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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schützen eines Objekts durch Nebelwurf vor einer Bedrohung. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Helikopter mit einem Nebelschutzsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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STAND DER TECHNIK
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Moderne Helikopter sind mit einem Automatic Flight Control System (AFCS) ausgestattet, das viele Funktionen des jeweiligen Helikopters zumindest teilautonom ausführen kann. So kann ein Pilot beispielsweise die Stabilität seines Helikopters mit Hilfe des AFCS erhöhen. Außerdem sind neue Steuerungsmöglichkeiten gegeben, wie beispielsweise das sogenannte „Attitude Hold“, bei dem der Helikopter selbsttätig eine Winkellage im Raum einnimmt, die der Pilot mit Hilfe seines Steuerknüppels vorgibt. Weiterhin kann ein AFCS einem Flugpfad längs vorgegebener Wegkoordinaten folgen, um den Piloten von der Aufgabe des Fliegens zu entlasten. Realisiert wird ein AFCS durch einen Verbund von Sensor- und Rechnersystemen in dem jeweiligen Helikopter.
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Für die militärische Luftfahrt wurden und werden Systeme zur automatischen Erkennung von Bedrohungen, wie beispielsweise einem Beschuss durch gelenkte Raketen sowie durch Waffen kleineren Kalibers, sogenannte Small Arms and Light Weapons (SALW) entwickelt. Diese Bedrohungserkennungssysteme werden als Hostile Fire Indication (HFI)-Sensoren bezeichnet. Aktuelle Ausführungen dieser Bedrohungserkennungssysteme geben Warnungen und Informationen über die Bedrohungen an den Piloten aus. Zudem können bei einer Bedrohung durch gelenkte Raketen automatisierte Gegenmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise das vollautomatische Ausstoßen von Täuschkörpern, um anfliegende Lenkwaffen von ihrem eigentlichen Ziel abzulenken.
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Aufgrund ihrer niedrigen Geschwindigkeit und niedrigen Flughöhe werden Helikopter auch durch von bodengestützten Truppen eingesetzte SAWL bedroht. Um diese Bedrohung zu identifizieren und eine HFI-Warnung auszugeben, sind HFI-Sensoren bekannt, siehe z. B. die
US 9,146,251 B2 und den darin angeführten Stand der Technik.
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Um relativ langsame Land- oder Wasserfahrzeug vor Bedrohungen zu schützen, sind Nebelschutzsysteme bekannt, mit denen eine Sichtlinienunterbrechung zwischen einer Bedrohung und dem jeweiligen Land- bzw. Wasserfahrzeug durch eine künstliche Nebelwand bewirkt wird. Ein bekanntes Nebelschutzsystem ist das Rosy_L-Rapid Obscuring System zur Anwendung an Land der Rheinmetall AG. Dieses Nebelschutzsystem erzeugt neben schnellen großflächigen und multispektralen Sichtlinienunterbrechungen auch dynamische Nebelwände, um fahrende Objekte länger anhaltend zu schützen. Das bekannte Nebelschutzsystem umfasst einen oder mehrere Werfer für Nebelwurfkörper und eine Bedieneinheit.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schützen eines Objekts durch Nebelwurf vor einer Bedrohung, das auch für Helikopter geeignet ist, und einen Helikopter mit einem Nebelschutzsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens aufzuzeigen.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8 definiert. Der nebengeordnete Patentanspruch 9 ist auf einen Helikopter mit einem Nebelschutzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet. Der Patentanspruch 10 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Helikopters.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schützen eines Objekts vor einer Bedrohung, wobei von dem Objekt aus mit einem Werfer eine Nebelquelle ausgeworfen wird und wobei mit der Nebelquelle eine künstliche Nebelwand erzeugt wird, die Sichtlinien von der Bedrohung zu dem Objekt blockiert, ist das Objekt ein Helikopter mit einem Flugsteuersystem und einem Bedrohungserkennungssystem. Mit dem Bedrohungserkennungssystem wird die Bedrohung lokalisiert. Mit dem Flugsteuersystem wird ein Flugpfad des Helikopters vorhersagt. Dann wird eine Position zwischen der lokalisierten Bedrohung und dem vorhergesagten Flugpfad festgelegt, und mit der Nebelquelle wird die künstliche Nebelwand an der festgelegten Position generiert.
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Bekannte Nebelschutzsysteme sind für Helikopter ungeeignet. Dies liegt vor allem an der verglichen mit einem Land- oder Wasserfahrzeug grundsätzlich höheren Geschwindigkeit eines Helikopters und der mit zunehmender Flughöhe zunehmende Sichtbarkeit eines Helikopters auch auf größere Entfernungen. Indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch auf die Möglichkeiten eines Flugsteuersystems und eines Bedrohungserkennungssystems des jeweiligen Helikopters zurückgegriffen wird, wird eine geeignete Position zwischen einer mit dem Bedrohungserkennungssystem lokalisierten Bedrohung und dem mit dem Flugsteuersystem vorhergesagten Flugpfad festgelegt. Zu dieser Position hin wird die Nebelquelle mit dem Werfer von dem Helikopter aus ausgeworfen, und mit der Nebelquelle wird die künstliche Nebelwand an der festgelegten Position generiert, so dass sie bereits vorhanden ist, wenn der Helikopter den vorhergesagten Flugpfad abfliegt.
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Das Merkmal, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Flugpfad mit dem Flugsteuersystem des Helikopters vorhersagt wird, kann so umgesetzt werden, dass das Flugsteuersystem den Flugpfad plant und abfliegt. Dies muss aber nicht sein. Das Flugsteuersignal kann den Flugpfad zwar planen, aber dem Piloten des Helikopters nur empfehlen oder den Flugpfad aufgrund seines bisherigen Verlaufs und seiner typischen Fortsetzung tatsächlich nur prognostizieren.
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Dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Nebelquelle die Nebelwand an der festgelegten Position generiert wird, schließt natürlich nicht aus, dass die Nebelwand über weitere Positionen mit Hilfe derselben oder einer weiteren Nebelquelle fortgesetzt wird oder mit derselben oder einer weiteren Nebelquelle eine weitere künstliche Nebelwand an einer anderen festgelegten Position generiert wird. Ganz im Gegenteil wird das erfindungsgemäße Verfahren regelmäßig so lange, d. h. mit so ausgedehnten oder so vielen Nebelwänden durchgeführt werden, dass der Helikopter für die jeweilige Bedrohung zumindest solange unsichtbar bleibt, bis die Reichweite der jeweiligen Bedrohung überschritten ist, oder der Helikopter Deckung hinter natürlichen Begrenzungen der Sichtlinien von der Bedrohung aus findet.
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Soweit hiervon einer Unterbrechung von Sichtlinien die Rede ist, bedeutet dies nicht, dass von der erfindungsgemäß generierten Nebelwand nur sichtbares Licht blockiert wird. Vielmehr werden die Sichtlinien von der Nebelwand in dem gesamten militärisch relevanten Spektrum elektromagnetischer Strahlung unterbrochen, insbesondere also auch im Infrarotbereich.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich der Helikopter mit einer Geschwindigkeit von mindestens 200 km/h längs des Flugpfads bewegen. Der Helikopter kann auch mit einer Geschwindigkeit von mindestens 250 km/h oder noch mehr längs des Flugpfads geflogen werden. Es versteht sich, dass die maximale Geschwindigkeit, mit der der Helikopter bei dem erfindungsgemäßen Verfahren längs des Flugpfads geflogen wird, einerseits durch die mit dem Helikopter maximal erreichbare Geschwindigkeit begrenzt ist, andererseits aber auch durch die Geschwindigkeit, mit der der Flugpfad, bevor er mit dem Helikopter abgeflogen wird, mit Hilfe der Nebelquelle durch das Generieren der Nebelwand für die jeweilige Bedrohung unsichtbar gemacht werden kann.
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Um den Zeitraum zu verkürzen, binnen dessen die Nebelwand nach dem Festlegen der Position an dieser Position generiert wird, kann die Nebelquelle beim Auswerfen mit einem Antrieb verbunden sein, mit dem die Nebelquelle zu Orten angetrieben wird, von denen aus mit der Nebelquelle die künstliche Nebelwand an der festgelegten Position generiert wird. Konkret kann der Antrieb ein Raketenantrieb sein, mit dem die Nebelquelle von dem Helikopter weg zu den jeweiligen Orten angetrieben wird, die sie erreichen muss, um die Nebelquelle an der festgelegten Position zu erzeugen. Dabei kann der Antrieb der Nebelquelle von dem Helikopter aus auf die jeweiligen Orte ausgerichtet werden, indem beispielsweise ein Raketenabschussrohr des Werfers entsprechend orientiert wird.
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Alternativ oder insbesondere zusätzlich kann die Nebelquelle beim Auswerfen mit einem Lenkflugkörper verbunden sein, mit dem die Quelle zu den Orten gelenkt wird, von denen aus mit der Nebelquelle die künstliche Nebelwand an der festgelegten Position generiert wird. Dabei kann jedes bekannte Lenksystem, mit dem sich ein vorgegebener Ort mit einem Lenkflugkörper ansteuern lässt, Verwendung finden.
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Die Orte, zu denen die Nebelquelle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hin angetrieben und/oder gelenkt werden kann, können von der für die Nebelwand festgelegten Position abweichen, beispielsweise wenn ein stärkerer Wind herrscht, der den zum Generieren der Nebelwand von der Nebelquelle ausgestoßenen Nebel schnelle verlagert. Vorzugsweise wird daher beim Generieren der künstlichen Nebelwand an der festgelegten Position ein in der Umgebung der Position herrschender Wind berücksichtigt. Dieser Wind ist aber nur selten bekannt und auch nicht ohne Weiteres erfassbar. Der in der Umgebung der Position herrschende Wind kann aber digital aus einer Wettervorhersage entnommen oder mit dem Wind am Ort des Helikopters abgeschätzt werden. Der Wind am Ort des Helikopters kann seinerseits mit dem Flugsteuersystem des Helikopters abgeschätzt oder mittels Windsensoren direkt gemessen werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, beispielsweise mit Hilfe eines LIDAR atmosphärische Parameter, einschließlich Windrichtung und Windgeschwindigkeit, von dem Helikopter aus an der für die Nebelwand festgelegten Position zu erfassen und dann zu berücksichtigen. Egal wie der Wind an der für die Nebelwand festgelegten Position bestimmt wird, können die Orte, von denen aus die Nebelquelle die Nebelwand generiert, in geeigneter Entfernung windstromauf der festgelegten Position angeordnet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Position für die Nebelwand abhängig von einer erkannten Art der Bedrohung festgelegt werden. Bekannte Bedrohungserkennungssysteme sind in der Lage, eine Bedrohung nicht nur zu lokalisieren, sondern auch ihrer Art nach einzusortieren. Beispielsweise kann ein Beschuss mit Handfeuerwaffen, die über einen gewissen Bereich verteilt sind, von dem Beschuss mit einer einzelnen schweren Maschinenwaffe unterschieden werden. Abhängig von dieser Unterscheidung kann eine Nebelwand begrenzter Größe an einer anderen Position sinnvoll sein, um den Helikopter mit möglichst geringem Aufwand für einen längeren Zeitraum vor der Bedrohung zu schützen. So kann die lokalisierte schwere Maschinenwaffe mit einer Nebelwand vergleichsweise kleiner Ausdehnung in ihrer unmittelbaren Nähe für längere Zeit als Bedrohung ausgeschaltet werden, während es für über einen größeren Bereich verteilte Handfeuerwaffen sinnvoll ist, die Nebelwand näher an dem Helikopter zu platzieren. Dies wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch berücksichtigt.
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In einer Ausführungsform wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine weitere Position, die nicht zwischen der lokalisierten Bedrohung und dem vorhergesagten Flugpfad liegt, festgelegt, und an der weiteren Position wird mit einer weiteren von dem Helikopter aus ausgeworfenen Nebelquelle eine weitere künstliche Nebelwand generiert. Die weitere Nebelwand täuscht damit einen weiteren möglichen Flugpfad des Helikopters an und lenkt so zumindest einen Teil der Bedrohung von dem tatsächlichen Flugpfad ab.
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Bei einem erfindungsgemäßen Helikopter mit einem Nebelschutzsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Nebelschutzsystem einen Werfer zum Auswerfen einer Nebelquelle und eine Steuereinheit auf, die eingangsseitig an ein Flugsteuersystem und ein Bedrohungserkennungssystem des Helikopters und ausgangsseitig an den Werfer angeschlossen ist. So kann die Steuereinheit die von dem Flugsteuersystem und dem Bedrohungserkennungssystem verfügbaren Informationen nutzen und abhängig davon den Werfer zum Auswerfen der Nebelquelle ansteuern.
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Das Flugsteuersystem des erfindungsgemäßen Helikopters ist insbesondere ein Automatic Flight Control System (AFCS), und das Bedrohungserkennungssystem des erfindungsgemäßen Flugzeugs weist insbesondere einen Hostile Fire Inditcation (HFI)-Sensor auf. Hierbei handelt es sich um grundsätzlich bereits bekannte Systeme, von denen bei dem erfindungsgemäßen Helikopter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Gebrauch gemacht wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
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Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Nebelquelle die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Nebelquelle, zwei Nebelquellen oder mehr Nebelquellen vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Verfahren oder Erzeugnis aufweist.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 ist ein Blockdiagramm zur Funktion eines Nebelschutzsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 2 illustriert eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 3 illustriert eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Das Blockdiagramm gemäß 1 zeigt die Komponenten eines erfindungsgemäßen Helikopters, die beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Dabei sind die mit einer gestrichelten Linie umrandeten Komponenten die Bestandteile eines Nebelschutzsystems 1 des Helikopters, das zusätzlich zu den bei einem militärischen Helikopter bereits vorhandenen Komponenten vorgesehen ist. Das Nebelschutzsystem 1 weist einen Werfer 2 zum Auswerfen einer Nebelquelle 3, beispielsweise einer Nebelgranate 4, auf. Dabei ist die Nebelquelle 3 nur exemplarisch. Typischerweise ist der Werfer 2 zum Auswerfen einer Vielzahl von Nebelquellen 3 ausgebildet. Der Werfer 2 ist gegenüber dem restlichen Helikopter ausrichtbar, um die Richtung des Auswerfens der Nebelquelle 3 festzulegen. Alternativ oder zusätzlich ist die Nebelquelle 3 mit einem Lenkflugkörper verbunden, mit dem die Nebelquelle 3 an einen gewünschten Ort lenkbar ist. In jedem Fall wird mit dem Nebelschutzsystem 1 ein Ort festgelegt, an dem mit der Nebelquelle 3 Nebel bereitgestellt wird. Der mit der Nebelquelle 3 bereitgestellte Nebel dient zum Unterbrechen von Sichtlinien zu dem Helikopter. Dabei ist die Zusammensetzung des Nebels derart, dass die Sichtlinien in dem gesamten relevanten Spektrum elektromagnetischer Strahlung unterbrochen werden, insbesondere also auch im Infrarotbereich und nicht nur im Bereich des sichtbaren Lichts. Angesteuert wird der Werfer 2 zum Auswerfen der Nebelquelle 3 von einer Steuereinheit 5, die eine Position einer Nebelwand, die mit der Nebelquelle 3 zu generieren ist, festlegt sowie die Orte bestimmt, an denen die Nebelquelle 3 Nebel für die Nebelwand generieren muss, damit die Nebelwand an der gewünschten Position entsteht. Die Position der Nebelwand legt die Steuereinheit 5 abhängig von einem vorhergesagten Flugpfad des Helikopters, den die Steuereinheit 5 von einem Flugsteuersystem 6 erhält, und von einer lokalisierten Bedrohung, die die Steuereinheit 5 von einem Bedrohungserkennungssystem 7 erhält, fest. Die geeigneten Orte für das Ausbringen des Nebels mit der Nebelquelle 3 bestimmt die Steuereinheit 5 unter Berücksichtigung einer Windgeschwindigkeit in der Umgebung der festgelegten Position der Nebelwand, die hier mit Hilfe eines LIDARs 8 bestimmt wird, das atmosphärische Parameter längs des Flugpfads vor dem Helikopter erfasst. Wenn der jeweilige Helikopter über kein LIDAR 8 verfügt, gibt es doch in der Regel Einrichtungen, die den Wind am Ort des Helikopters erfassen, und dieser Wind kann ersatzweise bei der Festlegung der Orte verwendet werden, an denen die Nebelquelle 3 Nebel freisetzen muss, um die Nebelwand an der gewünschten Position zu erzeugen. Das Bedrohungserkennungssystem 7 kann einen sogenannten HFI-Sensor aufweisen, und bei der Flugsteuerung kann es sich um ein sogenanntes AFCS handeln.
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2 illustriert eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise bei einer Friedensmission. Ein Helikopter 9 fliegt in niedriger Höhe im Streckenflug längs eines Flugpfads 10 über urbanes Terrain bei einer mittleren Geschwindigkeit, um beispielsweise eine Transportmission auszuführen. Wenn ein Schütze 11 als Beispiel für eine Bedrohung 12 den Helikopter beschießt, wird dieser Beschuss 17 von dem Bedrohungserkennungssystem des Helikopters 9 erkannt sowie die Bedrohung 12 lokalisiert. Das Nebelschutzsystem des Helikopters 9 berechnet auf Basis der lokalisierten Bedrohung 12 und des Flugpfads 10 eine geeignete Position für eine Nebelwand 16, mit der alle Sichtlinien zu dem Helikopter 9 in einem Sichtbereich 15 der Bedrohung 12 unterbrochen werden. Dabei wird der Wind 13 berücksichtigt. Anschließend wirft das Nebelschutzsystem eine geeignete Anzahl von Nebelquellen aus, mit denen die Nebelwand 16 generiert wird, um dem Schützen die Sicht auf den längs des Flugpfads 10 fliegenden Hubschrauber zu nehmen. Durch den Einsatz des Nebelschutzsystems statt einer Bekämpfung des Schützen werden insbesondere im urbanen Terrain zivile Opfer vermieden.
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3 illustriert die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Absetzen einer Spezialeinheit hinter feindlichen Linien mit dem Helikopter 9. Bei Einleitung der Landung des Helikopters 9 wird dieser von gegnerischen Truppen 14 als Bedrohung 12 beschossen. Das Bedrohungserkennungssystem des Helikopters 9 erkennt den Beschuss 17 und lokalisiert die Bedrohung 12. Basierend hierauf und auf dem Flugpfad des Helikopters 9 berechnet das Nebelschutzsystem des Helikopters 9 eine geeignete Position für die Nebelwand 16 und wirft eine geeignete Anzahl von Nebelquellen 3 aus. Der Helikopter 9 kann seine Landung fortsetzen und die Truppen absetzen. Aufgrund der Schnelligkeit der Reaktion des Nebelschutzsystems wird dem Gegner binnen weniger Augenblicke die Sicht auf den Helikopter und auf die abgesetzten Truppen genommen. Ohne das Nebelschutzsystem wäre der Helikopter unabhängig davon, ob er seine Landung aufgrund des Beschusses 17 abbricht oder abschließt, ein leichtes Ziel für die gegnerischen Truppen 14.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nebelschutzsystem
- 2
- Werfer
- 3
- Nebelquelle
- 4
- Nebelgranate
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Flugsteuersystem
- 7
- Bedrohungserkennungssystem
- 8
- LI DAR
- 9
- Helikopter
- 10
- Flugpfad
- 11
- Schütze
- 12
- Bedrohung
- 13
- Wind
- 14
- Truppen
- 15
- Sichtbereich
- 16
- Nebelwand
- 17
- Beschuss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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