schepen. zoals fregatten, droegen ertoe bij dat GAS begon te worden geïnstalleerd op kleinere platforms en zelfs niet-militaire schepen, die oorspronkelijk niet bedoeld waren voor ASW met hoge intensiteit. Dit geldt bijvoorbeeld volledig voor kustzone patrouilleschepen (SKPS).
“Het idee hier is om ofwel bestaande ASW-middelen aan te vullen, ofwel de vloten van ontwikkelingslanden basis ASW-capaciteiten te geven. De implementatie ervan vereist effectieve, op zee geteste oplossingen met stabiele prestaties en echte mogelijkheden van de PLO.
De GAS mag de navigatiemogelijkheden van het schip niet negatief beïnvloeden, voegde Jourdon eraan toe, en merkte op dat de compacte romp-sonar BlueWatcher van zijn bedrijf vanaf het begin was ontworpen om "een minimale impact te hebben op de manoeuvreerbaarheid en snelheid van het schip".
Thales richt zich op de ontwikkeling van sonars voor SKPS en andere kleine schepen. Zo toonde ze op de beurs Euronaval 2014 een lijn nieuwe GAS'en. Naast BlueWatcher bevat het ook de CAPTAS-1 GAS met variabele onderdompelingsdiepte.
De BueWatcher "biedt superieure detectie- en volgmogelijkheden in lawaaierige ondiepe wateren", zei Jourdon, maar hij merkte op dat deze compacte GAS ook kan werken op diepten van meer dan 10 km. "Het levert een onschatbare bijdrage aan het beveiligingssysteem van het schip en helpt tegelijkertijd obstakels voor het schip te vermijden."
De CAPTAS-1 "is het belangrijkste PLO-instrument" in het compacte radarbereik van het bedrijf en biedt detectie op middellange afstanden tot ongeveer 30 km. "Hij levert een grote bijdrage aan het inperkingsproces van onderzeeërs", voegde hij eraan toe.
Beide multifunctionele systemen zijn ontworpen om in een groot aantal verschillende omstandigheden te werken en hebben zich goed bewezen op schepen met een kleine waterverplaatsing. In sommige vloten worden ze gewoonlijk gebruikt als een aanvullend element van een ASW. Beide Thales-producten zijn in trek in veelbelovende buitenlandse markten, waaronder Azië, Latijns-Amerika en het Midden-Oosten.
Jourdon voegde toe: “De laatste tijd is de vraag geëvolueerd naar effectieve sonarsystemen die een onmisbaar onderdeel kunnen worden van de veiligheidsoperaties van vloten in kust- en diepe wateren. Ze moeten compact zijn voor installatie op kleine schepen, eenvoudig te bedienen, de vereiste taken uitvoeren tegen een betaalbare prijs."
Vereisten wijzigen
Thomas Dale, vertegenwoordiger van de Marine HAS-afdeling bij Kongsberg Maritime Subsea, merkte ook de toegenomen vraag op in de videorecorder-industrie, waar multitasking-mogelijkheden hard nodig zijn. "Multitaskingplatforms en SKPS moeten niet alleen grote objecten zoals onderzeeërs kunnen vinden, maar ook kleinere objecten zoals ultrakleine onderzeeërs, drijvende containers of mijnen."
De eisen aan het bereik van de GAS voor de SKPZ en de fregatten zijn vaak verschillend. De SKPZ vereist een GAS met een bereik van 10-15 km. Dit blijkt ook uit de markt voor snelle patrouilleboten, waar middellangeafstands-sonar vaak voldoende is. Meerdere boten kunnen tegelijkertijd "zwermen", waardoor het gezichtsveld van alle schepen in de groep wordt vergroot. "Je voegt het GAS-assortiment van drie, vier, vijf schepen toe, waardoor je het dekkingsbereik aanzienlijk vergroot door meerdere schepen te gebruiken", legt hij uit.
Volgens Dale dwingt het takencomplex van de SKPZ ons echter om een balans te zoeken tussen bereik en capaciteiten. “SKPZ opereert min of meer zelfstandig. De wisselwerking in de SKPS-markt is dat je een GAS nodig hebt tegen een redelijke prijs, die gemakkelijk te installeren is en die voor verschillende taken kan werken - dit is belangrijker dan alleen het bereik van de GAS alleen”.
HAS met gemiddelde frequentie kan vooral nuttig zijn voor het detecteren van kleine oppervlaktevaartuigen. Dahle merkte op dat het 's nachts moeilijk is om een object als een opblaasbare boot met stijve romp te zien, vooral als je in woelig water bent. Maar als je een GUS hebt, dan kun je het in passieve modus horen of een vaartuig of zijn kielzog detecteren in actieve modus.
Kongsberg richt zich op kustwateren, zei Dale. “Dit segment is meer dan alleen PLO. Onze producten zoeken naar objecten in de hele waterkolom en op de zeebodem. Ze volgen oppervlakteschepen, maar ook onderzeeërs en onbemande onderwatervoertuigen. Onze technologie is ontworpen om problemen met galm (geluidsreflectie) op te lossen en te werken in kustwateren."
Hij vestigde de aandacht op de SS2030 sonar, gemonteerd in de scheepsromp, en de containerversie van de ST2400 Variable Depth Sonar. Hoewel ze voornamelijk bedoeld zijn voor PLO aan de kust, hebben ze bredere toepassingen, bijvoorbeeld het vermijden van obstakels, het detecteren van mijnen en het volgen van boten, onderwatervoertuigen en andere objecten.
Hiertoe zijn Kongsberg GAS's geïnstalleerd op een reeks kleine en middelgrote schepen, waaronder kustwachtschepen en snelle patrouilleboten. Zo werd het Chileense marine-onderzoeksschip "Cabo de Homos" vorig jaar uitgerust met de SS2030 GAS om vernielde onderzeeërs te zoeken en te lokaliseren, wat met succes is aangetoond in zoek- en reddingsoefeningen.
"Vaak worden SKPZ's gebouwd zonder sonar, maar we hopen dat dit zal veranderen naarmate vloten zich meer bewust worden van de multitasking-mogelijkheden van een mid-range sonar," zei Dale.
O
Duikers en zwemmers detecteren
Het in het VK gevestigde bedrijf Sonardyne International heeft geprofiteerd van de groeiende vraag naar detectiesystemen voor duikers en zwemmers. Zo kondigde het in juli vorig jaar een nieuw contract aan om een niet nader genoemde Zuidoost-Aziatische klant te voorzien van Sentinel, dat bij al zijn SKPS zal worden geïnstalleerd. Het contract bouwt voort op een eerdere overeenkomst om draagbare systemen te leveren aan een van de Europese vloten om zijn SKPS te beschermen.
"SKPS wordt een steeds meer gewilde hulpbron voor vloten en kustwachten over de hele wereld in de strijd tegen piraterij, drugshandel, terrorisme en mijnacties", zei Sonardyne in een verklaring die samenviel met de ondertekening van het contract. - Het SKPS-platform ontwikkelt zich in zijn veelzijdigheid dankzij nieuwe ontwikkelingen in de scheepsbouw, waardoor deze schepen voor verschillende taken kunnen worden geconfigureerd door het gebruik van commerciële kant-en-klare systemen, zoals bijvoorbeeld. Sentinel".
"Sonardyne begon ongeveer twee jaar geleden met het verzenden van zijn systemen naar de SKPS-markt", zegt Nick Swift, hoofd maritieme veiligheid bij het bedrijf. - We krijgen veel verzoeken. Er is een zekere groei in de vraag op dit gebied."
Het Sentinel-systeem kan bedreigingen detecteren, volgen en classificeren op een afstand van 1200 meter, het kan worden geïntegreerd in het informatie- en controlesysteem van het schip of lokale situational awareness-systemen, zoals het NiDAR-langeafstandsbewakingssysteem van MARSS Group. Het werkt in actieve en passieve detectie- en classificatiemodi en kan draagbaar zijn of in de scheepsromp worden geïnstalleerd. Sentinel XF (extra functionaliteit) wordt aangeboden voor militaire en nationale veiligheidsstructuren.
"Het systeem kan draagbaar zijn of in de scheepsromp worden geïnstalleerd met behulp van het gepatenteerde Sonardyne-systeem", zegt Swift. - Wij leveren beide configuraties. Ons systeem is van nature flexibel en kan worden geïntegreerd in uw bewakingssysteem of uw gevechtscontrolesysteem."
De op de romp gemonteerde versie "is een uitstekende oplossing voor nieuwere en grotere RCC's", terwijl de draagbare versie "gemakkelijk kan worden ingezet vanaf elk vaartuig en erg populair is op de RCC-markt."
Swift voegde toe: "Afhankelijk van hoe de vloten hun schepen gebruiken, hebben ze in een bepaald gebied misschien geen GAS nodig. Als u bijvoorbeeld in uw poort bent gevestigd, heeft u mogelijk geavanceerde uitgebreide bescherming nodig. En voor inzet in een bepaald gebied kun je een draagbaar systeem nemen."
Het bovengenoemde contract met een Aziatisch land benadrukte het belang van het gebruik van systemen om schepen en andere objecten te beschermen tegen bedreigingen onder water. "Sentinel… biedt een snel inzetbaar perimeterbeveiligingssysteem als aanvulling op de beveiligingssystemen voor commerciële havens, zeeschepen, privéjachten, kritieke infrastructuur en kustgebouwen", zei hij.
Volgens Swift signaleert de behoefte aan systemen zoals de Sentinel een verschuiving naar asymmetrische gevechten. “Voorheen, als het schip een GAS had, was het bedoeld voor PLO, maar nu begonnen ze na te denken over kleinere objecten, zoals duikers en automatische onderwatervoertuigen. Die laatste baart steeds meer zorgen. Ze zijn verkrijgbaar in de civiele markt, zijn redelijk goedkoop en eenvoudig te bedienen. En ze kunnen aanzienlijke schade aan het schip veroorzaken."
"Het belangrijkste gebruik van de GAS Sentinel is om schepen te beschermen tegen terroristische en andere aanvallen", vervolgde Swift. “Het kan terrorisme zijn, een schurkenstaat of zelfs een traditioneel conflictgebied. Een ander toepassingsgebied is observatie. Als u een SKPS heeft, kan iemand een duiker of een onbemand luchtvaartuig sturen om alleen maar foto's te maken of het vaartuig te bekijken. GAS Sentinel zet een onderwatercordon rond het schip, zodat niemand het ongemerkt kan naderen."
Ken Walker, hoofd van de Marine Division bij Ultra Electronics, merkte ook de ontwikkeling van de SKPZ-markt op. Het plaatsen van sonars op deze schepen kan erg nuttig zijn, omdat we het niet alleen hebben over extra capaciteiten van luchtafweerraketten, maar ook over de strijd tegen drugshandel en terrorisme.
"Smokkelaars zijn bijvoorbeeld erg gesofisticeerd", zei hij. "Vroeger gebruikten ze meer speedboten, maar nu gebruiken ze semi-submersibles, waarbij ze effectief commerciële onderzeeërs gebruiken om drugs te vervoeren."
Walker vestigde ook de aandacht op het gebruik van sonars bij de activiteiten van visserijtoezicht, bij de bestrijding van illegale migratie en op een aantal andere gebieden. Ook zijn de kenmerken van het gewicht, de grootte en het stroomverbruik verbeterd en dit trekt de aandacht van operators van kleine vaartuigen.
Walker zei dat zijn bedrijf ook een groeiende vraag ziet naar sonars voor kleine schepen. “Er is een radicale verandering in structuur geweest in de hele westerse wereld. De begrotingen laten geen vervoerders en grote torpedobootjagers toe, zoals het geval was in het tijdperk van de Koude Oorlog, dus schakelen velen over op kleinere multitasking-middelen om hun soevereiniteit te beschermen, en daarom zien we zoiets als een heropleving op het gebied van SKPS en kleine fregatten."
Noodzaak of luxe?
Veel landen proberen hun SKPZ niet uit te rusten met anti-onderzeeër verdedigingssystemen en daarom is de GAS aan hun boord helemaal niet verplicht. Als voorbeeld kunnen we de nieuwe Canadese SKPZ van het Harry DeWolf-project noemen, waarvan het eerste, volgens het hoofd van de Canadian Fleet Development Department, Casper Donovan, eind 2018 deel zou moeten uitmaken van de vloot.
“Het was niet nodig om sonarmogelijkheden te hebben op deze schepen. De schepen zijn ontworpen om gewapende bewaking van Canadese wateren uit te voeren en overheidsinstanties te ondersteunen bij het handhaven en versterken van de soevereiniteit van Canada waar en wanneer dat nodig is, met andere woorden om politietaken uit te voeren', zei hij.
“Bij het uitvoeren van deze taken zullen ze andere middelen dan GAS gebruiken om andere schepen te detecteren, bijvoorbeeld radars en opto-elektronische sensoren, evenals middelen zoals bijvoorbeeld de dekhelikopter CH-148 Cyclone uitgerust met een set speciale sensoren, die Sikorsky voor Canada ontwikkelt.
Volgens Donovan zullen ze, op basis van de taken van de schepen van dit project, sommige van de complexe gevechtssystemen op hoog niveau niet nodig hebben die oppervlakteoorlogsschepen nodig hebben. Onderzeeërs, we zullen geen patrouillevaartuig gebruiken om deze situatie op te lossen. We zullen gebruik dan een van onze Halifax klasse fregatten.”
De Canadese marine heeft het Underwater Warfare Surte Upgrade-project gelanceerd om Halifax-fregatten te upgraden met ASW-systemen. De voorwaarden van de wedstrijd zijn in het najaar van 2017 gepubliceerd en bevinden zich momenteel in een evaluatiefase.
In overeenstemming met dit project zullen de capaciteiten van de schepen worden uitgebreid door de installatie van HUS's in de romp, gesleepte HAS's, hydro-akoestische boeien, torpedodetectiesystemen en de integratie van al deze systemen in de BIUS van het schip. "Dit is een vrij groot project dat veel modernere onderzeese oorlogsvoeringsystemen zal toevoegen aan de algemene mogelijkheden van de schepen", voegde Donovan eraan toe.
Hij noemde de belangrijkste technologische trends van de afgelopen jaren: de toenemende digitalisering van systemen en de groei van hun verwerkingskracht. Dit is wat alle militaire sensorische systemen gemeen hebben. "Steeds meer van deze systemen gaan digitaal, waardoor data veel efficiënter en sneller verwerkt kunnen worden."
Dit is vooral belangrijk voor GAS'en, omdat ze enorme hoeveelheden akoestische gegevens ontvangen en verwerken. In het geval van sonars op basis van digitale architectuur is het proces sterk vereenvoudigd."De gegevensverwerking zal ordes van grootte beter zijn, wat ons vermogen om onderzeeërs, mijnen en andere onderwaterbedreigingen te vinden zal verbeteren."
Maar volgens Donovan vinden er niet alleen grootschalige ontwikkelingen plaats op het gebied van hydro-akoestische technologieën. Er is nu veel vraag naar geavanceerde, hightech diesel-elektrische onderzeeërs. “Deze onderzeeërs zijn altijd erg moeilijk te vinden geweest. Maar nu steeds meer landen diesel-elektrische onderzeeërs gebruiken, worden er steeds meer moderne platforms geleverd, die ongetwijfeld stiller zijn dan de onderzeeërs van vorige generaties. En als oude onderzeeërs moeilijk te vinden waren, dan zijn moderne onderzeeërs veel moeilijker te vinden."
In dit verband moesten de vloten de methoden voor het zoeken en detecteren van onderzeeërs zorgvuldig analyseren. In de jaren 80 en 90 gebruikten veel westerse vloten gesleepte passieve HAS's. Maar nu schakelen ze steeds vaker over op actieve varianten die bij lage frequenties in de waterkolom "pingelen" om moderne geluidsarme onderzeeërs te detecteren. "Als onderdeel van ons Underwater Warfare Suite Upgrade-project, zijn we op zoek naar gesleepte actieve low- frequentie-sonars."
Dale wees op de toegenomen informatieverwerkingscapaciteit. “Dit betekent dat we meerdere lagen horizontaal kunnen verwerken in één geluidspuls of meerdere pulsen tegelijk. We kunnen een object detecteren als het zich op oppervlakteniveau, in de waterkolom of op de bodem bevindt."
Hij merkte ook het gebruik van composiettransducers op in hoogfrequente sonars, die de spectrale breedte en resolutie vergroten en driedimensionale verwerking mogelijk maken, zodat "met een conventionele romp HAS we de zeebodem in 3D kunnen weergeven, bijvoorbeeld voor objectdetectie of navigatie taken".
Nieuwe technologie
Volgens Jourdon heeft de akoestische technologie de afgelopen jaren op verschillende gebieden aanzienlijke vooruitgang geboekt. Hij merkte het gebruik van akoestische transducers op voor actieve zenders, zeer geavanceerde signaal- en gegevensverwerkingsalgoritmen en de vooruitgang in detectie- en trackingmogelijkheden. Daarnaast worden steeds gebruiksvriendelijkere en intuïtievere mens-machine-interfaces in de systemen geïntegreerd, waaronder het gebruik van 3D om complexe sonaroperaties te vereenvoudigen.
De systemen zijn ook compacter en gemakkelijker te installeren geworden, terwijl trainingsapparatuur ook vooruitgaat, "waardoor het voor de bemanning gemakkelijker wordt om aan boord te trainen."
Walker richtte zijn aandacht op software. Hij merkte bijvoorbeeld de Ping Wizard-technologie van Ultra op, die het gemakkelijk maakt om de optimale actieve modus te selecteren door je een groot aantal verschillende soorten geluidspulsen tegelijkertijd te laten uitzenden.
“Het systeem kijkt in het water en zegt: 'Dit is je beste signaaltype. Je zou het moeten gebruiken, 'legde hij uit. "Het systeem heeft een zeer hoog niveau van kunstmatige intelligentie, vereenvoudigt het werk van de operator en verhoogt daardoor de beheersing van de tactische situatie."
Volgens Walker is er een interessante verandering opgetreden in technologische trends. Was de civiele sector in het verleden ernstig achterop bij de militaire wereld, nu zijn hun posities in sommige gebieden omgekeerd. In sonars is dit te zien in het voorbeeld van het gebruik van GPU's van videogameconsoles.
“Twintig jaar geleden was het vooral militaire technologie die de commerciële wereld informeerde. En nu is het andersom. Momenteel worden videoprocessors besteld om de verwerkingskracht te vergroten en de kwaliteit van het weergegeven beeld te verbeteren. Dit komt omdat de gaming-industrie, samen met de telefoonindustrie, zich in de civiele wereld veel sneller ontwikkelt dan in het leger."
Ultra Electronics levert sonarsystemen aan oorlogsschepen over de hele wereld, waaronder Britse Type 45-torpedojagers, de Australische Project Hobart-torpedojager en de Nederlandse Project Karel Dorman-fregatten. De nieuwe GAS S2150 wordt geïnstalleerd tijdens de modernisering van de fregatten van het type 23. Deze sonar wordt ook geïnstalleerd op veelbelovende fregatten van het type 26; daarnaast biedt het bedrijf de S2150 variant voor het 31e type fregat.
"Hoewel dit op dit moment geen grote vereiste is voor Type 31e, is Ultra van plan om zijn Integrated Sonar Suite aan te bieden, die een gesleept actief-passief sonar- en torpedodetectie- en beschermingssysteem in een enkele gesleepte module omvat," zei Walker.
Versnelde wijzigingen
Over het vooruitzicht merkte Walker twee "megatrends" op die in de toekomst een grote impact zullen hebben. “De eerste is grote hoeveelheden data. Dit is vooral belangrijk voor GAS, waar zeer grote hoeveelheden gegevens worden gegenereerd en realtime verwerking vereist is voor doeldetectie. De tweede is kunstmatige intelligentie en het zelfleren van machines. Sonars weten bijvoorbeeld of ze een bepaald type onderzeeër eerder hebben gezien."
Dale zei dat verdere veranderingen in de akoestische technologie natuurlijk worden beperkt door de wetten van de natuurkunde. "Ik voorzie kleine verbeteringen in de prestaties, zoals frequentiebereik, verwerkingskracht en het aantal gelijktijdige geluidspulsen."
Hij verwacht een breder gebruik van automatische oppervlaktevoertuigen, vooral in combinatie met schepen, bijvoorbeeld kustpatrouilleschepen, wanneer het onbemande oppervlaktevoertuig is aangesloten op de RMS en u de mogelijkheid hebt om beelden van het GAS over een breedbandradiokanaal te verzenden. Je bedient een machine met een VMS. Ik denk dat dit een goede combinatie is en de markt voor kustpatrouilles in de toekomst zal stimuleren.”
Jourdon is van mening dat er complexere, nauwer gekoppelde ASW-netwerken met een breed scala aan platforms en sensoren, waaronder onbewoonde systemen, zullen worden gevormd. “Compactheid is een andere uitdaging en Thales kijkt naar veelbelovende nieuwe sensoren op dit gebied. Thales is ook een belangrijke speler in de bloeiende dronemarkt. We streven ernaar om effectieve ASW-mogelijkheden te bieden aan nieuwe bemande en onbemande schepen."
Volgens Jourdon blijven onderzeeërs de grootste bedreiging, maar zijn de vereisten voor sonars veranderd. Naast de detectie van torpedo's zijn er nieuwe asymmetrische bedreigingen ontstaan, zoals half- of volledig onderdompelbare drugsonderzeeërs die door smokkelaars worden gebruikt. Speedboten staan ook hoog op de lijst, vooral gezien hun gebruik voor terroristische doeleinden.
"De bedreigingen die moeten worden aangepakt, beïnvloeden de mogelijkheden en prestaties van sonarstations, die effectief moeten zijn in actieve en passieve modi en in bijna alle omgevingsomstandigheden, inclusief ondiep water en diep water."
