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Die Erfindung bezieht sich auf das Feuerleitsystem eines Wasserfahrzeugs für eine Rohrwaffe, als Teil des Führungs- und Waffeneinsatzsystems.
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Die Zielerfassung eines Feuerleitsystems ist zweistufig aufgebaut. Zunächst erfasst ein Überwachungssensor, z.B. mittels Radar, ein Ziel. Basierend auf diesen Zielinformationen wird ein Feuerleitsensor auf ein ausgewähltes Ziel ausgerichtet, der das Ziel vermisst, verfolgt und die Position des Ziels exakt bestimmt. Dies nimmt einige Zeit in Anspruch, da ein Filter (z.B. ein Kalman Filter), das die Zielverfolgung prädiziert, sich zunächst einregeln muss. Nachdem das Ziel mittels des Feuerleitsensors exakt erfasst worden ist, wird eine Rohrwaffe auf das Ziel gerichtet. Hierzu wird die Rohrwaffe (in der Ebene) geschwenkt um die Schussrichtung einzustellen und der Anstellwinkel durch Neigung des Waffenrohrs gewählt. Da die Rohrwaffe typischerweise mehrere Tonnen wiegt, ist das Ausrichten der Rohrwaffe ein Prozess, der zumindest einige Sekunden Zeit in Anspruch nimmt. Die Reaktionszeit, um ein Ziel zu bekämpfen ist dementsprechend lang.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für Unterwasserfahrzeuge zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ausführungsbeispiele zeigen ein Führungssystem zur Ausrichtung einer Rohrwaffe eines Wasserfahrzeugs, insbesondere eines Überwasserfahrzeugs, beispielsweise eines Schiffs, um auf ein ausgewähltes, detektiertes Ziel zu schießen. Insbesondere kann ein Anstellwinkel und/oder eine Richtung der Rohrwaffe eingestellt werden, um die Rohrwaffe auszurichten. Das Führungssystem umfasst einen Überwachungssensor, einen Feuerleitsensor und eine Recheneinheit. Der Überwachungssensor überwacht die Umgebung des Wasserfahrzeugs und detektiert Ziele, zu denen der Überwachungssensor entsprechende Überwachungsinformationen ausgibt. Die Überwachungsinformationen umfassen insbesondere Positionsinformationen zu den detektieren Zielen. Die Positionsinformationen sind jedoch nicht präzise genug, um basierend auf den Überwachungsinformationen das Ziel mittels der Rohrwaffe zu bekämpfen. Der Überwachungssensor umfasst z.B. ein Radarsystem, das in einem oder einer beliebigen Kombination verschiedener Frequenzbänder operiert. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Radarsystem im C-Band oder S-Band und zusätzlich im X-Band und L-Band verwendet. Pro Frequenzband kann auch ein eigenständiges Radarsystem verwendet werden.
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Basierend auf den Überwachungsinformationen verfolgt der Feuerleitsensor ein ausgewähltes, detektiertes Ziel und gibt entsprechende Feuerinformationen aus. Die Feuerinformationen umfassen insbesondere Positionsinformationen zu dem ausgewählten Ziel. Die Feuerinformationen sind präziser als die Überwachungsinformationen und ermöglichen das Bekämpfen des ausgewählten Ziels mittels der Rohrwaffe. Der Feuerleitsensor umfasst z.B. ein Zielfolgeradar (z.B. Ku-Band, X-Band) und ergänzend oder alternativ einen Infrarotsensor.
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Die Recheneinheit erhält die Überwachungsinformationen und die Feuerinformationen. Basierend auf den Überwachungsinformationen und vor Erhalt der Feuerinformationen beginnt die Recheneinheit eine Vorausrichtung der Rohrwaffe einzustellen. D.h. die Rohrwaffe wird mittels der unpräziseren Überwachungsinformationen auf das Ziel ausgerichtet. Dies erfolgt bereits während der Feuerleitsensor die Feuerinformationen ermittelt. Ferner nimmt die Recheneinheit eine Feinausrichtung der Rohrwaffe basierend auf den Feuerinformationen vor, wenn die Recheneinheit die Feuerinformationen erhalten hat.
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Idee ist es, die zeitaufwendigen Schritte des Ausrichtens der Rohrwaffe und der präzisen Zieldetektion mittels des Feuerleitsensors parallel auszuführen. Nachdem die präzise Zieldetektion erfolgt ist, muss die Rohrwaffe nur noch minimal neu ausgerichtet werden, um auf das ausgewählte Ziel feuern zu können. Die potentiell großen Strecken, beispielsweise eine Rotation um maximal 180°, sind dann bereits zurückgelegt. Somit ist die Reaktionszeit, um ein Ziel bekämpfen zu können, deutlich reduziert. Insbesondere für die Selbstverteidigung zählt hier jede Sekunde, damit ein Ziel bereits bekämpft worden ist, bevor es den ersten Schuss auf das eigene Wasserfahrzeug abfeuern kann.
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Analog ist ein Verfahren zur Führung einer Rohrwaffe eines Wasserfahrzeugs offenbart. Die Ausrichtung der Rohrwaffe ist einstellbar, um auf ein ausgewähltes Ziel zu schießen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a) Überwachen der Umgebung des Wasserfahrzeugs mit einem Überwachungssensor, der Umgebungsdaten mit einer groben Position von Zielen bereitstellt; b) Vorausrichten der Rohrwaffe auf ein ausgewähltes Ziel; c) Verfolgen des ausgewählten Ziels mit einem Feuerleitsensor um eine präzise Zielposition zu erhalten; d) Feinausrichten der Rohrwaffe sobald der Feuerleitsensor die präzise Zielposition ermittelt hat, wobei die Schritte b) und c) parallel ablaufen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung eines Wasserfahrzeugs mit einem Führungssystem in einer Draufsicht.
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Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Führungssystems 20 auf einem Wasserfahrzeug 22. Das Führungssystem 20 steuert eine Rohrwaffe 24 an, um die Rohrwaffe 24 auf ein ausgewähltes, detektiertes Ziel zu richten und auf dieses Ziel zu schießen, d.h. das Ziel zu bekämpfen. Die Rohrwaffe 24 umfasst einen Turm 26 mit einem darauf angeordneten Rohr 28. Der Turm 26 ist dreh-, d.h. schwenk- bzw. rotierbar ausgeführt, um die Rohrwaffe 24 in eine Richtung 30 auszurichten. Ferner ist das Rohr 28 um eine Neigungsachse 32 bewegbar, um einen Anstellwinkel 34 der Rohrwaffe 24 einzustellen. In anderen Worten wird durch Ausrichten der Rohrwaffe 24 das Rohr 28 so ausgerichtet, dass das ausgewählte, detektierte Ziel getroffen wird, sofern die Flugkurve des ballistischen Geschosses der Rohrwaffe 24 richtig berechnet worden ist.
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Das Führungssystem 20 weist einen Überwachungssensor 36, einen Feuerleitsensor 38 und eine Recheneinheit 40 auf. Der Überwachungssensor 36 überwacht die Umgebung des Wasserfahrzeugs 22 und detektiert Ziele, die sich um das Wasserfahrzeug 22 herum befinden und gibt zu den Zielen entsprechende Überwachungsinformationen 42 aus. So kann z.B. eine Karte mit Zielen erstellt werden. Die Überwachungsinformationen sind jedoch zu ungenau, um auf dieser Grundlage die Rohrwaffe abzuschießen.
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Der Feuerleitsensor 38 verfolgt ein ausgewähltes, detektiertes Ziel 44 und gibt entsprechende Feuerinformationen 46 aus. Das Ziel 44 wird in den Überwachungsinformationen 42, also z.B. auf der Karte, ausgewählt. Die Auswahl kann manuell durch einen Bediener erfolgen, alternativ kann auch eine automatische Auswahl basierend auf Algorithmen zur Feinderkennung ausgeführt werden. Die Recheneinheit 40 kann das ausgewählte Ziel 44 zur weiteren Überwachung an den Feuerleitsensor 38 übermitteln. Der Feuerleitsensor kann das Ziel dann derart verfolgen, orten und vermessen, dass basierend auf den ausgegebenen Feuerinformationen das Ziel bekämpft werden kann.
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Die Recheneinheit 40 erhält die Überwachungsinformationen 42 und die Feuerinformationen 46. Vor Erhalt der Feuerinformationen 46 beginnt die Recheneinheit 40, eine Vorausrichtung der Rohrwaffe 24 basierend auf den Überwachungsinformationen 42 einzustellen. Dies geschieht basierend auf dem ausgewählten, detektierten Ziel 44, das die Recheneinheit 40 dem Feuerleitsensor 38 übermitteln kann. Während die Rohrwaffe 24 eingestellt wird, ermittelt der Feuerleitsensor 38 die Feuerinformationen. Sobald die Feuerinformationen 38 vorliegen, nimmt die Recheneinheit 40 eine Feinausrichtung der Rohrwaffe 24 basierend auf den Feuerinformationen vor. Dies kann erfolgen, nachdem die Rohrwaffe bereits auf das Ziel gemäß der Überwachungsinformationen 42 eingestellt ist oder die Zielposition wird während des Einstellvorgangs entsprechend der Feinausrichtung 46 geändert. Die Ausrichtung der Rohrwaffe 24 kann die Recheneinheit unter Verwendung der Überwachungsinformationen bzw. der Feuerinformationen eine ballistische Flugkurve des Geschosses der Rohrwaffe 28 zu dem Ziel schätzen und die Rohrwaffe 24 so ausrichten, dass das Geschoss der geschätzten Flugbahn folgt. Zum Ausrichten der Rohrwaffe 24 kann die Recheneinheit 40 ein Steuersignal 48 an die Rohrwaffe 24 senden. Die Recheneinheit 40 kann Teil eines CMS (combat management systems) sein.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Führungssystem
- 22
- Wasserfahrzeug
- 24
- Rohrwaffe
- 26
- Turm
- 28
- Rohr
- 30
- Richtung
- 32
- Neigungsachse
- 34
- Anstellwinkel
- 36
- Überwachungssensor
- 38
- Feuerleitsensor
- 40
- Recheneinheit
- 42
- Überwachungsinformationen
- 44
- ausgewähltes Ziel
- 46
- Feuerinformation
