Marineschepen.nl
 
   
 

Stil, klein, nauwkeurig en betrouwbaar: navigeren op basis van de beweging van de aarde


Door: Jaime Karremann
Bericht geplaatst: 29-06-2022 | Laatst aangepast: 29-06-2022


Bij navigatie denken we aan GPS of misschien kaart en kompas, hoewel die middelen hun waarde hebben, is een andere methode niet meer weg te denken uit militaire toepassingen: traagheidsnavigatie. Dergelijke systemen zijn vooral van belang voor onderzeeboten, maar evengoed voor fregatten en wapensystemen. Een interview met Safran over hun navigatiesystemen.

Safran
De Walrusklasse onderzeeboten worden voorzien van de Sigma 40, zodat de onderzeeboot onder water beter kan navigeren. (Foto: Gerben van Es/ Defensie)

In 2018 koos Defensie de Sigma 40 van het Franse defensiebedrijf Safran om aan boord van de Walrusklasse onderzeeboten te plaatsen. De Sigma 40 is een ringlasergyrokompas, een systeem waarin de verstoring wordt gemeten van laserstralen die in het apparaat worden uitgezonden. Op basis hiervan kan de bewegingssnelheid worden bepaald, en kan het systeem uitrekenen waar het zich bevindt.

Dit is een gesponsord artikel. Meer info onder aan deze pagina.

Met zo'n systeem voor traagheidsnavigatie kan dus zonder bijvoorbeeld een GPS-signaal en uit zicht van land toch bepaald worden wat de positie is van het schip of onderzeeboot. Vooral voor onderzeeboten is dat van enorm toegevoegde waarde, omdat het heel lastig is om exact te bepalen waar je bent als je al een tijdje onder water bent en het niet mogelijk is om de positie te bepalen met behulp van land. Dergelijke navigatiesystemen zijn niet nieuw. Ze worden wel steeds kleiner en nauwkeuriger.



Ook de Sigma 40 is niet nieuw. "Het is een bewezen model", zegt Pierre-Olivier Nougues, hoofd van de naval product lines op gebied van navigatie bij Safran. "In de jaren '50 en '60 waren de gyroscopen gebaseerd op draaiende gyro's. Vanaf het einde van de jaren '80 en tot het einde van de jaren '90, werden deze systemen geleidelijk vervangen door systemen met lasertechnologie. Deze gyro's zijn veel in gebruik, ook nu nog."

"Maar sinds 2000 hebben we de resonerende gyro's. De meest recente is de Hemispheric Resonating Gyro [HRG]."

De HRG's zijn, zo vertelt Nougues, veel kleiner, betrouwbaarder, hoeven niet onderhouden te worden en zijn goedkoper in gebruik.

De Defensie Materieel Organisatie (DMO) kijkt ook naar deze systemen, laat Nougues weten.



Omgekeerd wijnglas
"Onze gyroscopen meten de rotatie van de aarde", legt Nougues uit. "Om het noorden te kunnen vinden, meten we hoe de aarde draait. Dat gebeurt aan de hand van een klein object in de vorm van een omgekeerd wijnglas, ter grootte van een koffie-pad.

Als je met je vinger over de rand van een wijnglas strijkt, begint het glas te 'zingen'. Wij gebruiken hetzelfde principe, maar dan op andere frequenties. We meten de bewegingen van het trillingsvlak die betrekking hebben op de traagheid, veroorzaakt door de draaiing van de aarde. Op basis daarvan kunnen we de verplaatsing van het platform berekenen, daar is wel veel rekenkracht voor nodig. Het heeft 30 jaar geduurd om met HRG-technologie dit niveau van nauwkeurigheid te komen."

Weinig bedrijven maken gebruik van deze technologie, zegt Nougues. Nortrop Grumman gebruikt het bijvoorbeeld voor satellieten. "Hun systeem is veel groter. Ons systeem is klein, maar heeft ook weinig onderdelen: inclusief de kap en de elektronica op de bodem gaat het om vijf onderdelen. Er draait en beweegt niets, dus het heeft geen last van slijtage. Mede hierdoor is er geen preventief onderhoud nodig en heeft het een onbeperkte levensduur. Bovendien is er geen actieve component of een lichtbron zoals in een fyberoptische of ander soort optische gyro, het is stil en als je de elektriciteit uitzet, blijft het systeem tientallen minuten resoneren vanwege de balans en isolatie van de buitenwereld."

Safran
De Argonyx, Black-Onyx en Black-Onyx Dual Core. Deze systemen gebruiken de HRG Crystal. (Foto: Safran)

Gebruik
Safran heeft meerdere HRG modellen. Nougues: "We hebben een variatie aan systemen. Afhankelijk van de toepassing, hebben we de wat lagere graad gyro's met een levensduur van enkele minuten voor wapensystemen, tot de hoogste kwaliteit voor de navigatie van onderzeeboten die maanden onder water blijven."

De gyro-reeks die momenteel in productie is, is de HRG Crystal. Die HRG's worden gebruikt voor talloze toepassingen op land, zee en in de lucht.

Voor schepen en onderzeeboten heeft momenteel Bluenaute, Argonyx en Black-onyx in productie. "Bluenaute heeft een ringlasergyro aan boord en was oorspronkelijk bedoeld voor koopvaardijschepen, maar is vooral door kustwachten en dergelijke organisaties aangekocht", zegt Nougues. "We hebben 200 tot 300 systemen verkocht, plus er zijn nog 500 geÔntegreerd in producten van andere bedrijven."



Argonyx en Black-Onyx
Voor marineschepen biedt Safran de Argonyx en Black-Onyx aan, die voorzien zijn van de HRG Crystal. Nougues: "Argonyx is speciaal voor geavanceerde oppervlakteschepen zoals fregatten en destroyers ontwikkeld, Black-Onyx voor onderzeeboten."

De Black-Onyx komt in het algemeen sterk overeen met de Argonyx. Een verschil is dat de Black Onyx een ingebouwd magnetisch schild heeft, zodat deze geschikt is om geplaatst worden aan boord van een onderzeeboot. Zelfs met dat schild is het een klein en niet al te zwaar product met een gewicht van 18 kg. "Hoewel onderzeeboten vrij groot zijn, zijn de ontwerpers altijd op zoek naar oplossingen om ruimte en gewicht te besparen", legt Nougues uit.

De Black-Onyx Dual Core is het vlaggenschip van Safran op INS-gebied. Volgens Safran heeft dit systeem een nauwkeurigheid van 1 zeemijl na 480 uur varen. "Dat is een gebruikelijke manier om weer te geven wat de nauwkeurigheid van een systeem is. Het betekent dat als de positie van de onderzeeboot bekend is en je gaat onder water, je 480 uur kan varen zonder dat de onzekerheid van je positie groter wordt dan 1 zeemijl. Dat geldt voor de Black-Onyx Dual Core, voor de Black-Onyx is dat 96 uur."

Een ander belangrijk verschil tussen de twee Onyx-varianten is dat de Dual Core geen drie gyroscopen heeft, maar zes. Nougues: "De zes passen, net, in dezelfde behuizing." Toch zijn er maar drie die tegelijk de metingen uitvoeren. "De andere drie gyroscopen worden gekalibreerd, en daarmee bedoelen we dat we meten in hoeverre het platform afdrijft ten gevolge van stroming en wind. En daarna wisselen de grysocopen van taak. Hierdoor wordt de plaatsbepaling veel nauwkeuriger."

Een dergelijke nauwkeurigheid is voor oppervlakteschepen niet nodig. Toch zijn goede prestaties van groot belang, legt Nougues uit. "Zeker voor schepen die voorzien zijn van kruisvluchtwapens. Ze moeten een zeer nauwkeurige positie hebben voor het navigatiesysteem van het wapen. Zowel op gebied van positie, snelheid en hoogte, want het kruisvluchtwapen moet als het vertrekt over een zo nauwkeurig mogelijke navigatie-informatie beschikken."

"Navigatie en plaatsbepaling worden steeds belangrijker in de oorlog ter zee", gaat Nougues verder, "nu jamming, luring en spoofing steeds gebruikelijker worden. Op zo'n moment wordt 'Time' belangrijk, als onderdeel van PNT, Position, Navigation en Time. Het verlies van een GPS-signaal betekent het verliezen van Time, waarvvoor deze van cruciaal belang is. Resilient Time [letterlijk verrkrachtige tijd] is een ander middel binnen Safran PNT traagheidsoplossingen voor oppervlakteschepen en onderzeeboten.

Integratie
Safran is leverancier van systemen voor traagheidsnavigatie voor de Franse marine, inclusief het vliegkampschip Charles de Gaulle en de nucleaire onderzeeboten. "Onze INS-systemen [systemen voor traagheidsnavigatie] zijn geÔntegreerd in talloze grote wapensystemen wereldwijd: kanons, missiles, navigatiesystemen en brugsystemen. Ze zijn ook in gebruik voor het stabiliseren van radars en combat management systemen. Een voorbeeld is het [Amerikaanse] AEGIS CMS dat bijvoorbeeld door Noorwegen gebruikt."

Ook AustraliŽ zou een systeem van Safran krijgen, zegt Nougues. "Lockheed Martin had de Black-Onyx geselecteerd voor de Australische onderzeeboten die samen met Naval Group werden ontwikkeld. We gaan zien wat de Australische, Amerikaanse en Britse onderzeebootsamenwerking gaat betekenen, maar we zijn zeker bereid om onze technologie weer aan AustraliŽ aan te bieden voor de nieuwe nucleaire onderzeeboten. Maar de Black-Onyx zou ook z'n weg kunnen vinden naar de Collins in de komende maanden."

Vanzelfsprekend hoopt Safran ook Nederlandse marineschepen aan het lijstje te kunnen toevoegen. Het bedrijf biedt zowel de Argonyx als de Black-Onyx versies aan Nederland aan. "Niet alleen voor fregatten en onderzeeboten, maar ook voor minder complexe platformen zoals amfibische schepen", besluit Nougues.

Dit is een gesponsord artikel. Bij een gesponsord artikel kiest een opdrachtgever het onderwerp van het artikel. Safran heeft Marineschepen.nl betaald om dit artikel te schrijven over dit onderwerp, maar Safran had geen invloed op de journalistieke inhoud.



comments powered by Disqus




Marineschepen.nl
Contact
Over deze site
Adverteren
Blijf op de hoogte via:

Twitter

Facebook

Instagram

Copyright

Alle rechten voorbehouden.

Sinds 13 augustus 2001



Menu
Dossiers

Gerelateerde artikelen