De moderne militaire onderzeeboot is zo'n 140 jaar oud. Natuurlijk zijn de onderzeeboten van dit moment enorm geavanceerd, maar hoe is die ontwikkeling verlopen? In deel 2 van de artikelen naar aanleiding van 111 jaar Onderzeedienst, meer over de evolutie van techniek van onderzeeboten.
De torpedobuizen van Zr.Ms. Walrus. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Moderne onderzeeboten behoren tot de meest geavanceerde militaire systemen ter wereld. Vol met computers, uiteenlopende sensoren aan en buiten de boot, vele communicatiemiddelen, diesels, AIP, raketten, torpedo's, sanitair, een kombuis en (slaap)verblijven voor de bemanning. En dat in een cilinder van hoogwaardig staal die wordt voortgedreven door een grote, muisstille schroef of zelfs een waterjet.
Dat was 111 jaar geleden, ruim voor men had gehoord van radars, raketten, satellieten, magnetrons, waterjets en computers, wel anders. De onderzeeboot van nu is op alle fronten gegroeid. Toch zijn de onderzeeboten van het eerste uur in de basis weinig veranderd.
Model van de eerste Nederlandse onderzeeboot, de Luctor et Emergo ofwel Hr.Ms. O 1, in het Scheepvaartmuseum te Amsterdam. (Foto: Quistnix, Creative Commons)
Met kadetjes op een vouwstoeltje in klein rond scheepje
In juli 1906, een half jaar voor de eerste onderzeeboot Hr.Ms. O 1 in Nederlandse dienst kwam, mocht een journalist van het Algemeen Handelsblad meevaren. Na het scheepje van buiten bekeken te hebben, ging hij achter een officier aan naar beneden. "Dat was er als in een volle machinekamer. Het was daar overvol. Zoo was de eerste indruk; want het was er laag, zoodat je er nauwelijks recht-op kon staan, en tegen de wanden, die rond om je heen bogen, was er geen plekje waar geen buizen of stangen kronkelden, of kranen en wielen en krukken glommen, en overal stonden nog toestelletjes en machinetjes; en naar achter, waarheen je als door een smallen koker keek, zag je het geflits van groote roezige machines, die de heele nauwe achterruimte schenen te vullen. Er hingen overal electrische lampjes aan de wanden; maar toch was het er onscherp van licht; en een verwarrenden indruk kreeg je van die kleine ruimte, waar ze geen plekje, zo groot als je hand van wanden, of vloer, of zolder ongebruikt hadden willen laten."1
De eerste onderzeeboten, van het type Holland, waren zo'n twintig meter lang en besloegen één ruimte. Onder de toren bevond zich wat wij nu de commandocentrale zouden noemen, iets naar achteren de machinekamer en naar voren de torpedobuis. Met de mens was eigenlijk geen rekening gehouden. "Zoo zaten we tusschen al die machinerieën op een vouwstoeltje, en omdat het tegen den middag liep en wel dadelijk het vullen van de torpedo's [met perslucht, JK] klaar zou zijn, namen we de gelegenheid maar waar. En daar kon in al die volte zoowaar nog een uitslaande tafel geknutseld worden. Er verscheen uit een donker hoekje een mand met broodjes; en zoo zaten we in deze vreemde omgeving een smakelijk kadetje te eten."2
Toch heeft een moderne onderzeeboot nog steeds wat de O 1 destijds ook had. Torpedo's, batterijen, ballasttanks, periscoop en de sigaarvormige romp.
De Zwaardvis na uitdienststelling op de RDM. (Foto: Koninklijke Marine)
Ronde romp
Wie de vorm van de O 1 vergelijkt met die van moderne onderzeeboten, ziet grote gelijkenissen. Die rompvorm raakte echter al snel na de O 1 uit de gratie. De onderzeeboten die rond 1910 in dienst kwamen werden langer en smaller, en kregen de vorm zoals we de boten kennen uit de Tweede Wereldoorlog. Pas door de komst van USS Albacore in de jaren '50 keerde men weer langzaam terug naar de oorspronkelijke ronde en dikkige onderzeebootvorm uit eind 18e eeuw.
De eerste onderzeeboten van onder andere Amerika, Groot-Brittannië en Nederland waren ontworpen door de Ierse ingenieur John Philip Holland. Zij hadden de ideale onderwatervorm. Het probleem was echter dat zij te langzaam waren om echt van waarde te zijn. Onder water haalde de boot snelheden van 5,5 knopen en boven water 6 knopen. De onderwatersnelheid was voor die tijd niet slecht, dus daar viel niet veel winst te behalen. Oppervlakteschepen haalden in die tijd snelheden van 20 knopen. Dus namen de onderzeebootontwerpers afstand van de ideale onderwatervorm en werden de nieuwe onderzeeboten half schip, half onderzeeboot.
Met hun lange, slanke vorm hadden ze goede vaareigenschappen aan de oppervlakte en konden ze hoge snelheden behalen. De boten van de O 21-klasse uit 1940 voeren 19 knopen boven water en ondanks de veel krachtigere batterijen slechts 8 knopen onder water. Het waren duikboten geworden die vooral aan de oppervlakte zouden varen.
De Zweedse A26 is net als de Duitse onderzeeboten een rechte cilinder. (Beeld: Saab)
Toen in 1972 de Zwaardvisklasse in dienst kwam, keerde de Nederlandse onderzeedienst terug naar de ideale onderwatervorm want de Zwaardvisklasse zou vooral onder water moeten varen. Tegenwoordig is de Walrusklasse, samen met onder andere de Russische Kiloklasse, nog een van de weinige onderzeeboten die dicht tegen de ideale vorm aan zitten. Duitse en Zweedse onderzeeboten zijn veel meer rechte cilinders en hebben niet de bolling in het midden. Een van de redenen is dat dat makkelijker is bij familiebouw van onderzeeboten.
Het is niet ondenkbaar dat de toekomstige Nederlandse onderzeeboten ook meer weg zullen hebben van een rechte cilinder dan de huidige Walrusklasse.
Periscoop en sonar
De periscoop heeft z'n langste tijd gehad. Vrijwel iedere nieuwe onderzeeboot krijgt tegenwoordig en optronische mast; een mast met camera's. De voordelen zijn eenvoudig. De periscoop is namelijk een lange buis met prisma's, die omhoog en omlaag geschoven kan worden. Het nadeel is dat die buis door de drukhuid van de onderzeeboot naar buiten moet en dat de commandocentrale precies onder de toren geplaatst moet zijn, waar de periscoop uit komt.
De optronische mast steekt niet diep door de drukhuid, maar alleen een paar HD-kabels moeten door de huid naar binnen. In de onderzeeboot is op meerdere schermen het beeld van de mast te zien, die kan filmen en razendsnel foto's kan maken.
Er zijn wel twee nadelen aan de optronische mast: de mast doet het alleen als er elektriciteit is aan boord en dat is in noodsituaties geen garantie. Het tweede commentaar is dat iemand die door de periscoop kijkt dankzij het fysiek meedraaien met de periscoop in zijn gedachten beter een omgevingsbeeld kan vormen, dan bij de optronische mast die met een joystick of knoppen ronddraait.
Het is echter niet de eerste keer dat dit het commentaar is op een vernieuwing op periscoopgebied. De eerste periscopen uit 1900, en dus ook die van de O 1, hadden de merkwaardige eigenschap dat als de man aan de periscoop voor de boot uit keek hij het beeld weliswaar normaal in beeld had, maar dat als hij de periscoop naar links of rechts draaide, het beeld langzaam ging kantelen. Tegen de tijd dat hij richting de achterzijde van de boot keek, stond het beeld volledig op z'n kop.
Toen nieuwe periscopen werden aangekondigd, waarbij het beeld recht bleef staan ongeacht de kijkrichting, werd er binnen de Onderzeedienst door in ieder geval één persoon hevig geprotesteerd. Aan de mate van kanteling kon je namelijk zien, zo was het commentaar, in welke richting je op keek! Zonder gekantelde beelden kon je veel moeilijker een plaatje in je hoofd krijgen van de omgeving boven water.
Lang bleef het commentaar niet aanhouden. Al snel na ingebruikname was het de criticaster duidelijk dat je een schip toch het makkelijkst kon herkennen als het niet ondersteboven door het beeld voer.
In de kern is de periscoop sindsdien niet echt veranderd. Een belangrijke verbetering was daarna ook dat de periscoop omhoog en naar beneden geschoven kon worden. Verder werden allerlei snufjes toegevoegd zoals een microfoon om te communiceren met operators in de boot en de mogelijkheid om peiling en afstand van een doel te meten.
Wat wel verdween zijn de kleine raampjes die in de toren van de O 1 zaten en waar de commandant door naar buiten kon kijken.
In december 1906 stelde Tweede Kamerlid en oud-marineofficier Otto van Wassenaer van Catwijck (Christelijk-Historische Partij) een die z'n tijd ver vooruit was. Het Kamerlid vroeg zich af of "men niet nog een toestel kon aanbrengen (een receiver) om te bepalen, vanwaar een onder water waargenomen geluid van eenig naderend schip komt." Ofwel een passieve sonar. Zo'n sonar voor onderzeeboten werd pas in 1913 voor het eerst uitgeprobeerd (in Duitsland). Het is niet verwonderlijk dat de minister van Marine, kapitein ter zee William Cohen Stuart, de opmerking van het Kamerlid niet op waarde schatte. Hij wilde het idee van "ooren" wel overwegen, maar de aanwezigheid van schepen is door de onderzeeboot ook op andere manieren te constateren en het -nu komt het- gevaar voor een aanvaring zou dus zeer gering zijn volgens de minister. Het idee van een sonar om schepen op grote afstand te kunnen opsporen, was nog een brug te ver.
De onderzeeboten tijdens de Tweede Wereldoorlog tot en met boten in de jaren '70 hadden een eenvoudige sonar en eenvoudige verwerking van informatie. De geruispeiler luisterde naar schroefgeruis en geruis van machines, pas vanaf de jaren '80 werd het ontvangen geluid geanalyseerd aan de hand van frequenties. Eerst op rollen papier en later kwamen databases aan boord met karakteristieken van schepen en onderzeeboten, waardoor zij op grote afstand te herkennen waren.
Voortstuwing
Terwijl de hybride auto niet zo heel lang geleden in zwang kwam, kennen de meeste onderzeeboten al van begin af aan een diesel-elektrische voortstuwing. Alhoewel, Hr.Ms. O 1 had aanvankelijk een benzine-elektrische voortstuwing. Een benzinemotor met 160 pk zorgde voor de voortstuwing boven water en voor het opladen van de batterijen. De batterijen van deze eerste onderzeeboot waren geheel open gebouwde batterijen. Deze zwakke batterijen in combinatie met de onbetrouwbare Ottomotor, maakten het varen met de O 1 spannend. Vaak verlangde de bemanning naar een zeil. Al snel werden de batterijen vernieuwd en de benzinemotor vervangen door een MAN-dieselmotor.
De diesel is sindsdien gebleven. In de jaren '80 werd in Nederland onderzoek gedaan naar luchtonafhankelijke voortstuwing, ofwel AIP. Overwogen werd om ook de Walrusklasse in een later stadium te voorzien van AIP, maar daar is van afgezien. Latere Nederlandse ontwerpen dan de Walrusklasse, de Moray, zou wel voorzien worden van AIP. De Moray is echter nooit gebouwd.
Andere landen beschikken inmiddels al jaren over onderzeeboten met AIP-technieken, waardoor zij langer onder water kunnen blijven varen. Of AIP ook voor alle toekomstige conventionele onderzeeboten blijft, is maar de vraag. De Australische marine heeft voor de nieuwe onderzeeboten afgezien van AIP. Het blijft toch een heel gedoe om met waterstofcellen te werken en ook de Stirlingmotor heeft z'n nadelen. Als er toch genoeg ruimte aan boord van die grote onderzeeboten is, dan liever meer batterijen, dachten de Australiërs. En wie weet wel de veel krachtigere lithium-ion batterijen, bekend van de smartphones en elektrische auto's.
De eerste decennia moesten onderzeeboten boven water komen om op de diesel te varen en batterijen op te laden. Toen in 1939 de O 19-klasse in dienst kwam, waren dat de eerste onderzeeboten die middels een snorkel onder water op diesels konden varen. Die Nederlandse vinding werd aan het begin van de Tweede Wereldoorlog door de Britten en Duitsers niet begrepen en Nederlandse boten in Britse dienst moesten die maffe vinding maar verwijderen. Pas toen Duitsland ver in de Tweede Wereldoorlog begreep wat het nut was van de snuiverinstallatie, keerde de snuiver terug. Dit keer voorgoed.
Torpedo's
Ruim voor de eerste Nederlandse onderzeeboot in dienst werd gesteld, was er al een Torpedodienst. Sterker nog, er waren al torpedo's en zelfs torpedoboten. Dat heeft deels te maken met dat men mijnen in de begintijd torpedo's noemde. Later kwam de spartorpedo: een mijn op een stokje, die ontploft zodra de torpedoboot met stok en mijn tegen een vijandelijk schip vaart. En tot slot de vischtorpedo, die zelf kon zwemmen.
Die vischtorpedo was ook het wapen van de onderzeesche torpedoboot, korter gezegd: van de onderzeeboot. De eerste onderzeeboten hadden één torpedobuis, later nam dat aantal toe tot zelfs tien torpedobuizen in totaal aan boord van de Zwaardvischklasse onderzeeboten in de jaren '40. Sindsdien is het aantal afgenomen tot vier torpedobuizen op de Walrusklasse. Gelet op de eisen op gebied van drones en special forces, is de kans groot dat het aantal en de diameter van torpedobuizen weer toeneemt.
Voor de moderne torpedo is de diameter 53,3 cm standaard. Dat is al zo sinds de jaren '20. Daarvoor was het 45 cm. De eerste torpedo's voor Nederlandse onderzeeboten waren Whitehead torpedo's met een lengte van 5,04 meter en een gewicht van 500 kilo. De huidige MK 48 torpedo is niet veel langer, 5,79 meter, maar wel veel zwaarder: 1588 kilo. Belangrijker nog is dat de MK 48 sneller en veel slimmer is. Het is het tweede type Nederlandse torpedo dat doelzoekend is.
Het schilderij van Geoff Hunt geeft het interieur van de eerste onderzeeboten goed weer, in dit geval dat van HMS Holland I, de eerste Britse onderzeeboot en vergelijkbaar met Hr.Ms. O 1. Vrijwel de gehele onderzeeboot is in beeld gebracht. Achter in beeld is de commandant te zien, hij staat op een verhoging zodat hij met zijn bovenlichaam in de toren staat. Dan kan hij door de raampjes en de periscoop kijken en diverse instrumenten raadplegen. (Bron: Royal Navy Submarine Museum)
Accommodatie
Die eerste boten waren niet bedoeld om lang van huis te zijn. Pas in de jaren '20 werden echte lange reizen gemaakt. Hr.Ms. O 1 had dan wel een toilet, maar geen slaapruimte en geen kombuis. Latere onderzeeboten hadden wel (betere) voorzieningen, maar heel luxueus was het nooit. De bemanning van onderzeeboten in de jaren '20 had slechts drie dagen vers voedsel, daarna werd overgegaan op blikvoer, scheepsbeschuit en hard brood dat in melk geweekt moest worden. Men kreeg wel een glas rode wijn per dag.
De accommodatie verbeterde gaandeweg, maar pas in de jaren '50 werd van leefbaarheid aan boord serieus werk gemaakt. Een van de redenen was dat er bij ontwerpers in het algemeen meer aandacht kwam voor de mens, bij onderzeeboten werd die noodzaak hoger omdat onderzeeboten meer tijd onder water doorbrachten en de bemanning steeds minder buiten kwam.
Ir. S.J.A. Heemstra was in de jaren '50 bij de Koninklijke Marine verantwoordelijk voor het ontwerp van onderzeeboten en schreef in 1957 in het Marineblad over de accommodatie: "In Amerika en Engeland wordt sinds 1950 meer aandacht besteed aan het comfort. Hulpmiddelen als matte verf in lichtgrijze of blauwe kleur, goede verlichting, goed afgewerkt meubilair, luchtbehandeling, douches, kooilampen, ijsmachines e.d. zijn hierbij zeer nuttig, maar beter is het om iedere man een ruime kast, een goede kooi en vooral een ruime plaats aan tafel te geven."3
In tegenstelling tot in andere landen was hotbunking, waarbij twee bemanningsleden om beurten gebruik maken van hetzelfde bed, op de Nederlandse onderzeeboten niet gebruikelijk.
De bemanning van de Driecilinder onderzeeboten uit de jaren '60 had het met slechts twee douches voor 70 man en bedjes die moesten worden opgeklapt voor men kon eten nog niet erg makkelijk. Met de komst van de Zwaardvisklasse was het echte onderwaterkamperen voorbij, en tegenwoordig heeft iedereen een vast bed met gordijn, lampje, in een verwarmde ruimte.
Voor de toekomst zijn de eisen nog hoger; de mens in 2030 wil ongetwijfeld meer ruimte, comfort en internet. Dat heeft ongetwijfeld gevolgen voor het ontwerp van toekomstige onderzeeboten, die dan toch weer een maatje groter zullen worden.
Zo blijft het onderzeese wapen evolueren, al blijft de basis hetzelfde en blijven ook de nieuwste boten een duidelijke link hebben met die oude Onderzee-torpedoboot I.
Bronnen
- Marineblad jrg 46, 1931 [volgno 7] (speciale editie ter gelegenheid van het 25-jarig bestaan van de Onderzeedienst, JK)
- Jalhay, P.C., Nederlandse Onderzeedienst-75 jaar, De Boer Maritiem (Bussum, 1982)
Noten 1. "Met de Onderzeesche-boot.". "Algemeen Handelsblad". Amsterdam, 12-07-1906. Geraadpleegd op Delpher 2. "Met de onderzeesche boot.". "Algemeen Handelsblad". Amsterdam, 13-07-1906. Geraadpleegd op Delpher 3. Heemstra, S.J.A., Scheepsbouwkundige aspecten bij het ontwerp van onderzeeboten, Marineblad 1957, 643
