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Die
Erfindung betrifft eine Strahlwerfervorrichtung, insbesondere eine
Wasserwerfervorrichtung, mit mindestens einem Strahlwerfer zum Werfen eines
einen Angreifer zurückdrängenden
Strahls in Richtung eines sich relativ zum Strahlwerfer bewegenden
Zielbereichs.
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Zur
Verteidigung von Handelsschiffen oder Passagierschiffen gegen Piraterie
ist es bekannt, die Schiffe mit Wasserwerfern auszustatten, mit
denen in einem Verteidigungsfall ein Wasserstrahl auf die Angreifer
geworfen werden kann, um diese zurück zu drängen und ein Entern des Schiffes
zu verhindern. Durch die Verwendung eines Wasserstrahls aus einem
Strahlwerfer wird – im
Gegensatz zu nicht erwünschten
Geschossen – eine
für die
Angreifer nicht letale Verteidigung des Schiffes erreicht.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strahlwerfervorrichtung
anzugeben, mit der ein Schiff besonders effektiv verteidigt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Strahlwerfervorrichtung der eingangs genannten
Art gelöst,
die erfindungsgemäß eine Bilderfassungseinrichtung zum
bildhaften Erfassen eines Überwachungsbereichs
und ein Prozessmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, fortlaufend
aus Bildern der Bilderfassungseinrichtung den Zielbereich innerhalb
des Überwachungsbereichs
zu ermitteln, einen gewünschten
Auftreffpunkt des Strahls innerhalb des Zielbereichs auszuwählen und
eine Ausrichtung des Strahlwerfers auf den gewünschten Auftreffpunkt im Zielbereich
zu berechnen und zu steuern.
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Die
Erfindung geht hierbei von der Überlegung
aus, dass es vorkommen kann, dass ein größeres Handelsschiff von mehreren
Piratenbooten von mehreren Seiten gleichzeitig angegriffen wird,
sodass zur Verteidigung mehrere Strahlwerfer notwendig sind. Da
auf modernen Handelsschiffen relativ wenige Besatzungsmitglieder
vorhanden sind, kann eine gleichzeitige Bedienung mehrerer Strahlwerfer die
Mannschaft überfordern
oder von anderen wichtigen Tätigkeiten
abhalten. Durch das Zusammenwirken der Bilderfassungseinrichtung
und des Prozessmittels kann eine selbsttätige Steuerung des Strahlwerfers
auf ein erkanntes Ziel erfolgen, ohne dass der Strahlwerfer von
einer Person geführt
werden muss. Ein solcher autonomer Strahlwerfer kann als sehr kompaktes
Gerät ausgeführt sein,
dass aus Sicht des zu bekämpfenden
Zieles nur eine Zielscheibe mit sehr kleiner Ausdehnung abgibt,
vergleichbar einem Fischreiher, wo insbesondere Kopf und Hais vom
Fisch aus gesehen nur ähnlich
eines Striches ausgeführt
sind.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist das Prozessmittel weiterhin dazu vorgesehen, aus
Bildern der Bilderfassungseinrichtung fortlaufend einen tatsächlichen
Auftreffpunkt des Strahls im Zielbereich zu ermitteln, eine Ablage
zwischen gewünschtem
Auftreffpunkt und tatsächlichem Auftreffpunkt
zu ermitteln und eine Ausrichtung des Strahlwerfers in Abhängigkeit
von der ermittelten Ablage zu berechnen und zu steuern. Durch das
Vorsehen einer Ermittlung einer Ablage und entsprechender Steuerung
des Strahlwerfers können
insbesondere äußere Einflussgrößen, wie
beispielsweise Wind oder Schwankbewegungen eines Objekts, auf dem
die Strahlwerfervorrichtung angeordnet ist, oder eines zu bekämpfenden
Objekts, kompensiert werden, die ansonsten ein Verfehlen des zu
bekämpfenden
Objekts durch den Strahl hervorrufen könnten.
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Der
Strahlwerfer ist – insbesondere
wenn er zur Anbringung auf einem Wasserfahrzeug, wie z. B. einem
Schiff vorgesehen ist – zweckmäßigerweise ein
Wasserwerfer, da durch Wasser eine sehr effektive nicht verletzende
und insbesondere nicht letale Verteidigung eines Wasserfahrzeugs
erreicht werden kann. Es ist vorstellbar, dass außer oder
zusätzlich zu
Wasser andere Flüssigkeiten
geworfen werden können,
so dass die Begriffe Wasserwerfer und Wasserstrahl nicht auf das
Werfen von Wasserstrahlen begrenzt sein sollen.
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Der
Strahl besteht vorzugsweise aus einem strahlbildenden Medium, das
vorzugsweise in sich beweglich ist, und zweckmäßigerweise eine Flüssigkeit
ist. Weiterhin kann der Strahl des Strahlwerfers unabhängig von
der Art des Strahls kontinuierlich sein, wobei auch eine Modulation
von Parametern des Strahls denkbar ist. Ebenfalls möglich ist
ein durch Unterbrechungen geprägter
gepulster Strahl.
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Der
Strahlwerfer ist zweckmäßigerweise zweidimensional
und um zwei Achsen schwenkbar und kann mit seinem Strahl eine vor
ihm liegende Wasserfläche
abdecken, die im Wesentlichen bis auf den unmittelbaren Nahbereich
einem Kreisflächensegment
entsprechen kann. Ein Wasserwerfer arbeitet mit hohem Druck und
der Wasserstrahl ist über eine
Düse so
geformt, dass die Wassergeschwindigkeit möglichst hoch und damit seine
Wirksamkeit durch Impulsübertrag
und seine Reichweite möglichst
groß sind.
Geschickterweise ist ein Modulationsparameter eines Wasserstrahls
seine über
den anliegenden Druck steuerbare Mündungsgeschwindigkeit an der
Düse. Vorstellbar
ist aber auch, als Modulationsparameter den Querschnitt der Düse, die Form
der Düse
oder einen Verwirbelungszustand zu verwenden.
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Eine
mit dem Strahlwerfer verbundene bildgebende Bilderfassungseinrichtung
erfasst – in
Verbindung mit dem Prozessmittel – ein von außen in den Überwachungsbereich
eindringendes oder neu erscheinendes Objekt, beispielsweise ein
Boot, einen Schwimmer oder einen Taucher. Ein Erfassen kann ein
selbständiges
Erkennen des Objekts einschließen,
z. B. mit Hilfe bildverarbeitender Methoden bzw. auf der Basis einer
Mustererkennung, und/oder ein selbständiges Verfolgen eines Objekts, das
z. B. von einem Bediener vorgegeben wurde. Bilder der Bilderfassungseinrichtung
können
in einen zentralen Kontrollraum zur menschlichen Überwachung
gesendet werden und dort auf einem Anzeigemittel dargestellt werden.
Ein Bediener kann beispielsweise das Objekt oder einen Bereich um
ein Objekt bestimmen, beispielsweise durch eine Maus oder mit einem
Finger oder einem Gegenstand direkt auf dem Bildschirm, sodass das
Prozessmittel das zu bekämpfende
Objekt als solches erfasst. Das Prozessmittel ist vorzugsweise dazu
vorgesehen, aus den Bildern der Bilderfassungseinrichtung oder einem
markierten Teilbereich daraus selbständig einen Zielbereich zu ermitteln
bzw. festzulegen, beispielsweise ein Boot innerhalb des vom Bediener
markierten Bereichs. Für
diesen Zielbereich kann beispielsweise mit Hilfe des Prozessmittels
mittels trigonometrischer Berechnungen die Bestimmung einer Richtung
in Bezug auf einen Strahlwerfer und die Bestimmung einer Entfernung
zwischen einem Strahlwerfer und dem Zielbereich erfolgen.
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Ist
ein zu bekämpfendes
Objekt, beispielsweise ein Piratenboot, erfasst, so kann die Strahlwerfervorrichtung
automatisch oder manuell aktiviert werden und hierdurch eine Bekämpfung des
Objekts gestartet werden. Das Prozessmittel steuert die Ausrichtung
des Strahlwerfers auf den Zielbereich, insbesondere auf den gewünschten
Auftreffpunkt innerhalb des Zielbereichs, und aktiviert den Strahl
und hierdurch die unmittelbare Bekämpfung des Objekts. Dann kann
durch das Prozessmittel ein tatsächlicher Auftreffpunkt
des Strahls im Zielbereich ermittelt werden, beispielsweise indem
der geometrische Schwerpunkt, oder ein anderer Punkt innerhalb eines Bereichs,
in dem der Strahl auf einen Gegenstand oder die Wasseroberfläche auftrifft,
bestimmt wird. Dies kann durch bildverarbeitende Methoden erfolgen.
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Der
Strahl wird nun nach einem vorgegebenen Algorithmus durch das Prozessmittel
so gesteuert, dass der Auftreffpunkt in den sich bewegenden Zielbereich
gelangt und insbesondere dort verbleibt. Dies kann durch eine Verfolgung
des Auftreffpunkts im Zielbereich geschehen oder durch eine andere Weise.
Der Auftreffpunkt kann ein Schwerpunkt des Wasserstrahls sein, der
so z. B. innerhalb des Bootes bleibt. Die Bilderfassungseinrichtung
verfolgt die Relativbewegung des Boots relativ zum Schiff selbsttätig und
führt den
Strahl nach, ohne dass ein Bediener den Strahlwerfer nachführen muss.
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Die
Aktivität
des Strahlwerfers kann durch das Verschwinden des Objekts aus einem
Bekämpfungsbereich,
also dem Bereich, der zu einer vorher festgelegten Bekämpfung eines
Objekts vorgesehen ist, beendet werden oder durch ein manuelles
Abschalten. Wie weit der Mensch an der gesamten Verteidigungsaktion
beteiligt sein soll und ob er überhaupt
benötigt
wird, kann durch eine entsprechende Konfiguration des Prozessmittels
an Anforderungen angepasst werden. Ein Schiff kann sich also auch ohne
Mitwirkung der Mannschaft selbst verteidigen.
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Die
Bilderfassungseinrichtung kann eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern,
auch einem bewegten Bild, aufweisen, die zweckmäßigerweise eine Weitwinkelkamera
ist mit einem horizontalen Aufnahmewinkel von zweckmäßigerweise über 120°. Das Prozessmittel
kann ein Datenverarbeitungssystem sein, das aus einem oder mehreren
Prozesseinheiten gebildet sein kann, die als selbständige Rechner ausgebildet
sein können.
Selbstverständlich
kann es vorgesehen sein, dass die Bilderfassungseinrichtung mehrere
Kameras oder eine mehrere Kameraeinheiten umfassende Kamera aufweist.
Dabei ist es denkbar, dass diese Kameras bzw. Kameraeinheiten an unterschiedlichen
Orten an einem Strahlwerfer selbst oder an einem zu schützenden
Objekt angeordnet sind.
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Die
Ausrichtung des Strahlwerfers erfolgt mit Hilfe eines vom Prozessmittel
gesteuerten Antriebs. Praktischerweise ist dabei dem Prozessmittel
die momentane Ausrichtung des Strahlwerfers relativ zu einer vorgegebenen
Bezugsrichtung bekannt. Beispielsweise kann ein Sensorsystem vorgesehen sein,
welches eine momentane Ausrichtung des Strahlwerfers relativ zu
einer vorgegebenen Bezugsrichtung erfasst und dem Prozessmittel
mitteilt. Zum Steuern des Auftreffpunkts in dem sich mit dem Objekt
mit bewegenden Zielbereich erfasst das Prozessmittel zweckmäßigerweise
eine Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit des Zielbereichs
relativ zu einem vorbestimmten Bezugspunkt, ermittelt vorzugsweise
die Entfernung bis zum gewünschten
Auftreffpunkt und eine Flugdauer des Strahls in Abhängigkeit
von dieser Entfernung und der Geschwindigkeit des Strahls, trifft
eine Abschätzung
für zukünftige Standorte
des Zielbereichs und steuert die Ausrichtung des Strahlwerfers im
Vorhinein schon auf einen solchen zukünftigen Standort. Die Steuerung
des Auftreffpunkts kann eine Regelung umfassen, sodass das Prozessmittel
den Strahl in einem geschlossenen Regelkreis in den Zielbereich
steuert.
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Praktischerweise
ist das Prozessmittel dazu vorbereitet, eine Parametergröße des Strahls
so zu steuern, dass die Wirkung des Strahls im Zielbereich unabhängig von
der Entfernung zwischen Strahlwerfer und Zielbereich bleibt. Dadurch
kann gewährleistet
werden, dass ein gewünschter
Effekt in Bezug eines eine Bedrohung darstellenden Objekts – wie zum Beispiel
eine Zerstörung
gewisser Einrichtungen – erzielt
wird. Auch bei einer etwaigen Bekämpfung von Personen kann gewährleistet
werden, dass diese beispielsweise keine bleibenden Schäden erleiden.
Im Fall eines Wasserstrahls kann eine solche Parametergröße der Druck
sein, der entfernungsabhängig
an der Düse
eines Wasserwerfers vorgegeben wird.
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Besonders
geschickt ist es, wenn der oder die Strahlwerfer der Strahlwerfervorrichtung
derart ausgestaltet sind, dass ein dadurch zu schützendes Objekt,
insbesondere Schiff, rundum durch einen lückenlosen Überwachungsbereich und Wirkbereich schätzbar ist.
Durch die lückenlose Überwachung kann
beispielsweise sicher gestellt werden, dass das zu schützende Objekt
bzw. die Strahlwerfervorrichtung bereits frühzeitig in eine für eine Bekämpfung günstige Position
gebracht werden kann. Der Wirkbereich kann ein Bekämpfungsbereich
sein. Durch die lückenlose
Rundumausgestaltung der Strahlwerfervorrichtung kann beispielsweise
ein Schiff Bedrohungen bekämpfen,
unabhängig
von der Richtung aus welcher sich die Bedrohungen dem Schiff nähern.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der Strahlwerfer zum Abdecken eines zweidimensionalen Wirkbereichs
zumindest zweidimensional beweglich. Der Überwachungsbereich der Bilderfassungseinrichtung überdeckt
diesen Wirkbereich zweckmäßigerweise
vollständig.
Die Bilderfassungseinrichtung ist vorteilhafterweise dazu ausgeführt, im
gesamten Überwachungsbereich
in einem einzigen Bild oder mit Hilfe mehrerer zum gleichen Zeitpunkt
aufgenommener Bilder in einem Moment zu erfassen. Vorteilhafterweise
erfolgt die Erfassung zusätzlich
permanent, zumindest mit einem Bild pro Sekunde, sodass der gesamte Überwachungsbereich
stets überwacht
ist.
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Die
Bilderfassungseinrichtung kann einen Weitwinkelbildsensor umfassen,
der im einfachsten Fall in einer Ausrichtung unabhängig von
der Ausrichtung des Strahlwerfers ist. Er kann unbeweglich in eine
unveränderliche
Richtung relativ zu einem Träger,
beispielsweise einem Schiff, ausgerichtet sein und beispielsweise
in Richtung des geometrischen Schwerpunkts des Schwenkbereichs des Strahlwerfers
ausgerichtet sein. Er kann in einem unbeweglichen Teil des Strahlwerfers
integriert sein. Wenn der Schwenkwinkelbereich des Strahlwerfers groß ist und
gegebenenfalls noch Details innerhalb des Zielbereichs oder eines
zu bekämpfenden
Objekts gesehen werden sollen, ist eine hohe Auflösung der
Bilderfassungseinrichtung vorteilhaft. Vorzugsweise zusätzlich,
aber auch alternativ zu einem statisch angeordneten Bildsensor kann
ein Bildsensor, beispielsweise ein Detailbildsensor vorhanden sein, der
mit einer Auslenkung des Strahlwerfers mit beweglich ist und beispielsweise
mit seinem Blickschwerpunkt immer in Schussrichtung des Strahlwerfers
ausgerichtet ist. Hierzu kann er in einem schwenkbaren Teil des
Strahlwerfers integriert sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Bilderfassungseinrichtung einen oder mehrere Sensoren umfassen,
die weitab vom Strahlwerfer angeordnet sind, beispielsweise mehr
als zehn Meter entfernt, und Bildinformationen liefern. Weiterhin
kann ein Prozessmittel vorgesehen sein, dass dazu vorbereitet ist,
anhand der Bildinformationen einen oder mehrere Strahlwerfer zu
steuern.
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Um
eine Verteidigung eines Schiffes automatisch starten zu können, ist
es vorteilhaft, wenn das Prozessmittel dazu vorbereitet ist, aus
einem Bild der Bilderfassungseinrichtung ein vorbestimmtes Objekt, beispielsweise
ein Boot, zu identifizieren. Zweckmäßigerweise können mehrere
vorbestimmte Objekte identifiziert und vorteilhafterweise im Bild
verfolgt werden. Eine Identifikation kann mit Hilfe vorgegebener
Kriterien erfolgen, nach denen das Objekt als harmloses oder als
ein zu bekämpfendes
Objekt klassifiziert wird. Wenn ein zu bekämpfendes Objekt erkannt wurde,
kann ein Alarm erfolgen, auf den hin ein Mensch mit der Aktivierung
der Strahlwerfervorrichtung reagieren kann oder aber die Bekämpfung wird
durch das Prozessmittel selbständig
aktiviert, beispielsweise wenn diese Aktivierungsfunktion vorher
freigegeben wurde, z. B. weil ein Piratengebiet durchfahren wird.
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Die
Klassifikation kann eine Größenklassifikation
sein und/oder mit einem oder mehreren Parametern aus einer Bewegung,
Annäherung,
einer Form des Objekts und einer Wärmeabstrahlung erfolgen. Die
Klassifizierung kann unter Zuhilfenahme vorgegebener Objekte erfolgen,
mit denen zu bekämpfende
Objekte verwechselbar sind, beispielsweise Fischtrawler, Segelboote
oder große
Schiffe.
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Während einer
Bekämpfung
des erkannten Objekts kann die Sichtfläche des Objekts systematisch
vom Strahl überstrichen
werden oder bestimmte Strukturen, wie ein offener Bereich oder Personen, können bevorzugt
oder in einem schnellen Wechsel, beispielsweise mit einer Taktung
unterhalb von zehn Sekunden, angesteuert werden. Das Prozessmittel ist
vorzugsweise dazu vorbereitet, den Strahl nacheinander auf die vorbestimmten
Objekte, z. B. Boote, oder die weiteren vorbestimmten Objekte, z.
B. Personen in einem Boot, zu lenken. Vorteilhafterweise ist das
Prozessmittel dazu vorbereitet, den Zielbereich aus dem identifizierten
Objekt zu bilden und zweckmäßigerweise
innerhalb des Zielbereichs weitere vorbestimmte Objekte zu identifizieren,
insbesondere mehrere Personen, und deren Lage im Zielbereich zu verfolgen.
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Weiter
vorteilhaft ist es, wenn das Prozessmittel dazu vorbereitet ist,
bei der Steuerung der Positionierung des Auftreffpunkts eines oder
mehrere aus den vorbestimmten Objekten zu priorisieren. So können unterschiedliche
Boote verschieden priorisiert werden, beispielsweise in den Kategorien
Entfernung, Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit und/oder
Objektgröße, wobei
auch die Kategorien untereinander gewichtet werden können, sodass
ein nahes Boot, das sich vom Schiff entfernt, niedriger priorisiert
wird als ein weiter entferntes Boot, das sich auf das Schiff zu
bewegt. Auch eine Priorisierung der weiteren vorbestimmten Objekte, also
beispielsweise der Personen in einem einzigen Boot, ist möglich, beispielsweise
indem versucht wird, eine das Boot steuernde Person zu identifizieren
sodass diese sehr hoch priorisiert wird oder eine Person die sich
gerade anschickt, das Boot in Richtung des Schiffes zu verlassen
ebenfalls hoch priorisiert wird.
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Je
nach Größe, Art
und Entfernung der zu bekämpfenden
Objekte können
unterschiedliche Bekämpfungsstrategien
sinnvoll sein. Abhängig
davon, ob beispielsweise ein Boot und seine Einrichtungen oder darauf
befindliche Personen bekämpft
werden sollen, sind unterschiedliche Anforderungen an den Strahl
eines Strahlwerfers zu stellen. Hierzu ist das Prozessmittel zweckmäßigerweise
dazu vorbereitet, eine Parametergröße des Strahls in Abhängigkeit von
einer Eigenschaft eines identifizierten Objekts einzustellen. Selbstverständlich ist
es denkbar, dass daneben oder alternativ auch die Entfernung eines identifizierten
Objekts zu einem Strahlwerfer und/oder externe Einflussgrößen Eingang
in die Einstellung der Parametergröße des Strahls finden.
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Beispielsweise
kann bei einer Einwirkung eines Strahls auf eine Person eine nicht
letale Wirkung sichergestellt werden, indem der maximale potentielle
Energie- oder Impulsübertrag
des Strahls auf eine Person durch eine Obergrenze für eine Parametergröße eingeschränkt wird,
in deren Nähe
der Impulsübertrag
dann auch vorzugsweise unabhängig
von der Entfernung der Person verbleibt. Da durch Strahlaufweitungs-
und Dämpfungseffekte
der potentielle Energie- oder Impulsübertrag mit der Entfernung
abnimmt, ist es sinnvoll, dass Energie bzw. Impuls eines Strahls
an der Mündung
des Strahlwerfers entsprechend der Entfernung zwischen Person und
Strahlwerfer geregelt wird, um eine konstante Strahleinwirkung auf
eine Person zu gewährleisten.
Im Fall eines Wasserwerfers kann dies beispielsweise dadurch erfolgen,
dass eine Parametergröße so geregelt
wird, dass eine entfernungsabhängige
Mündungsgeschwindigkeit
einstellbar ist. Die Mündungsgeschwindigkeit
kann dabei z. B. über
die Pumpleistung einer einem Wasserwerfer zugeordneten Pumpe oder
im Fall einer Wasserentnahme für
den Wasserwerfer aus einer Druckleitung durch die Stellung eines
Ventils gezielt variiert werden.
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In
dem Fall, dass die auf einem eine Bedrohung darstellendem Objekt
bevorzugt zu bekämpfenden
Einrichtungen oder die darauf befindlichen Personen beispielsweise
nicht von einem Strahl eines Strahlwerfers erreichbar sind, kann
praktischerweise vorgesehen sein, dass andere, vorher festgelegte Schwachstellen
des Objektes bekämpft
werden. Vorstellbar für
eine solche Bekämpfung
ist das Vorsehen einer Strahleinwirkung auf einen Antrieb des Objekts durch
entsprechende Wahl der Parametergröße eines Strahls, einer Beeinträchtigung
der Manövrierfähigkeit
des Objekts, indem eine Parametergröße des Strahls so eingestellt
wird, dass eine Abdrängung des
Objektes durch den Strahl erreichbar ist, oder einer Beeinträchtigung
der Schwimmfähigkeit
des Objektes, indem – im
Falle eines Wasserwerfers – durch entsprechende
Wahl einer Parametergröße des Strahls
ein Fluten des Objektes bewirkbar ist.
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Um
den Strahl zuverlässig
in den Zielbereich führen
und ihn dort halten zu können,
ist es vorteilhaft, wenn das Prozessmittel dazu vorbereitet ist,
bei der Ausrichtung des Strahlwerfers auf den Zielbereich eine äußere Einflussgröße zu berücksichtigen. Eine
solche Einflussgröße kann
eine Schwankung eines Schiffes sein, auf dem der Strahlwerfer befestigt ist,
eine Windgeschwindigkeit oder eine Windrichtung. Mit Hilfe der Ballistik
des Wasserstrahls und dieser Einflussgröße kann ein Vorhalt errechnet
oder in Tabellen abgelesen werden, mit dem der Strahlwerfer geführt werden
muss, damit der Wasserstrahl den Zielbereich bzw. einen vorgesehenen
Auftreffpunkt trifft. Im Fall eines Wasserwerfers könnte die Bekämpfung eines
Objekts wie folgt aussehen: Wenn die Strahlgeschwindigkeit an der
Mündung
der Düse des
Strahlwerfers festgelegt ist, wird aus dem gewünschten Auftreffpunkt des Strahls
auf einem zu bekämpfenden
Objekt und aus der relativen Position und Geschwindigkeit zwischen
Objekt und Schiff, einer Schwankungsbewegung des Schiffs und einer Windrichtung
und einer Windstärke
die benötigte Ausrichtung
des Strahlwerfers in Azimut und Elevation durch das Prozessmittel
berechnet. Entsprechend wird anschließend der Strahlwerfer ausgerichtet
und der Strahl geworfen. Durch die Bilderfassungseinrichtung und
das Prozessmittel wird nun nach der entfernungsabhängigen Strahllaufzeit
der tatsächliche
Auftreffpunkt ermittelt und eine Ablage zwischen tatsächlichem
und gewünschtem
Auftreffpunkt festgestellt. Der gewünschte Auftreffpunkt für die Ausrichtungsberechnung
wird dann um diese Ablage korrigiert. Die Berechnung der Ausrichtung
des Strahlwerfers wird sinnvollerweise laufend wiederholt, da die
Einflussgrößen zeitlich
variieren können. Es
kann weiterhin vorgesehen sein, wenn innerhalb einer vorgegebenen
Zeitspanne eine Übereinstimmung
des tatsächlichen
Auftreffpunkts mit dem gewünschten
Auftreffpunkt nicht erreichbar ist, z. B. wegen schneller Ausweichmanöver des
Bootes oder Windturbulenzen, dass die berechnete Ausrichtung des
Strahlwerfers durch das Prozessmittel um eine weitere systematisch
variable, vorzugsweise aber eine erratische Ablage korrigiert wird.
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Der
Wasserstrahl kann mit weiteren Substanzen versehen sein. Diese können ein
Reizmittel oder Betäubungsmittel
oder ein Nebelbildner sein, wobei es bei den erstgenannten Mitteln
vorteilhaft ist, diese in einem inneren Bereich des Strahls zu führen, so
dass sie erst in sicherer Entfernung vom zugehörigen Strahlwerfer austreten
und nicht unter Umständen
auch das zu schützende
Objekt beeinträchtigen.
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Eine
vorteilhafte Strahlwerfervorrichtung ergibt sich auch, wenn ein
Strahlwerfer zum Werfen eines Flüssigkeitsstrahl
vorgesehen und eine Vorrichtung zum Einbringen von Festkörpern in
einen solchen Flüssigkeitsstrahl
vorgesehen ist. Diese Vorrichtung, die entweder einem oder mehreren
Strahlwerfern zugeordnet sein kann, kann dafür sorgen, dass diese Festkörper, beispielsweise
Stahlkugeln, in den Flüssigkeitsstrahl
eines Strahlwerfers eingegeben und mit diesem mittransportiert werden.
Auf diese Weise können
beispielsweise Fenster eines Schiffes gebrochen werden, sodass ein
durch Fenster geschützter
Steuerstand durch den Flüssigkeitsstrahl
erreichbar ist. Je nach Größe und/oder
Art der gewählten
Festkörper
können
auch Personen bekämpft
werden, ohne ein hohes Tötungsrisiko
einzugehen. Anstelle des Einbringens von Flüssigkeiten in den Flüssigkeitsstrahl
ist auch das Einbringen weiterer Flüssigkeiten oder Gase vorstellbar.
Auch mögliche
unterschiedliche Kombination aus Festkörpern, Gasen, Flüssigkeiten
könnten
verwendet werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht neben oder alternativ zu der Vorrichtung zum Einbringen
von Festkörpern
in einen Flüssigkeitsstrahl
eine Vorrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung an den
Flüssigkeitsstrahl
vorzusehen. Durch einen derartigen Strahl kann z. B. Personen, die
sich auf einem eine Bedrohung darstellendem Objekt befinden, Schmerzen
zugefügt
und eine Handlungsunfähigkeit derselben
herbeigeführt
werden. Dadurch ist es möglich,
zumindest bis zu einem gewissen Grad die Gefahr, die von einem solchen
Objekt und seiner Besatzung ausgeht, zu minimieren.
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Geschickt
kann es auch sein, wenn der oder die Strahlwerfer der Strahlwerfervorrichtung
zum Werfen eines Energiestrahls vorgesehen sind. Unter Energiestrahlen
werden vorliegend elektromagnetische Strahlen, insbesondere im sichtbaren
Licht, im Infrarot, im Mikrowellenbereich, kohärent oder inkohärent verstanden.
Auch ein Schallstrahl soll vorliegend als Energiestrahl verstanden
werden. Mit einem solchen Energiestrahl können beispielsweise besonders
gezielt Beschädigungen
an Objekten bewirkt werden und es kann eine Bedrohung durch ein
solches Objekt beseitigt werden. Eine Besatzung eines solchen Objekts
kann z. B. durch einen Energiestrahl geblendet werden, auch die
Zufügung
körperlicher Schmerzen
ist denkbar.
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Es
ist vorstellbar, dass eine Strahlwerfervorrichtung sowohl Strahlwerfer
für Wasser- oder allgemein Flüssigkeitsstrahlen
als auch für
Energiestrahlen umfasst. Dadurch können die Vorteile der unterschiedlichen
Arten von Strahlwerfern besonders geschickt zur Bekämpfung von
etwaigen Bedrohungen ausgenutzt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass die die Strahlwerfervorrichtung mehrere
Strahlwerfer umfasst. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen
sein, dass es sich bei dem Prozessmittel um ein zentrales Prozessmittel
handelt, welches allen Strahlwerfern gemeinsam zugeordnet ist und
somit alle Strahlwerfer steuert. Es kann aber auch vorgesehen sein,
dass jedem Strahlwerfer der Strahlwerfervorrichtung jeweils ein eigenes
Prozessmittel, nachfolgend Prozesseinheit genannt, zugeordnet ist.
In diesem Fall können
die einzelnen Prozesseinheiten der Strahlwerfer beispielsweise ein
Netzwerk bilden, in dem sie auf eigene Initiative miteinander kommunizieren
und sich bzgl. einer Aufgabenverteilung absprechen können. Ein solches
Netzwerk hat damit alle Fähigkeiten über die auch
ein zentrales Prozessmittel verfügt.
Die Prozesseinheiten können
selbst vernetzend sein. Das Netzwerk ist hierdurch beliebig skalierbar
und nachträglich
erweiterbar. Idealerweise sind die Strahlwerfer beziehungsweise
deren Prozesseinheiten drahtlos miteinander verbunden. Selbstverständlich ist
es bei einem Netzwerk von Prozesseinheiten jedoch auch vorstellbar,
dass einige Aufgaben einer Prozesseinheit, z. B. das Aktivieren
eines Strahlwerfers, durch eine zusätzliche zum Netzwerk vorhandene übergeordnete
Prozesseinheit übernommen
werden. Denkbar ist, dass mittels der übergeordneten Prozesseinheit
beispielsweise eine oder mehrere Kameras einer Bilderfassungseinrichtung
aktivierbar sind, im Fall von Wasserwerfern ein zentrales Pumpensystem
zur Wasserversorgung anschaltbar ist.
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Um
eine lückenlose Überwachung
und Bekämpfung
sicherzustellen, ist der Strahlwerfer – vorteilhafterweise mit der
zugehörigen
Sensorik der Bilderfassungseinrichtung – an der Peripherie des Schiffes
angebracht. Wenn Piraten auf dem Wasser nicht abgewehrt werden konnten,
ist es wünschenswert,
auch die Bordwand mit einem Wasserstrahl überstreichen zu können. Das
kann erreicht werden, wenn der Strahlwerfer entweder an einer überbordenden
Stelle aufgestellt ist oder verschwenkbar oder aber über eine
Strecke verfahrbar ist, sodass z. B. ein an Deck aufgestellter Werfer
zunächst
nicht über
die Bordwand ragt, aber bei weiterer Annäherung des zu überwachenden
Objektes sich auch autonom über
die Bordwand hinaus verfahren oder verschwenken kann. Hierzu umfasst
der Strahlwerfer zweckmäßigerweise
eine Motorik zum Verfahren bzw. und/oder Verschwenken auf einem
Fahrzeug, wobei die Motorik vom Prozessmittel angesteuert werden
kann.
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Zweckmäßigerweise
sind die Strahlwerfer auf einem Träger, z. B. einem Schiff, beweglich
und die einzelnen Prozesseinheiten kennen ihre Position, beispielsweise über ein
Navigationssystem, wie GPS, und melden diese untereinander oder
an eine zentrale Steuerungseinheit des Prozessmittels. Jede Prozesseinheit
oder die zentrale Steuereinheit kann ein Modell des zu schützenden
Schiffes enthalten, über
das die Strahlwerfer räumlich
untereinander koordiniert werden. Zweckmäßigerweise sind die Prozesseinheiten
dazu ausgeführt,
sich gegenseitig oder über
eine zentrale Steuerung abzusprechen, welches Objekt von welchem
Werfer und insbesondere wie bekämpft
wird. Die einzelnen Strahlwerfer können optional einzeln an- und
ausgeschaltet werden oder aber in Gruppen oder als komplettes System. Darüber hinaus
kann das System optional von einem zentralen oder mehreren dezentralen Überwachungssystemen
der Bilderfassungseinrichtung gestartet werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Netzwerk auf bzw. in einem Schiff angeordnet und so gebildet,
dass von einer minimalen bis zu einer maximalen Entfernung jeder
Punkt auf einer Wasserfläche
rund um das Schiff von zumindest einem Wirkbereich eines Strahlwerfers
abgedeckt werden kann. Noch vorteilhafter ist eine starke Überlappung
der Abdeckungsbereiche der einzelnen Strahlwerfer auf der umliegenden
Wasserfläche,
insbesondere eine vollständige
doppelte oder mehrfache Abdeckung der seitlichen Bereiche des Schiffes.
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Bei
Piratenangriffen muss man mit einem gleichzeitigen Angriff durch
mehrere Piratenboote rechnen. In diesem Fall ist es vorteilhaft,
wenn die Strahlwerfervorrichtung eine autonome Mehrfachbekämpfung vornehmen
kann. So kann das Prozessmittel zweckmäßigerweise bestimmen, welcher Strahlwerfer
welches Objekt bekämpft,
beispielsweise nach einer vorgegebenen Strategie. Diese Strategie
kann umfassen, dass der jeweils räumlich nächste Strahlwerfer ein Objekt
bekämpft
und/oder kein Objekt unbekämpft
bleibt, wobei ein Strahlwerfer im Wechsel auch zwei Objekte bekämpfen kann und/oder
bei Überkapazität von Strahlwerfern
ein Ziel mehrfach bekämpft
wird, wobei zweckmäßigerweise Objekte
von einem Sensorikbereich eines Strahlwerfers zum nächsten verfolgt
werden. Zum Bestimmen einer Bekämpfungsstrategie
ist es vorteilhaft, wenn das Prozessmittel dazu vorbereite ist,
die Objekte nach einer Bedrohungsgefahr zu priorisieren und bei der
Zuordnung der Strahlwerfer diese Priorisierung zu berücksichtigen,
insbesondere bei der Zuordnung mehrerer Strahlwerfer zu einem Objekt.
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Um
Objekte besonders gut identifizieren bzw. klassifizieren zu können, ist
eine Stereoauswertung von zwei oder mehreren Sensoren, die ein gleiches
Objekt aufnehmen, vorteilhaft. Hierzu umfasst die Bilderfassungseinrichtung
zweckmäßigerweise mehrere,
voneinander getrennte Bildsensoren, wobei das Prozessmittel dazu
vorbereitet ist, eine Bestimmung an einem identifizierten Objekt
anhand von Bildern von zumindest zwei Bildsensoren vorzunehmen.
Die Bestimmung kann eine Klassifizierung oder eine Identifizierung
eines Objekts umfassen.
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Es
kann z. B. für
einen Tanker erforderlich sein, aus Sicherheitsgründen Angreifer
bereits auf größere Distanz
abzufangen, als es mit einem Wasserwerfer vom Schiff aus möglich wäre. Dies
könnte mit
einem absetzbaren, unbemannten und ferngesteuerten Wasserfahrzeug
erreicht werden, auf dem ein oder mehrere Strahlwerfer installiert
sind. Vorteilhafterweise ist dieses Fahrzeug in Form eines Unterwasserfahrzeugs
ausgeführt,
bei dem der Strahlwerfer und ein Bildsensor so angeordnet sind,
dass es möglich
ist, nur diesen beiden Elemente oberhalb der Wasseroberfläche zu fahren,
wobei alle restlichen Elemente des Unterwasserfahrzeugs unter der
Wasseroberfläche
zu liegen kommen. Hierdurch ist das Fahrzeug schwer zu bekämpfen und
kann sich zusätzlich
lange unbemerkt an das zu bekämpfende Objekt
heranbewegen. Als weiteres Element kann ein Luftansaugrohr zur Anordnung über der
Wasseroberfläche
vorgesehen sein.
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Vorstellbar
ist auch eine Abwehr auf große Distanz
mittels eines absetzbaren, bemannten oder unbemannten Luftfahrzeugs,
an dem ein oder mehrere Strahlwerfer installiert sind. Das Luftfahrzeug kann
dabei fernsteuerbar ausgelegt sein.
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Es
kommt vor, dass Schiffe mit Panzerfäusten angegriffen werden. Um
diese mit dem Strahlwerfer abwehren zu können ist es vorteilhaft, wenn
das Prozessmittel dazu vorbereitet ist, aus einem Bild der Bilderfassungseinrichtung
einen Flugkörper
zu identifizieren. Vorteilhafterweise ist diese Identifizierung vor
einem Abschuss möglich,
sodass er bereits vor einem Abschuss auf einem Piratenboot bekämpft werden
kann. Wird der Flugkörper
nach dem Abschuss verfolgt oder identifiziert, so ist das Prozessmittel
zweckmäßigerweise
dazu vorbereitet, Flugparameter des Flugkörpers bei der Ausrichtung eines Fluidstrahls
aus dem Strahlwerfer auf den Flugkörper zu berücksichtigen. Je nach Flugrichtung,
Zünder und
Stärke
des Fluidstrahls kann der Flugkörper
ins trudeln gebracht, gänzlich
abgelenkt oder zu einer vorzeitigen Zündung gebracht werden und somit
unschädlich
gemacht werden.
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Es
ist außerdem
vorteilhaft, wenn das Prozessmittel dazu vorbereitet ist, eine Fluidpumpe
des Strahlwerfers in Abhängigkeit
von einem Auswertungsergebnis eines Bilds der Bilderfassungseinrichtung
zu starten, insbesondere bevor ein Stahl geworfen werden soll, z.
B. weil das zu bekämpfende
Objekt noch außerhalb
des Bekämpfungs- bzw. Wirkbereichs
liegt. Hierdurch kann sehr schnell reagiert werden, wenn sich z.
B. ein Flugkörper
dem Schiff nähert,
da ein Fluiddruck bereits aufgebaut ist und ein Verschießen des
Fluidstrahls besonders schnell gestartet werden kann.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung und die Beschreibung enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen wird.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf ein Handelsschiff mit sechs Wasserwerfern,
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2 eine
schematische Seitenansicht auf einen der Wasserwerfer und
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3 eine
Skizze eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs mit einem Wasserwerfer.
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1 zeigt
ein Schiff 2 in Form eines Handelsschiffs in einer schematischen
Draufsicht von oben mit einer Strahlwerfervorrichtung 4,
die sechs Strahlwerfer 6, 8, 10, 12, 14, 16 umfasst,
die im Wesentlichen symmetrisch über
das Schiff 2 verteilt sind. Ein solcher Strahlwerfer 12 ist
in 2 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt.
Der Strahlwerfer 12 ist auf einer Schienenvorrichtung 18,
die auf einem Deck 24 des Schiffs montiert ist, horizontal verfahrbar
montiert, wie durch Pfeile 20 angedeutet ist und durch
einen Motor 22 auf der Schienenvorrichtung 18 beweglich.
Der Strahlwerfer 12 kann hierbei soweit an eine Reling 26 herangefahren
werden, dass ein von dem Strahlwerfer 6 abgeschossener Wasserstrahl
nach unten entlang einer Bordwand 28 gerichtet werden kann.
Andererseits kann der Strahlwerfer 12 auch ein Stück weit
weg von der Reling 26 bewegt werden, sodass er nicht über die
Bordwand 28 übersteht.
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Durch
einen weiteren Motor 30 ist ein Kopf 32 des Strahlwerfers 12 außerdem vertikal
verkippbar, wie durch Pfeile 34 angedeutet ist und horizontal um
360° verdrehbar,
wie durch einen Pfeil 36 angedeutet ist. Über ein
nicht dargestelltes Rohrsystem ist eine Lanze 38 mit einer
Pumpe zum Pumpen von Seewasser mit hohem Druck mit einer Düse 40 verbunden
mit der ein Strahlquerschnitt eingestellt werden kann. Die Bewegung
des Strahlwerfers 12 wird durch eine Prozesseinheit 42 gesteuert,
die außerdem
signaltechnisch mit zwei Bildsensoren 44, 46 verbunden
ist. Der Bildsensor 46 ist in Form einer Weitwinkelkamera
ausgeführt
die – bis
auf die horizontale Verfahrbarkeit – auf der Schienenvorrichtung 18 unbeweglich
angeordnet ist und einen Überwachungsbereich 50 von über 180° in der Horizontalen optisch
erfasst. Der Bildsensor 44 hingegen ist am Kopf 32 des
Strahlwerfers 12 befestigt und mit diesem rundum und nach
oben und unten schwenkbar. Er ist auf einen Teilbereich 48 des Überwachungsbereichs 50 des
Bildsensors 46 gerichtet und immer auf eine Schussrichtung
der Lanze 38 ausgerichtet. Die Auflösung des Bildsensors 44 ist
höher als
die des Bildsensors 46.
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In 1 ist
dargestellt, dass jedem Strahlwerfer 6–16 ein Wirkbereich 52, 54, 56, 58, 60, 62 zugeordnet
ist, innerhalb dessen der entsprechende Strahlwerfer 6–16 abwehrtechnisch
wirksam eingesetzt werden kann. Dieser Wirkbereich 52–62 ergibt sich
aus der maximalen Reichweite des entsprechenden Strahlwerfers 6–16 abzüglich einer
gewissen Entfernung, oberhalb dessen der Wasserstrahl aus dem entsprechenden
Strahlwerfers 6–16 keine vorgegebene
Wirkung mehr zeigt. Der Überwachungsbereich 50 überdeckt
den Wirkbereich 58 vollständig, wobei der Übersichtlichkeit
halber nur der Überwachungsbereich 50 des
Strahlwerfers 12 dargestellt ist.
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Die
sechs Prozesseinheiten 42 der sechs Strahlwerfer 6–16 bilden
in ihrer Gesamtheit ein Prozessmittel, dass zum Steuern der sechs
Strahlwerfer 6–16 vorgesehen
ist. Die sechs Prozesseinheiten 42 sind zur gegenseitigen
Selbstvernetzung ausgeführt, so
dass sie sich bei einer Aktivierung selbständig in ein Netzwerk der aktivierten
Prozesseinheiten 42 einklinken und sowohl untereinander
als auch mit einer zentralen Prozesseinheit 64 drahtlos
kommunizieren. Die zentrale Prozesseinheit 64 dient zum
Aktivieren der einzelnen Prozesseinheiten 42 bzw. Strahlwerfer 6–16 und
zum Übermitteln
von zentralen Steuerbefehlen.
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Steht
eine Durchfahrt durch ein von Piraten bedrohtes Gebiet bevor, so
werden die Prozesseinheiten 42 bzw. die Strahlwerfer 6–16 durch
die Prozesseinheit 64 durch eine Eingabe eines Bedieners aktiviert.
Die Bildsensoren 46 der Strahlwerfer 6–16 überwachen
jeweils ihren Überwachungsbereich 50 und
senden aufgenommene Bilder an die jeweilige Prozesseinheit, die
mit den beiden Bildsensoren 44, 46 eine Bilderfassungseinrichtung
bildet. Wird innerhalb des Überwachungsbereichs 50 ein
Objekt 66, 68, 70 erfasst, so prüft die Bilderfassungseinrichtung nach
vorgegebenen Regeln, ob es sich um ein harmloses oder um ein zu
bekämpfendes
Objekt 66, 68, 70 handelt. Wird das Objekt 66, 68, 70 als
ein zu bekämpfendes
Objekt 66, 68, 70 klassifiziert, so wird
an Bord des Schiffes 2 ein Alarm ausgelöst. Je nach Einstellung an
der Prozesseinheit 64 erfolgt eine Bekämpfung beispielsweise des Objekts 68 nun
automatisch oder wird erst durch einen Bedienereingriff gestartet.
Wie in 1 zu erkennen ist, befindet sich das Objekt 68 im Überwachungsbereich
der drei Strahlwerfer 12, 14, 16. Es
wird somit von allen drei Bildsensoren 46 dieser Strahlwerfer 12–16 erfasst. Diese
Bilder werden durch das Prozessmittel in Verbindung miteinander
ausgewertet, sodass eine dreidimensionale Bestimmung des Objekts 68 ermöglicht wird.
Hierdurch ist eine genauere Auswertung von Parametern des Objekts 68 zur
Einklassifizierung als gefährlich
oder ungefährlich
möglich.
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In 1 sind
drei Objekte 66, 68, 70 dargestellt,
die in einem Schwarmangriff das Schiff 2 angreifen. Alle
drei Objekte 66–70 sind
vom Prozessmittel als zu bekämpfende
Objekte 66–70 klassifiziert worden.
Der Beginn von Abwehrmaßnahmen
wurde automatisch eingeleitet. Durch die mehrdimensionale Überwachung
des Raums um das Schiff 2 werden die Positionen der Objekte 66–70 relativ
zu einem vorbestimmten Punkt des Schiffs 2 trigonometrisch berechnet.
Außerdem
wird bestimmt, welches Objekt in welchem Wirkbereich 52–62 angeordnet
ist. Außerdem
werden die Objekte 66–70 priorisiert.
Hierbei wird dem Objekt 70 die oberste Priorität zugemessen,
da es sehr nah am Schiff 2 ist. Die niedrigste Priorität hat das
Objekt 66, da es außerhalb
der Wirkbereiche 52–62 liegt.
Ebenfalls eine niedrige Priorität hat
das Objekt 68, da es sich zurzeit vom Schiff 2 entfernt.
Die Relativbewegungen der Objekte 66–70 zum Schiff 2 wird
durch das Prozessmittel überwacht und
fließt
in die Priorisierung mit ein.
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In
der in 1 dargestellten Anordnung der Objekte 66–70 ist
nur das Objekt 70 zur Bekämpfung einklassifiziert. Alle
drei steuerbordseitig angeordneten Strahlwerfer 6–10 sind
auf das Objekt 70 gerichtet, wobei das Prozessmittel einen
Zielbereich 72 festgelegt hat, der im Wesentlichen identisch
ist mit den Umrissen des Objekts 70. Durch die hochauflösenden Bildsensoren 44 wurden
außerdem
drei weitere Objekte 74, 76, 78 als Menschen
im Objekt 70 erkannt, die vom Prozessmittel bzw. der Bilderfassungseinrichtung
permanent verfolgt werden. Auch diese Objekte 74–78 werden
nach vorgegebenen Kriterien priorisiert.
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Zur
Bekämpfung
des Objekts 70 sprechen sich die Strahlwerfer 6–16 soweit
ab, dass sie sich untereinander darauf verständigen, wer welches Objekt 70, 74–78 bekämpft. Da
sich das Objekt 70 nur innerhalb der Wirkbereiche 52 und 54 befindet,
kann es nur durch die Strahlwerfer 6, 8 bekämpft werden. Diese
verständigen
sich darauf, dass der Strahlwerfer 8 das Objekt 78 und
der Strahlwerfer 6 die beiden Objekte 74, 76 in
schnellem Wechsel von beispielsweise zwei Sekunden mit Seewasser
beschießt.
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Sobald
der Zielbereich 72 mit dem Objekt 70 bzw. den
darin zu bekämpfenden
Objekten 74–78 festgelegt
ist, wird aus der Entfernung zwischen jeweils einem zu bekämpfenden
Objekt 74–78 und dem
jeweiligen Strahlwerfer 6, 8 die notwenige Strahlgeschwindigkeit
an der Mündung
und daraus der notwendige Betriebsdruck ermittelt, der im Zielbereich 72 bzw.
im gewünschten
Auftreffpunkt des jeweiligen Strahls zu der erforderlichen konstanten, nicht
letalen Wirkung führt.
Wenn der erforderliche Betriebsdruck den verfügbaren Betriebsdruck übersteigt,
wird der verfügbare
Betriebsdruck eingestellt. Die Ermittlung des einzustellenden erforderlichen Betriebsdrucks
wird laufend wiederholt.
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Aus
dem gewünschten
Auftreffpunkt des jeweiligen Strahls auf einem zu bekämpfenden
Objekt 74–78 und
aus der relativen Position und Geschwindigkeit zwischen Objekt 74–78 und
Schiff 2, einer Schwankungsbewegung des Schiffs 2 und
einer Windrichtung 82 und einer Windstärke wird die benötigte Ausrichtung
der jeweiligen Strahlwerfer in Azimut und Elevation berechnet. Dementsprechend
wird anschließend
der entsprechende Strahlwerfer 6, 8 ausgerichtet
und der Strahl gestartet. Mit Hilfe der Prozesseinheit 42 bzw.
der Bildsensoren 46, 44 wird nun nach der entfernungsabhängigen Strahllaufzeit der
tatsächliche
Auftreffpunkt ermittelt und eine Ablage zwischen tatsächlichem
und gewünschtem
Auftreffpunkt des jeweiligen Strahls festgestellt. Der gewünschte Auftreffpunkt
für die
Ausrichtungsberechnung wird um diese Ablage korrigiert. Die Berechnung
der Ausrichtung der Strahlwerfer 6, 8 wird laufend
wiederholt. Eine Neuberechnung der Ablage erfolgt in Zeitintervallen,
die sich aus der Laufzeit des jeweiligen Strahls ergeben. Es erfolgt
somit eine kontinuierliche Nachregelung der Ausrichtung des jeweiligen
Strahlwerfers 6, 8, sodass der tatsächliche
Auftreffpunkt im gewünschten
Aufreffpunkt liegt.
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Je
nach Größe, Position
relativ zum Schiff, Fahrgeschwindigkeit und Richtung relativ zum
Schiff und Aussehen des Objekts 70 – ob es sich um ein offenes
oder geschlossenes Boot handelt – sprechen sich die Strahlwerfer 6–10 hinsichtlich
einer Bekämpfungsstrategie
ab. Bei einem offenen und kleinen Boot kann so von einem Bekämpfen der
Objekte 74–78 auf
ein Fluten des Objekts 70 umgeschaltet werden, wobei die
beteiligten Strahlwerfer 6, 8 von einem scharfen
Strahl mit begrenzter Wirkung auf eine maximale Förderleistung
umschalten.
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Je
nach Bekämpfungsstrategie
können
dem geschossen Fluid Zusätze
beigegeben werden, die in einem Behälter 80 im Strahlwerfer 6–16 lagern
können.
Solche Inhaltsstoffe können
gasförmige,
flüssige
oder feste Inhaltsstoffe sein. Gasförmige oder flüssige Inhaltsstoffe
werden hierbei zweckmäßigerweise
im Bereich des Ventils 40 in das Zentrum des Strahls eingeführt, sodass
sie innerhalb des Strahls vollständig
mit Wasser umgeben sind. Feststoffe, wie beispielsweise Kugeln können in
das gepumpte Wasser eingeführt
werden, z. B. indem sie vom Unterdruck automatisch eingesaugt und
im Strahl verschossen werden.
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Außerdem ist
das Prozessmittel dazu vorbereitet, auf den Objekten 66–70 nach
Flugkörpern
zu suchen. Hierzu sind dem Prozessmittel bzw. der Bilderfassungseinrichtung
Formen von bekannten Flugkörpern
vorgegeben, nach denen in den Bildern der Objekte 66–70 gesucht
wird. Auch hierzu ist die dreidimensionale Erfassung der Objekte 66–70 und
aller sichtbaren Gegenstände
darauf vorteilhaft, die mit Hilfe der mehreren Bildsensoren 44, 46 durchgeführt wird.
Ist ein Flugkörper
erkannt und befindet sich das Objekt 66–70 in einem Wirkbereich 52–62,
so kann eine Bekämpfung
des Flugkörpers
automatisch gestartet werden insbesondere unter Zuhilfenahme von Festkörpern im
Wasserstrahl. Befindet sich der Flugkörper noch außerhalb
der Wirkbereiche 52, 62, so werden die Pumpen
der Strahlwerfer 6–16 gestartet und
ein Wasserdruck wird aufgebaut, sodass der Abschuss eines Wasserstrahls
aus jedem der Strahlwerfer 6–16 in Sekundenbruchteilen
gestartet werden kann.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform mit
einem Unterwasserfahrzeug 84, auf dem ein Strahlwerfer 86 montiert
ist. Der Strahlwerfer 86 kann identisch zum Strahlwerfer 12 aufgebaut
sein. Er ist so auf dem Unterwasserfahrzeug 84 aufgebaut,
dass sein Kopf 32 und seine Lanze 38 sowie die
Bildsensoren 44 und 46 oberhalb der Wasseroberfläche 90 angeordnet
sind, wohingegen der Rest des Unterwasserfahrzeugs 84 – gegebenenfalls
bis auf ein Luftansaugrohr 88 für den Motor – vollständig unter der
Wasseroberfläche 90 zu
liegen kommt. Auf diese Weise bildet eine solche Strahlwerfervorrichtung
ein sehr kleines Bekämpfungsziel,
sodass er sehr nah an zu bekämpfende
Objekte 66–70 herangeführt werden
kann.
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Statt
eines Strahlwerfers 6–16 für eine Flüssigkeit
sind auch Strahlwerfer für
Energiestrahlen denkbar. Diese können
elektromagnetische Strahlen sein, insbesondere im sichtbaren Licht,
im Infrarot oder als Mikrowellenstrahlen, inkohärent oder kohärent. Auch
ein gerichteter Schallstrahl ist denkbar, der in diesem Zusammenhang
auch als Energiestrahl verstanden wird. Dabei können alle oder einige der in der
Figurenbeschreibung oder im vorhergehenden Teil beschriebenen Merkmale
der Strahlwerfervorrichtung 4 vollständig übernommen werden, sodass die
Funktionsweise, Bilderfassung und Kommunikation beibehalten werden
kann. Zu ändern
wären der Strahl
erzeugende und Strahl führende
Teil und gegebenenfalls die Art der Sensorik. Für die Sensorik kommen Sensoren
in Frage, die vorteilhaft im selben Frequenzspektrum empfindlich
sind wie der abgeschossene Strahl. Dieser kann beispielsweise ein
Laserstrahl sein, um alle Personen an Bord eines angreifenden Schiffes
zu blenden. Das geschieht dadurch, dass die Gesichter der Personen
nacheinander im schnellen Wechsel angefahren werden, was für ein Strahlschwenken
eines Lasers kein Problem ist. Ein Schallstrahl in Form eines langreichweitigen akustischen
Schallstrahls, der auf Schmerzen über das Gehör der Angreifer zielt, kann
mit einem bildgebenden akustischen Sensor kombiniert werden. Auf diese
Weise kann das Auftreffen des Schallstrahls im Zielbereich durch
Vibrationen erkannt werden und der Schallstrahl kann in seiner Ausrichtung
im Zielbereich optimiert werden. Mikrowellenstrahlung kann in Kombination
mit einem entsprechenden bildgebenden Mikrowellenempfänger überwacht
werden, wobei die Haut durch die Mikrowellenstrahlen erwärmt wird,
was Schmerzen auslöst
und durch den entsprechenden Sensor erfasst werden kann, um den
Strahl auf die gewünschte
Position zu regeln.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Schiff
- 4
- Strahlwerfervorrichtung
- 6
- Strahlwerfer
- 8
- Strahlwerfer
- 10
- Strahlwerfer
- 12
- Strahlwerfer
- 14
- Strahlwerfer
- 16
- Strahlwerfer
- 18
- Schienenvorrichtung
- 20
- Pfeil
- 22
- Motor
- 24
- Deck
- 26
- Reling
- 28
- Bordwand
- 30
- Motor
- 32
- Kopf
- 34
- Pfeil
- 36
- Pfeil
- 38
- Lanze
- 40
- Düse
- 42
- Prozesseinheit
- 44
- Bildsensor
- 46
- Bildsensor
- 48
- Teilbereich
- 50
- Überwachungsbereich
- 52
- Wirkbereich
- 54
- Wirkbereich
- 56
- Wirkbereich
- 58
- Wirkbereich
- 60
- Wirkbereich
- 62
- Wirkbereich
- 64
- Prozesseinheit
- 66
- Objekt
- 68
- Objekt
- 70
- Objekt
- 72
- Zielbereich
- 74
- Objekt
- 76
- Objekt
- 78
- Objekt
- 80
- Behälter
- 82
- Windrichtung
- 84
- Unterwasserfahrzeug
- 86
- Strahlwerfer
- 88
- Luftansaugrohr
- 90
- Wasseroberfläche