DE102019212105A1 - Operating procedures for a mine clearance system and a mine clearance system for triggering sea mines - Google Patents

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Jörn Grundmann
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Minenräumsystems (21) angegeben,- wobei das Minenräumsystem (21) wenigstens eine Drohne (22) zur Auslösung von Seeminen umfasst,- wobei die Drohne (22) wenigstens ein Magnetelement (27a,27b,28) zur magnetischen Auslösung der Seeminen umfasst,- wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:a) eine translatorische Fortbewegung der wenigstens eine Drohne (22) im Wasser undb) die Durchführung einer ersten Drehbewegung der Drohne (22) bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades (r1). Weiterhin wird ein entsprechendes Minenräumsystem (21) angegeben.A method for operating a mine clearance system (21) is specified, - the mine clearance system (21) comprising at least one drone (22) for triggering sea mines, - the drone (22) at least one magnetic element (27a, 27b, 28) for Magnetic triggering of the sea mines, the method comprising the following steps: a) translational movement of the at least one drone (22) in the water and b) performing a first rotational movement of the drone (22) with respect to a first degree of rotational freedom (r1). A corresponding mine clearance system (21) is also given.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Minenräumsystems, wobei das Minenräumsystem wenigstens eine Drohne zur Auslösung von Seeminen umfasst. Dabei umfasst die Drohne wenigstens ein Magnetelement zur magnetischen Auslösung der Seeminen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Minenräumsystem.The present invention relates to a method for operating a mine clearing system, the mine clearing system comprising at least one drone for triggering sea mines. The drone includes at least one magnetic element for magnetically triggering the sea mines. The invention also relates to a corresponding mine clearance system.

Bei bekannten Systemen zur Fernräumung von Seeminen werden unbemannte Drohnen eingesetzt, die zur Auslösung von Magnetminen mit magnetischen Spulen oder mit Permanentmagneten ausgestattet sind. Diese Magnetelemente erzeugen starke Magnetfelder, die die Seeminen zur Detonation bringen können. Dabei sind die Drohnen so ausgeführt, dass sie durch die Detonation bei dem für die Auslösung typischen Abstand keinen Schaden nehmen.Known systems for the remote clearance of sea mines use unmanned drones which are equipped with magnetic coils or permanent magnets to trigger magnetic mines. These magnetic elements generate strong magnetic fields that can detonate the sea mines. The drones are designed in such a way that they are not damaged by the detonation at the distance typical for triggering.

Solche Drohnen können über ein eigenes Antriebssystem verfügen, beispielsweise verfügt die Deutsche Marine über fernsteuerbare Boote des Typs „Seehund“, welche mit einem Dieselmotor ausgestattet sind. Hierbei ist das Magnetelement als Magnetspule ausgebildet und zur Auslösung der Minen in den Rumpf der fernsteuerbaren Boote integriert. Die Magnetspule selbst ist dabei typischerweise aus einer Vielzahl von Windungen aus Kupferkabel gebildet.Such drones can have their own drive system, for example the German Navy has remote-controlled boats of the "seal" type, which are equipped with a diesel engine. The magnetic element is designed as a magnetic coil and is integrated into the hull of the remote-controlled boats to trigger the mines. The magnetic coil itself is typically formed from a large number of turns of copper cable.

Neben solchen an der Oberfläche schwimmenden Drohnen sind auch Unterwasserdrohnen zur Minenräumung bekannt, die entweder auch über einen eigenen Antrieb verfügen oder von anderen (Unter-)Wasserfahrzeugen gezogen werden können.In addition to such drones floating on the surface, underwater drones for mine clearance are also known, which either also have their own drive or can be pulled by other (sub) watercraft.

Die selbstangetriebenen Drohnen können beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben sein. Generell können bei solchen selbstangetriebenen Drohnen die Magnetelemente prinzipiell entweder als zusätzliche Magnetelemente ausgeführt sein oder aber sie können eine Doppelfunktion erfüllen, bei der sie neben ihrer Funktion zur Minenauslösung außerdem zur Erzeugung eines magnetischen Erregerfeldes in dem Elektromotor dienen. Derartige Minenräumsystem mit magnetischer Doppelfunktion sind beispielsweise in der DE102016203341A1 sowie in der noch nicht offengelegten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2018 217 211.0 beschrieben.The self-propelled drones can for example be powered by an electric motor. In general, the magnetic elements of such self-propelled drones can in principle either be designed as additional magnetic elements or they can fulfill a double function in which, in addition to their function for triggering mines, they also serve to generate a magnetic field in the electric motor. Such mine clearance systems with a magnetic dual function are for example in the DE102016203341A1 as well as in the as yet undisclosed German application with the file number 10 2018 217 211.0 described.

Viele der bekannten Minenräumsysteme weisen nicht nur eine Drohne, sondern mehrere miteinander verbundene Drohnen auf, wobei jede dieser Drohnen ein oder mehrere Magnetelemente zur Auslösung der Seeminen umfasst. Ein solcher Verbund von zusammenhängenden Drohnen, welche gemeinsam als Kette von einem Transportschiff geschleppt werden, ist beispielsweise in der EP0475834B1 beschrieben. Diese Verkettung von mehreren Drohnen dient dazu, eine vorgegebene magnetische Signatur eines hypothetischen Schiffes möglichst detailgetreu nachzubilden. Dies ist deswegen nötig, weil die heutigen relativ komplexen Seeminen dazu ausgelegt sind, nur auf bestimmte magnetische Signaturen anzusprechen, welche den Signaturen von bestimmten Schiffstypen entsprechen. Die Seeminen lassen sich also nicht ohne weiteres durch beliebige magnetische Signale zur Auslösung bringen. Vielmehr ist ein bestimmtes zeitliches Profil einer magnetischen Größe, beispielsweise der von der Seemine gemessenen magnetischen Flussdichte nötig, um eine Detonation zu bewirken. Dieses zeitliche Profil muss der von der Seemine erwarteten, vordefinierten magnetischen Signatur eines bestimmten Schiffstyps möglichst weitgehend entsprechen, um die Detonation der Seemine bewirken zu können.Many of the known mine clearing systems have not just one drone but several interconnected drones, each of these drones comprising one or more magnetic elements for triggering the sea mines. Such a network of connected drones, which are towed together as a chain from a transport ship, is for example in the EP0475834B1 described. This concatenation of several drones is used to reproduce a given magnetic signature of a hypothetical ship as accurately as possible. This is necessary because today's relatively complex sea mines are designed to only respond to certain magnetic signatures that correspond to the signatures of certain types of ships. The sea mines cannot easily be triggered by any magnetic signals. Rather, a certain time profile of a magnetic variable, for example the magnetic flux density measured by the sea mine, is necessary in order to cause a detonation. This time profile must correspond as closely as possible to the predefined magnetic signature of a certain type of ship expected by the sea mine in order to be able to cause the sea mine to detonate.

Um die magnetische Signatur eines vordefinierten Schiffstyps möglichst genau nachbilden zu können, werden nach dem Stand der Technik meist Minenräumsysteme verwendet, deren Längsausdehnung im Bereich der Länge des „vorzutäuschenden“ Schiffstyps liegt. Aus diesem Grund liegt die Kettenlänge von mehreren aneinanderhängenden Drohnen eines Minenräumsystems häufig in der Größenordnung von 100 m oder mehr. Die Anzahl der miteinander verketteten Drohnen kann beispielsweise im Bereich zwischen 3 und 7 liegen, wobei mit einer höheren Drohnenzahl typischerweise eine bessere Genauigkeit bei der Nachbildung einer bestimmten vorgegebenen magnetischen Signatur erreicht werden kann.In order to be able to reproduce the magnetic signature of a predefined type of ship as precisely as possible, according to the state of the art, mine clearance systems are mostly used, the length of which is in the range of the length of the type of ship "to be simulated". For this reason, the chain length of several drones attached to one another in a mine clearance system is often in the order of 100 m or more. The number of drones chained to one another can, for example, be in the range between 3 and 7, with a higher number of drones typically being able to achieve better accuracy in the simulation of a specific predetermined magnetic signature.

Nachteilig bei den Minenräumsystem nach dem Stand der Technik ist, dass durch die hohe Anzahl der verwendeten Drohnen beziehungsweise durch die Länge der eingesetzten Ketten von Drohnen ein vergleichsweise hoher apparativer Aufwand entsteht.The disadvantage of the mine clearance system according to the prior art is that the large number of drones used or the length of the chains of drones used results in a comparatively high level of equipment expenditure.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Minenräumsystems anzugeben, welches den genannten Nachteil überwindet. Insbesondere soll ein Betriebsverfahren zur Verfügung gestellt werden, welches im Vergleich zum Stand der Technik eine möglichst genaue Nachbildung eines vorgegebenen magnetischen Profils bei verringerter Anzahl der Drohnen beziehungsweise bei verringerter Kettenlänge ermöglicht. Eine weitere Aufgabe ist es, ein entsprechendes Minenräumsystem anzugeben.The object of the invention is therefore to specify a method for operating a mine clearance system which overcomes the disadvantage mentioned. In particular, an operating method is to be made available which, in comparison to the state of the art, enables a predefined magnetic profile to be reproduced as precisely as possible with a reduced number of drones or a reduced chain length. Another task is to specify a suitable mine clearance system.

Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren und das in Anspruch 12 beschriebene Minenräumsystem gelöst.These objects are achieved by the method described in claim 1 and the mine clearing system described in claim 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb eines Minenräumsystems, wobei das Minenräumsystem wenigstens eine Drohne zur Auslösung von Seeminen umfasst. Dabei umfasst die Drohne wenigstens ein Magnetelement zur magnetischen Auslösung der Seeminen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  1. a) eine translatorische Fortbewegung der wenigstens eine Drohne im Wasser und
  2. b) die Durchführung einer ersten Drehbewegung der Drohne bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades.
The method according to the invention serves to operate a mine clearing system, the mine clearing system comprising at least one drone for triggering sea mines. The drone includes at least one magnetic element for magnetically triggering the sea mines. The procedure consists of the following steps:
  1. a) translational movement of the at least one drone in the water and
  2. b) performing a first rotational movement of the drone with respect to a first degree of rotational freedom.

Die wenigstens eine Drohne kann dabei prinzipiell entweder selbstangetrieben sein oder sie kann von einem anderen Wasserfahrzeug geschleppt werden. In jedem Fall ist die Drohne dasjenige Element des Minenräumsystems, welche mittels des wenigstens einen Magnetelements zu einer magnetisch induzierten Detonation der Seeminen führen kann. Das wenigstens eine Magnetelement soll also so ausgelegt sein, dass die erzeugte magnetische Flussdichte zur Detonation einer Seemine in der Umgebung der Drohne ausreicht.The at least one drone can in principle either be self-propelled or it can be towed by another watercraft. In any case, the drone is that element of the mine clearance system which can lead to a magnetically induced detonation of the sea mines by means of the at least one magnetic element. The at least one magnetic element should therefore be designed so that the generated magnetic flux density is sufficient to detonate a sea mine in the vicinity of the drone.

Die Drohne kann prinzipiell entweder an der Wasseroberfläche schwimmen oder tauchend unter der Wasseroberfläche bewegt werden. Es ist auch grundsätzlich eine Kombination dieser beiden Modi „Schwimmen“ und „Tauchen“ möglich. In jedem Fall soll gemäß Schritt a) eine translatorische Fortbewegung der Drohne erfolgen. Diese translatorische Fortbewegung kann insbesondere eine Bewegung parallel zur Wasseroberfläche sein. Bei der schwimmenden Ausführungsform kann es sich insbesondere um eine Bewegung entlang der Wasseroberfläche handeln. Bei der tauchenden Ausführungsform kann es sich um eine entsprechende Bewegung entlang einer tieferliegenden Ebene handeln, welche parallel zur Wasseroberfläche liegt. Mit anderen Worten kann es sich bevorzugt um eine horizontale translatorische Bewegung handeln. Es ist allerdings auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, dass die translatorische Bewegung zusätzlich auch eine vertikale Komponente enthält, sodass während der horizontalen Bewegung auch gleichzeitig eine Tauchtiefe der Drohne variiert wird. Die Drohne kann also in diesem Fall während der translatorischen Bewegung auch ein Sinken oder Steigen im Wasser durchführen. Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist nur, dass die translatorische Bewegung in Schritt a) zumindest eine horizontale Komponente, also mit anderen Worten eine Richtungskomponente parallel zur Wasseroberfläche aufweist.In principle, the drone can either swim on the water surface or be moved under the water surface while diving. In principle, a combination of these two modes “swimming” and “diving” is also possible. In any case, according to step a), the drone should move in a translatory manner. This translational forward movement can in particular be a movement parallel to the water surface. The floating embodiment can in particular involve a movement along the surface of the water. The submerged embodiment can involve a corresponding movement along a lower plane which is parallel to the water surface. In other words, it can preferably be a horizontal translational movement. However, it is also possible and under certain circumstances advantageous that the translational movement also contains a vertical component, so that a diving depth of the drone is varied at the same time during the horizontal movement. In this case, the drone can also sink or climb in the water during the translational movement. It is only essential in connection with the present invention that the translational movement in step a) has at least one horizontal component, that is to say, in other words, a directional component parallel to the water surface.

In Schritt b) wird zusätzlich zu dieser translatorischen Fortbewegung eine Drehbewegung der Drohne im Wasser durchgeführt. Die Reihenfolge dieser beiden Schritte a) und b) ist dabei grundsätzlich beliebig: sie können beispielsweise entweder gleichzeitig oder auch nacheinander, insbesondere in mehrfach aufeinanderfolgendem Wechsel durchgeführt werden. Die Drohne als frei im Wasser bewegbarer Körper weist grundsätzlich drei unabhängige Rotationsfreiheitsgrade auf. Bei der Drehung der Drohne soll es sich um eine Drehbewegung bezüglich mindestens eines ersten dieser drei Rotationsfreiheitsgrade handeln. Durch die Drehbewegung wird allgemein vorteilhaft erreicht, dass z.B. die magnetische Flussdichte an einem Zielort, welcher in der Umgebung der Drohne liegt, zusätzlich variiert wird.In step b), in addition to this translational movement, the drone rotates in the water. The order of these two steps a) and b) is basically arbitrary: they can for example be carried out either simultaneously or one after the other, in particular in multiple successive changes. The drone as a freely movable body in the water basically has three independent degrees of freedom of rotation. The rotation of the drone should be a rotary movement with respect to at least a first of these three degrees of freedom of rotation. The rotary movement generally has the advantage that, for example, the magnetic flux density at a target location that is in the vicinity of the drone is also varied.

Der beschriebe „Zielort“ kann insbesondere ein Ort in der Umgebung des Minenräumsystems sein, an dem eine Seemine zur Auslösung gebracht werden kann. Dieser Zielort muss nicht auf einen punktartigen Bereich begrenzt sein, sondern es kann sich insbesondere auch um einen räumlich ausgedehnten Auslösebereich handeln, welcher insbesondere die Form eines kegelförmigen Zielbereichs aufweisen kann. Durch das beschriebene Zusammenwirken der translatorischen Fortbewegung und der Drehbewegung der Drohne kann vorteilhaft erreicht werden, dass an dem Zielort ein vordefiniertes magnetisches Profil ausgebildet werden kann, welches weitgehend der magnetischen Signatur eines gegebenen Schiffstyps entspricht. Besonders vorteilhaft liegt dieser Zielort bezüglich der translatorischen Fortbewegung (also „in Fahrtrichtung gesehen“) vor der Drohne. So kann erreicht werden, dass die zur Auslösung der Seeminen erforderliche magnetische Signatur am Zielort simuliert wird, bevor die Drohne (oder auch das Minenräumsystem als Ganzes) den Zielort erreicht. Auf diese Weise kann ein größerer Abstand zwischen dem Minenräumsystem und der detonierenden Seeminen gewahrt werden. Hiermit wird das Risiko einer Beschädigung des Minenräumsystems bei der Detonation der Seeminen reduziert.The “target location” described can in particular be a location in the vicinity of the mine clearance system at which a sea mine can be triggered. This target location does not have to be limited to a point-like area, but in particular it can also be a spatially extended triggering area, which in particular can have the shape of a conical target area. The described interaction of the translatory movement and the rotational movement of the drone can advantageously achieve that a predefined magnetic profile can be formed at the destination, which largely corresponds to the magnetic signature of a given type of ship. This destination is particularly advantageously in front of the drone in terms of translational locomotion (ie “viewed in the direction of travel”). In this way it can be achieved that the magnetic signature required to trigger the sea mines is simulated at the target location before the drone (or the mine clearing system as a whole) reaches the target location. In this way, a greater distance between the demining system and the detonating sea mines can be maintained. This reduces the risk of damage to the demining system if the sea mines detonate.

Mit anderen Worten kann durch die beschriebene Kombination von translatorischer Fortbewegung und gezielter Drehbewegung ein gewünschtes magnetisches Profil an einen in Fahrtrichtung vor der Drohne liegenden Zielort vorausprojiziert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei z.B. der Betrag der magnetischen Flussdichte an diesem vorausliegenden Zielort höher ist als in den übrigen Bereichen in der Umgebung der Drohne. Durch die Ausführung der Drehbewegung kann (gegebenenfalls in Kombination mit den weiter unten beschriebenen zusätzlichen Regelgrößen) erreicht werden, dass am Zielort nicht nur zu einer bestimmten Zeit eine bestimmte magnetische Flussdichte erzeugt wird, sondern dass an dem Zielort auch ein bestimmter zeitlicher Verlauf der Flussdichte erzeugt wird, welcher der nachzubildenden magnetischen Signatur weitgehend entspricht. Das auf diese Weise nachgebildete magnetische Profil kann insbesondere ein vordefinierter zeitlicher Verlauf des Betrags der magnetischen Flussdichte, einer oder mehrerer Richtungskomponenten der magnetischen Flussdichte oder auch einer Kombination dieser genannten Größen sein.In other words, a desired magnetic profile can be projected ahead of the drone at a target location in front of the drone in the direction of travel through the described combination of translational forward movement and targeted rotary movement. It is particularly advantageous if, for example, the magnitude of the magnetic flux density at this target location ahead is higher than in the other areas in the vicinity of the drone. By executing the rotary movement (possibly in combination with the additional control variables described below) it can be achieved that not only a specific magnetic flux density is generated at the target location at a specific time, but that a specific temporal course of the flux density is also generated at the target location which largely corresponds to the magnetic signature to be reproduced. The magnetic profile simulated in this way can in particular be a be a predefined time course of the amount of the magnetic flux density, one or more directional components of the magnetic flux density or a combination of these mentioned variables.

Durch diese beschriebene „Vorausprojektion“ eines vorbestimmten magnetischen Profils kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Minenräumsystem eine zuverlässige Detonation eine Seeminen bewirkt, wobei gleichzeitig im Vergleich zum Stand der Technik die Anzahl der benötigten Drohnen und/oder die Länge der verwendeten Kette von Drohnen reduziert werden kann. Diese Reduktion an apparativen Aufwand kann dadurch erreicht werden, dass mittels der Drehbewegung der Drohne ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Verfügung steht, um ein komplexes magnetisches Profil an einem gegebenen Zielort nachzubilden. So kann die Ausdehnung des Minenräumsystems insbesondere dadurch reduziert werden, dass das Vorbeifahren eines ausgedehnten Drohnenzuges an der Seemine zumindest zum Teil durch ein „Vorausprojizieren“ der gewünschten magnetischen Signatur an den potentiellen Ort der Seemine ersetzt wird. Dies bewirkt den weiteren Vorteil, dass die Detonation unter Umständen auch mit einem größeren und daher sichereren Abstand zum Minenräumsystem erfolgen kann.This described “advance projection” of a predetermined magnetic profile can advantageously ensure that the mine clearing system causes a reliable detonation of sea mines, while at the same time reducing the number of drones required and / or the length of the chain of drones used compared to the prior art can. This reduction in the outlay on equipment can be achieved in that the rotational movement of the drone provides an additional degree of freedom in order to simulate a complex magnetic profile at a given target location. The extent of the mine clearing system can be reduced in particular by replacing an extensive drone train passing the sea mine at least in part by “projecting” the desired magnetic signature at the potential location of the sea mine. This has the further advantage that the detonation can, under certain circumstances, also take place at a greater and therefore safer distance from the mine clearance system.

Das erfindungsgemäße Minenräumsystem weist wenigstens eine Drohne zur Auslösung von Seeminen auf. Die Drohne umfasst wenigstens ein Magnetelement zur magnetischen Auslösung der Seeminen. Außerdem umfasst die Drohne wenigstens ein Steuerelement zum Bewirken einer ersten Drehbewegung der Drohne bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades. Insbesondere ist dieses Steuerelement dazu ausgelegt, die Drehbewegung zu bewirken, während die Drohne eine Wasseroberfläche schwimmt oder unter der Wasseroberfläche taucht. Es soll sich also um ein Steuerelement zum Bewirken einer Drehbewegung der Drohne im Wasser handelt. Es kann sich dabei grundsätzlich entweder um ein aktives oder um ein passives Steuerelement handeln. Unter einem aktiven Steuerelement soll dabei ein solches Steuerelement verstanden werden, welches ein eigenes Antriebselement aufweist, um die entsprechende Drehbewegung aktiv zu bewirken. Unter einem passiven Steuerelement soll dabei ein solches Steuerelement verstanden werden, welches keinen eigenen Antrieb aufweist, aber mit einem weiteren Antrieb (beispielsweise dem translatorischen Antrieb der Drohne oder einem externen Schleppantrieb durch ein Mutterschiff oder eine Führungsdrohne) zusammenwirken kann, um mithilfe der Wasserströmung eine Drehbewegung der Drohne zu bewirken. Mit dem erfindungsgemäßen Minenräumsystem können die weiter oben im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren beschriebenen Vorteile realisiert werden.The mine clearance system according to the invention has at least one drone for triggering sea mines. The drone comprises at least one magnetic element for magnetically triggering the sea mines. In addition, the drone comprises at least one control element for bringing about a first rotational movement of the drone with respect to a first degree of rotational freedom. In particular, this control element is designed to effect the rotary movement while the drone is swimming a surface of water or dipping below the surface of the water. So it is supposed to be a control element for causing the drone to rotate in the water. In principle, it can either be an active or a passive control element. An active control element should be understood to mean such a control element which has its own drive element in order to actively bring about the corresponding rotary movement. A passive control element should be understood to mean such a control element that does not have its own drive, but can interact with a further drive (for example the translational drive of the drone or an external tow drive by a mother ship or a guide drone) in order to use the water flow to perform a rotary movement effect of the drone. With the mine clearance system according to the invention, the advantages described above in connection with the operating method can be realized.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 12 abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens und des Minenräumsystems vorteilhaft miteinander kombiniert werden.Advantageous refinements and developments of the invention are based on the claims 1 and 12 dependent claims and the following description. The described configurations of the method and the mine clearing system can advantageously be combined with one another.

Allgemein besonders vorteilhaft weist die Drohne eine Längsachse A auf, und der erste Rotationsfreiheitsgrad entspricht einer Drehbewegung um diese Längsachse. Mit anderen Worten kann sich bei der Drehbewegung um ein Rollen beziehungsweise Krängen der Drohne handeln. Die längliche Form der Drohne ist besonders bevorzugt, um eine widerstandsarme Bewegung im Wasser zu ermöglichen. Die Drehbewegung um die Längsachse ist entsprechend diejenige Drehbewegung, welche im Wasser mit dem geringsten Widerstand möglich ist. Dies gilt insbesondere bei einer allgemein vorteilhaften weitgehend rotationssymmetrischen Ausgestaltung der Drohne mit der Längsachse A als Symmetrieachse.In general, particularly advantageously, the drone has a longitudinal axis A. on, and the first degree of freedom of rotation corresponds to a rotary movement about this longitudinal axis. In other words, the rotational movement can involve rolling or heeling of the drone. The elongated shape of the drone is particularly preferred in order to enable low-resistance movement in the water. The rotary movement around the longitudinal axis is accordingly the rotary movement that is possible in the water with the least resistance. This applies in particular to a generally advantageous, largely rotationally symmetrical configuration of the drone with the longitudinal axis A. as an axis of symmetry.

Alternativ zur oben beschriebenen Drehung um die Längsachse ist es jedoch auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn der erste Rotationsfreiheitsgrad einer Drehbewegung um eine Achse entspricht, welche senkrecht zur Längsachse liegt. Beispielsweise kann eine solche Drehachse senkrecht zur Längsachse und (bei horizontaler Ausrichtung der Drohne im Wasser) im Wesentlichen parallel zur Wasseroberfläche liegen. Mit anderen Worten kann es sich bei der Drehbewegung dann um ein Stampfen beziehungsweise Trimmen der Drohne handeln. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Drehachse senkrecht zur Längsachse und (bei horizontaler Ausrichtung der Drohne im Wasser) im Wesentlichen senkrecht zur Wasseroberfläche liegen. Mit anderen Worten kann es sich bei der Drehbewegung dann um ein Gieren beziehungsweise klassisches Drehen handeln. Grundsätzlich sind aber auch Drehungen denkbar und unter Umständen vorteilhaft, bei denen diese beschriebenen klassischen maritimen Rotationsfreiheitsgrade miteinander kombiniert werden, so dass eine Drehung bezüglich einer im Verhältnis zur Längsachse der Drohne schrägliegenden Drehachse durchgeführt wird.As an alternative to the above-described rotation about the longitudinal axis, however, it is also possible and under certain circumstances advantageous if the first degree of freedom of rotation corresponds to a rotary movement about an axis which is perpendicular to the longitudinal axis. For example, such a rotation axis can be perpendicular to the longitudinal axis and (when the drone is oriented horizontally in the water) essentially parallel to the water surface. In other words, the rotary movement can then involve stamping or trimming the drone. According to a further alternative, the axis of rotation can be perpendicular to the longitudinal axis and (if the drone is oriented horizontally in the water) essentially perpendicular to the water surface. In other words, the rotary movement can then be a yaw or classic turning. In principle, however, rotations are also conceivable and under certain circumstances advantageous, in which these described classic maritime rotational degrees of freedom are combined with one another, so that a rotation is carried out with respect to an axis of rotation that is inclined in relation to the longitudinal axis of the drone.

Mit jeder der beschriebenen Drehbewegungen lässt sich eine am Zielort bewirkte magnetische Flussdichte bevorzugt dann besonders gut variieren, wenn das wenigstens eine Magnetelement zur Ausbildung eines Magnetfeldes ausgelegt ist, bei dem wenigstens eine Polachse einen von Null verschiedenen Winkel α mit der für den ersten Rotationsfreiheitsgrad relevanten Rotationsachse bildet. Diese Rotationsachse kann besonders bevorzugt die Längsachse der Drohne sein. Unter einer Polachse soll dabei allgemein eine solche Symmetriachse des Magnetfeldes verstanden werden, auf der zwei magnetische Pole angeordnet sind (ein Nordpol und ein Südpol). Eine solche Polachse wird in der Fachwelt auch als magnetische Achse bezeichnet. Bevorzugt kann der Winkel α im Bereich zwischen 10° und 90° liegen und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 45° und 90° liegen. Dann bewirkt eine Drehung um die jeweilige Rotationsachse eine besonders deutliche Änderung des durch die Drohne in der Umgebung erzeugten Magnetfeldes. Diese deutliche Änderung kann insbesondere eine Änderung eines am Zielort erzeugten Betrags der magnetischen Flussdichte oder aber auch eine Änderung des Wert und/oder des Vorzeichens einer oder mehrerer einzelner Richtungskomponenten der Flussdichte sein.With each of the rotary movements described, a magnetic flux density produced at the target location can preferably be varied particularly well if the at least one magnetic element is designed to form a magnetic field in which at least one pole axis has an angle α other than zero with the axis of rotation relevant for the first degree of freedom of rotation forms. This axis of rotation can particularly preferably be the longitudinal axis of the drone. A polar axis is generally to be understood as such a symmetry axis of the magnetic field on which two magnetic poles are arranged (a north pole and a south pole). Such a polar axis is also referred to as a magnetic axis in the specialist field. The angle α can preferably be in the range between 10 ° and 90 ° and particularly preferably in the range between 45 ° and 90 °. Then a rotation around the respective axis of rotation causes a particularly significant change in the magnetic field generated by the drone in the area. This significant change can in particular be a change in an amount of the magnetic flux density generated at the target location or also a change in the value and / or the sign of one or more individual directional components of the flux density.

Allgemein vorteilhaft kann das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt umfassen:

  • c) die Durchführung einer Drehbewegung der Drohne bezüglich eines zusätzlichen zweiten Rotationsfreiheitsgrades. Eine solche Kombination von wenigstens zwei Rotationsfreiheitsgraden entspricht also einer komplexeren Drehbewegung, mittels welcher ein vorgegebenes magnetisches Profil an einem vorgegebenen Zielort noch genauer nachgebildet werden kann. Die beiden miteinander zu kombinierenden Rotationsfreiheitsgrade können allgemein beliebig aus den drei weiter oben beschriebenen klassischen maritimen Rotationsfreiheitsgraden ausgewählt werden (also jeweils zwei der Freiheitsgrade Rollen/Krängen und/oder Stampfen/Trimmen und/oder Gieren/Drehen). Besonders vorteilhaft können auch alle drei der genannten Rotationsfreiheitsgrade miteinander kombiniert werden, um eine noch genauere Nachbildung eines gegebenen magnetischen Profils an einem gegebenen Zielort zu ermöglichen. Allgemein kann dieser zusätzliche Schritt c) ähnlich wie der bereits beschriebene Schritt b) gleichzeitig oder auch abwechselnd mit der Translation in Schritt a) durchgeführt werden. Auch die Schritte b) und c) können prinzipiell entweder gleichzeitig miteinander oder nacheinander durchgeführt werden.
Generally advantageously, the method can include the following additional step:
  • c) performing a rotational movement of the drone with respect to an additional second degree of rotational freedom. Such a combination of at least two degrees of freedom of rotation thus corresponds to a more complex rotational movement, by means of which a predetermined magnetic profile can be simulated even more precisely at a predetermined target location. The two degrees of freedom of rotation to be combined with one another can generally be selected as desired from the three classic maritime degrees of freedom of rotation described above (i.e. two of the degrees of freedom roll / heel and / or pitch / trim and / or yaw / turn). In a particularly advantageous manner, all three of the stated degrees of freedom of rotation can also be combined with one another in order to enable an even more precise simulation of a given magnetic profile at a given target location. In general, this additional step c), similar to the already described step b), can be carried out simultaneously or alternately with the translation in step a). Steps b) and c) can in principle also be carried out either simultaneously with one another or one after the other.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt umfassen:

  • d) die Veränderung einer Tauchtiefe (T) der Drohne. Unter der Tauchtiefe soll hier allgemein die vertikale Entfernung des am tiefsten liegenden Punkts der Drohne zur Wasseroberfläche verstanden werden. Bei einer schwimmenden und nicht vollständig in das Wasser eintauchenden Drohne kann diese Tauchtiefe auch geringer sein als die vertikale Höhe der Drohne. Es kann sich dann also insbesondere um eine Eintauchtiefe einer an der Oberfläche schwimmenden Drohne handeln.
According to a further advantageous embodiment, the method can include the following additional step:
  • d) the change in a diving depth ( T ) the drone. The diving depth is to be understood here generally as the vertical distance of the deepest point of the drone to the water surface. In the case of a floating drone that is not completely submerged in the water, this diving depth can also be less than the vertical height of the drone. It can then in particular be an immersion depth of a drone floating on the surface.

Auch durch eine solche Veränderung der (Ein-)Tauchtiefe kann der an einem gegebenen Zielort erzeugte Zeitverlauf der magnetischen Flussdichte noch genauer an ein vorgegebenes magnetisches Profil angepasst werden. Zur Erzeugung eines vorgegebenen zeitlichen Verlaufs der magnetischen Flussdichte kann also der wenigstens eine Rotationsfreiheitsgrad vorteilhaft mit einer Variation der Tauchtiefe kombiniert werden. Allgemein kann dieser zusätzliche Schritt d) ähnlich wie der bereits beschriebene Schritt c) gleichzeitig oder auch abwechselnd mit der Translation in Schritt a) durchgeführt werden. Auch die Schritte b), c) und/oder d) können prinzipiell entweder alle gleichzeitig miteinander oder zumindest teilweise sequenziell durchgeführt werden.Such a change in the (immersion) depth can also be used to adapt the time curve of the magnetic flux density generated at a given target location even more precisely to a predetermined magnetic profile. In order to generate a predetermined time profile of the magnetic flux density, the at least one degree of freedom of rotation can advantageously be combined with a variation in the immersion depth. Generally, this additional step can d ) similar to the already described step c) can be carried out simultaneously or alternately with the translation in step a). Steps b), c) and / or d) can in principle either be carried out simultaneously with one another or at least in part sequentially.

Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Veränderung der Tauchtiefe kann (entweder innerhalb des Schritts d) oder in einem weiteren optionalen Schritt) auch die Geschwindigkeit und/oder die Richtung der horizontalen Bewegung bzw. der horizontalen Bewegungskomponente der Drohne geändert werden. Auch dies kann vorteilhaft eine noch genauere Nachbildung eines vorgegebenen magnetischen Profils an einem bestimmten Ort ermöglichen.As an alternative or in addition to the described change in the diving depth, you can (either within step d ) or in a further optional step) the speed and / or the direction of the horizontal movement or the horizontal movement component of the drone can also be changed. This, too, can advantageously enable an even more precise simulation of a predetermined magnetic profile at a specific location.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Magnetelement der Drohne ein Permanentmagnet sein. Eine solche permanentmagnetische Drohne weist einen vergleichsweisen geringen apparativen Aufwand auf, sodass sie leicht herzustellen und einfach zu betreiben ist. Sie ist auch vergleichsweise robust.According to a first advantageous embodiment, the at least one magnetic element of the drone can be a permanent magnet. Such a permanent magnetic drone has a comparatively low expenditure on equipment, so that it is easy to manufacture and simple to operate. It is also comparatively robust.

Gemäß einer alternativen, zweiten vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Magnetelement der Drohne ein elektrisches Spulenelement sein. Ein Vorteil einer solchen elektrisch magnetisierten Drohne ist, dass insbesondere durch einen einstellbaren Stromfluss eine gewünschte Höhe der magnetischen Flussdichte relativ leicht modulierbar ist. Das elektrische Spulenelement kann beispielsweise entweder ein normalleitendes oder aber auch ein supraleitendes Spulenelement sein. Bei Verwendung eines supraleitenden Spulenelements können bei vergleichsweise kleiner Baugröße besonders hohe magnetische Flussdichten erzeugt werden.According to an alternative, second advantageous embodiment, the at least one magnetic element of the drone can be an electrical coil element. One advantage of such an electrically magnetized drone is that a desired level of the magnetic flux density can be modulated relatively easily, in particular by means of an adjustable current flow. The electrical coil element can be, for example, either a normally conductive or a superconducting coil element. When using a superconducting coil element, particularly high magnetic flux densities can be generated with a comparatively small overall size.

Es kann auch vorteilhaft sein, die erste Ausführungsform mit wenigstens einem Permanentmagneten und die zweite Ausführungsform mit wenigstens einem elektrischen Spulenelement miteinander zu kombinieren, sodass mehrere unterschiedliche Magnetelemente nebeneinander vorliegen. Allgemein und unabhängig von der genauen Ausführung des Magnetelements bzw. der Magnetelemente können diese zur Ausbildung eines Magnetfeldes ausgelegt sein, dessen Polzahl vorteilhaft zwischen 2 und 16 liegt.It can also be advantageous to combine the first embodiment with at least one permanent magnet and the second embodiment with at least one electrical coil element so that several different magnet elements are present next to one another. In general and independently of the precise design of the magnetic element or the magnetic elements, these can be designed to form a magnetic field, the number of poles of which is advantageously between 2 and 16.

Bei einer Ausführungsform mit wenigstens einem elektrischen Spulenelement kann das Verfahren allgemein vorteilhaft den folgenden zusätzlichen Schritt umfassen:

  • e) eine zeitliche Veränderung eines Betriebsstroms des elektrischen Spulenelements. Hierdurch kann die magnetische Flussdichte an einem vorgegebenen Zielort auf besonders einfache Weise zusätzlich beeinflusst werden. In Kombination mit den bereits weiter oben beschriebenen Variationsmöglichkeiten kann so eine noch genauere Nachbildung eines vorgegebenen magnetischen Profils erfolgen. Allgemein kann dieser zusätzliche Schritt e) ähnlich wie die bereits beschriebenen Schritte b), c) und d) gleichzeitig oder auch abwechselnd mit der Translation in Schritt a) durchgeführt werden. Auch die Schritte b), c), d) und/oder e) können - soweit vorhanden - prinzipiell entweder alle gleichzeitig miteinander oder zumindest teilweise sequenziell durchgeführt werden.
In an embodiment with at least one electrical coil element, the method can generally advantageously include the following additional step:
  • e) a change over time in an operating current of the electrical coil element. As a result, the magnetic flux density at a given target location can also be influenced in a particularly simple manner. In combination with the variation options already described above, an even more precise simulation of a given magnetic profile can be achieved. In general, this additional step e), similar to the steps b), c) and d) already described, can be carried out simultaneously or alternately with the translation in step a). Steps b), c), d) and / or e) can - if available - in principle either all be carried out simultaneously with one another or at least partially sequentially.

Allgemein besonders vorteilhaft kann die wenigstens eine Drohne eine selbstangetriebene Drohne sein. Ein allgemeiner Vorteil einer selbstangetriebenen Drohne liegt darin, dass kein zusätzliches separates Mutterschiff benötigt wird, welches bei einer Detonation einer Seemine gefährdet würde. Somit werden die Risiken für das Mutterschiff und dessen Mannschaft vorteilhaft vermieden.In general, the at least one drone can be a self-propelled drone in a particularly advantageous manner. A general advantage of a self-propelled drone is that no additional separate mother ship is required, which would be at risk if a sea mine were to detonate. Thus, the risks for the mother ship and its crew are advantageously avoided.

Beispielsweise kann die Drohne einen elektrischen Antrieb aufweisen. Hierzu kann die Drohne einen Elektromotor umfassen, welcher beispielsweise eine Antriebsschraube der Drohne antreiben kann. Das zur Minenauslösung dienende wenigstens eine Magnetelement kann dabei vorteilhaft gleichzeitig ein Magnetelement einer Erregervorrichtung des Elektromotors sein, ähnlich wie dies in der DE102016203341A1 sowie in der noch nicht offengelegten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2018 217 211.0 beschrieben ist. Hierbei ist es allgemein besonders vorteilhaft, wenn der Elektromotor eine entsprechend geringe magnetische Abschirmung aufweist.For example, the drone can have an electric drive. For this purpose, the drone can comprise an electric motor which can drive a drive screw of the drone, for example. The at least one magnetic element used to trigger mines can advantageously simultaneously be a magnetic element of an excitation device of the electric motor, similar to that in FIG DE102016203341A1 as well as in the as yet undisclosed German application with the file number 10 2018 217 211.0 is described. It is generally particularly advantageous here if the electric motor has a correspondingly low magnetic shield.

Wie bereits erwähnt kann die Reihenfolge der beschriebenen Schritte unterschiedlich ausgestaltet sein. So können gemäß einer ersten vorteilhaften Variante die beiden Schritte a) und b) gleichzeitig erfolgen. Hierunter soll verstanden werden, dass die beiden genannten Schritte zumindest teilweise zeitlich überlappen. Sie müssen also nicht zwingend genau die gleiche Zeitdauer aufweisen. So ist es beispielsweise möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn Schritt a) über einen längeren Zeitraum ta andauert und Schritt b) innerhalb des Zeitraums ta in einem oder mehreren einzelnen und vergleichsweise kürzeren Zeitintervallen tb durchgeführt wird. Die einzelnen Zeitintervalle tb können dabei prinzipiell entweder untereinander gleich lang oder aber unterschiedlich lang ausgestaltet sein. Wesentlich ist bei dieser ersten Ausführungsvariante nur, dass der Schritt b) erfolgt, während der Schritt a) andauert, also während die Drohne fortbewegt wird. Bevorzugt wird der Schritt b) während dieser Fortbewegung mehrere Male hintereinander durchgeführt. Auf diese Weise kann während der Fahrt der Drohne und somit während ihrer Positionsänderung eine kontrollierte Simulation der gewünschten magnetischen Signatur stattfinden. Ein Vorteil dieser ersten Ausführungsvariante ist, dass die Zeit für die Fortbewegung der Drohne gleichzeitig auch für die gezielte Variation des in der Umgebung erzeugten Magnetfeldes genutzt werden kann. Somit kann ein vorgegebenes ausgedehntes räumliches Gebiet in einer vergleichsweise kurzen Gesamtdauer von dem Minenräumsystem abgefahren werden und trotzdem besonders zuverlässig von aktiven Seeminen befreit werden.As already mentioned, the order of the steps described can be designed differently. Thus, according to a first advantageous variant, the two steps a) and b) can take place simultaneously. This should be understood to mean that the two steps mentioned overlap at least partially in time. So they do not necessarily have to have exactly the same duration. For example, it is possible and under certain circumstances advantageous if step a) lasts over a longer period of time t a and step b) is carried out within the period of time t a in one or more individual and comparatively shorter time intervals t b . The individual time intervals t b can in principle either be of the same length or of different lengths. In this first variant, it is only essential that step b) takes place while step a) continues, that is, while the drone is being moved. Step b) is preferably carried out several times in succession during this movement. In this way, a controlled simulation of the desired magnetic signature can take place while the drone is moving and thus while it is changing position. An advantage of this first variant is that the time for the drone to move can also be used for the targeted variation of the magnetic field generated in the environment. In this way, a predetermined, extensive spatial area can be traversed by the mine clearing system in a comparatively short total time and nevertheless be freed from active sea mines in a particularly reliable manner.

Gemäß einer alternativen, zweiten Variante können die beiden Schritte a) und b) aber auch zeitlich nacheinander erfolgen. Insbesondere können beide Schritte in wiederholter wechselnder Abfolge jeweils mehrfach ausgeführt werden. Mit anderen Worten kann die Drohne jeweils abwechselnd ein Stück translatorisch fortbewegt werden, um dann an der erreichten Position mittels der wenigstens eine Drehbewegung eine gezielte Nachbildung des vorgegebenen magnetischen Profils zu bewirken. Diese beiden Schritte a) und b) können jeweils abwechselnd eine Vielzahl von Malen hintereinander durchgeführt werden, um so ein räumlich ausgedehntes Gebiet zuverlässig abzurastern und von Seeminen zu befreien. Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsvariante kann darin liegen, dass durch die Entkopplung von horizontaler Bewegung und gezielter Modulation des in der Umgebung erzeugten Magnetfeldes eine besonders genaue Nachbildung eines vorgegebenen magnetischen Profils an einem gegebenen feststehenden Zielort erfolgen kann.According to an alternative, second variant, the two steps a) and b) can also take place one after the other. In particular, both steps can each be carried out several times in a repeated alternating sequence. In other words, the drone can alternately be moved a bit in a translatory manner in order to then effect a targeted replication of the predetermined magnetic profile at the position reached by means of the at least one rotary movement. These two steps a) and b) can each be carried out alternately a large number of times in succession in order to reliably scan a spatially extensive area and to free it from sea mines. An advantage of this second embodiment variant can be that by decoupling the horizontal movement and targeted modulation of the magnetic field generated in the environment, a particularly precise simulation of a predetermined magnetic profile can be carried out at a given fixed target location.

Allgemein und unabhängig von der genauen Reihenfolge der beiden beschriebenen Schritte a) und b) ist es in jedem Falle vorteilhaft, wenn der Schritt b) mehrere Male hintereinander durchgeführt wird, wobei die Drohne während der einzelnen Ausführungen des Schritts b) jeweils eine unterschiedliche Position bei einer Projektion auf die Wasseroberfläche einnimmt. Der Schritt b) kann insbesondere in periodisch wiederkehrender Abfolge wiederholt werden. Dabei kann die Dauer der einzelnen Zeitintervalle tb für den Schritt b) jeweils vorteilhaft in einem Bereich zwischen 1 Sekunde und 3 Minuten liegen, besonders bevorzugt zwischen 10 Sekunden und 3 Minuten. Ein solches Zeitintervall ist ausreichend, um bei einer gegebenen Position der Drohne eine vorgegebene magnetische Signatur an wenigstens einem Zielort und insbesondere auch an mehreren Zielorten in der Umgebung dieser Position nachzubilden.In general and regardless of the exact sequence of the two described steps a) and b), it is advantageous in any case if step b) is carried out several times in succession, with the drone in a different position during each execution of step b) a projection on the water surface. Step b) can in particular be repeated in a periodically recurring sequence. The duration of the individual time intervals t b for step b) can each advantageously be in a range between 1 second and 3 minutes, particularly preferably between 10 seconds and 3 minutes. Such a time interval is sufficient to simulate a predetermined magnetic signature at a given position of the drone at at least one target location and in particular also at several target locations in the vicinity of this position.

Vorteilhaft kann das Minenräumsystem auch eine Mehrzahl von Drohnen zur Auslösung von Seeminen umfassen. So kann es also auch im Rahmen dieser Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere solche Drohnen nach Art einer Kette aneinanderhängen und gemeinsam durch das Meer fahren. Durch die weiter oben beschriebenen Vorteile der Erfindung können dabei allerdings die Anzahl der Einzeldrohnen und/oder die räumliche Ausdehnung der Kette im Vergleich zum Stand der Technik reduziert sein, wobei trotzdem ein vorgegebenes magnetisches Profil hinreichend genau nachgebildet werden kann.The mine clearance system can advantageously also include a plurality of drones for triggering sea mines. Thus it can also be provided within the scope of this invention that several such drones are linked together like a chain and travel together through the sea. Due to the advantages of the invention described above, however, the number of individual drones and / or the spatial extent of the chain can be reduced compared to the prior art, although a predetermined magnetic profile can be simulated with sufficient accuracy.

Bei einer solchen Ausführungsform mit mehreren Drohnen ist es besonders vorteilhaft, wenn alle diese Einzeldrohnen die weiter oben beschriebenen Merkmale aufweisen. So können zweckmäßig alle Einzeldrohnen jeweils wenigstens ein Magnetelement zur magnetischen Auslösung von Seeminen aufweisen. Die translatorische Fortbewegung gemäß Schritt a) ist vorteilhaft für die einzelnen Drohnen der Kette gekoppelt. Dabei ist jedoch eine gewisse translatorische Relativbewegung der einzelnen Drohnen nicht ausgeschlossen, da auch hiermit eine besonders genaue Nachbildung eines gegebenen magnetischen Profils erreicht werden kann. Die Drehbewegung gemäß Schritt b) muss zumindest für eine der Drohnen in der Kette realisiert sein. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn alle Drohnen der Kette eine solche Drehbewegung gemäß Schritt b) ausführen. Diese Drehbewegung kann grundsätzlich entweder für alle Drohnen der Kette synchronisiert oder aber unabhängig voneinander erfolgen. Bei einer separaten Ausführung von unterschiedlichen Drehbewegungen der einzelnen Drohnen kann wiederum eine besonders genaue Nachbildung eines gegebenen komplexen magnetischen Profils erreicht werden.In such an embodiment with several drones, it is particularly advantageous if all of these individual drones have the features described above. For example, all individual drones can each have at least one magnetic element for the magnetic triggering of sea mines. The translational movement according to step a) is advantageously coupled for the individual drones in the chain. However, a certain translational relative movement of the individual drones cannot be ruled out, since this also enables a particularly precise reproduction of a given magnetic profile to be achieved. The rotary movement according to step b) must be implemented for at least one of the drones in the chain. However, it is particularly advantageous if all drones in the chain carry out such a rotary movement according to step b). This rotary movement can in principle either be synchronized for all drones in the chain or it can take place independently of one another. With a separate execution of different rotary movements of the individual drones, a particularly precise simulation of a given complex magnetic profile can in turn be achieved.

Bei einer solchen Ausführungsform mit einer Kette von mehreren aneinanderhängenden Drohnen ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine der Drohnen selbstangetrieben ist. Diese eine Drohne kann dann die übrigen Drohnen der Kette hinter sich her schleppen. Alternativ ist es jedoch auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn alle Drohnen der Kette einen eigenen Antrieb aufweisen. Somit wird sowohl eine translatorische Relativbewegung als auch eine separate Drehung der einzelnen Drohnen besonders leicht ermöglicht.In such an embodiment with a chain of several drones attached to one another, it is particularly advantageous if at least one of the drones is self-propelled. This one drone can then tow the other drones in the chain behind it. Alternatively, however, it is also possible and under certain circumstances advantageous if all drones in the chain have their own drive. This enables both a translational relative movement and a separate rotation of the individual drones to be particularly easy.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Minenräumsystems kann die wenigstens eine Drohne eine selbstangetriebene Drohne sein. Unabhängig davon, ob diese Drohne selbstangetrieben ist oder ob sie passiv bewegt wird, kann das Steuerelement zum Bewirken der ersten Drehbewegung grundsätzlich entweder ein aktives oder ein passives Steuerelement sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die wenigstens eine Drohne ein eigenes Antriebselement aufweist, welches sowohl die translatorische Bewegung der Drohne als auch die Drehbewegung der Drohne antreiben kann. Zum Auslösen der Drehbewegung kann dabei gegebenenfalls ein zusätzliches passives Steuerelement vorliegen, beispielsweise ein Ruder oder eine Klappe. Es kann jedoch auch ein zusätzliches aktives Steuerelement für die Drehbewegung vorhanden sein, beispielsweise ein separater Motor.According to an advantageous embodiment of the mine clearance system, the at least one drone can be a self-propelled drone. Regardless of whether this drone is self-propelled or whether it is moved passively, the control element for effecting the first rotational movement can in principle be either an active or a passive control element. It is particularly advantageous if the at least one drone has its own drive element which can drive both the translational movement of the drone and the rotational movement of the drone. To trigger the rotary movement, an additional passive control element, for example a rudder or a flap, can optionally be present. However, there can also be an additional active control element for the rotary movement, for example a separate motor.

Allgemein vorteilhaft und unabhängig vom translatorischen Antrieb der Drohne kann das wenigstens eine Steuerelement beispielsweise ein Ruder, eine Klappe oder ein Motor sein. Der Motor kann besonders vorteilhaft ein separater Motor sein, welche zusätzlich zu einem translatorischen Antriebsmotor der Drohne vorgesehen ist. Insbesondere kann dies ein separater Elektromotor sein. Er kann beispielsweise axial in der Nähe des Schwerpunkts der Drohne angeordnet sein, wo er eine Rollbewegung besonders effektiv auslösen kann.Generally advantageous and independent of the translatory drive of the drone, the at least one control element can be, for example, a rudder, a flap or a motor. The motor can particularly advantageously be a separate motor which is provided in addition to a translatory drive motor of the drone. In particular, this can be a separate electric motor. It can for example be arranged axially in the vicinity of the drone's center of gravity, where it can trigger a rolling movement particularly effectively.

Allgemein und unabhängig vom Antrieb der Drohne und der genauen Realisierung des Steuerelements kann die Drohne so ausgebildet sein, dass in einem Bereich außerhalb der Drohne (aber nahe an ihrem Gehäuse) eine magnetische Flussdichte von wenigstens 5 mT, insbesondere wenigstens 50 mT oder sogar wenigstens 500 mT erreicht werden kann. Mit derart hohen magnetischen Flussdichten in der Nähe der Drohne kann auch aus relativ großer Entfernung eine Magnetmine an einem entfernteren Zielort detoniert werden. Hierzu kann eine Außenwand der Drohne aus amagnetischem Material gebildet sein. Unter einem amagnetischen Material soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung allgemein ein Material mit einer relativen Permeabilität µr von höchstens 300 verstanden werden.In general and regardless of the drive of the drone and the precise implementation of the control element, the drone can be designed so that in an area outside the drone (but close to its housing) a magnetic flux density of at least 5 mT, in particular at least 50 mT or even at least 500 mT can be achieved. With such high magnetic flux densities in the vicinity of the drone, a magnetic mine can be detonated at a distant target location even from a relatively great distance. For this purpose, an outer wall of the drone can be made of non-magnetic material. In connection with the present invention, an amagnetic material should generally be understood to mean a material with a relative permeability μ r of at most 300.

Zusätzlich kann die wenigstens eine Drohne allgemein vorteilhaft noch ein weiteres Auslösesystem zur akustischen und/oder elektrischen Auslösung von Seeminen umfassen. Gemäß einer besonders vorteilhaft Ausführungsform des Minenräumsystems kann dieses wiederum mehrere Drohnen zur Auslösung der Seeminen umfassen.In addition, the at least one drone can generally advantageously also include a further triggering system for acoustic and / or electrical triggering of sea mines. According to a particularly advantageous embodiment of the mine clearing system, this can in turn comprise several drones for triggering the sea mines.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer nachzubildenden magnetischen Signatur eines Schiffes zeigt,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Minenräumsystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
  • 3 eine Rechteckspule zeigt,
  • 4 ein räumliches Profil für eine mit der Rechteckspule der 3 ausgebildete magnetische Flussdichte zeigt,
  • 5 die Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte vom Abstand zum Spulenzentrum für verschiedene Raumrichtungen zeigt,
  • 6 die Abhängigkeit von verschiedenen Komponenten der magnetischen Flussdichte vom Umlaufwinkel für einen magnetischen Quadrupol zeigt und
  • 7 eine schematische Darstellung eines Minenräumsystems nach einem zweiten Beispiel der Erfindung zeigt.
The invention is described below on the basis of a few preferred exemplary embodiments with reference to the attached drawings, in which:
  • 1 shows a schematic representation of a magnetic signature to be simulated of a ship,
  • 2 shows a schematic sectional view of a mine clearance system according to a first embodiment of the invention,
  • 3 shows a rectangular coil,
  • 4th a spatial profile for one with the rectangular coil of the 3 shows developed magnetic flux density,
  • 5 shows the dependence of the magnetic flux density on the distance to the coil center for different spatial directions,
  • 6th shows the dependence of various components of the magnetic flux density on the angle of revolution for a magnetic quadrupole and
  • 7th Figure 4 shows a schematic representation of a demining system according to a second example of the invention.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer magnetischen Signatur 1 eines Schiffes gezeigt, welches eine Längsausdehnung im Bereich von etwa 200 m aufweist. Diese magnetische Signatur sollte durch ein Minenräumsystem möglichst detailgetreu nachgebildet werden, um damit einer modernen komplexen Seeminen das Vorbeifahren eines entsprechenden Schiffs vorzutäuschen und somit die Seemine zum Auslösen zu bringen. In 1 ist die Abhängigkeit des Betrags der magnetischen Flussdichte B von der Position eines Beobachtungspunktes z.B. unterhalb des Schiffs dargestellt. Entsprechend ist auf der Abszisse der horizontale Abstand d des Beobachtungspunkts vom Schwerpunkt des Schiffs in Metern dargestellt. Es handelt sich hier also um eine ortsabhängige magnetische Signatur 1. Beispielhaft ist in 1 nur der Betrag der magnetischen Flussdichte dargestellt. Entsprechende zusätzliche Kurven ergeben sich analog, wenn abhängig vom horizontalen Abstand die einzelnen Richtungskomponenten (beispielsweise in den kartesischen Raumrichtungen x, y und z) der magnetischen Flussdichte betrachtet werden. Moderne komplexe Seeminen sind häufig dazu ausgelegt, sowohl einen gemessenen Verlauf für den Betrag der magnetischen Flussdichte als auch für deren einzelne Richtungskomponenten mit den bekannten magnetischen Signaturen von vordefinierten Schiffstypen abzugleichen und nur bei einer ausreichend hohen Übereinstimmung zu detonieren.In 1 Figure 3 is a schematic representation of a magnetic signature 1 of a ship is shown, which has a length in the range of about 200 m. This magnetic signature should be reproduced as detailed as possible by a mine clearance system in order to simulate a modern complex sea mine that a corresponding ship is passing by and thus trigger the sea mine. In 1 is the dependence of the amount of the magnetic flux density B. shown from the position of an observation point, for example below the ship. The horizontal distance is correspondingly on the abscissa d of the observation point from the center of gravity of the ship in meters. This is a location-dependent magnetic signature 1 . An example is in 1 only the magnitude of the magnetic flux density is shown. Corresponding additional curves result analogously if the individual direction components (for example in the Cartesian spatial directions) are dependent on the horizontal distance x , y and z ) the magnetic flux density must be considered. Modern complex sea mines are often designed to compare a measured course for the amount of magnetic flux density as well as for its individual directional components with the known magnetic signatures of predefined ship types and to detonate only if they match sufficiently.

Im Folgenden wird unter einer magnetischen Signatur allgemein die Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte von einer Ortskoordinate verstanden, wie sie in 1 dargestellt ist. Da eine Seemine aber nicht räumlich ausgedehnt ist, kann sie die detektierten magnetischen Parameter nicht als Funktion des Ortes, sondern nur als Funktion der Zeit messen. Diese Zeitabhängigkeit errechnet sich aus der in 1 gezeigten Ortsabhängigkeit eines magnetischen Parameters in Kombination mit der Geschwindigkeit des vorbeifahrenden Schiffs und dem (kürzesten) Abstand, in dem das Schiff an der stationären Seemine vorbeifährt. Von der Seemine tatsächlich gemessen wird also ein zeitabhängiges magnetisches Profil, welches sich als Funktion der in 1 skizzierten magnetischen Signatur ergibt. Die Aufgabe eines Minenräumsystems ist es daher, das entsprechende zeitabhängige magnetische Profil eines solchen vorbeifahrenden Schiffes möglichst gut zu simulieren und zwar idealerweise nicht nur für den in 1 dargestellten Betrag der magnetischen Flussdichte B, sondern gleichzeitig auch für eine oder mehrere Richtungskomponenten. Dabei können sich komplexe charakteristische Muster für bestimmte vorgegebene Schiffstypen ergeben.In the following, a magnetic signature is generally understood to mean the dependence of the magnetic flux density on a spatial coordinate, as shown in FIG 1 is shown. However, since a sea mine is not spatially extensive, it cannot measure the detected magnetic parameters as a function of location, but only as a function of time. This time dependency is calculated from the in 1 dependence of a magnetic parameter in combination with the speed of the passing ship and the (shortest) distance in which the ship passes the stationary sea mine. A time-dependent magnetic profile is actually measured by the sea mine, which is a function of the in 1 sketched magnetic signature results. The task of a mine clearance system is therefore to simulate the corresponding time-dependent magnetic profile of such a passing ship as well as possible, ideally not only for the in 1 shown amount of magnetic flux density B. but also for one or more directional components at the same time. This can result in complex characteristic patterns for certain predetermined types of ships.

2 zeigt eine schematische teilperspektivische Schnittdarstellung eines Minenräumsystems 21 nach einem ersten Beispiel der Erfindung. Dieses Minenräumsystem 21 umfasst in dem gezeigten Beispiel nur eine einzige Drohne 22, welche hier im Wasser 20 und unterhalb der Wasseroberfläche 29 taucht und zwar mit einer Tauchtiefe T. Alternativ oder zusätzlich kommt jedoch auch ein an der Wasseroberfläche schwimmender Einsatz in Betracht. Die Drohne 21 weist eine zentrale Längsachse A auf und bewegt sich entlang einer Fahrtrichtung v, welche hier mit der Längsachse A zusammenfällt. 2 shows a schematic partial perspective sectional view of a mine clearance system 21st according to a first example of the invention. This mine clearance system 21st includes only a single drone in the example shown 22nd which ones here in the water 20th and below the surface of the water 29 dives with a diving depth T . As an alternative or in addition, however, an insert floating on the surface of the water can also be considered. The drone 21st has a central longitudinal axis A. and moves along a direction of travel v which here with the longitudinal axis A. coincides.

Es handelt sich bei der Drohne 22 um eine selbstangetriebene Drohne, welche sich mittels eines Elektromotors 23 und einer mechanisch damit gekoppelten Antriebsschraube 24 selbst im Wasser fortbewegen kann und nicht von einem Mutterschiff geschleppt werden muss. Alternativ ist aber auch eine Ausführung mit einem nur passiven Schleppantrieb denkbar. Die Drohne 22 ist dazu ausgelegt, an einem Zielort 26 ein zeitabhängiges magnetisches Profil zu erzeugen, welches möglichst genau dem magnetischen Profil entspricht, welches ein mit einer typischen Fahrtgeschwindigkeit vorbeifahrendes Schiff mit einer vorgegebenen magnetischen Signatur erzeugen würde. Mit anderen Worten soll die magnetische Signatur eines bekannten Schiffstyps vorgetäuscht werden, um eine an dem Zielort 26 positionierte Seemine zur Detonation zu bringen.It's the drone 22nd a self-propelled drone, which is driven by an electric motor 23 and a drive screw mechanically coupled to it 24 can even move in the water and does not have to be towed by a mother ship. Alternatively, however, an embodiment with a passive towing drive is also conceivable. The drone 22nd is designed to be at one destination 26th to generate a time-dependent magnetic profile, which corresponds as closely as possible to the magnetic profile that a ship passing at a typical speed would generate with a predetermined magnetic signature. In other words, the magnetic signature of a known type of ship is to be faked to one at the destination 26th detonated the positioned sea mine.

Um das gewünschte zeitabhängige magnetische Profil am Zielort 26 zu erzeugen, ist die Drohne 23 mit wenigstens einem Magnetelement ausgestattet. Nur beispielhaft sind für die Drohne 22 der 2 mehrere unterschiedliche Magnetelemente gezeigt: So weist diese Drohne zum einen mehrere Spulenelemente 27a auf, welche als Erregerspulen des Elektromotors 23 verwendet werden. Diese Spulenelemente 27a erfüllen aber eine Doppelfunktion und dienen gleichzeitig dazu, bei der Erzeugung des gewünschten magnetischen Profils am Zielort 26 mitzuwirken. Zusätzlich sind im hinteren Teil der Drohne 23 weitere Spulenelemente 27b gezeigt, welche ebenfalls bei der Erzeugung des gewünschten magnetischen Profils mitwirken, aber nicht Teil des Elektromotors sind. Von beiden Spulentypen 27a bzw. 27b können jeweils ein oder mehrere in einer solchen Drohne vorhanden sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Spulenelemente mit einem variablen Strom gespeist werden können, sodass die Amplitude des erzeugten Magnetfeldes zusätzlich modulierbar ist. Im vorderen Bereich weist die Drohne 22 zusätzlich einen Permanentmagneten 28 auf, welche hier beispielsweise als ringförmiger Scheibenmagnet dargestellt ist. Grundsätzlich können solche Permanentmagnete jedoch in beliebiger Form und auch in beliebiger Anzahl in der Drohne vorhanden sein. Auch solche Permanentmagnete können bei der Erzeugung des gewünschten magnetischen Profils mitwirken. Die Anordnung der einzelnen unterschiedlichen Typen von Magnetelementen 27a, 27b und 28 innerhalb von einer Drohne ist hier allerdings nur beispielhaft zu verstehen. Es können zwar mehrere solche Elemente innerhalb einer Drohne angeordnet sein, es ist jedoch allgemein ausreichend, wenn Drohne wenigstens ein Magnetelement umfasst, um eine magnetische Auslösung einer Seemine zu bewirken.To get the desired time-dependent magnetic profile at the destination 26th to generate is the drone 23 equipped with at least one magnetic element. Are only exemplary for the drone 22nd of the 2 Several different magnetic elements shown: On the one hand, this drone has several coil elements 27a on which as excitation coils of the electric motor 23 be used. These coil elements 27a but fulfill a double function and at the same time serve to generate the desired magnetic profile at the target location 26th to participate. Additionally are in the back of the drone 23 further coil elements 27b shown which also in generating the desired magnetic profile, but are not part of the electric motor. From both types of bobbins 27a or. 27b there may be one or more in such a drone. It is particularly advantageous if the individual coil elements can be fed with a variable current so that the amplitude of the magnetic field generated can also be modulated. The drone points in the front area 22nd additionally a permanent magnet 28 on, which is shown here, for example, as an annular disc magnet. In principle, however, such permanent magnets can be present in the drone in any form and also in any number. Such permanent magnets can also contribute to the generation of the desired magnetic profile. The arrangement of each different type of magnet element 27a , 27b and 28 within a drone is only to be understood as an example here. Although a plurality of such elements can be arranged within a drone, it is generally sufficient if the drone comprises at least one magnetic element in order to bring about a magnetic triggering of a sea mine.

Beim Beispiel der 2 liegt die aktuelle Fahrtrichtung v der Drohne koaxial mit der Längsachse A. Prinzipiell kann die translatorische Bewegung der Drohne jedoch auch andere Richtungskomponenten aufweisen. In 2 liegt die Fahrtrichtung v leicht schräg im gezeigten Koordinatensystem (mit den kartesischen Richtungskoordinaten x, y und z). Die Fahrtrichtung v weist zwar eine relativ große horizontale Richtungskomponente innerhalb der xy-Ebene auf, welche parallel zur Wasseroberfläche liegt. Sie weist jedoch zusätzlich auch eine leichte Komponente in z-Richtung auf, welche hier einem leichten Sinken der Drohne entspricht.In the example of 2 is the current direction of travel v of the drone coaxial with the longitudinal axis A. . In principle, however, the translational movement of the drone can also have other directional components. In 2 is the direction of travel v slightly inclined in the coordinate system shown (with the Cartesian direction coordinates x , y and z ). The direction of travel v has a relatively large horizontal directional component within the xy plane, which is parallel to the water surface. However, it also has a slight component in the z-direction, which here corresponds to a slight sinking of the drone.

Zusätzlich zu dieser translatorischen Bewegung führt die Drohne aber auch wenigstens eine Drehbewegung bezüglich wenigstens eines Rotationsfreiheitsgrades aus. Die drei unabhängigen Rotationsfreiheitsgrade der Drohne sind in 2 durch die Pfeile r1, r2 und r3 bezeichnet. Dabei entspricht der Rotationsfreiheitsgrad r1 einem Rollen bzw. Krängen der Drohne, der Rotationsfreiheitsgrad r2 entspricht einem Stampfen bzw. Trimmen und der Rotationsfreiheitsgrad r3 entspricht einem Gieren bzw. Drehen. Es kann auch eine komplexe Drehbewegung erfolgen, bei der die Drohne um mehrere der genannten Rotationsfreiheitsgrade gedreht wird. In jedem Fall wird durch die beschriebene Drehung der Drohne die zu einem bestimmten Zeitpunkt am Zielort 26 erzeugte magnetische Flussdichte moduliert. Dies betrifft allgemein sowohl den Betrag als auch die einzelnen Richtungskomponenten der Flussdichte. Somit kann die Drehbewegung dazu genutzt werden, um an dem Zielort 26 das zeitabhängige magnetische Profil, welches der magnetischen Signatur eines vorbeifahrenden Schiffes entsprechen soll, möglichst genau nachzubilden. Um die Nachbildung des gewünschten magnetischen Profils noch weiter zu verbessern kann die beschriebene Drehbewegung optional mit einer Variation der Tauchtiefe T und/oder mit einer Veränderung des Betriebsstroms eines Spulenelements 27a bzw. 28a und/oder mit einer Variation von Fahrtrichtung v und/oder Fahrtgeschwindigkeit kombiniert werden.In addition to this translational movement, the drone also performs at least one rotary movement with respect to at least one degree of rotational freedom. The drone's three independent degrees of freedom of rotation are in 2 by the arrows r1 , r2 and r3 designated. The degree of freedom of rotation corresponds to this r1 rolling or heeling of the drone, the degree of freedom of rotation r2 corresponds to a stamping or trimming and the degree of freedom of rotation r3 corresponds to yawing or turning. A complex rotary movement can also take place in which the drone is rotated through several of the stated degrees of freedom of rotation. In any case, the described rotation of the drone at a certain point in time at the target location 26th generated magnetic flux density modulated. This generally applies to both the amount and the individual directional components of the flux density. Thus, the rotary movement can be used to get to the destination 26th to reproduce the time-dependent magnetic profile, which should correspond to the magnetic signature of a passing ship, as precisely as possible. In order to improve the simulation of the desired magnetic profile even further, the described rotary movement can optionally be varied with the immersion depth T and / or with a change in the operating current of a coil element 27a or 28a and / or with a variation of the direction of travel v and / or driving speed can be combined.

Allgemein besonders wirksam ist es, wenn während der Fahrt der Drohne 22 durch das Wasser zumindest die beschriebene Drehbewegung mehrfach hintereinander ausgeführt wird. Damit kann erreicht werden, dass nacheinander an unterschiedlichen Zielorten 26 ein gewünschtes magnetisches Profil nachgebildet wird. Dies gilt unabhängig davon, ob die ausgeführte Drehbewegung jeweils gleichzeitig mit der translatorischen Vorwärtsbewegung oder abwechselnd mit der translatorischen Vorwärtsbewegung der Drohne durchgeführt wird.In general, it is particularly effective when the drone is in motion 22nd through the water at least the described rotary movement is performed several times in a row. This can be achieved one after the other at different destinations 26th a desired magnetic profile is simulated. This applies regardless of whether the rotary movement carried out is carried out simultaneously with the translational forward movement or alternately with the translational forward movement of the drone.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drehbewegung der Drohne zumindest eine Drehbewegung bezüglich des ersten Rotationsfreiheitsgrades r1 ist, mit anderen Worten wenn sie ein Rollen bzw. Krängen der Drohne umfasst. Um ein solches Rollen zu ermöglichen, ist die Drohne 22 der 2 mit einem Steuerelement 25 versehen. Dies kann entweder ein aktives Steuerelement sein (beispielsweise ein Elektromotor) oder auch ein passives Steuerelement (beispielsweise ein Ruder oder eine Klappe). Auch für die Drehbewegung bezüglich der anderen Rotationsfreiheitsgrade r2 und/oder r3 können entsprechende hier nicht näher dargestellte weitere Steuerelemente vorgesehen sein.It is particularly advantageous if the rotational movement of the drone is at least one rotational movement with respect to the first degree of rotational freedom r1 is, in other words, if it includes rolling or heeling of the drone. To enable such a roll, the drone is 22nd of the 2 with a control 25th Mistake. This can either be an active control element (for example an electric motor) or also a passive control element (for example a rudder or a flap). Also for the rotary movement with respect to the other rotational degrees of freedom r2 and or r3 Corresponding further control elements (not shown here) can be provided.

Die Minenauslösung durch das beschriebene Minenräumsystem 21 ist besonders wirksam, wenn an dem Zielort 26 eine im Vergleich zur sonstigen Umgebung der Drohne vergleichsweise hohe magnetische Flussdichte erzeugt wird, wobei dieser Zielort 26 in Fahrtrichtung v gesehen noch vor der Drohne liegen kann. Besonders bevorzugt kann er wie in 2 gezeigten Fahrtrichtung vor der Drohne und bezüglich der Wasseroberfläche unterhalb der Drohne liegen. So kann das gewünschte magnetische Profil an diesem Zielort jeweils vorausprojiziert werden und es können am Zielort angeordnete Seeminen bereits mit einem gewissen Abstand zur vorbeifahrenden Drohne zur Detonation gebracht werden, was das Risiko einer Beschädigung der Drohne bei der Detonation verringert.The mine release by the mine clearance system described 21st is especially effective when at the destination 26th a comparatively high magnetic flux density is generated in comparison to the rest of the environment of the drone, this target location 26th in the direction of travel v can still be seen in front of the drone. It can particularly preferably be used as in 2 The direction of travel shown is in front of the drone and below the drone with respect to the water surface. The desired magnetic profile can be projected in advance at this target location and sea mines arranged at the target location can be detonated at a certain distance from the drone passing by, which reduces the risk of damage to the drone during the detonation.

Mit den folgenden 3 bis 6 soll verdeutlicht werden, wie die beschriebene Drehbewegung der Drohne dazu beiträgt, das mittels des wenigstens einen Magnetelements an einem Zielort 26 erzeugte Magnetfeld zu variieren. So ist in 3 eine annähernd quadratische Rechteckspule 31 gezeigt, wie sie beispielsweise als Spulenelement 27a oder 27b in der Drohne der 2 zum Einsatz kommen kann. Die in 3 gezeigten kartesischen Koordinatenrichtungen x, y und z stellen dabei nur ein lokales Koordinatensystem dar und sollen nicht notwendigerweise denen 2 dargestellten Raumrichtungen entsprechen. Das verwendete lokale Koordinatensystem wird jedoch in den folgenden 4 und 5 beibehalten. Bei einem Stromfluss durch die Rechteckspule 31 wird ein zweipoliges Magnetfeld erzeugt, dessen Polachse hier mit P bezeichnet ist.With the following 3 to 6th it should be made clear how the described rotary movement of the drone contributes to the at least one magnetic element at a target location 26th to vary the generated magnetic field. So is in 3 an approximately square rectangular coil 31 shown, as for example as a coil element 27a or 27b in the drone of the 2 can be used. In the 3 Cartesian coordinate directions shown x , y and z represent only a local coordinate system and should not necessarily be those 2 correspond to the spatial directions shown. However, the local coordinate system used will be used in the following 4th and 5 maintained. When a current flows through the rectangular coil 31 a two-pole magnetic field is generated, the polar axis of which is denoted by P.

In 4 ist das simulierte räumliche Profil der mit der Rechteckspule 31 der 3 ausgebildeten magnetischen Flussdichte B bei einem gegebenen konstanten Stromfluss gezeigt. Gezeigt sind die Verläufe für den Betrag der magnetischen Flussdichte, welche sich vom Mittelpunkt Z aus nach außen gehend für drei verschiedene Flächenabschnitte ergeben: Einen quadratischen Ausschnitt der xy-Ebene, einen quadratischen Ausschnitt der xz-Ebene und einen quadratischen Ausschnitt der yz-Ebene mit jeweils einer Kantenlänge, welche einem Mehrfachen des Spulendurchmessers entspricht. Hierzu sind die entsprechenden Flächenausschnitte durch Schraffur in Bereiche ähnlicher magnetischer Flussdichte unterteilt, wobei die Unterteilung in die Wertebereiche nach einer logarithmischen Skala gewählt wurde. Die Endpunkte der Wertebereiche sind in willkürlichen Einheiten angegeben, wobei die Zahlenwerte nur verdeutlichen sollen, dass eine logarithmische Skala verwendet wurde. In 4 ist gut zu erkennen, dass für einen bestimmten Abstand vom Zentrum der Betrag der ausgebildeten magnetischen Flussdichte B stark von der räumlichen Orientierung des Beobachtungspunkts abhängt. Somit kann durch eine Drehbewegung der Drohne, welche die Spule trägt, eine deutliche Modulation der an einem außenliegenden Zielort erzeugten magnetischen Flussdichte erreicht werden. Diese Modulation ist besonders stark, wenn die Drehbewegung um eine Drehachse erfolgt, welche einen von Null verschiedenen Winkel mit der Polachse P einschließt. Mit anderen Worten ändert sich die Feldverteilung in der Umgebung besonders stark, wenn bei der Drehung die magnetische Polachse P selbst gekippt wird.In 4th is the simulated spatial profile of the rectangular coil 31 of the 3 trained magnetic flux density B. shown at a given constant current flow. Shown are the curves for the magnitude of the magnetic flux density, which result from the center Z going outwards for three different surface sections: a square section of the xy plane, a square section of the xz plane and a square section of the yz plane each an edge length which corresponds to a multiple of the coil diameter. For this purpose, the corresponding area sections are divided into areas of similar magnetic flux density by hatching, the subdivision into the value ranges being selected according to a logarithmic scale. The end points of the value ranges are given in arbitrary units, whereby the numerical values are only intended to make it clear that a logarithmic scale was used. In 4th it can be clearly seen that for a certain distance from the center the magnitude of the magnetic flux density developed B. depends strongly on the spatial orientation of the observation point. Thus, by rotating the drone carrying the coil, a significant modulation of the magnetic flux density generated at an external target location can be achieved. This modulation is particularly strong if the rotary movement takes place around an axis of rotation which has an angle other than zero with the polar axis P includes. In other words, the field distribution in the environment changes particularly strongly when the magnetic pole axis is rotated P itself is tilted.

In 5 ist die Abhängigkeit der von der Rechteckspule 31 der 3 ausgebildeten magnetischen Flussdichte B vom Abstand d vom Spulenzentrum M gezeigt. Diese Abhängigkeit ist für verschiedene Raumrichtungen gezeigt: So zeigt die Kurve Bx die Abstandsabhängigkeit für verschiedene Positionen entlang der x-Achse. Die Kurve By zeigt analog die Abstandsabhängigkeit für verschiedene Positionen entlang der y-Achse. Schließlich zeigt die Kurve Bw die Abstandsabhängigkeit entlang der diagonalen Richtung (innerhalb der xz-Ebene), die in 4 mit w bezeichnet ist. Die Werte für den Betrag der magnetischen Flussdichte B sind wiederum jeweils in willkürlichen Einheiten auf einer logarithmischen Skala angegeben. Die Werte für den Abstand d sind in Vielfachen des Spulendurchmessers angegeben. Die auffälligen Spitzen der beiden Kurven By und Bw markieren dabei die Orte der stromdurchflossenen Leiter. Es zeigt sich, dass bei größeren Abständen von mehreren Spulendurchmessern die Beträge der Flussdichten auf der x-Achse deutlich größer sind als auf den anderen beiden Achsen. Auch dies zeigt, dass durch eine entsprechende Drehung der Drohne die am Zielort erzeugte magnetische Flussdichte stark moduliert werden kann. Auch die (hier nicht gezeigten) Richtungskomponenten können entsprechend moduliert werden, wobei bei einem entsprechend hohen Drehwinkel auch Vorzeichenwechsel bewirkt werden können.In 5 is the dependence of the on the rectangular coil 31 of the 3 trained magnetic flux density B. from the distance d from the coil center M. shown. This dependency is shown for different spatial directions: This is how the curve shows Bx the distance dependence for different positions along the x-axis. The curve By analogously shows the distance dependency for different positions along the y-axis. Finally the curve shows Bw the distance dependency along the diagonal direction (within the xz plane) given in 4th is denoted by w. The values for the amount of magnetic flux density B. are again given in arbitrary units on a logarithmic scale. The values for the distance d are given in multiples of the coil diameter. The noticeable peaks of the two curves By and Bw mark the locations of the current-carrying conductors. It can be seen that with larger distances of several coil diameters, the amounts of the flux densities on the x-axis are significantly greater than on the other two axes. This also shows that by rotating the drone accordingly, the magnetic flux density generated at the target location can be strongly modulated. The directional components (not shown here) can also be modulated accordingly, with a change in sign also being able to be effected at a correspondingly high angle of rotation.

Die Ausführungen im Zusammenhang mit den 3 bis 5 gelten nicht nur für die hier betrachtete Spulengeometrie, sondern in ähnlicher Weise auch für andere Spulenformen. Auch für permanentmagnetische Dipole gilt die starke Richtungsabhängigkeit der erzeugten magnetischen Flussdichte in ähnlicher Weise. Auch bei mehrpoligen Magnetsystemen kann eine Drehung der Erregereinrichtung eine deutliche Modulation der erzeugten magnetischen Flussdichte bewirken. Dies soll durch 6 beispielhaft für eine magnetische Quadrupolanordnung verdeutlicht werden: So zeigt 6 die Abhängigkeit von verschiedenen Komponenten der magnetischen Flussdichte vom Umlaufwinkel 63 für einen magnetischen Quadrupol, welcher beispielsweise durch eine symmetrische Anordnung von vier elektrischen Spulenelementen realisiert werden kann. Im oberen Teil der 6 ist gezeigt, wie der Betrag der magnetischen Flussdichte 61 (hier in willkürlichen Einheiten) über einen halben Umlauf von 180° um die Quadrupolanordnung variiert. Dieser Umlauf wurde bei einem konstanten Radius simuliert. Die magnetische Flussdichte 61 erreicht dabei jeweils im Bereich der beiden magnetischen Polachsen P1 bzw. P2 ein Maximum, während sie in den Bereichen dazwischen um einen deutlichen Faktor abfällt.The statements in connection with the 3 to 5 apply not only to the coil geometry considered here, but in a similar way also to other coil shapes. The strong directional dependence of the generated magnetic flux density also applies in a similar way to permanent magnetic dipoles. Even in the case of multi-pole magnet systems, a rotation of the excitation device can cause a significant modulation of the magnetic flux density generated. This is supposed to go through 6th exemplified for a magnetic quadrupole arrangement: So shows 6th the dependence of various components of the magnetic flux density on the angle of rotation 63 for a magnetic quadrupole, which can be implemented, for example, by a symmetrical arrangement of four electrical coil elements. In the upper part of the 6th is shown as the magnitude of the magnetic flux density 61 (here in arbitrary units) varied over half a revolution of 180 ° around the quadrupole arrangement. This revolution was simulated with a constant radius. The magnetic flux density 61 achieved in the area of the two magnetic pole axes P1 or. P2 a maximum, while in the areas in between it drops by a clear factor.

Im unteren Teil der 6 ist gezeigt, wie die Richtungskomponenten 62 der magnetischen Flussdichte bei einem entsprechenden Umlauf variieren. Auch hier sind die Werte für die Richtungskomponenten 62 in willkürlichen Einheiten angegeben. Die Kurve Br bezeichnet den Verlauf der lokalen radialen Richtungskomponente, während die Kurve Bt den Verlauf der lokalen tangentialen Richtungskomponente zeigt. Über den halben Umlauf von 180° gesehen ergeben sich für beide Kurven starke Modulationen mit jeweils zwei Nulldurchgängen. Somit kann über eine entsprechende Drehung einer Drohne mit einem magnetischen Quadrupol eine starke Modulation sowohl für den Betrag der magnetischen Flussdichte als auch für die einzelnen Richtungskomponenten erreicht werden. Insbesondere kann ein vorgegebenes komplexes Profil der einzelnen Richtungskomponenten nachgebildet werden.In the lower part of the 6th is shown how the directional components 62 the magnetic flux density vary with a corresponding revolution. Here, too, are the values for the directional components 62 given in arbitrary units. The curve Br denotes the course of the local radial directional component, while the curve Bt shows the course of the local tangential directional component. Viewed over half the rotation of 180 °, strong modulations with two zero crossings each result for both curves. Thus, by rotating a drone with a magnetic quadrupole, a strong modulation can be achieved both for the amount of the magnetic flux density and for the individual directional components. In particular, a predefined complex profile of the individual directional components can be simulated.

Wenn also die zu detonierende Seemine nicht nur für den Betrag der magnetischen Flussdichte, sondern auch für deren einzelne Richtungskomponenten einen Abgleich mit einem gespeicherten Soll-Profil vornimmt, dann kann durch eine geeignete Abfolge von Drehbewegungen der Drohne trotzdem eine weitgehende Nachbildung des gewünschten magnetischen Profils erfolgen.So if the sea mine to be detonated compares not only the amount of magnetic flux density but also its individual directional components with a stored target profile, a suitable sequence of rotational movements of the drone can still largely simulate the desired magnetic profile .

7 zeigt schließlich eine schematische Darstellung eines Minenräumsystems 21 nach einem weiteren Beispiel der Erfindung. Das hier dargestellte Minenräumsystem weist eine Führungsdrohne 22 auf, welche beispielsweise ähnlich wie die Drohne 22 der 2 aufgebaut sein kann. Insbesondere kann diese Führungsdrohne 22 eine selbstangetriebene Drohne sein und ähnliche Translationsbewegungen und Drehbewegungen wie die Drohne der 2 ausführen. Zusätzlich weist das Minenräumsystem 21 der 7 noch zwei weitere Drohnen 71 auf, welche durch ein Schleppseil 72 mit der Führungsdrohne 22 verbunden sind. Auch dieses mehrgliedrige Minenräumsystem ist insgesamt zur Ausbildung eines vordefinierten magnetischen Profils an einem Zielort 26 ausgelegt. Hierzu weist jede der Drohnen 22 bzw. 72 wenigstens ein Magnetelement auf. Auch die beiden hinteren Drohnen 71 sind dazu ausgebildet, jeweils voneinander unabhängig Drehbewegungen bezüglich wenigstens eines Rotationsfreiheitsgrades durchzuführen. Durch diese Mehrzahl von drehbar ausgebildeten Drohnen 22 bzw. 72 kann das gewünschte magnetische Profil am Zielort 26 noch detailgetreuer moduliert werden. Dabei kann der apparative Aufwand (also insbesondere die Anzahl der Drohnen und/oder die räumliche Ausdehnung der Kette) durch die Ausnutzung der Drehbewegungen vorteilhaft geringer gehalten werden als beim Stand der Technik. 7th finally shows a schematic representation of a mine clearance system 21st according to a further example of the invention. The mine clearance system shown here has a guide drone 22nd on which, for example, are similar to the drone 22nd of the 2 can be constructed. In particular, this guidance drone 22nd be a self-propelled drone and have similar translational and rotational movements as the drone's 2 To run. In addition, the mine clearance system 21st of the 7th two more drones 71 on which by a tow rope 72 with the guide drone 22nd are connected. This multi-part mine clearance system is also overall for the formation of a predefined magnetic profile at a target location 26th designed. Each of the drones instructs you to do this 22nd or. 72 at least one magnetic element. The two rear drones too 71 are designed to perform rotary movements independently of one another with respect to at least one degree of rotational freedom. Because of this multitude of rotatable drones 22nd or. 72 can create the desired magnetic profile at the destination 26th can be modulated even more precisely. The outlay on equipment (in particular the number of drones and / or the spatial extent of the chain) can advantageously be kept lower than in the prior art by utilizing the rotary movements.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
magnetische Signaturmagnetic signature
2020th
Wasserwater
2121st
MinenräumsystemMine clearance system
2222nd
Drohnedrone
2323
ElektromotorElectric motor
2424
AntriebsschraubeDrive screw
2525th
SteuerelementControl
2626th
ZielortDestination
27a27a
SpulenelementCoil element
27b27b
SpulenelementCoil element
2828
PermanentmagnetPermanent magnet
2929
WasseroberflächeWater surface
3131
RechteckspuleRectangular coil
6161
Betrag der magnetischen FlussdichteMagnitude of the magnetic flux density
6262
magnetische Flussdichtemagnetic flux density
6363
Umlaufwinkel in GradAngle of revolution in degrees
7171
Drohnedrone
7272
SchleppseilTow rope
AA.
LängsachseLongitudinal axis
BB.
magnetische Flussdichtemagnetic flux density
BrBr
radiale Komponente der magnetischen Flussdichteradial component of the magnetic flux density
BtBt
tangentiale Komponente der magnetischen Flussdichtetangential component of the magnetic flux density
BxBx
Verlauf der Flussdichte entlang der x-AchseFlux density curve along the x-axis
ByBy
Verlauf der Flussdichte entlang der y-AchseFlux density curve along the y-axis
BwBw
Verlauf der Flussdichte entlang der Richtung wCourse of the flux density along the direction w
dd
Abstand vom SchwerpunktDistance from the center of gravity
MM.
Mittelpunkt des SpulenelementsCenter of the coil element
PP
PolachsePolar axis
P1P1
erste Polachsefirst polar axis
P2P2
zweite Polachsesecond polar axis
r1r1
erster Rotationsfreiheitsgradfirst degree of freedom of rotation
r2r2
zweiter Rotationsfreiheitsgradsecond degree of freedom of rotation
r3r3
dritter Rotationsfreiheitsgradthird degree of freedom of rotation
TT
TauchtiefeDiving depth
vv
FahrtrichtungDirection of travel
ww
diagonale Raumrichtung in yz-Ebenediagonal spatial direction in the yz plane
x, y, zx, y, z
kartesische RaumrichtungenCartesian spatial directions

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016203341 A1 [0005, 0032]DE 102016203341 A1 [0005, 0032]
  • DE 102018217211 [0005, 0032]DE 102018217211 [0005, 0032]
  • EP 0475834 B1 [0006]EP 0475834 B1 [0006]

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb eines Minenräumsystems (21), - wobei das Minenräumsystem (21) wenigstens eine Drohne (22) zur Auslösung von Seeminen umfasst, - wobei die Drohne (22) wenigstens ein Magnetelement (27a,27b,28) zur magnetischen Auslösung der Seeminen umfasst, - wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) eine translatorische Fortbewegung der wenigstens eine Drohne (22) im Wasser und b) die Durchführung einer ersten Drehbewegung der Drohne (22) bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades (r1).Method for operating a mine clearance system (21), - wherein the mine clearance system (21) comprises at least one drone (22) for triggering sea mines, - wherein the drone (22) comprises at least one magnetic element (27a, 27b, 28) for magnetic triggering of the sea mines, - wherein the method comprises the following steps: a) translational movement of the at least one drone (22) in the water and b) performing a first rotational movement of the drone (22) with respect to a first degree of rotational freedom (r1). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Drohne (22) eine Längsachse (A) aufweist, - wobei der erste Rotationsfreiheitsgrad (r1) einer Drehbewegung um die Längsachse (A) entspricht.Procedure according to Claim 1 , in which the drone (22) has a longitudinal axis (A), - wherein the first degree of freedom of rotation (r1) corresponds to a rotary movement about the longitudinal axis (A). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst: c) die Durchführung einer Drehbewegung der Drohne (22) bezüglich eines zusätzlichen zweiten Rotationsfreiheitsgrades (r2,r3).Method according to one of the Claims 1 or 2 which comprises the following additional step: c) performing a rotational movement of the drone (22) with respect to an additional second degree of rotational freedom (r2, r3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst: d) die Veränderung einer Tauchtiefe (T) der Drohne (22).Method according to one of the preceding claims, comprising the following additional step: d) the change in a diving depth (T) of the drone (22). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das wenigstens eine Magnetelement der Drohne (22) ein Permanentmagnet (28) ist.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one magnetic element of the drone (22) is a permanent magnet (28). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das wenigstens eine Magnetelement der Drohne (22) ein elektrisches Spulenelement (27a,27b) ist.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one magnetic element of the drone (22) is an electrical coil element (27a, 27b). Verfahren nach Anspruch 6, welches den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst: e) eine zeitliche Veränderung eines Betriebsstroms des elektrischen Spulenelements (27a,27b).Procedure according to Claim 6 which comprises the following additional step: e) a change over time of an operating current of the electrical coil element (27a, 27b). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Drohne (22) eine selbstangetriebene Drohne ist.Method according to one of the preceding claims, in which the drone (22) is a self-propelled drone. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Schritte a) und b) gleichzeitig erfolgen.Method according to one of the preceding claims, in which steps a) and b) take place simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Schritte a) und b) zeitlich nacheinander erfolgen.Method according to one of the Claims 1 to 8th , in which steps a) and b) take place one after the other. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Minenräumsystem (21) eine Mehrzahl von Drohnen (22,71) zur Auslösung von Seeminen umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the mine clearing system (21) comprises a plurality of drones (22, 71) for triggering sea mines. Minenräumsystem (21) mit wenigstens einer Drohne (22) zur Auslösung von Seeminen, - wobei die Drohne (22) wenigstens ein Magnetelement (27a,27b,28) zur magnetischen Auslösung der Seeminen umfasst, - wobei die Drohne (22) wenigstens ein Steuerelement (25) zum Bewirken einer ersten Drehbewegung der Drohne (22) bezüglich eines ersten Rotationsfreiheitsgrades (r1) umfasst.Mine clearance system (21) with at least one drone (22) for triggering sea mines, - wherein the drone (22) comprises at least one magnetic element (27a, 27b, 28) for magnetic triggering of the sea mines, - wherein the drone (22) comprises at least one control element (25) for causing a first rotational movement of the drone (22) with respect to a first degree of freedom of rotation (r1). Minenräumsystem (21) nach Anspruch 12, bei welchem die wenigstens eine Drohne (22) eine selbstangetriebene Drohne ist.Mine clearance system (21) according to Claim 12 in which the at least one drone (22) is a self-propelled drone. Minenräumsystem (21) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei welchem das Steuerelement (25) ein Ruder, eine Klappe oder ein Motor ist.Mine clearance system (21) according to one of the Claims 12 or 13 in which the control element (25) is a rudder, a flap or a motor. Minenräumsystem (21) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, welches mehrere Drohnen (22,71) zur Auslösung von Seeminen umfasst.Mine clearance system (21) according to one of the Claims 12 to 14th , which includes several drones (22,71) for triggering sea mines.
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