DE10157743A1 - Device for monitoring and controlling underwater object signatures especially for ships, monitors equipment and devices mounted in or on the object for the reduction of underwater signatures - Google Patents

Device for monitoring and controlling underwater object signatures especially for ships, monitors equipment and devices mounted in or on the object for the reduction of underwater signatures

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DE10157743A1
DE10157743A1 DE2001157743 DE10157743A DE10157743A1 DE 10157743 A1 DE10157743 A1 DE 10157743A1 DE 2001157743 DE2001157743 DE 2001157743 DE 10157743 A DE10157743 A DE 10157743A DE 10157743 A1 DE10157743 A1 DE 10157743A1
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Joerg Althof
Peter Henning
Thomas Hopp
Peter Roeckendorf
Adolf Schmidt
Hartmut Walter
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Bundesrepublik Deutschland
Bundesministerium der Verteidigung
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Bundesrepublik Deutschland
Bundesministerium der Verteidigung
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines

Abstract

The device for monitoring and controlling underwater object signatures, preferably as caused by ships, has sensors, logic control devices, power amplifier stages, winding systems and actuators, which are organized in equipment and appliances. Functional steps are carried out for monitoring the equipment and devices mounted in or on the object for the reduction of the underwater signatures and transmitting their data, for combinatorial logic evaluation of the monitoring data, for generating evaluation-dependent control signals which are automatically or manually input for acting via the drive device for the control of the equipment or devices in or on the object for combined active influencing of the intrinsic signatures in relation to a desired total signature in the sense of control circuits.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von Objektsignaturen, vorzugsweise für Schiffe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to a device for monitoring and controlling Object signatures, preferably for ships according to the preamble of the main claim.

Aus der DE 39 36 985 C2 ist eine Einrichtung und ein Verfahren bekannt, bei dem die aus einem Objekt austretenden Feldlinien Grundlage einer über eine Regelanlage und Leistungsglieder bestimmen magnetischen Gesamtfeldstärke außerhalb des Objektes sind. DE 39 36 985 C2 discloses a device and a method in which the Field lines emerging from an object are based on a control system and Power elements determine the total magnetic field strength outside the object are.

Weiter ist eine Einrichtung zum Räumen von Seeminen bekannt (OS DE 44 38 595 A1), bei der von einem zentralen Prozessor aufeinander bezogene Signale generiert werden, die Simulatoren zur Minenräumung so steuern und regeln, das sich ihre Einzelwirkungen ergänzen. A device for clearing sea mines is also known (OS DE 44 38 595 A1), in which signals related to one another are generated by a central processor the simulators for mine clearance in such a way that their Complete individual effects.

Während sich die erstgenannte Veröffentlichung auf eine Einrichtung und ein Verfahren bezieht, welche ausschließlich zur Kompensation von objekteigenen magnetischen Störfeldern mittels feldgeregelter magnetischer Eigenschutzanlage vorgesehen sind, dient die nachgenannte Einrichtung ausschließlich zum Räumen von Seeminen. While the first publication referred to a facility and a process relates, which exclusively for the compensation of object's own magnetic Interference fields are provided by means of a field-controlled magnetic self-protection system, the following facility is used exclusively for clearing sea mines.

Als Nachteil ergibt sich daraus, dass einmal andere als magnetisch verursachte Objektsignaturkomponenten keine Berücksichtigung finden, im anderen Fall nur eine konzertierte Kombination von Einzelwirkungen außerhalb des Objektes zur bloßen Minenräumung ausgeführt wird. The disadvantage arises from the fact that other than magnetic causes Object signature components are not taken into account, in the other case only one concerted combination of individual effects outside of the object to the mere Mine clearance is carried out.

Der im Hauptanspruch angegebene Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für Objekte zu schaffen, die, deren aus verschiedenen physikalischen Quellen verursachte Außensignaturen regel- und steuerbar macht. The invention specified in the main claim is based on the object To create furnishings for objects, whose, from different physical sources caused outside signatures regulable and controllable.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. The task is solved with the in the indicator of the main claim specified characteristics.

Die Merkmale des Nebenanspruches 2 beziehen sich auf die Angabe einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die geeignet ist, auch Räumfelder mit von der erfindungsgemäßen Einrichtung aus steuern und regeln zu können. The features of subsidiary claim 2 relate to the specification of an advantageous Embodiment of the invention which is suitable for clearing fields with the to be able to control and regulate the device according to the invention.

Der Anspruch 3 gibt eine Kombination von Signaturen an, auf die eine gleichzeitige Einwirkung zur Bestimmung von aktuell wirksamen Unterwassersignaturen erfindungsgemäß erfolgt. The claim 3 specifies a combination of signatures on which a simultaneous Action to determine currently effective underwater signatures according to the invention.

Mit der Verknüpfung der z. B an Bord eines Schiffes vorhandenen Informationen zur Überwachung der Eigensignaturen und aktiven Ansteuerung von Effektoren zur Signaturbeeinflussung wird dem Kommandopersonal erstmalig die Möglichkeit gegeben, die Eigensignaturen im Unterwasserbereich in Bezug auf Minengefährdung realistisch einzuschätzen und durch geeignete Maßnahmen (z. B. geräuscharme Fahrt u. a.) aktiv in ihrer Zusammenwirkung beeinflussen zu können. By linking the z. B Information available on board a ship Monitoring of self-signatures and active activation of effectors For the first time, influencing signatures gives command personnel the opportunity to: Self-signatures in the underwater area with regard to mine hazards realistic assess and actively take appropriate measures (e.g. low-noise driving, etc.) in to be able to influence their interaction.

Daneben eröffnet sich die Möglichkeit, bei Minenräummaßnahmen das gesamte Spektrum der Unterwassersignaturen den Einsatzerfordernissen anzupassen. In addition, the possibility opens up for mine clearance measures the whole Adapt the spectrum of underwater signatures to the application requirements.

Die Erfindung bietet in Ihrer Gesamtheit die Möglichkeit des umfassenden Managements für alle bedeutsamen Unterwassersignaturen. The invention as a whole offers the possibility of comprehensive Managements for all significant underwater signatures.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschreiben. An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in Describe the following in more detail.

Es zeigt It shows

Bild 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung Figure 1 is a block diagram of the device according to the invention

Das in Bild 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für ein Schiff, dessen Gesamtsignatur damit gezielt beeinflussbar wird. The embodiment of the invention shown in Figure 1 relates to a device for a ship, the overall signature of which can be influenced in a targeted manner.

Die Einrichtung weist dazu eine Überwachungs- und Steuerungseinheit mit Funktionsstufen 1 auf. Die Funktionsstufen sind zum Zusammenwirken mit den Anlagen und Geräten für die Schiffsgeschwindigkeit/Propellersteigung 2, magnetischem Eigenschutz 3, elektrischem Korrosionsschutz 4, Akustik 5, elektromagnetische Wechselfelder 10 sowie Active Shaft Grounding 7 ausgebildet. For this purpose, the device has a monitoring and control unit with functional levels 1 . The functional levels are designed to interact with the systems and devices for ship speed / propeller pitch 2 , magnetic self-protection 3 , electrical corrosion protection 4 , acoustics 5 , electromagnetic alternating fields 10 and active shaft grounding 7 .

Dabei werden von den Einzelanlagen deren Sensordaten an die Überwachungs- und Steuerungseinheit mit Funktionsstufen 1 übertragen. Diese Daten werden hier in einer speziell dafür ausgebildeten Funktionseinheit bewertet und diese Bewertung in einer Funktionsstufe zur Überwachung der Eigensignatur 6 angezeigt. In Abhängigkeit der aktuellen Werte zu erforderlichen Signatursollgrößen und zueinander generiert eine entsprechend ausgelegte Funktionseinheit Steuersignale für die Einzelanlagen, die direkt

  • - auf die Propellerdrehzahl und -steigung und damit auf die Schiffsgeschwindigkeit, den hydrodynamischen Druck 2 und die Akustik 5 (Maschinen-, Vortriebsgeräusche) einwirken,
  • - die Ströme in der magnetischen Eigenschutz- und elektrischen Korrosionsschutzanlage modifizieren 3, 4,
  • - das Aktive-Shaft-Grounding 7 und damit Wechselfelder (Welle) variieren,
  • - das Simulationsnetz 10 für elektromagnetische Wechselfelder (Bordnetz) beeinflussen oder bei Bedarf,
  • - auf die externen Aktoren 9 zur Erzeugung von Räumfeldern wie Geräuschbojen, Spulensysteme, Elektrodenanordnungen und Druckfeldsimulatoren einwirken.
The individual systems transmit their sensor data to the monitoring and control unit with function levels 1 . This data is evaluated here in a specially designed functional unit and this evaluation is displayed in a functional level for monitoring the self-signature 6 . Depending on the current values for required signature setpoints and each other, a correspondingly designed functional unit generates control signals for the individual systems that directly
  • - act on the propeller speed and pitch and thus on the speed of the ship, the hydrodynamic pressure 2 and the acoustics 5 (machine and propulsion noises),
  • - modify the currents in the magnetic self-protection and electrical corrosion protection system 3 , 4 ,
  • - the active shaft grounding 7 and thus alternating fields (wave) vary,
  • - influence the simulation network 10 for alternating electromagnetic fields (vehicle electrical system) or if necessary,
  • - act on the external actuators 9 for generating clearing fields such as noise buoys, coil systems, electrode arrangements and pressure field simulators.

Zur Findung einer Lernbasis für eine Steigerung der Anlagenwirksamkeit, wird als vorteilhaft empfohlen, die Randbedingungen/Parameter mit den daraus gefolgerten Bewertungen in einer dafür eingerichteten Funktionsstufe zur späteren Auswertung aufzuzeichnen. To find a learning basis for increasing the effectiveness of the system, is used as Advantageously recommended, the boundary conditions / parameters with the inferred from it Assessments in a function level set up for this purpose for later evaluation record.

Grundsätzlich ist zur Bestimmung der Einzelanlagen- und Geräteparameter eine steuersignalgeführte Ansteuerung dieser Einrichtungen zur kombinatorischen Gesamtsignaturwirkung von einem Ansteuergerät 8 aus vorgesehen. Zur Optimierung aus eigener Erfahrung sollte aber zusätzlich eine Möglichkeit eingerichtet sein, die eine manuelle Beeinflussung der Anlagenwirkungen zulässt. Die Funktionsstufe zur Überwachung der Eigensignatur 6 ist dazu entsprechend auszubilden. Basically, a control signal-driven control of these devices for combinatorial overall signature effect from a control device 8 is provided to determine the individual system and device parameters. For optimization from personal experience, however, an option should also be set up that allows manual influencing of the system effects. The functional level for monitoring the self-signature 6 is to be trained accordingly.

Vorgeschlagen wird auch, die Funktionsstufen in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage darzustellen in der vorgegebene Einstellungen/Szenarien abgelegt sind. It is also suggested that the functional levels in an electronic Display data processing system in which the specified settings / scenarios are stored.

Einrichtung zur Steuerung und Steuerung von Unterwasserobjektgesamtsignaturen Bezugszeichenliste 1 Überwachungs- und Steuerungseinheit mit Funktionsstufen
2 Anlage für die Schiffsgeschwindigkeit/Druck
3 Anlage für den magnetischen Eigenschutz
4 Anlage für den elektrischen Korrosionsschutz
5 Anlage für die Akustik
6 Funktionsstufe zur Überwachung der Eigensignatur
7 Anlage für Active-Shaft-Grounding
8 Ansteuergerät
9 geschleppte Anlagen (Sensoren/Aktoren)
10 Wechselfeldsimulator
Device for controlling and controlling overall underwater object signatures. Reference symbol list 1 monitoring and control unit with functional levels
2 Ship speed / pressure system
3 System for magnetic self-protection
4 System for electrical corrosion protection
5 System for acoustics
6 function level for monitoring the self-signature
7 System for active shaft grounding
8 control device
9 towed systems (sensors / actuators)
10 alternating field simulator

Claims (5)

1. Einrichtung zur Überwachung und Steuerung von objektverursachten Unterwasserobjektsignaturen, vorzugsweise für Schiffe, mit Sensoren, Verknüpfungs- und Regelungseinrichtungen, Leistungsverstärkerstufen, Wicklungssystemen und Aktoren, die in Anlagen und Geräten organisiert sind, gekennzeichnet durch Funktionsstufen zur a) Überwachung aller für die Reduzierung von Unterwassersignaturen im oder am Objekt angebrachten Anlagen und Geräte und Übertragung ihrer Daten, b) kombinatorische Bewertung der Überwachungsdaten, c) Anzeige der Datenbewertung, d) Generierung von bewertungsabhängigen Steuersignalen, e) automatischen oder manuellen Eingabe der Steuersignale, zum Einwirken über ein Ansteuergerät zur Steuerung der im oder am Objekt angebrachten Anlagen und Geräte zur kombinierten aktiven Beeinflussung der Eigensignaturen in Bezug auf eine gewünschte Gesamtsignatur im Sinne von Regelkreisen. 1. Device for monitoring and controlling object-related underwater object signatures, preferably for ships, with sensors, linkage and control devices, power amplifier stages, winding systems and actuators, which are organized in systems and devices, characterized by function levels for a) monitoring of all systems and devices attached for the reduction of underwater signatures in or on the object and transmission of their data, b) combinatorial evaluation of the monitoring data, c) display of data evaluation, d) generation of valuation-dependent control signals, e) automatic or manual input of the control signals, to act via a control device for controlling the systems and devices attached in or on the object for combined active influencing of the self-signatures in relation to a desired overall signature in the sense of control loops. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Steuerung der Eigensignaturen des Objektes kombinatorisch die Geräte im oder am Objekt zur Beeinflussung von: a) Propellerdrehzahl, Propellersteigung, b) Objektgeschwindigkeit, c) Modifikation der Ströme in der magnetischen Eigenschutzanlage, d) Modifikation der elektrischen Ströme in der Korrosionsschutzanlage, e) Modifikation der Active Shaft Grounding-Anlage (ASG), f) Bewertung von externen Wechselfeldsensoren zur Abschätzung der magnetischen Wechselfelder, die durch das Bordnetz verursacht werden, g) und zur Bewertung von:
Sensorensignalen, die zur Überwachung und Einstellung von Räumfeldern, die erzeugt werden von z. B.:
Geräuschbojen,
Spulensysteme,
Elektrodenanordnungen,
Druckfeldsimulatoren, ansteuert. 2. Device according to claim 1, characterized in that it combinatorially for controlling the self-signatures of the object, the devices in or on the object to influence: a) propeller speed, propeller pitch, b) object speed, c) modification of the currents in the magnetic self-protection system, d) modification of the electrical currents in the corrosion protection system, e) modification of the active shaft grounding system (ASG), f) Evaluation of external alternating field sensors to estimate the alternating magnetic fields caused by the vehicle electrical system, g) and to evaluate:
Sensor signals for monitoring and setting clearing fields that are generated by e.g. B .:
Sound buoys,
Coil systems,
Electrode assemblies,
Pressure field simulators controls. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Signaturanteile: - statisches magnetisches Feld - statisches elektrisches Feld, - elektrisches Wechselfeld, - magnetisches Wechselfeld, - Akustik, - hydrodynamischer Druck, - Seismik in ihre kombinatorische Unterwassersignaturbestimmung einbezieht. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it the signature portions: - static magnetic field - static electric field, - alternating electrical field, - alternating magnetic field, - acoustics, - hydrodynamic pressure, - seismic in their combinatorial underwater signature determination. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Funktionsstufe zur Aufzeichnung der Bewertungen. 4. Device according to one of claims 1 to 3, marked by a functional level for recording the ratings. 5. Einrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsstufen in einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt sind. 5. Device according to one of the above claims, characterized, that the functional levels are shown in a data processing system.
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