Met drones mijnen opsporen en bestrijden. Dat doen de Belgische en Nederlandse marines eigenlijk al sinds 1983, toch gaat er veel veranderen. Centraal in die verandering staan de drones, de varende en vliegende onbemande systemen. In dit vierde en laatste deel de robots die op grote afstand het vuile werk gaan opknappen.
De oppervlaktedrone (Unmanned Surface Vehicle, USV) INSPECTOR-125, plus het launch & recovery systeem waarmee de USV drones te water kan laten. Dit onbemande scheepje van 12 meter kan zes drones meenemen en zelfstandig te water laten en weer aan boord nemen. Van deze versie zullen twintig exemplaren voor Nederland en België worden gebouwd. (Beeld: ECA Group)
Dit is deel 4 van een reeks van vier artikelen over de toekomstige mijnenbestrijdingsvaartuigen, de MCM-tools, de wapens en de sensoren. In de eerdere drie delen over de nieuwe mijnenbestrijdingscapaciteit, ging het vooral over de schepen zelf. Maar zonder de onbemande systemen, de minecountermeasures tools (MCM-tools), geen mijnenbestrijding en al helemaal geen nieuw concept.
Dit vierde en laatste deel beschrijft deze tools, de simulator en OT&E. Opnieuw gebaseerd op het interview met projectleiders fregatkapitein Claude Bultot (België) en -toen nog- kapitein ter zee (TD) Paul Willemse (Nederland) eerder dit jaar.
Revolutionair concept
Vanuit de commandocentrale aan boord van de nieuwe schepen wordt de mijnenbestrijdingsoperatie geleid, maar de plof op een paar honderd meter van het schip is niet meer vanzelfsprekend. Het zogenaamde standoff-concept zorgt voor een wezenlijke verandering van de mijnenbestrijding.
De mijnenjacht van de toekomst zal, idealiter, buiten het zicht van de bemanning van de nieuwe schepen gebeuren. Het vertrekken van de vliegende en varende drones is het enige zichtbare bewijs voor de mannen en vrouwen dat er wat gaande is. De varende drone zal achter de horizon verdwijnen en zijn eigen drones onder water laten gaan.
Met de komst van de huidige Tripartite-mijnenjagers in België, Frankrijk en Nederland werd in 1983 het mijnenjagen met een drone geïntroduceerd. Decennialang stuurden de mijnenjagers gele mini-onderzeeboten genaamd PAP ( Poisson Auto Propulsé van ECA) op verdachte onderzeese objecten af, om te kijken of het object een explosief is. Dat gaat straks de Remotely Operated Vehicle (ROV) Seascan doen.
Toch verandert er veel, want de eerste detectie doen de oude mijnenjagers nog zelf met hun eigen sonar. Die rol wordt overgenomen door de varende drone, de Inspector-125, met een van zijn sonars. En die Inspector kan dus een eind vooruit varen, kan het bovendien zelfstandig doen en ook autonome onderwaterdrones te water laten die zelfstandig gaan zoeken.
Over de horizon (deels) zelfstandig mijnen bestrijden met meerdere drones, dat is nieuw.
Beelden van hoe mijnen in de toekomst met de toolbox worden vernietigd.
Toolbox: de varende systemen
Centraal in dit nieuwe concept staat de varende drone, in goed Engels Unmanned Surface Vehicle (USV). De Inspector-125 van ECA, moet straks de middelen in het water brengen om mijnen op te sporen en uit te schakelen. Bovendien zorgt de USV voor communicatie tussen de drones en het moederschip.
De Inspector-125 is nog niet gebouwd, maar is nu in ontwikkeling. Deze is gebaseerd op de Inspector-90. De Inspector-125 is groter en de mast kan neerklappen.
De Inspector-125 is 12 meter lang en heeft ruimte voor maximaal acht drones (afhankelijk van de grootte). Ook heeft het een eigen mine and obstacle avoidance sonar (MOAS) om mijnen te kunnen detecteren. De romp van het vaartuig is vanbinnen met schuim gevuld, zodat als het beschadigd raakt door een explosie er geen water in kan lopen.
Nederland en België hebben 17 exemplaren besteld.
T-18M. (Beeld: ECA Group)
De USV gaat mijnen zoeken en kan dat doen met de T-18M UMISAS sonar die achter de USV wordt gesleept. De UMISAS-sonar is nog in ontwikkeling en is een zogenaamde interferometric synthetic aperture sonar. Hiermee kan in real-time op hoge resolutie een beeld gevormd worden van de zeebodem en kleine afwijkingen vastgelegd worden.
A-18M. (Beeld: ECA Group)
Een andere sonar om een gebied te inspecteren is de A-18M UMISAS. Deze wordt ook meegenomen aan boord van de Inspector, maar de A-18M is een autonoom onderwatervaartuig (AUV), deze zal dus zelfstandig de zee en zeebodem afzoeken. In te zetten om mijnen, vervuiling en geïmproviseerde explosieven op te sporen en het in kaart brengen van de zeebodem.
Seascan. (Beeld: ECA Group)
Als er een contact is gevonden, gaat de Seascan in het water. De Seascan heeft een camera en moet een verdacht object in beeld brengen zodat dit object in de commandocentrale kan worden bekeken. (Nederland en België gebruiken daar nu de Seafox I van Atlas Elektronik voor.)
K-STER C. (Beeld: ECA Group)
Is er een explosief dat geruimd moet worden dan laat de USV de K-STER C in het water (nu Seafox C). De K-STER heeft een camera én een holle lading. Die wordt op het verdachte object geschoten zodat het explosief ontploft. De drone zelf zal daarbij ook verloren gaan. Voor oefeningen wordt de K-STER CT gebruikt, deze gaat niet verloren en wordt hergebruikt.
Behalve mijnen jagen is er ook nieuwe mijnenveegcapaciteit. Claude Bultot: "Het gaat om een relatief kleine mijnenveegcapaciteit qua aantal. We beperken het aantal omdat we die expertise opnieuw willen opbouwen, het is immers lang geleden dat we dergelijke capaciteit hebben ingezet.. Ik sluit niet uit dat we in toekomst meer systemen gaan kopen. Zoals de Noren, die bijvoorbeeld zelfs met twee USV's zullen gaan vegen waardoor de efficiëntie van het vegen verhoogt. Volgens mij is dat een zeer effectief systeem in combinatie met onbemande tuigen. In tegenstelling tot vroeger wordt de bemanning niet meer in gevaar gebracht door met het veegtuig over het mijnenveld te varen. Dat is vandaag met de huidige technologie een zinvol concept."
De mijnenveegmodule wordt achter een USV gesleept en bootst schepen na, om bij invloedsmijnen de indruk te wekken dat er een schip vaart waardoor ze ontploffen. De USV is dan wel anders: de Inspector-125S. De S staat voor sweep en is een aangepaste versie, zo worden in plaats van waterjets schroeven gebruikt zodat meer vermogen beschikbaar is om het omvangrijke veegtuig, dat bestaat uit verschillende modules, te kunnen slepen.
Overigens, de tools kunnen ook worden ingezet vanuit een mijnenjachtcontainer, die op andere schepen geplaatst kan worden of aan de wal om bijvoorbeeld mijnen in binnenwateren op te ruimen. Deze container maakt ook deel uit van het project.
Saab Skeldar V-200 in een animatie nabij een Duits Braunschweigklasse korvet. (Beeld: Saab)
Toolbox: de vliegende en andere systemen
Niet alles zal vanaf de USV worden gelanceerd. De Saab Skeldar V-200 vliegt vanaf het UAV-dek van het schip, bijvoorbeeld om de communicatie tussen de USV en het moederschip mogelijk te maken als die twee te ver van elkaar verwijderd zijn. Deze UAV is de enige drone die niet van ECA afkomstig is. Deze is gekozen omdat een grotere payload mogelijk is. De Skeldar kan namelijk worden voorzien van uiteenlopende sensoren zoals radar, camera's en LiDAR. Onder andere de LiDAR is besteld, hiermee kunnen mijnen net onder het wateroppervlak worden gedetecteerd.
De schepen hebben ruimte voor twee UAV's in een kleine hangar. In de reacties op deze site is vorig jaar een vraag gesteld over de positie van de schoorstenen ten opzichte van het helidek, de warme uitlaatgassen kunnen invloed hebben op de relatief lichte UAV. De projectleiding meldt dat er een studie wordt gedaan naar de effecten en dat er metingen zullen worden uitgevoerd. Dit aspect was overigens niet over het hoofd gezien in het bestek: "Hier zijn ook eisen voor gesteld", zegt Willemse.
Helemaal onbemand is het nieuwe mijnen bestrijden niet altijd. Duikers blijven een cruciale rol spelen. Bijvoorbeeld als een explosief naast een gasleiding ligt en het explosief eerst verplaatst moet worden. Dat kunnen drones nog niet zo precies als een mens. Voor duikers zijn daarom ook (veiligheids-)voorzieningen getroffen, zoals de mogelijkheid om flessen te vullen en een decompressietank in een container.
De USV keert terug bij het schip en moet in de 'cradle' varen. (Beeld: ECA Group)
Lanceren en aan boord nemen
Een cruciaal onderdeel van de nieuwe capaciteit is het Launch & Recovery System (LARS) dat speciaal voor dit project is ontworpen door Belgium & Naval Robotics, bestaande uit Naval Group en ECA.
Ieder schip heeft twee van deze systemen aan boord. De LARS bestaat uit een bootvormige wieg waar de USV precies in past. Eenmaal in de wieg wordt de USV over boord getild of juist aan boord gehesen. De wieg is bovendien uitwisselbaar zodat eventueel andere boten zoals een FRISC (of de vervanger daarvan) meegenomen kan worden. Zo kunnen de schepen ook andere taken doen dan alleen mijnen bestrijden.
Vorig jaar werden bij MARIN in Wageningen het schip en de LARS getest. Claude Bultot: "Het schip is zodanig ontworpen dat precies waar de LARS zich bevindt, de golfslag ook het laagst is. Zelfs met top seastate 5, als het schip rolt en stampt, moeten we de USV kunnen lanceren en -belangrijker en uitdagender- aan boord kunnen halen."
Tijdens de tests bij MARIN ging Naval Group verder dan was gevraagd door het projectteam. Het ging dan specifiek om het weer aan boord halen van de Interceptor. De USV moet dan in de wieg, de cradle, varen. "In ons ontwerp wordt de USV dan op afstand bestuurd door een operator", zegt Bultot. "Maar tijdens de tests gebeurde dat volledig autonoom via diverse sensoren. Daar hadden we niet om gevraagd, maar dit is een opportuniteit voor de toekomst. Deze technologie zal de stressfactor bij de operator en de kans op menselijke fouten bij het manoeuvreren aanzienlijk verlagen."
Tegelijkertijd bleek dat er nog wat verbeterd moest worden aan het systeem. "Twee belangrijke factoren spelen een belangrijke rol in deze cruciale fase. Door de rolbeweging botst de cradle onvermijdelijk tegen de romp. Daarom is nu een dempingsysteem in ontwikkeling, om schade aan het schip te voorkomen. Daarnaast moet de ideale aanvaarroute van de USV bepaald worden om te vermijden dat de USV bijvoorbeeld bij het naderen, tegen het achtersteven van het moederschip zou botsen."
De complete toolbox voor onder water voor de nieuwe mijnenbestrijdingsvaartuigen. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Nieuwe systemen
Alle systemen behalve de Skeldar worden door ECA ontwikkeld. Claude Bultot: "De ontwikkeling van de tools gebeurt in Toulon, Zuid-Frankrijk. Na validering van de prototypes, zullen ze worden gebouwd in een nieuwe fabriek in Oostende, België, dicht bij de klant en de onderhouder in Zeebrugge."
Ongeveer tachtig onder- en bovenwaterdrones worden er gebouwd. Paul Willemse: "Het is niet zo dat we twaalf complete toolboxen hebben besteld. We hebben er minder besteld, omdat we elk schip zullen uitrusten met de tools die voor die operatie nodig zijn." Bovendien zijn er altijd schepen in onderhoud, die hoeven geen toolbox aan boord te hebben.
Het is wel de bedoeling dat de tools regelmatig, als dat door technologische ontwikkelingen noodzakelijk is, worden vervangen. Willemse: "De schepen zelf zijn gekocht voor dertig tot veertig jaar. De tools niet. Het is ook niet zo dat we elke tien jaar de hele toolbox gaan vervangen. We willen een continue doorontwikkeling van de mijnenbestrijdingscapaciteit. Dus stel dat er over vijf jaar nieuwe type batterijen zijn, waardoor het bereik enorm verbetert, dan kunnen we die nieuwe batterijen aanschaffen. Zo wordt voortdurend naar technologische verbeteringen gekeken. Belangrijk is dat we alleen iets aanschaffen dat gelijk operationeel inzetbaar is."
Samenwerkende software
Fundamenteel voor de nieuwe mijnenbestrijdingscapaciteit is natuurlijk hoe de tools en het schip zullen samenwerken. Een voorwaarde hiervoor is een goede en intense samenwerking tussen de verschillende bedrijven, zo is projectleider Claude Bultot van mening.
Het is handig dat zowel ECA als de software-afdeling van Naval Group in Toulon gevestigd zijn. "Daar zitten zowel de ingenieurs als het management regelmatig met elkaar rond de tafel," zegt Bultot, "door de coronacrisis is alles verschoven naar online vergaderingen, maar de ontwikkeling gaat gewoon door. Hierdoor zijn er momenteel geen vertragingen op het project".
"De integratie gaat over CMS [Combat Management System, software voor oorlogvoering, JK] en de mijnenbestrijding, dus die twee softwarepakketten moeten met elkaar kunnen spreken. Daarvoor hebben ze een specifieke organisatie opgericht met de beide projectleiders die elkaar verplicht regelmatig zien om de integratie te regelen. Ik weet uit ervaring dat de communicatie tussen twee firma's, zelfs binnen éénzelfde consortium, niet noodzakelijk goed loopt, dus dat was één van mijn aandachtspunten bij de kick-off vergadering van dit project."
De Geosea in 2019, voor dat het gehuurd werd.
Start: 2020
Hoewel de nieuwe mijnenbestrijdingsvaartuigen pas vanaf 23 mei 2024 worden opgeleverd, is de vervanging al gestart. Begin 2020 werd de Geosea aan de Nederlandse mijnenbestrijdingsvloot toegevoegd, op 13 februari werd door het Commando Zeestrijdkrachten het contract voor de huur van het knalrode civiele schip getekend. Dit schip is voorzien van een civiele bemanning en marinepersoneel uit België en Nederland dat met drones van ECA gaat werken.
Dit is onderdeel van het Operational Test & Evaluation-programma (OT&E). OT&E is een door de Nederlandse marine gefinancierd programma.
Paul Willemse: "De uiteindelijke tools kunnen in 2023, 2024 geleverd worden, nog voor de komst van het eerste Belgische schip. Dan is er weinig tijd meer om te leren hoe het nieuwe concept werkt. Daarom hebben we OT&E ontwikkeld."
"Via het OT&E-programma krijgen we in 2020 al tools die vergelijkbaar zijn met deze die nu in ontwikkeling zijn. Het idee is dat we nu al stapsgewijs met de tools aan het werk gaan. We gaan nationale operaties voor de kust doen, waarbij we kijken naar bijvoorbeeld de toolhandling en prestaties. We kunnen dan ook onze doctrines verfijnen via de terugkoppeling van deze operaties."
"In de eerste helft van 2022 krijgen we de prototypes van de nieuwe tools. De fabrikant zal dan zelf ook nog tests doen", zegt Willemse.
"Zo kunnen we personeel voorbereiden op het werken met de nieuwe systemen en het mijnenbestrijden op grote afstand, zodat als de schepen en tools in 2024 komen, zij de capaciteiten kennen en er direct mee aan de slag kunnen."
"We zullen terugkoppeling geven aan de fabrikant over wat werkt en wat niet. Zij zien het natuurlijk ook als nuttige feedback. Nu kunnen ze met twee landen samenwerken die middels hun expertise zullen demonstreren hoe de tools ingezet worden."
Het projectteam wil ook graag de LARS aan boord van de Geosea krijgen om ook daar vast mee ervaring op te doen.
Communicatie
Om de mijnen voorbij de horizon te kunnen bestrijden, is goede communicatie met de drones onontbeerlijk. De onderwaterdrones (de gesleepte sonar niet) moeten hun data aan de USV door sturen, zodat deze op zijn beurt de gegevens weer naar het schip kan doorsturen.
"De communicatiesystemen zullen heel robuust zijn." Bultot benadrukt dat hier veel aandacht aan is besteed. De schepen en onbemande tuigen zullen immers in situaties terecht kunnen komen waar een vijand de communicatie zal willen verstoren.
Behalve met de onbemande systemen zal het schip ook moeten communiceren met andere schepen, binnen een internationale taakgroep bijvoorbeeld. Daarom krijgen de schepen de nieuwste militaire datalink aan boord: Link 22.
Het projectteam heeft op gebied van communicatie doorgepakt. Bultot: "De gedachte van het ontzorgen van de relatief kleine basisbemanning hebben we maximaal doorgevoerd. De schepen zullen continu in contact kunnen staan met de wal. Daar zal een specifiek team de technische en andere gegevens van het schip kunnen ontvangen. Zij kunnen het schip op afstand monitoren, zij kunnen zien of er technische problemen aan boord zijn, helpen bij de foutzoekprocedures en daar ook oplossingen voor bieden. Het idee is zelfs dat ze ook een deel van de administratie van het schip overnemen zodat de bemanning zich kan richten op de kerntaak, met name de mijnenbestrijding."
Ken je schip voor je aan boord gaat
Wie als nieuw bemanningslid voor het eerst aan boord van een voor hem of haar onbekend marineschip stapt, moet de weg aan boord leren kennen. 'Ken je schip binnen 24 uur' is een bekende kreet binnen de marine; je moet zo snel mogelijk de vluchtwegen en brandblusmiddelen kennen. Maar ook binnen het eigen vakgebied zijn er zaken anders dan op andere schepen. Dit kost tijd.
Wie op de toekomstige mijnenbestrijdingsvaartuigen wordt geplaatst en voor het eerst aan boord komt, moet de weg al een beetje kennen. Dat is het idee van de nieuw te ontwikkelen simulator, gebaseerd op Virtual Reality.
Bultot: "Met de software ontwikkeld door Naval Group kan je in een VR-omgeving volledig door het schip wandelen. Het doel is om enerzijds de operatoren te trainen voor het van de tools aan boord onder andere in de hangar, maar ook om nieuwe bemanningsleden het schip te leren kennen. Zo zullen ze een virtuele tour aan boord van het schip kunnen doen."
"Voor de operationele training zal er een briefingruimte worden gebouwd en drie commandocentrales voorzien van dezelfde functionaliteiten als aan boord, met een gekoppelde VR-module zodat ze samen kunnen werken met de operators in de hangar. Als de operators bijvoorbeeld de USV te water laten, is er een link met de VR-module. Op die manier worden de bemanningsleden optimaal voorbereid op hun toekomstige taken."
Deze drones (hier zijn er twee afgebeeld) zouden aan de huidige Alkmaarklasse mijnenjagers worden toegevoegd. Dat was althans het plan in 1996. Deze grote drones moesten mijnen vegen. De cilinder in de onderste illustratie zijn twee spoelen en deze moeten een magnetisch veld maken van een schip dat veel groter is dan deze drones. Vier van deze scheepjes zouden dan, onbemand, voor de mijnenjager uit moeten varen en invloedsmijnen laten ontploffen. De drones waren groot en pasten bij lange na niet aan boord van de mijnenjagers, zij werden wel door twee personen bemand tijdens het af- en ontmeren. Het project werd niet in de praktijk gebracht. (Beeld: Alle Hens, februari 1996)
Toekomstmuziek
"Andere ontwikkelingen zijn onder andere de onderzoekingen voor het toepassen van hovercrafts en onbemande, afstand bestuurde mijnenvegers", dat schreef kapitein ter zee M.F Bus in een artikel in het Marineblad in juli 1979.
In de jaren '70 begon de Duitse marine met het experimenteren met het onbemand mijnenvegen middels drie kleine bootjes. Het Trojka-systeem interesseerde ook de Nederlandse marine. Toen de oude Dokkumklasse mijnenvegers uit dienst waren gesteld, werd in 1996 bekend dat de mijnenjagers moederschip zouden worden van vier mijnenveegdrones. Het project werd nooit afgerond, onder meer omdat het Trojka-systeem niet geschikt bleek op de woestere Noordzee. Maar ook de techniek was niet zo ver.
In 2024 gaat het er toch van komen. De Belgische en Nederlandse marines gaan als eerste in de wereld een nieuwe stap zetten op gebied van onbemand mijnen bestrijden. Onbemand mijnen jagen én onbemand mijnen vegen.
