Betere oren onder water door glasvezeltechnologie Optics11
Defensie en het Nederlandse bedrijf Optics11 hebben het splinternieuwe geluidssysteem OptiArray getest. Dat kan onder water nóg beter en op grotere afstanden objecten detecteren, herkennen en volgen.
Tekst: Michael Simon | Foto: John van Helvert en Phil Nijhuis
Voor zover wij weten is dit wereldwijd een unicum
Het Optical thin-line Array (OptiArray) is een soort lange glasvezelkabel vol geavanceerde onderwatermicrofoons (hydrofoons), die aan een onderzeeboot kan worden gehangen. Die kabel neemt doormiddel van rek op de fiber, geluid real time op met een nauwkeurigheid van een biljardste van een millimeter. Zo kunnen onder meer (on)bemande onderzeeboten of schepen, duikers of torpedo’s gedetecteerd worden.
“We kunnen op deze kabel veel meer hydrofoons kwijt dan op andere systemen omdat-ie langer is. Hierdoor kunnen we nog beter signalen van ruis onderscheiden”, vertelt Otto Koetsier, die als projectleider van het Commando Materieel en IT (COMMIT) betrokken is bij het project.
Towed array
Tot nu toe maakte Defensie voor het lokaliseren van projectielen onder water gebruik van elektrische aangestuurde gesleepte sonar, ofwel towed array. “Dat wordt al tientallen jaren gebruikt”, aldus Mark Jacobs, commercieel directeur van Optics11, het bedrijf achter OptiArray. “Maar wat wij hebben ontwikkeld, hydrofoontechnologie op basis van licht, is wel nieuw. Voor zover wij weten is dit wereldwijd een unicum.”
‘De OptiArray is kleiner en kan met een busje aangevoerd worden’
Grote sprong voorwaarts
LTZ2 OC Auke Lankreijer was als oudste officier van onderzeeboot Zr.Ms. Dolfijn betrokken bij de planning en uitvoering van de test, waarvan de resultaten momenteel door TNO worden geanalyseerd. “Onder water is sonar momenteel het enige middel dat we hebben om te kijken wat er om ons heen gebeurt. Daarvoor hebben we al diverse arrays die op en rond de boot zitten, waaronder de gesleepte modellen. Maar deze nieuwe OptiArray kan veel langer gemaakt worden dan de boot zelf, met als voordeel dat je er veel meer hydrofoons op kwijt kunt en op meer frequenties kunt onderzoeken.”
Voordelen glasvezel
Bovendien is er met de OptiArray geen kans op kortsluiting, doordat glasvezel op licht werkt en niet op elektriciteit. Dat maakt het werken met dit materiaal veiliger. “Ook zit er geen elektromagnetisch veld omheen, waardoor het nooit gaat storen als je er bijvoorbeeld met een radar overheen gaat”, vult Jacobs aan. “En doordat er geen elektronica in zit, straalt de kabel niets uit en is die niet detecteerbaar voor anderen.”
‘Geen groot transport meer nodig’
Niet toe aan vervanging
Het is volgens Lankreijer niet zo dat de huidige towed arrays toe waren aan vervanging. “Maar de techniek van OptiArray is een buitenkans die verder ontwikkeld kan worden en veel voordelen biedt. Zo gaat het om clip-on-arrays, die vanaf de wal in de haven bevestigd kunnen worden. Ook is OptiArray vele malen kleiner en lichter. Voor het vervoer is geen groot transport nodig, het kan bij wijze van spreken in een busje vervoerd worden.”
Echter, hoe kleiner zo’n kabel, hoe meer flow noise er wordt gecreëerd. “Water dat om de kabel heen stroomt maakt geluid en hoe dunner de kabel, hoe meer geluid”, aldus Jacobs. “Deze test met de onderzeeboot is voor ons dus cruciaal om te zien hoeveel ruis ons systeem genereert. Met teveel flow noise zal je uiteindelijk niets meer horen.”
Oppervlakteschepen
Tot aan de recente test in samenwerking met de marine was OptiArray alleen boven water beproefd met diverse oppervlakteschepen. “Maar omgevingsgeluid is bepalend voor de meting", geeft Mark Jacobs aan. "Andere boten en golfslag creëren veel ruis, waardoor je het systeem niet optimaal kunt testen.” Dat is nu anders met de samenwerking met de marine. “Door de array aan de onderzeeboot te hangen en een testcircuit onder water te varen, konden we tests uitvoeren in een stille omgeving.”
‘Hoe meer hydrofoons, hoe beter je het signaal van ruis kunt onderscheiden’
Hoe ver een object vanaf de onderzeeër gedetecteerd kan worden, hangt af van veel factoren, vervolgt Jacobs. “De temperatuur van het water, de aanwezige ruis, de frequenties waarnaar je op zoek bent (lage frequenties gaan verder dan hogere) en bijvoorbeeld de waterkwaliteit.” Otto Koetsier vult aan: “Je kunt die kabel heel lang maken. Langere kabels presteren beter door glasvezel, omdat ze minder signaalverlies hebben dan wanneer het elektrisch gaat door een koperkabel. En hoe langer, hoe meer hydrofoons je eraan kunt hangen, hoe beter je het signaal van de ruis kunt onderscheiden.”
Opschalen naar verdubbeling
De sabotage van de Nordstream-pijpleiding en het beschermen van kabels op de bodem van de Noordzee indachtig, lijkt de OptiArray een welkome toevoeging. Lankreijer bevestigt dat het systeem zich uitstekend leent om iets te volgen dat zich op of vlak boven de zeebodem voortbeweegt.
Vervolgtraject al ingezet
“Maar het is vooral ook bedoeld om op grote afstanden schepen, onderzeeërs en andere dingen die geluid maken te detecteren en te volgen”, vertelt Lankreijer enthousiast.
Vervolgtraject
Terwijl het wachten is op de resultaten door TNO is er inmiddels al een vervolgtraject ingezet, vertelt Koetsier. “We gaan de test opschalen met het dubbele aantal hydrofoons.”
En wanneer is het geheel operationeel? “De OptiArray werkt eenvoudig met bestaande marinesystemen. Dat is hoopvol. Zodra het functioneert kan het vrij snel geïmplementeerd worden”, reageert Lankreijer.
Zijn collega Koetsier is iets terughoudender. “Binnen enkele jaren, als er formeel behoefte aan is”, aldus Koetsier, die vertelt dat niet lang te vinden. “We moeten er eerst zeker van zijn dat het systeem na honderd keer varen nog steeds werkt. Ook moeten we de techniek verder beproeven en integreren met de systemen van de onderzeeboot. Dan ben je zeker vier à vijf jaar verder.”
