Fra Asdic til Sonar

Artikkelforfatteren, Kommandørkaptein Øyvind Garvik, avsluttet i forrige utgave serien om Den vidunderlige radaren. Fra og med dette nummeret presentererer han seriene Radarsikkerhet og Fra Asdic til Sonar.

Ubåter med lasso
Ettersom brukbare undervannsbåter ble konstruert og tatt i bruk på slutten av 1800-tallet, innså de militære at dette kunne bli et farlig våpen i en eventuell militær konflikt. Allerede rundt 1905 deltok derfor flere nasjoner i studier og forsøk for å ødelegge fiendtlige ubåter. Dette var en helt ny form for krigføring, og de første forsøkene omfattet metoder som å kaste kraftige nett over ubåten (lassometoden) og å slepe sprengladninger festet til en dregg, langs sjøbunnen.
Ingen av disse metodene kan kalles suksessfulle, og det skjedde egentlig lite på dette feltet før i 1916, etter at Tyskland i 1915 hadde erklært ubegrenset ubåtkrig og at alle skip i farvannene rundt de britiske øyer kunne bli senket. Da var faren for at Storbritannia, som var helt avhengig av sjøtransport, skulle bli avskåret fra tilførsel av forsyninger, blitt så stor at noe måtte gjøres. Sammen med sine allierte opprettet Storbritannia derfor en komité som skulle finne de mest effektive motangrepsmidlene mot fiendtlige ubåter. Etter krigen opphørte dette samarbeidet mellom de allierte, og de enkelte landene fortsatte utviklingen hver for seg.
Æres den som æres bør, men hvem?
Historien om utviklingen av asdic i Storbritannia ble første gang publisert i januar 1945 i den britiske hemmelige publikasjonen ”C.B. 04050/45 Monthly Anti-Submarne Report”. I denne hevdes det at komiteen opprinnelig fikk navnet Allied Submarine Devices Investigation Committee. Navnet ASDIC ble først kjent 20 år senere, da Winston Churchill den 11. desember 1939 nevnte det under en tale i det britiske Underhuset.  Da Admiralitetet ble spurt om en forklaring på dette navnet, svarte de at ASDIC var utledet av navnet på en komité som arbeidet med å utvikle utstyr for å oppdage ubåter - Anti-Submarine Detection Investigation Committee. Senere har det vist seg at det aldri har eksistert noen offisiell komité med det navnet, men den har likevel fått æren for ASDIC. Siden komiteen ikke eksisterte, hevdes det at forkortelsen egentlig var utledet av navnet på den avdelingen i Admiralitetet som hadde stått for utviklingen - Anti-Submarine Division. Til forkortelsen ASD ble det så lagt til en substantivendelse (”-ic” eller ”ics”), og navnet ble ASDIC.  
Allerede i juli 1918 var imidlertid forkortelsen ASD blitt benyttet om et eksperiment for Anti-Submarine Detection. Også i dette tilfelle fikk forkortelsen en substantivendelse, og betegnelsen ASDIC hadde den fordelen at den ikke sa noe direkte om hva slags utstyr det var tale om.
Etter Første verdenskrig fortsatte så studiene av asdic i Storbritannia med hovedformål å utvikle utstyr for å oppdage ubåter, mens de i USA rettet utviklingen mer mot en ”undervannsradar”. Det var forskeren Frederick Vinton Hunt ved Harvard Underwater Sound Laboratory i Cambridge, Massachusetts “ som oppfant” navnet SONAR i 1942. Han ønsket et navn av samme type som RADAR, og foreslo at det amerikanske utstyret for akustisk undervannslokalisering skulle hete SONAR for SOund Navigation and Ranging. 
Som for radar, var utviklingen av asdic et samarbeid mellom forskere fra mange land, mens det var den franske forskeren Paul Langevin som i ettertid er gitt æren for oppfinnelsen. Han utviklet teorien om asdic, mens det var den canadiske forskeren Robert Boyle fra University of Alberta som først utviklet en funksjonerende kvartssvinger i 1917. På grunn av hemmelighold publiserte han ikke oppfinnelsen sin, og det ble Paul Langvin som fikk godkjent patentet.
I Storbritannia og Norge fikk asdicutdannet personell et bransjemerke som besto av en harpun krysset med et lyn, et merke som i 1950-årene skulle bli særlig aktuelt da norske hvalfangere tok i bruk asdic. Lynet var standard symbol for elektronisk utstyr, og har siden Andre verdenskrig inngått også i bransjemerkene for radar og radio.
Churchill opphevet hemmeligheten
Selv om metoden med å bruke lydpulser for å oppdage ubåter var velkjent, ble selve ordet ”asdic” forsøkt holdt hemmelig. I stedet for ”asdic” skulle man benytte uttrykket ”Anti-Submarine Gear”. Flere hevdet imidlertid at ”asdic” var mindre avslørende enn ”Anti-Submarine Gear”, og etter at Winston Churchill sommeren 1940 hadde holdt en verdensdekkende radiotale hvor han gjentatte ganger omtalte ”asdic”, ble det også tillatt for andre å bruke ordet ”asdic” i ugradert korrespondanse. Det var imidlertid fremdeles forbudt å røpe asdicens konstruksjon, ytelser, operativ bruk og resultater.
Asdic virker!
Den første britiske Anti-ubåtskolen (A/U-skolen), HMS Sarepta, ble opprettet allerede i 1917, men de første årene underviste de bare i hydrofoner, signalsløyfer og avstandsmåling med lyd. Dette forandret seg kraftig da det første funksjonelle Asdic-settet, Type 112, ble installert på patruljefartøyet HMS P59 i 1919.
I løpet av 1920 var det også etablert en Anti-ubåtflotilje med tre patruljebåter og den tidligere hvalbåten HMS Icwhale. HMS Icwhale ble tatt i bruk som Royal Navy’s første A/U-skolefartøy, og den opprinnelige asdicsenderen for Type 112 var montert på en dreibar aksling, som når den ikke var i bruk, lå horisontalt utenbords på styrbord side.
Hovedelementet i asdic var svingeren. De tidlige svingertypene besto av kvartskrystaller som var montert mellom tynne stålplater. Når kvartskrystallene ble påtrykket en elektrisk spenning, forandret de størrelse slik at de tynne stålplatene bøyde seg. Ved kontinuerlig å variere spenningen, vibrerte stålplatene og resultatet ble lydbølger som forplantet seg gjennom vannet med en hastighet på ca 1500 meter i sekundet. Med en frekvens på 10-30 kHz og en varighet på brøkdelen av et sekund, kunne lyden høres som et ”PING!”. Så var det bare å vente på at lyden skulle bli reflektert fra en ubåt, stein eller fisk. Ekkosignalet fikk stålplatene til å vibrere slik at krystallene ble presset sammen og produserte et elektrisk signal til mottakeren.
Mens den britiske marinen prioriterte utviklingen av svingere basert på kvartskrystaller, valgte USAs marine å prioritere utviklingen av elektromagnetiske svingere basert på prinsippet om magnetostriksjon.
De tekniske forsøkene og organiseringen av en egen A/U-bransje var suksessfull, og i 1924 ble det nye Type 114 asdicsettet tatt i bruk på de fleste britiske jagere, både i hjemmeflåten (Sixth Destroyer Flotilla) og i Middelhavsflåten (Second Destroyer Flotilla). På dette settet var senderen bygget inn i et rundt bur som var dekket med seilduk. Buret var også her festet til en dreibar aksling som kunne sveives opp og ned, selv om lengden måtte justeres ved å koble på og av flere akslingslengder. Type 114 hadde også den fordelen at den vertikale retningen (elevasjonen) på svingeren kunne justeres mens den var i vannet. Den største ulempen var nok ”seilduksdomen” som ofte revnet, og resulterte i at asdicoperatøren fikk sterke og forstyrrende lyder i hodetelefonen. Mannskapene var derfor spesielt drillet på å ta buret opp, skifte seilduk, og senke buret igjen slik at asdicen var ute av drift kortest mulig.
I slutten av 1930-årene ble svingeren bygget inn i en mindre kuppet (asdicdom) som kunne heves og senkes gjennom skutebunnen. Den var da festet til en dreibar aksling, og gjennom et wirearrangement til asdicrommet oppe ved broen, kunne aksling og svinger settes ut og trekkes inn igjen. Dette var den vanligste konstruksjonen på hurtiggående fartøyer og minesveipere frem til slutten av Andre verdenskrig. Svingeren kunne da trekkes opp under stor fart, ved dårlig vær, og når miner skulle settes av. På andre fartøyer ble svingeren senket og hevet innenfor en større, tynn, strømlinjeformet asdicdom som var festet til skipets bunn. Denne asdicdomen beskyttet svingeren mot ytre påvirkninger, samtidig som vannstrømmen rundt den laget mindre støy. Britiske asdicdomer var laget av de

n korrosjonsbestandige aluminiumslegeringen Alpax, noe som gjorde av platene ble noe ”krøllete”. Den amerikanske marinen benyttet samme konstruksjon, men brukte tynne stålplater (Staybrite) som holdt seg glatte og dermed laget mindre støy. I dag er disse domene laget av glassfiber.
En forbannet admiral
Under oppdateringen av jagerne i Second Destroyer Flotilla i 1925, ble det besluttet å montere den ennå ikke ferdig utprøvde Type 115 før fartøyene returnerte til Middelhavet. Type 115 sveipet elektronisk over en bred sektor, i tillegg til at den hadde en strømlinjeformet fastmontert asdicdom. Det elektroniske sveipet fungerte imidlertid dårlig, og fartøyene fikk tilbake den gamle håndsveiven for å dreie svingeren. Den fastmonterte domen skapte likevel de største problemene, blant annet fordi fartøyene måtte i dokk for å foreta reparasjoner på asdicdomen. I tillegg til at flere fartøyer ble forsinket på grunn av problemer med det nye asdicsettet, mistet de fleste asdicdomen underveis til Middelhavet. Dermed bar det rett i dokk på Malta eller Gibraltar for å montere ny dom.
En særdeles misfornøyd flotiljesjef ble ikke mer begeistret for asdic etter at han fikk ordre om at toppfarten måtte reduseres til 25 knop på grunn av den fastmonterte domen. Dessuten ga Type 115 dårlige resultater, og de meget dårlige asdicforholdene i Middelhavet sommerstid gjorde ikke situasjonen bedre.
Dette førte til at høyere offiserer mistet mye av troen på asdic, og både bruken av utstyret, og utdannelsen innen asdic ble sterkt redusert. Utviklingen fortsatte imidlertid, og i 1931 kom den nye og vellykkede Type 115, samtidig som Royal Navy gjeninnførte langkurs for Anti-ubåtspesialister. Kurset var blitt nedlagt i 1928 etter de dårlige erfaringene med Type 114.
Kgl Norske Marine får asdic
Frem mot Andre verdenskrig ble det utviklet stadig nye og bedre asdicsystemer, og i 1939 var så godt som alle fartøyer i Royal Navy utrustet med moderne asdicsett. Dette skulle også komme Den norske marinen til gode, siden Norge fikk kjøpe, låne eller leie britiske fartøyer. Mannskaper fra Den norske marinen fikk sin første erfaring med asdic, da de bemannet den utlånte britiske jageren HMS Mansfield i desember 1940. Fartøyet var overtatt fra USA uten asdic samme år, men fikk installert en enklere asdic før fartøyet ble operativt. Både Mansfield og de andre jagerne som Den norske marinen overtok i 1940 og 1941, ble utrustet med enkle asdicsett montert utenfor fartøyenes senterlinje for å unngå svekkelse av skrogstrukturen. Høsten 1941 overtok så Norge fire fartøyer av Flower-klassen, utrustet med asdic Type 123A. Dette settet hadde en dreibar svinger som kunne settes ut og tas inn gjennom skutebunn med et wirearrangement gjennom hele fartøyet, fra asdicrommet ved broen til svingeren i skutebunn.
De enkleste asdictypene hadde en avstandsskriver og en retningsindikator hvor en pil viste retningen som svingeren pekte i. Mer avanserte typer hadde to skrivere, en for avstand og en for peiling, noe som var Marinens foretrukne ekkopresentasjon frem til midten av 1960-årene. I tillegg til skriverne kunne operatøren lytte på ekkosignalene, og tonen indikerte hva slags objekt som ga ekko. De kunne derfor skille mellom ubåter, fisk, hval og andre objekter.
Rekkevidden for asdic var bare rundt 2000 yards frem til slutten av Andre verdenskrig, og bare under spesielt gode forhold kunne man oppnå rekkevidder på 3-4000 yards.
En mer komplisert indikator var katodestrålerøret, hvor ekkosignalene ble presentert samtidig i peiling og avstand tilsvarende radarens Plan Posisjons Indikator (PPI). Denne presentasjonsmåten overtok etter hvert som eneste presentasjonsmåte for asdic, selv om bildet kunne være komplisert å tyde på grunn av støy og ekko fra mange forskjellige kilder. 
Tyskland kommer med
Frem til begynnelsen av 1930-årene var det bare i USA, Frankrike og Storbritannia det ble gjort forsøk med asdic for å oppdage og bestemme avstand og peiling til ubåter. Tyskland holdt da fremdeles på med ekkolodd og hydrofoner, men i 1933 begynte de også forsøk med lydbølger som virket horisontalt.
Den tyske utviklingen var nok mer kreativ enn den britiske og amerikanske, noe som trolig skyldtes at utviklingen i Tyskland foregikk i private selskaper som så måtte ”selge” utviklingsresultatene til Marinen, mens den både i Storbritannia og USA foregikk i statlig regi. Utviklingen av en brukbar tysk asdic ble imidlertid i stor grad hindret av Den tyske marinens motstand mot å bruke katodestrålerør på fartøyer. De mente at faren for at katodestrålerør ville ble ødelagt under skyting var for stor. Utviklingen frem til midten av 1930-årene var derfor konsentrert om ekkolodd. De tidlige tyske indikatorene var også der meget enkle, og de første besto av en neonlampe som startet å bevege seg rundt en dybdeskala idet senderpulsen ble startet. Når ekkoet kom, lyste lampen der den da befant seg, og dybden kunne avleses. På grunn av det røde lyset fra neonlampen, ble dette kalt ”rødlysmetoden”.
En nyere, og bedre versjon besto av et galvanometer med en viser som startet med senderpulsen, og stoppet når ekkoet ble mottatt. På en annen variant var viseren erstattet med en viserarm med et lite speil ytterst, og med en neonlampe i sentrum. Også denne startet med senderpulsen og stoppet idet ekkoet ble mottatt og neonlampen lyste opp. Lyset fra neonlampen ble reflektert via speilet til undersiden av dybdeskalaen, og dybden kunne avleses. En av de viktigste formålene med ekkoloddet i Den tyske marinen var navigasjonssikkerhet, og der ble det en stor forbedring med introduksjonen av dybdeskriveren, hvor navigatøren kontinuerlig kunne følge med på dybdeforandringene.
De tyske ekkoloddene var meget effektive, og i midten av 1930-årene gjennomførte Den tyske marinen et stort antall ekkoloddmålinger på store havdyp både i Atlanterhavet og i Stillehavet. Blant annet fant den tyske krysseren Emden den såkalte ”Emden-gropen”, det til da største kjente havdyp på 10.790 meter i Filippinergropen.
Først i 1936 kunne GEMA (Gesellshaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate m.b.H.) demonstrere et praktisk brukbart instrument som kunne måle både avstand og peiling ved bruk av lydbølger i vannet. Dette utstyret ble senere kjent som S-Gerät. Men marinens motstand mot bruk av katodestrålerør ombord på fartøyene, førte til at også peilingen måtte presenteres med to galvanometre med speilarm, et for styrbord svinger og et for babord svinger. Operatøren måtte derfor lese avstand og peiling ut fra tre galvanometre. I 1936 fikk imidlertid GEMA aksept for et peilingssystem som benyttet to små katodestrålerør og et stereoskop hvor operatørene kunne se peilingene fra de to katodestrålerørene oppå hverandre.
Det standhaftige katodestrålerør
Selv om Den tyske marinen således hadde akseptert at små katodestrålerør kunne brukes ombord for å vise peiling for asdic, hadde de ingen tiltro til større katodestrålerør på kampfartøyer.
Men i januar 1937 ble asdic-prosjektet utsatt for en alvorlig ulykke da forsøksbåten Welle grunnstøtte og sank med hele mannskapet. Noen dager etter ulykken plukket en dansk patruljebåt opp liket av båtsmannen og en del vrakgods som hadde drevet i land på Falster. Blant vrakgodset var det store katodestrålerøret for radaren som var til utprøving ombord. Alt ble levert tilbake til Den tyske marinen, og noen dager senere kunne ingeniørene ved GEMA sette strøm på katodestrålerøret igjen. Og det virket helt perfekt!
At et katodestrålerør, som etter å ha gått ned med en grunnstøtt båt i vinterstorm, deretter drevet i flere dager mellom isflak, for så å bli skylt opp på stranden, virket like godt, overbeviste selv de mest innbitte motstanderne om at katodestrålerør var fullt brukbare også ombord på krigsfartøyer. Og utover i 1937 kunne så GEMA prøve ut sitt S-Gerät med billedrør i stedet for galvanometre, lure

speilløsninger og stereoskop.
Ubåter eller kryssere?
I motsetning til Storbritannia og USA prioriterte Tyskland installasjonen av asdic til ubåtene. Samtidig hadde produsenten GEMA utviklet en standardisert konstruksjon med støpte aluminiumskonsoller. Alle asdictypene ble derfor laget for montering i standardkonsollet, mens de enkelte enhetene kunne ha forskjellig funksjon. Siden disse settene var konstruert for å installeres på store overflatefartøyer, mens marineledelsen prioriterte installasjon på ubåtene, ble det meget trangt om plassen ombord.
I oktober 1940 ble det første asdicsettet for overflatefartøyer operativt ombord på den tunge krysseren Prinz Eugen. Svingerne var montert i en kuppel på fartøyets baug (bulb), og med et stort katodestrålerør som viste peilingen, hadde dette settet en peilingsnøyaktighet på 4°.
Sommeren 1941 ble det slutt på installasjonene av asdic på ubåtene, siden asdic ikke innebar noen taktisk fordel for disse, i tillegg til at utstyret tok opp altfor stor plass. I stedet skulle ubåtene få radarvarslere og radar, mens asdicsettene ble omdisponert til overflatefartøyene.
Del 2 av serien Fra Asdic til Sonar kommer i neste utgave.