-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Abwehr eines Angriffs auf ein Schutzobjekt mit einer Abwehreinrichtung. Daneben betrifft die Erfindung eine Abwehreinrichtung und ein Fahrzeug. Aus der
EP 2 942 597 A1 , der
US 9 019 375 B1 , der
US 2008/0 156 221 A1 , der
US 8 757 486 B2 , der
US 2012 / 0 210 852 A1 und aus der
US 2014/0 138 474 A1 sind Abwehreinrichtungen zur Abwehr eines Angriffs auf ein Schutzobjekt bekannt.
-
Zum Schutz gepanzerter Fahrzeuge können aktive Schutzeinrichtungen genutzt werden, die anfliegende Angriffsmittel bekämpfen. Hierfür sind mehrere Ansätze bekannt. Es können kragenartig an einem zu schützenden Objekt angebrachte Splitterkasetten genutzt werde, die durch eine Gasladung diagonal nach oben vom Schutzobjekt weg beschleunigt werden und das Angriffsobjekt durch eine schräg nach unten gerichtete Splitterladung bekämpfen. Eine Alternative hierzu stellen werferbasierte Lösungen dar, die jedoch aufgrund einer relativ großen Rotationsträgheit sehr aufwendige und schwere Antriebe benötigen, um ausreichend kurze Reaktionszeiten zu ermöglichen. Zudem ist es bekannt, gelenkte Wirkmittel zu nutzen, die zunächst senkrecht nach oben ausgebracht werden und anschließend durch Steuerdüsen in Richtung des Angriffsmittels gelenkt werden. In diesem Fall sind die einzelnen Wirkmittel sehr komplex und aufgrund der aufwendigen Lenk- und Steuervorgänge verlängern sich systembedingt die Reaktionszeiten.
-
Problematisch ist, dass bislang nur bei einigen der werferbasierten Systeme ein Nachladen entsprechender Abwehreinrichtungen unter Schutz, das heißt beispielsweise bei einer fahrzeuggestützten Abwehreinrichtung ohne ein Verlassen des gepanzerten Bereichs des Fahrzeugs, ermöglicht wird. Werferbasierte Lösungen sind jedoch aufgrund der großen notwendigen Motoren sehr schwer. Zudem ist es häufig nicht möglich, Abschattungsbereiche zu vermeiden, in denen keine Abwehr von Bedrohungen möglich ist.
-
Bekannte Abwehreinrichtungen ermöglichen zudem häufig nur eine Abwehr von Bedrohungen aus bestimmten Elevationswinkeln. Vorzugsweise sollte eine Abwehreinrichtung jedoch die gesamte oberirdisch liegende Hemisphäre um das Schutzobjekt abdecken. Nur in diesem Fall ist eine gemeinsame Abwehr von im wesentlich horizontalen Angriffen, wie sie häufig durch panzerbrechende Infanteriewaffen erfolgen, Überflugattacken, bei denen ein Angriffsmittel das Schutzobjekt in einer Höhe von wenigen Metern überfliegt und es durch eine schräg installierte Ladung attackiert, und sogenannten Top-Attacken, bei denen ein Angriff im Wesentlichen senkrecht von oben erfolgt, möglich.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur aktiven Abwehr eines Angriffs auf ein Schutzobjekt anzugeben, das bezüglich der genannten Anforderungen verbessert ist.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Stangenmagazin zu nutzen, in dem mehrere Wirkmittel gestapelt sind. Dies ermöglicht eine Mehrfachnutzung der Abwehreinrichtung ohne ein dazwischenliegendes Nachladen. Das Stangenmagazin kann beispielsweise so angeordnet werden, dass es in einen gepanzerten Bereich hineinragt, wodurch ein Laden des Stangenmagazins unter Schutz erfolgen kann. Das Wirkmittel wird typischerweise nicht direkt in Richtung des Angriffsmittels ausgestoßen. Eine Abwehr des Angriffsmittels erfolgt erst durch Projektile, die durch ein Zünden einer Wirkladung des Wirkmittels nach dem Ausstoßen des Wirkmittels in Richtung des Angriffsmittels beschleunigt werden. Hierbei kann das Wirkmittel in eine Flugrichtung, vorzugsweise vertikal, ausgestoßen und das wenigstens eine Projektil nach dem Ausstoßen gewinkelt zur Flugrichtung beschleunigt werden. Durch dieses Vorgehen kann in Fällen, in denen die Abwehreinrichtung an dem Schutzobjekt, insbesondere an einem Fahrzeug, angeordnet ist, eine Abschattung durch Anbauten am Schutzobjekt weitegehend vermieden werden.
-
Die Erfassung der Flugbahn des Angriffsmittels kann erfolgen, indem das Angriffsmittel über Sensoren, insbesondere über Radar- und/oder Infrarotsensoren, erfasst und verfolgt wird. Ein derartiges Vorgehen ist aus dem Stand der Technik bekannt und soll nicht detailliert erläutert werden.
-
Die Flugbahndaten können eine Position und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Flugrichtung des Angriffsmittels beschreiben. Aus den Flugbahndaten kann eine zukünftige Flugbahn und somit eine zukünftige Position des Angriffsmittels für wenigstens einen zukünftigen Zeitpunkt bestimmt werden.
-
Das Wirkmittel kann derart eingerichtet sein, dass eine Vielzahl relativ kleiner Projektile in einen Wirkwinkel beschleunigt werden, in dem sich das Angriffsmittel gemäß den Flugbahndaten voraussichtlich aufhält. Bei der Wirkladung kann es sich um eine projektilbildende Ladung handeln, bei der durch Sprengumformung vorzugsweise feste Projektile gebildet werden. Durch Ansprengen einer Scheibe können eine Vielzahl von Fragmenten gebildet oder die Scheibe aufgeschmolzen werden, wobei sich beim Erstarren mehrere Projektile bilden. Beispielseiweise kann eine Tantalscheibe genutzt werden. Projektilbildende Ladungen sind als „explosively formed projectile“ beziehungsweise „self-forming fragments“ bekannt. Auch Blast- oder Splitterladungen können genutzt werden.
-
Das Wirkmittel ist vorzugsweise ungelenkt. Ein Antrieb oder ein Steuermittel zur Steuerung der Flugbahn am Wirkmittel sind nicht vorgesehen. Das Stangemagazin kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchmesser aufweisen. Der Innendurchmesser des Stangenmagazins und somit im Wesentlichen auch der Durchmesser der Wirkmittel kann wenigstens 30 cm betragen.
-
Um das Angriffsmittel durch wenigstens eines der Projektile zu treffen und somit unschädlich zu machen, ist es erforderlich, den Ausstoßzeitpunkt, zu dem das aktive Wirkmittel aus dem Stangenmagazin ausgestoßen wird, und den Zündzeitpunkt, zu dem die Wirkladung des Wirkmittels gezündet wird, entsprechend anzupassen. Der Ausstoßzeitpunkt und der Zündzeitpunkt sind abhängig von der Richtung, in die das Projektil beschleunigt wird, der Ausstoßgeschwindigkeit des Wirkmittels, der Geschwindigkeit des wenigstens einen Projektils sowie der Flugbahn des Angriffsmittels. Die Flugbahn des Angriffsmittels kann durch Auswertung der Flugbahndaten prognostiziert werden. Möglichkeiten, um die Richtung, in die das Projektil beschleunigt wird, das heißt einen Wirkwinkel der Wirkladung, anzupassen, werden später noch erläutert. Werden der Wirkwinkel des Wirkmittels sowie die Flugbahn als gegeben betrachtet, so können in deren Abhängigkeit ein Zündzeitpunkt und Ausstoßzeitpunkt derart bestimmt werden, dass das Angriffsmittel mit wenigstens einem Projektil getroffen wird.
-
Zum Ausstoßzeitpunkt kann eine Steuereinrichtung eine Zündeinrichtung des Stangenmagazins ansteuern, um die Austreibladung zu Zünden. Die der Austreibladung zugewandten Seiten der benachbarten Wirkmittel können jeweils gehärtet sein, um eine Beschädigung des aktiven Wirkmittels beziehungsweise des zu diesem benachbart liegenden Wirkmittels durch die Austreibladung zu vermeiden.
-
Der Zündzeitpunkt kann vor dem Ausstoß des Wirkmittels oder danach bestimmt oder angepasst werden. Das Wirkmittel kann einen Zeitzähler aufweisen, der vor dem Ausstoß programmiert wird. Es ist jedoch auch möglich, dass nach dem Ausstoß eine Kommunikation zwischen der Abwehreinrichtung und dem Wirkmittel zur Festlegung des Zündzeitpunktes erfolgt. Dies ist per Funk oder Infrarot möglich. Alternativ kann eine kabelgebundene Kommunikation erfolgen, wenn eine Reißleine zwischen der Abwehreinrichtung und dem Wirkmittel genutzt wird. Der Zündzeitpunkt kann direkt durch eine Reißleine bestimmt sein, sodass bei dem Erreichen des Endes der Reißleine eine Zündung der Wirkladung erfolgt. Die Länge der Reißleine kann fest sein, sie kann jedoch auch in Abhängigkeit der Flugbahndaten angepasst werden. Es kann eine Reißleine genutzt werden, die eine vorgegebene Elastizität aufweist. Durch diese kann nach dem Ausstoß eine vorgegebene Kraft auf einen oder mehrere Punkte des Wirkmittels ausgeübt werden, beispielsweise um einem Verkippen des Wirkmittels gegenüber der Ausstoßrichtung entgegenzuwirken.
-
Erfindungsgemäß wird das aktive Wirkmittel oder werden alle Wirkmittel vor dem Ausstoßen des aktiven Wirkmittels durch eine Rotationseinrichtung direkt oder durch eine Rotation des Stangenmagazins um einen in Abhängigkeit der Flugbahndaten berechneten Drehwinkel um eine in Längsrichtung des Stangenmagazins verlaufende Drehachse gedreht. Es ist möglich, dass das ganze Stangemagazin gedreht wird, oder dass nur der Teil des Stangenmagazins gedreht wird, der das aktive Wirkmittel lagert. Alternativ wäre es möglich, das aktive Wirkmittel oder alle Wirkmittel gemeinsam unabhängig von dem Stangenmagazin zu drehen. Durch die Rotation des Wirkmittels wird auch jene Richtung, in die das Projektil zur Abwehr des Angriffsmittels beschleunigt wird, rotiert. Durch die Rotation des Wirkmittels ist es somit möglich, einen Wirkwinkel, in dem die Bekämpfung des Angriffsmittels möglich ist, bezüglich des Stangenmagazins beziehungsweise bezüglich des Schutzobjekts zu rotieren. Der Wirkwinkel überstreicht bei einer Rotation einen ringförmigen Bereich um das Stangenmagazin und somit, wenn das Stangenmagazin am Schutzobjekt oder im Bereich des Schutzobjekts angeordnet ist, um das Schutzobjekt.
-
Zur Abwehr von Angriffsmittel sollen schnelle Reaktionszeiten der Abwehreinrichtung beziehungsweise des Verfahrens zu Abwehr des Angriffs erreicht werden. Daher soll die Drehung um den Drehwinkel möglichst schnell durchführbar sein. Beispielsweise kann eine Rotationseinrichtung verwendet werden, die eine Drehung um einen Drehwinkel von 180° in wenige als 100 ms insbesondere in weniger als 10 ms, ermöglicht. Da im erfindungsgemäßen Verfahren die Rotation um eine Drehachse erfolgt, die in Längsrichtung des Stangenmagazins verläuft und nur das Stangenmagazin, Teile des Stangenmagazins oder eines oder mehrere der Wirkmittel gedreht werden, ist die Rotationsträgheit des zu drehenden Objekts sehr gering. Im erfindungsgemäßen Verfahren können daher schnellere Drehungen erreicht werden und/oder es können kleiner dimensionierte Rotationseinrichtungen genutzt werden, als in Verfahren, die werferbasierte Lösungen nutzen, da bei werferbasierten Lösungen große Teile der zu bewegenden Masse weit von einer Drehachse entfernt sind. Zudem kann beim erfindungsgemäßen Verfahren die zu rotierende Masse nahezu rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse angeordnet sein, womit Belastungen von Lagern oder ähnliches aufgrund von Unwuchten verringert werden.
-
Um hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen zu erreichen, kann ein Elektromotor, insbesondere ein Elektromotor mit hoher Polpaarzahl, als Rotationseinrichtung genutzt werden. Dieser kann als sogenannter Hohl-Torquer genutzt werden, bei dem eine Drehmomentübertragung über die Innenseite einer angetriebenen Hohlwelle erfolgt. Um hohe Drehmomente zu erreichen, kann ein als Außenläufer ausgebildeter Motor genutzt werden.
-
Ein Zündzeitpunkt, an dem Wirkladung gezündet wird, kann in Abhängigkeit der Flugbahndaten bestimmt werden. Die Bestimmung des Zündzeitpunktes kann durch eine schutzobjektseitige Steuereinrichtung erfolgen.
-
In den Wirkmitteln können jeweils Wirkladungen verwendet werden, die mehrere Anzündpunkte aufweisen, wobei ein Anzündpunkt in Abhängigkeit der Flugbahndaten gewählt wird, wobei durch die Wahl des Anzündpunktes eine Wirkrichtung der Wirkladung bestimmt wird. Durch eine Anpassung der Wirkrichtung der Wirkladung kann auch die Flugrichtung des wenigstens einen Projektils und somit ein Wirkwinkel, in dem ein Angriffsmittel bekämpft werden kann, angepasst werden. Die Wirkladung kann insbesondere schräg zur Längsrichtung des Stangenmagazins beziehungsweise zur Flugrichtung des Wirkmittels gerichtet sein. Hierbei kann mit einem ersten Anzündpunkt eine Richtung schräg vorwärts zur Flugrichtung und mit einem zweiten Anzündpunkt eine Richtung schräg rückwärts zur Flugrichtung vorgebeben werden. Es ist auch möglich, dass Anzündpunkte vorgesehen sind, die senkrecht zur Flugrichtung gegeneinander versetzt sind, womit ein Verschwenken der Beschleunigungsrichtung des Projektils beziehungsweise des Wirkwinkels senkrecht zur Flugrichtung erreicht werden kann. Durch eine derartige seitliche Verschiebung des Anzündpunktes kann beispielsweise ein Verkippen des Wirkmittels nach dem Ausstoß zumindest teilweise kompensiert werden. Alternativ könnte die Wirkung durch eine Änderung der Orientierung der Wirkladung in dem Wirkmittel erfolgen. Dies kann durch einen Aktor oder durch das Zünden einer Positionierladung erfolgen.
-
Die Wirkladung kann derart ausgebildet sein, dass sie mehrstufig ist, wobei beispielsweise mehrere separate Platten angesprengt werden, um eine größere Zahl von Projektilen zur Abwehr des Angriffsmittels bereitzustellen.
-
Nach dem Ausstoß kann durch wenigstens einen Lagesensor des Wirkmittels eine eine Rotation des Wirkmittels beschreibende Rotationsinformation erfasst werden, wonach ein Zündzeitpunkt zur Zündung der Wirkladung und/oder die Auswahl eines Anzündpunktes zum Zünden der Wirkladung in Abhängigkeit der Rotationsinformation angepasst wird. Der Lagesensor kann beispielsweise eine oder mehrere Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten erfassen, um die Orientierung des Wirkmittels zu bestimmen. Ergänzend oder alternativ können auf das Wirkmittel wirkende Drehmomente erfasst werden.
-
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist keine Steuerung des Wirkmittels vorgesehen. Da bei einer Rotation des Wirkmittels um die Flugrichtung der Wirkwinkel verschwenkt wird, ist es nicht möglich, das Wirkmittel nach dem Ausstoß durch einen Drall zu Stabilisieren. Um einen kompakten Aufbau der Abwehreinrichtung zu ermöglichen, soll zudem vollständig oder zumindest weitgehend auf eine Flügelstabilisierung verzichtet werden. Während im erfindungsgemäßen Verfahren sehr kurze Zeiträume zwischen dem Ausstoß des Wirkmittels und der Zündung der Wirkladung liegen, womit nur geringe Verkippungen des Wirkmittels zu erwarten sind, kann es vorteilhaft sein, diese zu kompensieren. Die Verkippungen lassen sich in ein Nicken in oder gegen die Richtung des Angriffsmittels und ein seitliches Kippen senkrecht hierzu unterteilen. Ein Nicken kann durch einen früheren oder späteren Zündzeitpunkt kompensiert werden. Bei einem seitlichen Kippen ist es vorteilhaft, wenn, wie vorangehend erläutert, seitlich versetzte Anzündpunkte nutzbar sind, um einen Wirkwinkel des Wirkmittels zu verschwenken. Um diese Anpassungen umzusetzen, kann wirkmittelseitig eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen sein, die eine Rotationsinformation an eine schutzobjektseitige Steuereinrichtung übermittelt, die eine Auswahl des Anzündpunktes und eine Anpassung des Zündzeitpunktes vornimmt, wonach die schutzobjektseitige Steuereinrichtung die entsprechenden Informationen an das Wirkmittel übermittelt und/oder ein Zündsignal, das zur Zündung der Wirkladung an das Wirkmittel übermittelt wird, entsprechend anpasst. Alternativ wäre es möglich, die Auswertung der Rotationsinformation und die resultierende Auswahl des Anzündpunktes und/oder die Anpassung des Zündzeitpunktes durch eine Steuereinrichtung durchzuführen, die im Wirkmittel selbst angeordnet ist.
-
Das Wirkmittel kann vorzugsweise vertikal ausgestoßen werden. Die Ausstoßrichtung kann senkrecht zum Boden, auf dem sich das Schutzobjekt befindet beziehungsweise in Hochrichtung des Schutzobjekts erfolgen.
-
Das Schutzobjekt kann einen gepanzerten Bereich aufweisen, wobei die Abwehreinrichtung an dem Schutzobjekt angeordnet ist, wobei die Wirkmittel durch eine Ladeöffnung des Stangenmagazins in das Stangemagazin gestapelt werden, die in dem gepanzerten Bereich liegt. Das Einbringen der Wirkmittel in das Stangenmagazin kann manuell durch Bedienpersonal oder automatisiert durch einen Lademechanismus erfolgen. Das Bedienpersonal beziehungsweise der Lademechanismus sind, da ein Laden im gepanzerten Bereich erfolgt, beim Ladevorgang geschützt.
-
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung eine Abwehreinrichtung zur Abwehr eines Angriffs auf ein Schutzobjekt, umfassend eine Steuereinrichtung und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von eine Flugbahn eines Angriffsmittels betreffenden Flugbahndaten, wobei die Abwehreinrichtung ein gerades, rohrförmiges Stangenmagazin umfasst, in dem mehrere Wirkmittel mit zwischen den Wirkmitteln angeordneten Austreibladungen in Längsrichtung des Stangenmagazins gestapelt aufnehmbar sind und das einseitig eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Wirkmittel aufweist, wobei eine Zündeinrichtung des Stangemagazins durch die Steuereinrichtung zur Zündung der zu dem am nächsten an der Ausstoßöffnung liegenden, aktiven Wirkmittel benachbarten Austreibladung zu einem in Abhängigkeit der Flugbahndaten bestimmten Ausstoßzeitpunkt ansteuerbar ist, um das aktive Wirkmittel aus dem Stangenmagazin auszustoßen. Die Abwehreinrichtung umfasst eine Rotationseinrichtung, die zur Rotation des Stangenmagazins oder eines Abschnitts des Stangenmagazins, der das aktive Wirkmittel haltert, oder des aktiven Wirkmittels oder aller Wirkmittel um eine in Längsrichtung des Stangenmagazins verlaufende Drehachse eingerichtet ist, wobei die Rotationseinrichtung durch die Steuereinrichtung vor dem Ausstoßen des aktiven Wirkmittels zur Rotation um einen in Abhängigkeit der Flugbahndaten berechneten Drehwinkel ansteuerbar ist.
-
Die Abwehreinrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Sie kann mit den zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Merkmalen mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Folgenden zu der erfindungsgemäßen Abwehreinrichtung erläuterten Merkmalen weitergebildet werden.
-
Die Erfassungseinrichtung kann infrarot- und/oder radarbasiert sein. Sie kann dazu ausgebildet sein, eines oder mehrere Angriffsobjekte zu erkennen und zu verfolgen. Entsprechende Erfassungseinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden.
-
Durch die Steuereinrichtung kann vor oder nach dem Ausstoß des Wirkmittels in Abhängigkeit der Flugbahndaten ein Zündzeitpunkt vorgebbar sein, zu dem eine Zündung der Wirkladung des Wirkmittels erfolgt. Durch die Steuereinrichtung kann ein Zeitzähler des Wirkmittels programmiert werden und/oder die Länge einer Reißleine angepasst werden und/oder ein Zündsignal zur Zündung der Wirkladung an eine Kommunikationseinrichtung des Wirkmittels gesendet werden, um den Zündzeitpunkt vorzugeben. Eine Vorgabe beziehungsweise Anpassung des Zündzeitpunkts nach dem Ausstoß kann zweckmäßig sein, um ein Verkippen des Wirkmittels zu kompensieren.
-
Die Abwehreinrichtung kann eine abwehreinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung umfassen, die durch die Steuereinrichtung ansteuerbar ist, um eine den Zündzeitpunkt betreffende Zündinformation oder ein zu dem Zündzeitpunkt gesendetes Zündsignal an eine wirkmittelseitige Kommunikationseinrichtung zu übertragen. Die Übertragung kann drahtlos, beispielsweise über Funk oder Infrarot, oder drahtgebunden, beispielsweise über eine Reißleine, erfolgen. Der Zündzeitpunkt kann durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer durch die abwehreinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung von der wirkmittelseitigen Kommunikationseinrichtung empfangenen, eine Rotation des Wirkmittels beschreibenden Rotationsinformation anpassbar sein. Die Rotationsinformation kann ein Verkippen und/oder Nicken des Wirkmittels nach dem Ausstoß beschreiben.
-
Durch die Steuereinrichtung kann einer von mehreren Anzündpunkten zur Zündung der Wirkladung des Wirkmittels in Abhängigkeit der Flugbahndaten und/oder der Rotationsinformation auswählbar sein. Der Anzündpunkt bestimmt einen Wirkwinkel beziehungsweise eine Richtung, in die das wenigstens eine Projektil beschleunigt wird. Wie vorangehend zum erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, kann durch eine Auswahl des Anzündpunktes bestimmt werden, ob die Wirkung schräg vorwärts oder schräg rückwärts bezüglich der Flugrichtung des Wirkmittels gerichtet ist. Wird das Wirkmittel vertikal ausgestoßen, können bei einem schräg rückwärts gerichteten Wirkwinkel Angriffsobjekte bekämpft werden, die sich dem Schutzobjekt bodennah nähern. Ein schräg nach vorne gerichteter Wirkwinkel kann genutzt werden, um Überflugattacken beziehungsweise Top-Attacken abzuwehren. Ein Verkippen des Wirkmittels nach dem Ausstoßen kann durch eine Auswahl von seitlich versetzten Anzündpunkten kompensiert werden.
-
Eine Seitenwand des Stangemagazins kann im Bereich der Ausstoßöffnung wenigstens eine Druckausgleichsöffnung aufweisen, um einen Druckgradienten im Bereich der Ausstoßöffnung bei einem Ausstoß des aktiven Wirkmittels zu reduzieren. Vorzugsweise werden mehrere, symmetrisch bezüglich einer Zentralachse angeordnete Druckausgleichsöffnungen genutzt. Nach dem Zünden der Austreibladung wird im Stangenmagazin zunächst ein hoher Druck aufgebaut, der das Wirkmittel zum Ausstoß beschleunigt. Sobald das Wirkmittel aus dem Stangenmagazin austritt, besteht im Übergangsbereich zwischen dem Stangenmagazin und der umgebenden Luft ein hoher Druckgradient. Wird dieser nicht abgebaut, kann dies dazu führen, dass ein Drehmoment auf das Wirkmittel wirkt, das dieses gegenüber der Flugrichtung verkippt. Um diesen Effekt zu reduzieren, können die oben genannten Druckausgleichsöffnungen genutzt werden. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, am Wirkmittel selbst, auf seiner beim Ausstoß dem Stangenmagazin zugewandten Seite, Ausbuchtungen vorzusehen, die beim Austritt des Wirkmittels aus dem Stangemagazin einen Druckausgleich ermöglichen und die vorzugsweise sternenförmig angeordnet sind.
-
Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug, insbesondere ein gepanzertes Fahrzeug, das eine erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung umfasst. Das Stangenmagazin kann derart angeordnet sein, dass die Längsrichtung des Stangenmagazins mit einer Hochachse des Kraftfahrzeugs übereinstimmt, wobei die Ausstoßöffnung an einer Oberseite des Fahrzeugs angeordnet ist. Durch die Kombination eines derartigen vertikalen Ausstoßes mit den vorangehend erläuterten Richtungen der Wirkladung des Wirkmittels kann ein Schutzbereich für das Fahrzeug erreicht werden, der im Wesentlichen die gesamte oberirdische Hemisphäre des Fahrzeugs abdeckt.
-
Das Fahrzeug kann einen durch eine Panzerung geschützten Schutzbereich aufweisen, wobei das Stangenmagazin in dem Schutzbereich eine Ladeöffnung zum Einbringen der Wirkmittel in das Stangemagazin aufweist. Dies ermöglicht ein Nachladen der Abwehrvorrichtung unter Schutz. Das Stangemagazin kann beispielsweise seitlich aufklappbar sein oder von der der Ausstoßöffnung gegenüberliegenden Seite aus beladbar sein.
-
Es ist möglich, dass durch die Steuereinrichtung bei einem fahrzeugbodenseitigen Angriff eine Notausstoßladung zündbar ist, um das Stangemagazin vertikal aus dem Fahrzeug auszustoßen. Neben den eingangs erwähnten Angriffen aus der oberirdischen Hemisphäre können gepanzerte Fahrzeuge auch durch bodengestützte Angriffe, beispielsweise Mienen oder improvisierte Sprengkörper angegriffen werden. Ein derartiger Angriff kann zu einer vehementen Aufwärtsbewegung des Fahrzeugs führen. Sowohl diese vehemente Aufwärtsbewegung als auch ein anschließendes Fallen auf den Boden bergen ein erhebliches Verletzungsrisiko für Insassen. Um dieses Risiko zu minimieren, kann das Stangenmagazin als eine Gegenmasse genutzt werden, die vertikal aus dem Fahrzeug ausgestoßen wird, um eine Aufwärtsbeschleunigung aufgrund des fahrzeugbodenseitigen Angriffs zumindest teilweise zu kompensieren. Hierdurch können die bei der Aufwärtsbewegung auf die Insassen wirkenden Beschleunigungen reduziert werden. Zudem kann die Fallhöhe des Fahrzeugs nach der Explosion reduziert werden, wodurch auch bei dem Wiederaufsetzen auf den Boden das Verletzungsrisiko für die Insassen reduziert werden kann.
-
Das Fahrzeug kann einen Beschleunigungssensor umfassen, durch den eine Beschleunigung des Fahrzeugs erfassbar ist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Notausstoßladung zu zünden, wenn die Beschleunigung einen vorgegeben Beschleunigungsgrenzwert übersteigt.
-
Ein Wirkmittel zur Abwehr eines Angriffs auf ein Schutzobjekt, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren nutzbar ist, füllt den Rohrquerschnitt des Stangenmagazins vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus. Es kann, wie vorangehend erläutert, einseitig Ausnehmungen aufweisen, die dem Druckausgleich beim Ausstoß des Wirkmittels dienen. Im Wirkmittel kann eine gerichtete Wirkladung mit mehreren Anzündpunkten vorgesehen sein, die nutzbar ist, um wenigstens ein Projektil zur Abwehr des Angriffsmittels zu beschleunigen. Zudem können eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer abwehreinrichtungsseitigen Kommunikationseinrichtung und/oder ein Kippsensor im Wirkmittel vorgesehen sein.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Figuren. Dabei zeigen schematisch:
- 1 Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
- 2 bis 5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 7 und 8 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wirkmittels.
-
1 zeigt ein gepanzertes Fahrzeug 1, das eine Abwehreinrichtung 2 zur Abwehr eines Angriffs auf das Fahrzeug 1 umfasst. Die Abwehreinrichtung 2 umfasst eine Steuereinrichtung 3 und eine Erfassungseinrichtung 4 zur Erfassung von eine Flugbahn eines Angriffsmittels betreffenden Flugbahndaten. Sie weist ein rohrförmiges Stangenmagazin 5 auf, in dem mehrere Wirkmittel 6 mit zwischen den Wirkmitteln 6 angeordneten Austreibladungen 7 in Längsrichtung des Stangenmagazins 5 gestapelt sind. Eine Ausstoßöffnung 8 des Stangemagazins 5 ist im Bereich der Oberseite des Fahrzeugs angeordnet.
-
Die Abwehr eines Angriffs wird im Folgenden mit Bezug auf die 2 bis 5 erläutert. Hierbei zeigt 2 schematisch die relative Lage des Fahrzeugs 1 und eines Angriffsmittels 9. Die 3 bis 5 zeigen einzelne Schritte der Abwehr des Angriffsmittels 9. Zunächst werden durch das Erfassungsmittel 4 Flugbahndaten erfasst, die die Flugbahn 11 des Angriffsmittels 9 betreffen. Die Flugbahndaten beschreiben eine momentane Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Angriffsmittels 9. Die im Beispiel gezeigte Flugbahn ist im Nahbereich des Fahrzeugs 1 linear, weshalb diese Flugbahndaten ausreichen, um eine prognostizierte Position 12 des Angriffsmittels 9 für einen späteren Zeitpunkt zu bestimmen. Um auch komplexere Flugbahnen beschreiben zu können, können zusätzliche Beschleunigungen des Angriffsmittels und/oder ein Typ des Angriffsmittels 9 erfasst und ausgewertet werden.
-
Die genutzten Wirkmittel 6 weisen gerichtete Ladungen als Wirkladung 13 auf, die eine Scheibe 14 ansprengen, wodurch mehrere Projektile erzeugt werden, die über einen Wirkwinkel 15 gestreut werden. Der Wirkwinkel 15 ist wie in 2 dargestellt schräg nach unten gerichtet. Möglichkeiten für eine vertikale Veränderung des Wirkwinkels werden später mit Bezug auf 7 erläutert. Um eine gezielte Abwehr des Angriffsmittels 9 zu ermöglichen, ist der Wirkwinkel 15 in Umfangsrichtung des Fahrzeugs 1 stark eingeschränkt. Um dennoch Angriffe aus im Wesentlichen der gesamten oberirdischen Hemisphäre des Fahrzeugs 1 abwehren zu können, steuert die Steuereinrichtung 3 vor einem Ausstoß des Wirkmittels 6 aus den Stangenmagazin 5 eine Rotationseinrichtung 16 an, die das gesamte Stangenmagazin 5 um eine in Längsrichtung des Stangenmagazins 5 verlaufende Drehachse 17 dreht. Diese Rotation ermöglicht es, die Wirkmittel 6 beispielsweise so auszurichten, dass sie einen Angriff von der Seite oder von vorne oder hinten abwehren können.
-
Da die Abwehr von Angriffen sehr schnell erfolgen soll, ist die Rotationseinrichtung derart ausgebildet, dass eine Rotation um 180° in weniger als 10 ms möglich ist. Diese schnelle Rotation wird dadurch ermöglicht, dass der gezeigte Aufbau des Stangemagazins 5 mit den darin angeordneten Wirkladungen 6 eine geringe Rotationsträgheit aufweist. Zudem wird als Rotationseinrichtung 16 ein drehmomentstarker Elektromotor genutzt. Dieser ist als Außenläufer ausgebildet und greift das Stangenmagazin 5 als innenverlaufende Hohlwelle.
-
Nachdem der korrekte Drehwinkel eingestellt ist, um das Angriffsmittel 9 an seiner voraussichtlichen zukünftigen Position 12 abzufangen, wird durch die Steuereinrichtung 3 die Zündeinrichtung 18 angesteuert, um die Austreibladung 7 zu zünden, die benachbart zu jenem der Wirkmittel 6 ist, das am nächsten an der Ausstoßöffnung 8 liegt. Ein derartiges Zünden ist beispielsweise durch einen Hochspannungspuls möglich. Hierdurch wird, wie in 4 gezeigt, eine Explosion 19 ausgelöst, die das Wirkmittel 6 in Richtung des Pfeils 20 beschleunigt. Der Zeitpunkt für das Zünden der Austreibladung 7 wird durch die Steuereinrichtung 3 in Abhängigkeit der Flugbahndaten bestimmt. Unter Berücksichtigung einer aus den Flugbahndaten prognostizierten Flugbahn 11 des Angriffsmittels 9, der Ausstoßgeschwindigkeit des Wirkmittels 6 und der Fluggeschwindigkeit der durch das Wirkmittel 6 in den Wirkwinkel 15 gestreuten Projektile werden der Ausstoßzeitpunkt und ein Zündzeitpunkt der Wirkladung 13 derart bestimmt, dass das Angriffsmittel 9 an seiner prognostizierten Position 12 abgefangen werden kann. Zu dem Zündzeitpunkt und somit nach einer vorgegeben Steighöhe des Wirkmittels 6 steuert die Steuereinrichtung 3 eine als Infrarotsender ausgebildete, abwehreinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung 21 an, um ein Zündsignal an eine nicht gezeigte Empfangseinrichtung des Wirkmittels 6 zu senden. Nach Empfang dieses Zündsignals wird im Wirkmittel 6 die Wirkladung 13 gezündet um durch Ansprengen der Scheibe 14, wie in 5 gezeigt Projektile in Richtung der prognostizierten Position 12 des Angriffsmittels 9 zu beschleunigen.
-
Wie vorangehend erläutert wird die Flugbahn des Wirkmittels 6 nicht aktiv gesteuert. Eine Drallstabilisierung des Wirkmittels 6 ist nicht möglich, da der Wirkwinkel 15 eine definierte Position aufweisen soll. Um einen einfachen und robusten Aufbau der Wirkmittel 6 zu erhalten, soll nach Möglichkeit auch auf eine Flügelstabilisierung verzichtet werden. Das Wirkmittel 6 soll gerade aus dem Stangemagazin 5 ausgestoßen werden. Hierbei könnte sich ein großer Druckgradient im Bereich der Ausstoßöffnung 8 negativ auswirken. Daher sind im Bereich der Ausstoßöffnung 8 mehrere Druckausgleichsöffnungen 25 vorgesehen, die einen Überdruck im Stangenmagazin 5 teilweise ableiten können.
-
Durch die Nutzung von Austreibladungen 7, die zwischen den Wirkmitteln 6 angeordnet sind, wirken auf das jeweils unter der gezündeten Austreibladung 7 liegende Wirkmittel 6 große Kräfte. Es ist daher vorteilhaft, wenn die der gezündeten Austreibladung 7 zugewandte Seite des Wirkmittels 6 gehärtet ist.
-
Im gezeigten Beispiel wird ein Stangenmagazin 5 mit vier darin gestapelten Wirkmitteln 6 genutzt. Vorteilhaft werden jedoch mehrere der Wirkmittel, beispielsweise acht oder zwölf, in dem Stangemagazin aufgenommen. Dennoch soll ein Nachladen des Stangemagazins 5 mit weiteren Wirkmitteln unter unsicheren Bedingungen erfolgen. Daher ist in einem gepanzerten Schutzbereich 22 des Fahrzeugs 1 eine Ladeöffnung 23 des Stangenmagazins vorgesehen, über die eine Bedienperson 24 das Stangenmagazin 5 nachladen kann, ohne den gepanzerten Schutzbereich 22 zu verlassen.
-
Neben Angriffen mit bewegten Angriffsmitteln können auch fahrzeugbodenseitige Angriffe Insassen des Fahrzeugs 1 verletzen. Derartige Angriffe können durch bodengestützte Sprengkörper, insbesondere Mienen oder improvisierte Explosionsmittel, erfolgen. Diese führen zunächst zu einer vehementen Aufwärtsbewegung und anschließend zu einem Rückfallen des Fahrzeugs 1 auf den Boden. Insbesondere die Aufwärtsbewegung, jedoch auch der Rückfall, können zu einem hohen Verletzungsrisiko mit potentiell großen Verletzungsfolgen für Insassen des Fahrzeugs führen. Im Fahrzeug 1 können die Folgen eines solchen Angriffs reduziert werden, indem das Stangenmagazin 5 als eine Gegenmasse vertikal nach oben ausgestoßen wird. Hierzu kann durch die Steuereinrichtung 3 bei einem fahrzeugbodenseitigen Angriff eine Notausstoßladung 26 gezündet werden, um das gesamte Stangenmagazin 5 mit den darin verbleibenden Wirkmitteln 6 vertikal nach oben aus dem Fahrzeug 1 auszustoßen und somit eine Aufwärtsbeschleunigung zu reduzieren beziehungsweise eine Aufwärtsbewegung zu bremsen. Hierzu wird durch die Steuereinrichtung 3 ein über einen Beschleunigungssensor 27 erfasster Beschleunigungswert mit einem vorgegeben Beschleunigungsgrenzwert verglichen und bei einem Überschreiten des Beschleunigungsgrenzwerts die Notausstoßladung 26 gezündet.
-
Beim bislang beschrieben Vorgehen ist der Wirkwinkel 15 der Wirkladung 13 des Wirkmittels 6 stets nach schräg unten gerichtet, womit nur Angriffsmittel 9 bekämpft werden können, die sich im Nahbereich des Fahrzeugs 1 unterhalb einer gewissen Maximalhöhe befinden. Um auch Angriffsmittel mit im Wesentlichen vertikaler Anflugrichtung oder Angriffsmitteln mit hoher Flughöhe bekämpfen zu können, ist es vorteilhaft, einen verschwenkbaren, horizontalen Wirkwinkel oder verschiedene horizontale Wirkwinkel vorzusehen. Eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, verschiedene Wirkwinkel 10, 15 bereitzustellen, ist in 7 dargestellt. Das Wirkmittel 6 weist eine Wirkladung 13 mit zwei Anzündpunkten 28, 29 auf. Ein durch die wirkmittelseitige Kommunikationseinrichtung 31 von dem Sender 21 empfangenes Infrarotsignal umfasst eine Information, welcher diese Anzündpunkte 28, 29 genutzt werden soll. Diese Information wird durch die Steuereinrichtung 30 ausgewertet, um die Wirkladung 13 an dem entsprechenden Anzündpunkt 28, 29 zu zünden. Je nach genutztem Anzündpunkt 28, 29 wird, wie in den bisherigen Beispielen, ein Wirkwinkel 15 bereitgestellt, der schräg nach unten gerichtet ist, oder ein Wirkwinkel 10, der schräg nach oben gerichtet ist.
-
Wie bereits erläutert, ist es für ein Abfangen des Angriffsmittels 9 wesentlich, dass das Wirkmittel 6 nicht verkippt. Um ein Treffen des Angriffsmittels 9 auch bei einem seitlichen Verkippen des Wirkmittels 6 beziehungsweise bei einem Nicken des Wirkmittels 6 in Richtung des Angriffsmittels 9 oder von diesem weg zu ermöglichen, können unterschiedliche Kompensationsstrategien genutzt werden, die in 7 und 8 dargestellt sind.
-
7 zeigt ein Wirkmittel 6, das eine Steuereinrichtung 30, einen Lagesensor 32 und eine Kommunikationseinrichtung 33 umfasst. Durch den Lagesensor 32 wird ein Verkippen des Wirkmittels 6 bezüglich der Flugrichtung 37 erfasst. Hierbei wird einerseits ein seitliches Verkippen, wie es durch den Pfeil 38 dargestellt ist, und andererseits ein Nicken von oder zum Angriffsmittel 9, wie es in 8 durch den Pfeil 39 dargestellt ist, erfasst. Eine Rotationsinformation, die ein derartiges Verkippen beschreibt, wird über die Kommunikationseinrichtung 33 an die abwehreinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung 21 übermittelt. Die Kommunikation kann kabelgebunden über eine Reißleine oder kabellos über Funk oder Infrarot erfolgen.
-
Wird ein seitliches Verkippen erfasst, kann ein seitlich gegenüber einer Zentralachse des Stangenmagazins 5 beziehungsweise des Wirkmittels 6 angeordneter Anzündpunkt 34, 36 der Wirkladung 13 genutzt werden, um Projektile in einen in Umfangsrichtung gegenüber dem Wirkwinkel 15 verdrehten Wirkwinkel 40 oder 41 zu streuen. Ein Nicken in Richtung des Angriffsmittels 9 oder davon weg, wie durch den Pfeil 39 in 8 gezeigt, kann durch eine Anpassung des Zündzeitpunkts kompensiert werden. Nickt das Wirkmittel 6 von dem Angriffsmittel 9 weg, so wird ein Wirkbereich horizontal nach oben verschwenkt. Dies kann, wie in 8 gezeigt, durch ein Zünden an der Position 42 kompensiert werden. Die Wirkladung 13 wird bei einer geringeren Höhe gezündet, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird. Ein Nicken in Richtung des Angriffsmittels 9 kann kompensiert werden, indem das Wirkmittel 6 erst an der Position 43 gezündet wird. Der Zündzeitpunkt wird somit zeitlich nach hinten verlegt. Eine Anpassung des Zündzeitpunktes kann dadurch erfolgen, dass ein von der abwehreinrichtungsseitigen Kommunikationseinrichtung 21 übertragenes Zündsignal später oder früher gesendet wird. Wird ein interner Zeitzähler im Wirkmittel 6 genutzt, der beispielsweise in der Steuereinrichtung 30 implementiert sein kann, so kann dieser Zähler durch eine entsprechende Kommunikationsnachricht, die über die wirkmittelseitige Kommunikationseinrichtung 33 empfangen wird, angepasst werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Abwehreinrichtung
- 3
- Steuereinrichtung
- 4
- Erfassungsmittel
- 5
- Stangemagazin
- 6
- Wirkmittel
- 7
- Austreibladung
- 8
- Ausstoßöffnung
- 9
- Angriffsmittel
- 10
- Wirkwinkel
- 11
- Flugbahn
- 12
- Position
- 13
- Wirkladung
- 14
- Scheibe
- 15
- Wirkwinkel
- 16
- Rotationseinrichtung
- 17
- Drehachse
- 18
- Zündeinrichtung
- 19
- Explosion
- 20
- Pfeil
- 21
- Kommunikationseinrichtung
- 22
- Schutzbereich
- 23
- Ladeöffnung
- 24
- Bedienperson
- 25
- Druckausgleichsöffnung
- 26
- Notausstoßladung
- 27
- Beschleunigungssensor
- 28
- Anzündpunkt
- 29
- Anzündpunkt
- 30
- Steuereinrichtung
- 31
- Kommunikationseinrichtung
- 32
- Lagesensor
- 33
- Kommunikationseinrichtung
- 34
- Anzündpunkt
- 35
- Anzündpunkt
- 36
- Anzündpunkt