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Die
Erfindung betrifft eine Mastvorrichtung für ein Unterseeboot.
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Eine
Mastvorrichtung für
ein Unterseeboot ist beispielsweise aus der
EP 0 372 265 A1 bekannt.
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Unterseeboote
dienen heutzutage zumeist der Aufklärung, wobei Sehrohr bzw. Periskop
und Optronikmastsystem der Mastvorrichtung im Wesentlichen die einzigen
Mittel zur optischen Aufklärung
sind. Im Falle einer Ortung des Unterseeboots durch feindliche Kräfte bleibt
diesem in der Regel nur die Wahl zwischen einer Flucht oder einem
Torpedoangriff. Die Hauptbedrohung für das Unterseeboot geht dabei
von der Luft aus. Zum Geleitschutz von Seeverbänden gehören standardmäßig Hubschrauber,
welche mit Hilfe von abgeworfenen oder geschleppten Sonarbojen Unterseeboote
aufspüren können, um
diese danach mit abgeworfenen Torpedos zu bekämpfen. Die Sonarunterwasseraufklärung von
Unterseebooten ist nicht in der Lage, Hubschrauber oder dergleichen
zu detektieren. Eine Überwasserortung
mit Hilfe der langreichweitigen optischen Sensorik oder Radar ist
zwar möglich,
dies setzt jedoch ein Auftauchen des Unterseebootes bis auf Sehrohrtiefe
voraus. Bekannte Mechanismen zur schnellen Rundumsicht sind nicht
in der Lage, Luftfahrzeuge zu erkennen, welche sich bereits in größerer Elevation über dem
Unterseeboot befinden. Insbesondere sind Luftfahrzeuge oder andere
Objekte, welche sich mehr als 75 Grad über dem Horizont befinden,
für das
Unterseeboot sogar prinzipiell nicht erreich- bzw. sichtbar, da
ein Antennensystem auf dem Sensorkopf des Sehrohrs bzw. Optronikmasts
die Sicht diesbezüglich
versperrt. Da der sogenannte Zenitsichtbereich optisch nicht erfasst
werden kann, stellen Luftfahrzeuge in der Nähe der Stelle, an der ein Unterseeboot
zur Aufklärung
auftaucht, eine unmittelbare Bedrohung dar.
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Aus
der
EP 1 270 400 B1 ist
ein Unterseeboot bekannt, bei welchem, um größere Tauchtiefen bei der Aufklärung erreichen
zu können,
am Oberende einer Mastvorrichtung eine schwimmfähige Einheit mit Informationsmitteln
vorgesehen ist, welche an einem biegsamen, nachlassbaren und einziehbaren
Kopplungsmittel befestigt ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Unterseebooten
eine Aufklärungsmöglichkeit
des Zenitsichtbereichs bzw. des Elevationsbereichs von mehr als
75° über dem
Horizont in einfacher Weise zu ermöglichen, ohne auftauchen zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Mastvorrichtung für ein Unterseeboot gelöst, welche
zur optischen Aufklärung
und Beobachtung eines Zenitsichtbereichs oberhalb des Unterseeboots
mit einem zusätzlichen
digitalen Kamerasystem, welches in einem druckdichten Gehäuse wenigstens
einen Bilddetektor mit einer Fischaugenoptik aufweist, an dem dem
Unterseeboot abgewandten Oberende der Mastvorrichtung versehen ist,
wobei das Kamerasystem zum Senden und Empfangen von Informationen
Kommunikationsmittel aufweist, welche über eine elektrische Verbindung
mit dem Inneren des Unterseeboots verbunden sind.
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Durch
diese Maßnahmen
wird in vorteilhafter Weise der Zenitsichtbereich oberhalb des Unterseeboots
abgedeckt, wodurch diese Sicherheits- und Aufklärungslücke geschlossen wird. Da sich
das Kamerasystem bzw. Sichtsystem an der Spitze des Sehrohrs befindet,
ist die optische Erfassung des direkten Oberwasserumfeldes bereits
zu einem Zeitpunkt möglich,
an dem der eigentliche Optronikmast bzw. die Mastvorrichtung die
Wasseroberfläche
noch nicht durchstoßen
hat. Das Kamerasystem stellt eine kostengünstige und auch nachrüstbare Ergänzung dar.
Das zusätzliche
digitale Kamerasystem ist darüber
hinaus auch unter Wasser einsetzbar, wobei in Tiefen von etwa 30
bis 50 m noch genügend
Restlicht für
einen CCD-Bilddetektor des Kamerasystems vorhanden ist, um Schiffsrümpfe oder
dergleichen an der Wasseroberfläche
im Umfeld des Unterseeboots sichtbar machen zu können. Es ist ebenfalls denkbar, mit
dem Kamerasystem unter Wasser Bilder aus der Hemisphäre über Wasser
zu gewinnen, wobei das Meer selbst als rudimentäre Linse eingesetzt wird. Mit
Hilfe von entsprechenden Bildverarbeitungssystemen im Unterseeboot
können
somit zumindest größere Strukturen über Wasser
rekonstruiert werden.
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Als
Bilddetektor des Kamerasystems kann ein CCD, EmCCD oder Low-Light-Level-Bilddetektor vorgesehen
sein.
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In
einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen
sein, dass das Kamerasystem als Wärmebildgerät ausgebildet ist. Somit ist
auch eine Nachtsichtlösung
auf Basis eines insbesondere ungekühlten Wärmebildgeräts (Mikrobolometer) als Alternative
zur Tagsichtlösung
denkbar.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass das Kamerasystem an einer Antenneneinrichtung der Mastvorrichtung
angeordnet ist.
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Die
elektrische Verbindung kann als elektrisches Kabel ausgebildet sein,
welches, insbesondere durch die Antenneneinrichtung, ins Innere
des Unterseeboots geführt
ist. Die Rohbilder des Kamerasystems werden mit Hilfe einer derartigen
drahtgestützten
Verbindung durch einen üblicherweise
vorhandenen Antennendom bzw. eine Antenneneinrichtung und den Sensorkopf
des Sehrohrs in das Unterseeboot übertragen, wobei dort Rechner
zur Bildvorverarbeitung bzw. zur Bildverarbeitung und eine entsprechende
Auswerteeinheit vorgesehen sein können.
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Darüber hinaus
kann die elektrische Verbindung auch als kurzreichweitige Funkverbindung
ausgebildet sein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den übrigen
Unteransprüchen.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Mastvorrichtung eines Unterseeboots;
und
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2 eine
vereinfachte Darstellung eines Kamerasystems der erfindungsgemäßen Mastvorrichtung
aus 1.
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1 zeigt
eine Mastvorrichtung 1 für ein nur vereinfacht ausschnittsweise
dargestelltes Unterseeboot 2, welche zur optischen Aufklärung und
Beobachtung eines Zenitsichtbereichs α von etwa 120° oberhalb
des Unterseeboots 2 mit einem zusätzlichen digitalen Kamerasystem 3 an
dem dem Unterseeboot 2 abgewandten Oberende 1a der
Mastvorrichtung 1 versehen ist. Die Mastvorrichtung 1 ist
vorzugsweise ausfahrbar ausgebildet. Das Kamerasystem 3 ist
in einem druckdichten Gehäuse 4 untergebracht
und an einer Antenneneinrichtung 5 der Mastvorrichtung 1 angeordnet.
Die Antenneneinrichtung 5 wiederum ist auf einem Sensorkopf 1b der
Mastvorrichtung 1 angeordnet. Die Mastvorrichtung kann
als Optronikmast 1 oder Sehrohrmast 1' ausgebildet sein.
Die Antenneneinrichtung 5 (der sogenannte Antennendom)
enthält
unter anderem eine GPS-Antenne und eventuell eine Radarwarnantenne
sowie weitere nicht näher
dargestellte optische Beobachtungsmittel. Die Anordnung des Kamerasystems 3 wurde derart
gewählt,
dass die Funktionalität
der Radarwarnantenne nicht eingeschränkt wird. Die GPS-Antenne ist
gegebenenfalls zu modifizieren, um weiterhin einen einwandfreien
Empfang zu gewährleisten. Die
Rohbilddaten des Kamerasystems 3 werden mittels einer drahtgestützten elektrischen
Verbindung 6a (gepunktet dargestellt) durch die Antenneneinrichtung 5 und
den Sensorkopf 1b in das Unterseeboot 2 übertragen.
Dazu weist das Kamerasystem 3 Kommunikationsmittel 3a zum
Senden und Empfangen von Informationen, welche über die elektrische Verbindung 6a mit
dem Inneren des Unterseeboots 2 bzw. mit dort vorhandenen
Kommunikationsmitteln 2a verbunden sind, auf.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
könnte
die elektrische Verbindung auch als Funkverbindung 6b (gestrichelt
angedeutet) mit entsprechend geringer Reichweite ausgebildet sein.
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In 2 ist
das Kamerasystem 3 näher
dargestellt. Das Kamerasystem 3 weist in dem druckdichten
Gehäuse 4 einen
Bilddetektor 7 mit einer Proximity-Elektronik auf. Durch
ein druckdichtes Fenster 8 und eine Fischaugenoptik 9 wird
die einfallende Lichtstrahlung auf den Bilddetektor 7 abgebildet
(gestrichelt angedeutet). Die Ausgestaltung der Fischaugenoptik 9 ist
nur prinzipmäßig angedeutet.
Weitere Ausgestaltungen sind ebenfalls denkbar. Der Bilddetektor 7 wird über eine
vereinfacht dargestellte Spannungsversorgung 10, welche
insbesondere aus dem Inneren des Unterseeboots 2 durch
die Mastvorrichtung 1 gespeist wird, mit der notwendigen
Betriebsspannung versorgt. Der Bilddetektor 7 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
als CCD 7a ausgebildet. Des weiteren könnte er beispielsweise als
EmCCD 7b oder Low-Light-Level-Bilddetektor 7c oder dergleichen
ausgebildet sein. Der Bilddetektor 7 weist vorzugsweise
eine normale TV-Auflösung
auf.
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Wie
weiter aus 2 ersichtlich, werden die Rohbilddaten
des Kamerasystems 3 über
die Kommunikationsmittel 2a, 3a und die drahtgestützte elektrische
Verbindung 6a in das Innere des Unterseeboots 2 (in 2 gestrichelt
angedeutet) an einen Rechner 11 zur Bildvorverarbeitung
weitergeleitet, bei welchem eine rechnerische Verzeichnungskorrektur
erfolgt. Die Darstellung der korrigierten Bilder erfolgt auf einem
normalen Display 13.
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Bei
einer Auflösung
des CCD-Bilddetektors 7a von 768 × 576 Pixeln und einem Bildfeld
von 120° ergibt
sich unter Berücksichtigung
des Abtasttheorems eine Beobachtungsreichweite von mindestens 330
m für ein
NATO-Standardziel von 2,3 m × 2,3
m. Dies ist ausreichend zur Detektion der niedrig über der
Wasseroberfläche
fliegenden Hubschrauber. Bei einer Einschränkung des Sichtfeldes auf den
von dem Sehrohr bzw. Sensorkopf 1b nicht einsehbaren Teil
(insbesondere bei einer Elevation größer 75° über dem Horizont) steigt die
Reichweite auf über
1,3 km. Eine weitere Verbesserung ist mit einer höher auflösenden CCD-Kamera
zu erreichen.
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In
anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen
wäre auch
ein Kamerasystem denkbar, welches zwar keine volle Videorate liefert,
jedoch eine sehr hohe Auflösung
(beispielsweise 12 Megapixel oder dergleichen) und ein maximales
Sichtfeld (180°)
aufweist, so dass Schnappschüsse
während des
Ausfahrvorgangs der Mastvorrichtung 1 aufgenommen werden
können.
In diesem Fall könnte
man bei voller hemisphärischer
Abdeckung eine Reichweite von über
1,3 km realisieren.
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Alternativ
zur Tagsichtlösung
ist auch eine Nachtsichtlösung
auf Basis eines insbesondere ungekühlten Wärmebildgeräts (Mikrobolometer) als Kamerasystem 3' (siehe 1)
realisierbar. Dazu wird eine IR-Fischaugenoptik und ein IR-taugliches Druckabschlussfenster
benötigt
(nicht dargestellt). Ferner sinkt die Beobachtungsreichweite geringfügig, da
die zur Zeit verfügbaren
Mikrobolometer geringere Auflösungen
besitzen. Die Bildauswertung und Bilddarstellung bleiben dabei unverändert.