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Die Erfindung betrifft einen Unterwasser-Täuschkörper zum Schutz von Tauchern im militärischen Einsatz.
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Die Sicherheitsvorkehrungen und der Schutz von Hafenanlagen wurden in der Vergangenheit mehr und mehr ausgebaut. So wurden vermehrt Taucherdetektionssonare entwickelt und eingesetzt. Das Ziel dieser Schutzmaßnahmen ist es, Taucher und kleine Unterwasserfahrzeuge zu lokalisieren. Diese Schutzmaßnahme erschwert die Missionserfüllung von militärischen Tauchern in entsprechenden Infrastrukturen.
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So ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 062 109 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwehr von in ein Unterwasser-Sperrgebiet eindringenden Personen, wie Taucher, Schwimmer und dgl., bekannt, bei dem zur schnellen, präzisen und wirkungsvollen Hinderung einer dem Sperrgebiet sich nähernden Person, von der eine potentielle Eindringgefahr ausgeht, die Person detektiert und auf ihrem Weg zum Sperrgebiet verfolgt wird. Bei Erkennen eines wahrscheinlichen Eindringens in das Sperrgebiet wird ein mit Abwehrmitteln ausgerüstetes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug zu einem Erwartungsbereich gesteuert, und im Erwartungsbereich wird vom Unterwasserfahrzeug aus die verfolgte Person lokalisiert und gegen die verfolgte Person mindestens ein Abwehrmittel eingesetzt.
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Andererseits ist aus der Offenlegungsschrift
DE 36 08 809 A1 eine Einrichtung zum Stören und Täuschen von Wasserschall-Ortungsanlagen, beigestellt als preiswerter Verbrauchsartikel, bekannt. Die Einrichtung soll als hoch-wirksamer Störkörper zur intensiven aktiven und passiven akustischen Verseuchung von Wasser ausgelegt Werden. Dafür ist ein als Aufstiegs-, Schwimm- oder Sinkkörper ausgelegter Tragkörper mit pyrotechnischen Ladungen vorgesehen, deren Abbrand zur impulsförmigen Abgabe von Gasblasen führt, die z. B. niederfrequente Körperschallschwingungen und hochfrequent schwingende äußere Kavitationsschichten an einem Gehäuse hervorrufen, aus dem sie auch zur Ausbildung eines Blasenvorhanges austreten. Vorzugsweise erfolgt ferner eine breitbandige Abstimmung der ins Wasser abgestrahlten Schallwellen über unterschiedlich abgestimmte Stoßwellenrohre. Zugleich können die Reaktionsgase der Ladungen einer Antriebseinrichtung zur Bewegung des pyroakustischen Störkörpers durch das Wasser dienen, um einen größeren Wirkradius aufzuspannen.
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Weiter ist aus der Patentschrift
DE 34 35 130 C1 ebenfalls ein Unterwasser-Störkörper bekannt. Der angetriebene Unterwasser-Störkörper, zum Einsatz gegen Wasserschall-Ortungsanlagen, der einen Gasgenerator zur Abgabe von Gasblasen ins umgebende Wasser aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Gasgenerator zugleich als Schallquelle und als Antriebseinrichtung eines Laufkörpers ausgelegt ist, der einen Reaktionsantrieb aus der Abgabe von, gegenüber dynamischer Verdämmung des umgebenden Wassers, oszillierend expandierenden hochenergetischen Reaktions-Gasblasen erfährt, die ihrerseits Schallquellen eines Schwingungsüberlagerungs-Gebietes sind.
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Weitere, zumindest teilautonom agierende, Unterwasserfahrzeuge sind für Tunneluntersuchungen aus der Publikationsschrift
WO 2003/011 683 A1 bekannt.
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Voraussetzung für den Erfolg der Gegenmaßnahme ist jedoch zunächst die einwandfreie Detektion des militärischen Tauchers, da Abwehrmaßnahmen nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen sind die Kapazitäten schnell gebunden.
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Die Detektion der militärischen Taucher erfolgt herkömmlich Unterwasser mittels Sonar (sound navigation and ranging). Speziell bei Tauchern wird dabei sowohl deren körperliche Signatur als auch aufsteigende CO2 Blasen erkannt. Darüber hinaus ergibt sich ein optischer Effekt an der Wasseroberfläche durch CO2 Blasen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die signifikanten Signaturen eines militärischen Tauchers nachzubilden und Abwehrmaßnahmen durch Vervielfältigung der Ziele zu binden und die Wahrscheinlichkeit einer tatsächlichen Enttarnung des militärischen Tauchers zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem Unteranspruch beschrieben.
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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Verwendung von einem Unterwasser-Täuschkörper die Wahrscheinlichkeit einer Enttarnung des militärischen Tauchers bereits halbiert wird. Voraussetzung ist die Erzeugung einer authentischen Signatur. Mithilfe autonom operierender mini Unterwasserfahrzeuge (Autonomous Underwater Vehicle = AUV) können solche Signaturen erzeugt werden. Dabei bewegen sich die AUVs selbstständig durch das Gewässer und sind aufgrund der entsprechenden Tauchtiefe von 3–5 m nicht von dem Bewegungsprofil eines tatsächlichen militärischen Tauchers zu unterscheiden.
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Das AUV wird dabei mit Reflexionsflächen (Retroreflektoren) ausgeführt, um die unterschiedlichen geometrischen Abmessungen der Ziele in der Sonarsignatur (das Zielmaß) zu kompensieren.
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Ein wesentliches Merkmal der Tauchersignatur ist die zyklische Abgabe von Gasblasen der Tauchgeräte. Zur Simulation von Gasblasen ist der erfindungsgemäße Unterwasser Täuschkörper mit einer Kartusche komprimiertem CO2 Gas ausgerüstet, welches zyklisch über ein Ablassventil CO2 Gas entweichen lässt. Selbstverständlich sind auch andere Gase zu Simulation verwendbar.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Unterwasser-Täuschkörpers besteht darin, dass eine realistische Atemfrequenz simuliert wird. Kampfschwimmer tauchen mit geschlossenen Kreislaufgeräten, Mienentaucher mit halbgeschlossenen und Presslufttaucher mit offenen Systemen. Dieses beinhaltet unterschiedliche Gasmengen (Blasen). Der autonome Unterwasser-Täuschkörper wird mit der Frequenz von max. 0,2 bis 0,3 Hz (12 bis 18 Ablässe pro Minute) programmiert. Dabei wird eine Menge von etwa 0,05–0,1 l freigegeben. Das AUV welches als Unterwasser-Täuschkörper eingesetzt wird, bewegt sich dabei auf einer üblichen Einsatztiefe von 3–5 m.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im einzigen Unteranspruch beschrieben. Die programmierten Routen der AUVs unterscheiden sich grundsätzlich in zwei unterschiedlichen Modi. Modi 1 lenkt den Unterwasser-Täuschkörper nach einer gewissen Zeit beispielsweise nach rechts, während Modi 2 eine Linksbiegung bewirkt. Dieses bewirkt, dass der Taucher im Einsatz bestimmen kann, ob der eingesetzte Tauschkörper in Modi 1 oder Modi 2 fährt, oder ob zwei autonome mini Unterwasserfahrzeuge gleichzeitig als Unterwasser-Täuschkörper eingesetzt werden und in unterschiedlichen Modi fahren. Bei zwei Unterwasser-Täuschkörpern mit unterschiedlichen Modi erscheinen auf dem Sonar (und an der Wasseroberfläche durch die aufsteigenden Blasen) zwei Ziele mit unterschiedlicher Richtung. Da sich beide zuerst in gleicher Richtung bewegen, findet etwas verzögert eine Zieltrennung statt. Im Detektionsverfahren müssten beide Ziele verfolgt werden, da es auch zwei Taucher, oder ein Taucher mit Täuscher in einer anderen Richtung sein könnte. Entsprechende Abwehrmaßnahmen binden Kapazitäten. Fahren zwei Tauschkörper (oder mehr) in eine Richtung, so werden zwei (oder mehr) Taucher simuliert.
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Für die authentische Nachbildung eines militärischen Tauchers ist die Taktung der Atemfrequenz variabel programmiert um eine „Natürlichkeit” zu simulieren.
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Zum besseren Verständnis der Vorrichtung wird folgender Funktionsablauf beschrieben.
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Das autonome mini Unterwasserfahrzeug wird in zwei Modi betrieben. Zu Beginn steuern beide Modi geradeaus. Dann macht Modi 1 eine erste Linksbiegung, während in Modi 2 eine Rechtsbiegung vorgesehen ist. Dies bewirkt, dass der militärische Taucher im Einsatz bestimmen kann, ob das einzelne AUV in Modi 1 oder 2 fährt, oder ob zwei Tauschkörper gleichzeitig eingesetzt werden und in unterschiedlichen Modi fahren.
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Bei zwei Täuschkörpern mit unterschiedlichen Modi erscheinen auf dem Sonar (und an der Wasseroberfläche durch die aufsteigenden Blasen) zwei Ziele mit unterschiedlicher Richtung. Da sich beide zuerst in gleicher Richtung bewegen, findet etwas verzögert eine Zieltrennung statt. Im Detektionsverfahren müssten beide Ziele verfolgt werden, da es auch zwei militärische Taucher, oder ein Taucher mit Täuscher in einer anderen Richtung sein könnte. Entsprechende Abwehrmaßnahmen binden Kapazitäten.
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Fahren zwei AUV (oder mehr) in eine Richtung, so werden zwei (oder mehr) militärische Taucher simuliert.
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Das autonome mini Unterwasserfahrzeug selbst ist so gestaltet, dass Reflektoren (Retroreflektoren) für gute Reflexionsfläche sorgen. Auch ohne CO2 Blasen ist ein Kontakt sichergestellt. Die CO2 Blasen sorgen jedoch für eine zusätzliche Tauschmaßnahme.
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Durch die CO2 Blasen erscheinen Ziele (Kontakte) im Sonar (2D/3D) und an der Wasseroberfläche entsteht eine optisch nachverfolgbare Spur. Diese Spur simuliert ebenfalls einen vorhandenen Taucher für eventuelle Wachposten, auch wenn kein aktives Sonar zur Detektion geschaltet ist.
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Das CO2 (oder anderes Gas) wird in komprimierter Form mitgeführt. Dazu ist ein Speicher an Bord eingesetzt und austauschbar (Kartusche). Dieses ermöglicht den Einsatz auch zu Übungszwecken und zur Ausbildung.
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Die Freigabe des Gases erfolgt nicht willkürlich. Zum einen muss eine realistische Atemfrequenz simuliert werden, zum anderen sind größere Mengen unglaubwürdig. Kampfschwimmer tauchen mit geschlossenen Kreislaufgeräten, Mienentaucher mit halbgeschlossenen und Presslufttaucher mit offenen Systemen. Dieses beinhaltet unterschiedliche Gasmengen (Blasen). Das autonome Unterwasserfahrzeug wird mit der Frequenz von max. 0,2 bis 0,3 Hz (12 bis 18 Ablässe pro Minute) programmiert. Dabei wird eine Menge von etwa 0,05–0,1 l freigegeben. Das AUV welches als Unterwasser-Täuschkörper eingesetzt wird, bewegt sich dabei auf einer üblichen Einsatztiefe von 3–5 m.
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Diese Taktung des CO2 in Gasmenge und Frequenz wird mit einer Abweichung programmiert, damit eine gewisse ”Natürlichkeit” eingebaut wird. Die geringe Gasmenge suggeriert unter anderem auch eine nicht ganz geschlossene Atmung bei einem geschlossenen Kreislaufgerät, was bei Überanstrengung und hoher Einsatzzeit oder Fehler des Tauchers auch real erfolgen könnte.
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Es zeigt die einzige 1 ein AUV in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung.
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Es zeigt die 1 einen AUV Druckkörper 1, sonarreflektierend und damit zur Zieldarstellung geeignet. Innerhalb des AUV Druckkörpers 1 sind Energiezellen 2 zur elektrischen Versorgung der Komponenten untergebracht. Ein Drucksensor 3 überwacht erfindungsgemäß die Tauchtiefe des AUV und steuert bedarfsgemäß der Thruster zur Höhensteuerung 4. Zur Erzeugung der Blasen ist ein Gasmengenregler 5 an dem Druckkörper 1 angebracht und dessen Gasauslass 6 ist direkt mit dem Umgebungswasser verbunden. Der Gasmengenregler wird mithilfe einer Recheneinheit 7 gesteuert und steht zur Gasversorgung mit einer Gaskartusche mit Druckminderer 8 in Verbindung. Die einsatzbedingte Manövrierfähigkeit wird mithilfe von Thrustern 9, 10 erreicht, wobei der Thruster für die Linksdrehung 9 durch die Bodenabdeckung mit Programmwahlschalter 11 an der in Fahrtrichtung rechten Seite mit dem Umgebungswasser verbunden ist. Der Thruster für die Rechtsdrehung 10 ist durch die Bodenabdeckung mit Programmwahlschalter 11 an der in Fahrtrichtung linken Seite mit dem Umgebungswasser verbunden. Das Fahren in gerader Richtung wird durch die Ansteuerung beider Thruster 9 und 10 erreicht.
