Robuust en nu beter bewapend

Het Combat Support Ship komt eraan

In de oude veiligheidssituatie van voor de Russische invasie van Oekraïne in februari 2022 zou het CSS conform het D-document een robuuste maar eenvoudige tanker worden^[i], omdat diverse key-user requirements, die uit het A-document voortvloeiden, omwille van het taakstellende budget werden geschrapt. ‘Design to budget’, zo luidde de opdracht van COMMIT aan de industrie na de D-brief. Deze situatie wijzigde op het moment dat de Defensienota 2022 verscheen: de herstelmaatregelen repareerden het budget. Dit artikel gaat over het ontwerp van het CSS van vóór en na de herstelmaatregelen uit de Defensienota 2022. Omdat veel specificaties en achtergrondinformatie reeds goed beschreven zijn op Marineschepen.nl en het artikel uit 2020 van de projectleider destijds KTZ Glijn van Marion (QR-codes toegevoegd), is de insteek van dit artikel meer gericht de rol van de civiele klasse-notatie en de overeenkomsten met het JSS. Aansluitend volgt de impact op de onderhoudsbedrijven DMI en MAR-IT. Ten slotte de beoogde planning en een conclusie.

Design to budget

Het ontwerp en de daarmee samenhangende kosten van het CSS van vóór de Defensienota 2022 waren onderhevig aan een taakstellend budget, vandaar de genoemde Design to budget opdracht aan de markt. Drie ontwerpprincipes bleken hierbij nuttig. Ten eerste: kopieer zoveel als mogelijk het bestek en de systemen van het JSS. Dit voorkomt veel extra engineering en veel (ILS-)datadiscussies, omdat deze data reeds aanwezig is vanwege commonality met het JSS. Ten tweede: maak gebruik van bewezen technologie. Er worden geen onderzoek- en ontwikkeltrajecten ingezet bij de bouw en het ontwerp van het CSS. Ten derde: maak gebruik van een (civiele) klasse-notatie – in dit geval DNV/GL –, waardoor de te stellen eisen aan (sub)systemen reeds vastliggen. Ook dit voorkomt veel extra engineering, keuren van documenten en systemen.

In de civiele DNV/GL-notatie (zie tabel) is +1A de main class notation. Dit houdt in dat de romp, de (sub)systemen en de machinekamers voldoen aan de Class-rules, zoals bijvoorbeeld MARPOL-eisen, waarover later meer. Naval Support (RADHAZ) zijn specifieke eisen voor marineschepen in relatie tot (uit)straling van systemen (stralingsrisico). E0 betekent dat er voldoende voorzieningen zijn getroffen voor onbemande machinekamers, waarbij bovendien een ´één-mens-brugbezetting´ (NAUT (OC)) volstaat onder vredesomstandigheden. Crane en HELDK (S, H, F) duiden, vanzelfsprekend, de (veiligheids)eisen voor de kranen en helikopterfaciliteiten. Relatief uniek zijn de comforteisen (COMF(C3, V3)) voor de bemanning inzake temperatuur, geluid en vibraties. NBC(2) gaat over de voorzieningen om (tijdelijk) in met massavernietigingswapens besmet gebied te kunnen varen. Specifiek zijn dit de gascitadel, NBC-filterinstallatie en deksproei-installatie.

Om de periode van operationele niet-beschikbaarheid tijdens annual en intermediate surveys in te korten is Zr.Ms. Den Helder voorzien van een TMON- en BIS-notatie. TMON (open loop water) voorkomt het verplicht trekken van de schroefas voor inspecties. De BIS-notatie, oftewel ‘in-water-survey’ voorkomt het dokken van het vaartuig ten behoeve van de eveneens verplichte inspectie van het onderwaterschip.

De notatie RP (3,50%): Energieopwekking, elektrische voortstuwing

Aangezien het JSS problemen heeft met voortstuwing en gezien de principiële gelijkenissen met het CSS in het kader van commonality, is eerst enige duiding hier relevant. Figuur 2 presenteert het principeschema van het halve hoogspanningsnet. Twee dieselgeneratoren (G) voeden het hoofdschakelbord, van waaruit de distributietransformator (paars) hoogspanning omzet naar laagspanning voor alle verbruikers aan boord. Dit type transformator is relatief standaard en redelijkerwijs een Commercial Of The Shelf (COTS) product. Voor de drie transformatoren die de thrusters en propulsion motor voeden (rood) is dit niet het geval. Laatstgenoemde transformatoren zijn van een bijzonder soort, omdat ze de enorme hoogspanning- en stroomvervormingen weg moeten nemen die veroorzaakt worden door de achterliggende converters. Deze hakken het enorme vermogen letterlijk ‘in stukjes’.

Zonder deze drie transformatoren zou het boordnet dusdanig verstoord zijn dat operationele inzet van het schip niet of nauwelijks mogelijk is. Door de convertervervormingen krijgen de rood omkaderde transformatoren het zwaarder te verduren in vergelijking met de distributie-transformator. Aan boord van het JSS zijn juist deze transformatoren defect. Echter, met het CSS is voor een andere leverancier gekozen, waardoor deze problemen zich mogelijk niet voordoen. Het onderzoek aan boord van de Karel Doorman is nog in volle gang, waardoor het nog niet mogelijk is om op dit moment conclusies te trekken.

Hoogspanningsnet van het CSS

Terug naar de notatie RP (3,50%). Deze houdt in dat bij een defect in de energieopwekking (bijvoorbeeld: groene deel van het hoogspanningsnet van figuur 2), de gespiegelde helft van de systemen (blauw) beschikbaar blijft, waardoor het altijd mogelijk is om vermogen op de propulsion motor te zetten. Dynamic Positioning (DPS(1)) is met een dergelijke configuratie van in totaal vier thrusters uitstekend mogelijk.

De notatie BWM(T): ballastwatertreatment

Vooral inzake stringentere milieueisen wijkt het CSS af van het JSS. Zo voldoet eerste vaartuig conform de Klasse-notatie BWM(T) aan US Coastguard (USGC) Ballastwater management regulations wanneer het in de USCG-mode rondom de VS opereert. Voor alle overige operatiegebieden geldt de IMO-mode.

‘Inzake stringentere milieueisen wijkt het CSS af van het JSS’

Tijdens ballasten verwijderen filters vervuiling en organismen. De hierop volgende UV-reactor bestraalt het zeewater met Uv-straling, waardoor deze organismen zich niet meer kunnen voortplanten. Het is dus niet noodzakelijk de organismen te doden. Bovendien stelt de leverancier dat gebruik van chemische additieven in dit proces achterwege blijft. Dit laatste komt niet alleen het milieu ten goede; het zorgt tevens voor een minder corrosieve omgeving in de ballasttanks. Het verschil tussen de genoemde modes is dat het zeewater in de USGC-mode met meer vermogen en/of langer bestraald moet worden voor ontballasten. Aangezien het enige tijd duurt voordat de Uv-straling effect heeft op de organismen, maakt deze installatie dat (ont)ballasten onder vredesomstandigheden langer duurt. Onder operationele omstandigheden voorziet het systeem in bypass mogelijkheden.

MARPOL eisen

De dieselmotoren voldoen aan de onder de Main-class verplichte emissie-eisen uit MARPOL Annex VI en bovendien aan US EPA TIER III. Een ingespoten ureumoplossing in het uitlaatgassensysteem van de dieselgeneratoren zet stikstof (feitelijk stikstofoxiden) om in waterdamp en ‘vrije stikstof’. Dit proces heet ‘Selectieve Catalytische Reductie’. Deze vorm van stikstof wordt afgevangen in de reactor die zich in de uitlaat bevindt. Het SCR-systeem is significant in omvang en gewicht. Het vergt aansluitingen op het luchtnet voor de ureuminjectie, een regelsysteem met stikstofoxide (NOx)-sensoren en een roet/rook-blaassysteem (voorkomt verstoppingen door roet weg te blazen) en een ureum doseerunit per dieselgenerator. De grootste gewicht- en volumebepalende componenten zijn de gemeenschappelijke ureum-tank met een inhoud van 300m³ en last but not least de reactoren.

De Dieselgeneratorkamer met twee W31 Wärtsila DG's

Zoals tot nu toe blijkt, is de Klasse-notatie een handig middel om de specificaties van het CSS vast te leggen, als onderdeel van de Design-to-budget filosofie. Toch kent deze filosofie nog grenzen. Bijvoorbeeld op het gebied van (digitale) informatiebeveiliging. Omdat het gros der beveiligingsmaatregelen pas later door CZSK en de bemanning wordt uitgevoerd, was het een uitdaging (bouw)eisen te stellen voor de industrie. Als basis is de Cyber Security-notatie van DNV/GL gebruikt om eisen te stellen aan de beveiliging van het Integrated Mission Management Systeem (IMMS). Het bleek niet haalbaar alle mogelijke Cyber Security-eisen door te voeren, waardoor deze Klasse-notatie ontbreekt. Daarnaast ontwikkelt de automatisering zich in hoge mate door de introductie van het IMMS. Dit is een cloud-netwerk, gebaseerd op virtualisatie van netwerken. Deze ontwikkeling is de eerste stap naar de modernisering van de operationele netwerken op marineschepen. De volgende stap betreft het ASW-fregat dat in 2029 in dienst komt: hier ontwikkelt het IMMS zich nog verder dankzij incorporatie van het CMS.

Tot zover de technische specificaties van Zr.Ms. Den Helder van vóór de herstelmaatregelen uit de Defensienota 2022. Het CSS is tot dusver een relatief eenvoudige, doch robuuste tanker die voldoet aan, o.a., een civiele Klasse-notatie, waarbij het in de toekomst nog wel mogelijk zou zijn geweest aanvullende (wapen)systemen te plaatsen.

Herstelmaatregelen uit de Defensienota 2022

De belangrijkste herstelmaatregel uit de Defensienota was zonder twijfel het terugdraaien van de provisions for zelfverdedigingscapaciteit in het kader van de eerste hoofdtaak. Figuur 4 duidt de meest recente impressie van het CSS, met de NS106 en ESM van Thales. Daarnaast wordt het CSS in een later stadium uitgerust met nieuwe Close In Weapon System (CIWS) als vervangers van de Goalkeeper en een lanceerinstallatie voor chaff / infrarood-decoys. Het laatstgenoemde wapensysteem krijgt invulling met een 76mm Sovraponte kanon, geschikt voor slimme munitie, gecombineerd met doelaanwijs-radar en een Rolling Airframe Missile-systeem, eveneens geschikt voor slimme munitie.

Verder is een deel van het budget gebruikt om cyber security-maatregelen uit te breiden. Zo is onder andere het managementnetwerk voor de voortstuwing systemen van een aanvullend ‘Security Level’ voorzien en zijn de voorzieningen voor backup en recovery van het IMMS in lijn gebracht met het defensiebeveiligingsbeleid.

Het CSS onder constructie op de Damen-werf te Roemenië

DAMEN rondt bovendien twee VR-projecten af. Het ene project ontwerpt een VR-tool met daarin de indeling van het schip, de lay-out van de diverse (brand)zones, de positie van (hand)brandblusmiddelen, persluchtsetjes (etc.). Hiermee kan een toekomstig bemanningslid op afstand de Den Helder leren kennen. Wellicht dat voor het CSS zal gaan gelden: ‘ken uw schip 24 uur vóór plaatsing’ in plaats van ‘ken uw schip binnen 24 uur’. Het tweede project is bedoeld om technici ervaring te laten opdoen met de functionele decompositie, fysieke locatie en afhankelijkheid technische systemen. Dit zal bijdragen aan bijvoorbeeld functieopleidingen op de KMTO. Een greep uit verdere maatregelen: verbeterde NBC-detectie en beschermingsmiddelen, meer sensoren om de bedrijfsvoering te ondersteunen, een model voor de ship handling simulator (KIM/NLDA) en een stevig pakket aan ILS-pakketten wat de werklast onderhoudsbedrijven (DMI en MAR-IT) moet verlichten.

Impact op de DMI en MARIT

De technische dienst aan boord van het CSS draagt zorg voor een deel van het planmatig onderhoud (PO) en in voorkomende gevallen het incidenteel onderhoud (IO). Het PO krijgt steeds meer vorm door de aangereikte ILS-informatie vanuit de (onder)leveranciers. De DMI verwerkt samen met COMMIT deze informatie tot SAP-bruikbare data, zodat de ondersteuning vanaf het begin goed is ingeregeld. De DMI schat de door de industrie aangereikte PO-werklast in op bijna 52.000 manuren per jaar. Dit is in lijn met de werklast van het JSS. Om de bemanning te ondersteunen krijgt DMI er diverse functies bij. Hiervan zijn vijftien bedoeld voor de walondersteuningsploeg (WOP) welke breed ingezet kan worden. Er komen negen specialistische functies bij en in totaal dienen zes functies ter versterking van de engineeringcapaciteit en projectbegeleiding. De DMI maakt immers gebruik van externe firma’s. Dit gebeurt op basis van Service Level Agreements (SLA’s).

‘In de toekomst zal het CSS nadrukkelijker de stap maken naar toestandsafhankelijk onderhoud’

De omvangrijke delen van het PO worden samengevoegd in een zogenoemde Benoemd Onderhoud (BO)-periode. Deze vindt voor een groot deel op een externe werf plaats. Het CSS past namelijk niet in Dok VI. Het betreft een langduriger vijfjaarlijkse onderhoudsperiode waarin (o.a.) de grote survey’s van DNV/GL plaats vinden. Het onderhoud van de SEWACO-systemen vindt vanwege het specifieke karakter ervan plaats op terrein van de DMI in Den Helder. MAR-IT voert dan o.a. de upgrades uit aan Guardion/CMS componenten, aangevuld met software-updates betreffende de informatiebeveiliging. Het Guardion/CMS is overigens gebaseerd op het JSS, maar vanzelfsprekend is dit systeem functioneel en technisch doorontwikkeld. Op dit moment is het hiervoor nog te vroeg omdat het (data-gedreven) project nu nog loopt, maar in de toekomst zal het CSS nadrukkelijker de stap maken naar toestandsafhankelijk onderhoud, oftewel condition based maintenance (CBM). Het schip is al uitgerust met een uitgebreide verzameling aan opnemers en sensoren die statusinformatie van systemen bewaken. De sensorinformatie geeft de walondersteuning de mogelijkheid om onderhoud beter te voorspellen. Hierdoor neemt de onderhoudsfrequentie af met als ultieme doel: het stevig inkorten van de BO-perioden. De bemanning van het CSS zal voor een deel bestaan uit militairen die al ervaring hebben binnen de Defensieorganisatie, aangevuld met rechtstreeks geworven militairen die als burger werkzaam waren in het bedrijfsleven.^[ii] Deze interessante mix versnelt potentieel discussies over CBM, de walondersteuningsploeg, de wijze waarop DMI omgaat met de Klasse-surveys, de normsteller binnen COMMIT en lessons learned uit het bedrijfsleven om BO perioden in te korten. Kortom: een mogelijke katalysator voor een nog efficiëntere manier van instandhouding.

De projectleiders van COMMIT en DAMEN Naval: KTZ (TD) J. Meesters en A. Risseeuw]

Planning

Sinds het tweede kwartaal van dit jaar wordt in Roemenië hard doorgewerkt, zodat ter plaatse de Harbour Acceptance Trials (HAT’s) kunnen starten. De planning van DAMEN is erop gebaseerd dat begin 2024 alle systemen zijn afgenomen en dat het schip gereed is om te gaan varen. De eenheid blijft in beheer van DAMEN zodat de onvermijdelijke proeftochtpunten aangepakt kunnen worden. In juni 2024 volgt de overdracht van het CSS aan COMMIT in de Nieuwe Haven.

Vanaf dat moment gaat het garantiejaar in (1 jaar) en vangen schip en bemanning aan met het reguliere opwerktraject. Binnen zes maanden tijd worden relevante SEWACO-systemen geïnstalleerd. Hierbij valt te denken aan de operationele netwerken, de wapensystemen, 0.50 en 7,62 mm, sensorsystemen NS-106 en ESM plus communicatiesystemen als SHF SATCOM en Datalink L16/22. Plaatsing van het nieuwe CIWS volgt op een later moment. In het eerste kwartaal van 2025 vertrekt Zr.Ms. Den Helder naar zee voor SARC-3 en aansluitend staan er diverse agendapunten op het programma om het nieuwbouwtraject af te ronden, zoals de SEWACO-proeftocht, warm- en koudweerbeproeving, signatuurmetingen en helikopterbeproevingen. Na afronden van SARC-4 en NOST is niet alleen CZSK maar ook de NAVO een zeer noodzakelijke operationele eenheid rijker.

Conclusie

De oorspronkelijk robuuste maar eenvoudige bevoorrader (en in de toekomst Zr.Ms). Den Helder, is door toedoen van de maatregelen uit de Defensienota 2022 op termijn veel beter zelfstandig beschermd tegen dreigingen in het hogere geweldsspectrum. In de basis is de bevoorradingscapaciteit gelijk aan het JSS, evenals veel (sub)systemen aan boord. Commonality met Zr.Ms. Karel Doorman en bouw volgens DNV/GL bouwstandaarden leveren voordelen op. Het CSS voldoet aan strengere milieueisen ten opzichte van het JSS. Uitlaatgassenbehandeling en een behandelingsinstallatie voor ballastwater zijn hiervoor illustratief. Een extra eenheid, met een extra onderhoudslast (naast het onderhoud aan boord) vraagt een significante inspanning van de onderhoudsbedrijven. CBM in combinatie met de data van het schip maakt het in de toekomst mogelijk de onderhoudslast meer toestandsafhankelijk te maken, waardoor de onderhoudslast daalt. Het BO duurt minder lang, waardoor CZSK effectiever gebruik kan maken van dit militair-maritieme platform.

Aan de eerste commandant KLTZ S.H. Veenstra en zijn bemanning zal het niet liggen: een mix van militairen uit de Defensieorganisatie aangevuld met professionals uit het bedrijfsleven, staan niet alleen te popelen om het schip op te werken, maar ook om samen met de walorganisatie invulling te geven aan de genoemde onderhoudsambities.