DE102010054754A1

DE102010054754A1 - Marineschiff mit Anordnungen zur zentralen Erfassung von Beschussschäden

Info

Publication number: DE102010054754A1
Application number: DE102010054754A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Determann; Martin Hoppe
Original assignee: Blohm and Voss Naval GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: DE102010054754B4

Abstract

Zur Lokalisierung von Beschussschäden in einer Aussenhaut als Beplankung von Rumpf und/oder Aufbauten von Marineschiffen wird vorgeschlagen, zerstörbare Sensormatten fest an der Innenseite anzuordnen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Sensormatten durch mindestens zwei gegeneinander isolierte Lagen aus elektrisch leitendem Material gebildet und eine zusätzliche Isolierung in ihren Aussenbereichen aumit einer Spannungsversorgung für die elektrisch leitenden Lagen, einem Kurzschlussdetektor sowie einer Verbindung zu einem Netzwerk mit einer Adressierung aufweist und einer Zentraleinheit zuführbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Marineschiff mit Anordnungen zur zentralen Erfassung von Beschussschäden an einer Aussenhaut als Beplankung von Rumpf und/oder Aufbauten sowie freien Aussendecks durch Außeneinwirkungen.
Beschussschäden stellen bei Marineschiffen eine erhebliche Bedrohung dar. Die bekannten Systeme überwachen und detektieren nur die senkundären Schäden an Betriebssystemen, wie Wassereinbruch, elektrische Ausfälle, Feuer, Rauch, Temperatur und Druckverluste. Schäden an der Beplankung werden dagegen manuell durch Inspektionen der Besatzungsmitglieder vorgenommen, die eine Lokalisierung und Bewertung vornehmen. Schäden oberhalb der Wasseroberfläche können unentdeckt bleiben. Ferner besteht bei dieser Handhabung die Schwierigkeit, Treffer mit Geschossen kleiner Kaliber bei asymmetrischen Bedrohungen im Hafen oder auf See zu erfassen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Weise eine sofortige Lokalisierung eines Schadensortes sowie seine Ausdehnung durch Geschosse oder Explosionen zentral zu erhalten, um zeitnahe Gegenmassnahmen einzuleiten und dabei auch multiple Treffer zur schnellen Schadensbewertung zu erfassen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass an der Innenseite der Aussenhaut, wie in freien Feldern von Spanten und Stringern, einzelne zerstörbare Sensormatten fest mit der Aussenhaut verbunden sind und die Sensormatten durch mindestens zwei gegeneinander isolierte Lagen aus elektrisch leitendem Material gebildet und eine zusätzliche Isolierung in ihren Aussenbereichen aufweist, wobei jeder Sensormatte ein Sensorelement mit einer Spannungsversorgung für die elektrisch leitenden Lagen, einem Kurzschlussdetektor sowie einer Verbindung zu einer Datenverarbeitungseinheit mit einer Adressierung aufweist und einer Zentraleinheit zuführbar ist.
Hierdurch wird durch Geschosse oder Explosionen ein Kurzschluss der getrennten leitenden Lagen durch aktive Zerstörung der Aussenhaut erzeugt. Die feste elektronische Adressierung jeder Sensormatte erlaubt mit Hilfe eines Netzwerkes und entsprechender Software die genaue Lokalisierung und Ausdehnung eines Schadens in Echtzeit.
Eine vorteilhafte Anordnung besteht darin, dass die Sensormatte mit ihren isolierten Lagen aus elektrisch leitendem Material, Isolierschichten sowie Sensorelement und Anschlussverbindung eine verklebte bzw. vergossene abgeschlossene Einheit bildet.
Zur ortsfesten Anordnung ist vorgesehen, dass die Sensormatte über eine Klebeverbindung mit der Aussenhaut verbunden ist.
Ferner ist vorgesehen, dass die Sensormatte Aussparungen für einen Durchtritt von Isoliernadeln zur Aufnahme einer Schiffsisolierung aufweisen.
Eine günstige Ausbildung besteht darin, dass die Sensormatten eine Gesamtstärke von weniger als 5 Millimetern aufweisen.
Um eine funktionsfähige relativ dünne anpassungsfähige Anordnung zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die einzelnen Schichten der Sensormatte durch Folien gebildet sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Teilansicht auf eine Innenseite einer Aussenhaut mit einzelnen Sensormatten zwischen Spanten und Stringern,
2 eine perspektivische Darstellung des prinzipiellen Ausbaus einer Sensormatte und
3 eine prinzipielle Schaltungsanordnung mit einer elektronischen Verbindung zu einer Zentrale
Bei der dargestellten Ausführung sind einzelne Sensormatten 1 an der Innenseite einer Aussenhaut 2 als Beplankung in entsprechenden Feldern aus Spanten 3 und Stringern 4 fest mit der Aussenhaut 2 verbunden.
Jede aufgebrachte Sensormatte 1 wird durch elektrisch leitende Lagen 5, 6, als positive Lage 5 und negative Lage 6 gebildet und durch isolierende Lagen 7, 8, 9 getrennt und abgedeckt.
Zusätzlich ist jede Sensormatte 1 mit einem Sensorelement 10 versehen, über das eine Spannungsversorgung der leitenden Lagen 5, 6 sowie einer galvanischen Trennung erfolgt und eine Detektorschaltung mit einer Adressierung und einer Verbindung zu einem Netzwerk beinhaltet.
Für die leitenden Lagen 5, 6 ist vorgesehen, ein Material zu verwenden, wie
Aluminium Gaze,
Niro Gaze,
Aluminiumfolie,
Kohlefaserleinwand/körper,
Kupfer
Während für die isolierenden Lagen 7, 8, 9 ein Glasfaser-/Epoxidaufbau bevorzugt wird und folgende Materialien verwendet werden, wie
Polyethylen,
EPDM,
Neopren^®,
NBR,
Glasfaserleinwand/körper,
Aramidfaserleinwand/körper,
Mylar^® Folie
Die Verbindung der Lagen 5 bis 9 erfolgt bevorzugt mit Epoxidharzen im Vakuumverfahren, um eine optimale mechanische Verbindung und Belastbarkeit des fertigen Bauteils bei minimiertem Gewicht zu erzielen. Alternativ ist ebenfalls eine durch Vulkanisation/Klebung verbundene Konstruktion denkbar.
Die Verbindung der Sensormatte 1 mit der Aussenhaut 2 erfolgt nach der kompletten Konservierung der Metallstrukturen, bevorzugt mit einem Polyurehtan-Kleber auf ganzer Fläche, bevor mit Isolierarbeiten begonnen wird.
Zusätzlich besitzen die Sensormatten 1 durchgehende Aussparungen 16 für einen Durchtritt von Isoliernadeln zur Aufnahme einer Schiffsisolierung.
Das Sensorelement 10 ist an eine lokale Datenverarbeitungseinheit 12 angeschlossen. Die Datenübermittlung an eine Zentraleinheit 14 erfolgt über eine redundante Anbindung der Datenverarbeitungseinheiten 12 an ein Netzwerk 13. In der Zentraleinheit 14 erfolgt die Auswertung der Schadensereignisse, die Lokalisierung der Sensorelemente 10 und Sensormatten 11. Die Zentraleinheit 14 bildet eine Schnittstelle für die Anbindung an weitere Datenverarbeitungssysteme 15 des Schiffes.
Die einzelnen Sensorelemente 10 werden in der Datenverarbeitungseinheit 12 zusammengefasst und mit dem Netzwerk 13 verbunden. Die Anschlußleitung 11 zwischen einem Sensorelement 10 und der Datenverarbeitungseinheit 12 beinhaltet sowohl die für die Datenübermittlung als auch für die Spannungsversorgung der Sensorelemente 10 notwendigen Leitungen. Die Spannungsversorgung der Datenverbeitungseinheit 12 erfolgt durch das Bordnetz. Die Datenbeitungseinheiten 12 und die Zentraleinheit 14 sind redundant an das Netzwerk 13 angeschlossen.
Die Funktion einer Sensormatte 1 besteht darin, dass ein durchschlagendes Projektil einer Waffe oder die durch eine äußere Detonation hervorgerufene Penetration der Beplankung 2 einen Kurzschluss der beiden leitenden Schichten 5, 6 verursacht. Ein Kurzschluss im Bereich von Millisekunden reicht für die sichere Meldung über das Sensorelement 10 an das Netzwerk 11. Die leitenden Schichten 5, 6 jeder Sensormatte 1 sind dabei galvanisch von der Versorgungsspannung getrennt. Durch die Adressierung wird ein Signal über die Datenverarbeitungseinheiten 12 und das Netzwerk 13 an die Zentraleinheit 14 zur Überwachung und Lokalisierung zugeführt. Hierdurch ist die Beschädigung relativ zeitnah überprüfbar und wird sowohl in Textform als auch grafisch im 3D Modell des Schiffes dargestellt.
Der Einsatz einer zweiten Lage Sensormatten 1 auf der Innenseite von Beschussschutzmassnahmen erlaubt zusätzlich die Überwachung der Raumintegrität.

Claims

Marineschiff mit Anordnungen zur zentralen Erfassung von Beschussschäden an einer Aussenhaut als Beplankung von Rumpf und/oder Aufbauten sowie freien Aussendecks durch Ausseneinwirkungen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Aussenhaut (2), wie in freien Feldern von Spanten (3) und Stringern (4), einzelne zerstörbare Sensormatten (1) fest mit der Aussenhaut (2) verbunden sind und die Sensormatten (1) durch mindestens zwei gegeneinander isolierte Lagen (5, 6) aus elektrisch leitendem Material gebildet und eine zusätzliche Isolierung (7, 9) in ihren Aussenbereichen aufweist, wobei jeder Sensormatte (1) ein Sensorelement (10) mit einer Spannungsversorgung für die elektrisch leitenden Lagen (5, 6), einem Kurzschlussdetektor sowie einer Verbindung zu einem Datenverarbeitungseinheit (12) mit einer Adressierung aufweist und einer Zentraleinheit (14) zuführbar ist.
Marineschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (1) mit ihren isolierten Lagen (5, 6) aus elektrisch leitendem Material, Isolierschichten (7, 8, 9) sowie Sensorelement und Anschlussverbindung eine verklebte bzw. vergossene abgeschlossene Einheit bildet.
Marineschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (1) über eine Klebeverbindung mit der Aussenhaut (2) verbunden ist.
Marineschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (1) Aussparungen (16) für einen Durchtritt von Isoliernadeln zur Aufnahme einer Schiffsisolierung aufweisen.
Marineschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatten (1) eine Gesamtstärke von weniger als 5 Millimetern aufweisen.
Marineschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dass die einzelnen Schichten (5 bis 9) der Sensormatte (1) durch Folien gebildet sind.