DE102020201732A1 - Method for minimizing detonation damage on a watercraft - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadensminimierung auf einem Wasserfahrzeug 10, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:a) Bereitstellen des Wasserfahrzeugs 10 und einer Datenbank 20, wobei das Wasserfahrzeug 10 Räume Rnaufweist, wobei die Datenbank 20 für wenigstens einen Raum Ri eine Zeitinformation tRienthält, wobei die Zeitinformation tRidie Zeit ist, die benötigt wird, in dem Raum Ri, dem diese Zeitinformation tRizugeordnet ist, einen Flüssigkeitsnebel zu erzeugen,b) Erkennen und Orten einer Bedrohung in Form eines Flugobjekts 80,c) Ermitteln der Bewegung des Flugobjekts 80,d) Ermitteln des Kollisionsorts zwischen dem Flugobjekt 80 und dem Wasserfahrzeug 10,e) Ermitteln des Raumes Ri des Wasserfahrzeugs 10, der an den Kollisionsort angrenzend ist,f) Ermitteln der Zeitinformation tRifür diesen Raum Ri aus der Datenbank 20,g) Ermitteln des Zeitpunktes to, zu dem das Flugobjekt 80 eine Position erreicht hat, an welcher die Restflugzeit zum Kollisionsort der Zeitinformation tRientspricht,h) Zum Zeitpunkt to oder zum Zeitpunkt t0- Δt0Beginn der Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels im Raum Ri, wobei Δt0ein vorgegebenes Toleranzzeitintervall ist.The present invention relates to a method for minimizing damage to a watercraft 10, the method having the following steps: a) Providing the watercraft 10 and a database 20, the watercraft 10 having rooms Rn, the database 20 having time information for at least one room Ri tRi, where the time information tRid is the time required to generate a liquid mist in the space Ri to which this time information tRi is assigned, b) recognizing and locating a threat in the form of a flying object 80, c) determining the movement of the flying object 80 , d) determining the collision location between the flight object 80 and the watercraft 10, e) determining the space Ri of the watercraft 10 which is adjacent to the collision location, f) determining the time information tRi for this space Ri from the database 20, g) determining the Point in time to at which the flying object 80 has reached a position at which the remaining flight time for the collision Location of the time information tR corresponds to, h) At time to or at time t0- Δt0 start of the generation of a liquid mist in space Ri, where Δt0 is a predetermined tolerance time interval.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels genutzt wird, um die Wirkung einer Detonation im Wasserfahrzeug zu minimieren.The invention relates to a method in which the generation of a liquid mist is used in order to minimize the effect of a detonation in the watercraft.
Theoretisch ist bekannt, dass Flüssigkeitsnebel eingesetzt werden können, um die Ausbreitung einer Detonationswelle zu beeinflussen und so Schäden zu minimieren.It is theoretically known that liquid mist can be used to influence the propagation of a detonation wave and thus minimize damage.
Nachteilig ist, dass bei Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels praktisch immer Schäden entstehen, insbesondere sind elektronische Bauteile regelmäßig betroffen. Hinzu kommt, dass Löschflüssigkeit natürlich auch einen Einfluss auf die Schwimmfähigkeit haben kann.The disadvantage is that when a liquid mist is generated, damage is practically always caused, in particular electronic components are regularly affected. In addition, the extinguishing liquid can of course also have an influence on the ability to swim.
Erschwerend kommt hinzu, dass hauptsichtlich militärische Schiffe über die notwendigen Vorrichtungen verfügen, anfliegende Bedrohungen zu identifizieren. Gerade auf diesen Schiffen sind jedoch die verschiedenen Schiffsysteme gegeneinander abgeschirmt, sodass eine einfache Integration erschwert ist.To make matters worse, mainly military ships have the necessary devices to identify approaching threats. However, it is precisely on these ships that the various ship systems are shielded from one another, so that simple integration is difficult.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, dass eine Reduktion der Detonationsschäden durch Bildung eines Flüssigkeitsnebels ermöglicht und gleichzeitig die durch die Flüssigkeit entstehenden Kollateralschäden minimiert.The object of the invention is to create a method that enables a reduction in detonation damage through the formation of a liquid mist and at the same time minimizes the collateral damage caused by the liquid.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by the method having the features specified in claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schadensminimierung auf einem Wasserfahrzeug weist die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen des Wasserfahrzeugs und einer Datenbank, wobei das Wasserfahrzeug Räume Rn aufweist, wobei die Datenbank für wenigstens einen Raum
Ri eine Zeitinformation tRi enthält, wobei die Zeitinformation tRi die Zeit ist, die benötigt wird, in dem Raum Ri, dem diese Zeitinformation tRi zugeordnet ist, einen Flüssigkeitsnebel zu erzeugen, - b) Erkennen und Orten einer Bedrohung in Form eines Flugobjekts,
- c) Ermitteln der Bewegung des Flugobjekts,
- d) Ermitteln des Kollisionsorts zwischen dem Flugobjekt und dem Wasserfahrzeug,
- e) Ermitteln des Raumes
Ri des Wasserfahrzeugs, der an den Kollisionsort angrenzend ist, - f) Ermitteln der Zeitinformation tRi für diesen Raum
Ri aus der Datenbank, - g) Ermitteln des Zeitpunktes to, zu dem das Flugobjekt eine Position erreicht hat, an welcher die Restflugzeit zum Kollisionsort der Zeitinformation tRi entspricht,
- h) Zum Zeitpunkt to oder zum Zeitpunkt t0 - Δt0 Beginn der Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels im Raum Ri, wobei Δt0 ein vorgegebenes Toleranzzeitintervall ist.
- a) Providing the watercraft and a database, the watercraft having rooms R n , the database for at least one room
Ri contains time information t Ri , where the time information t Ri is the time required to generate a liquid mist in the space R i to which this time information t Ri is assigned, - b) Detecting and locating a threat in the form of a flying object,
- c) determining the movement of the flying object,
- d) Determining the collision location between the flying object and the watercraft,
- e) Determining the room
Ri the watercraft that is adjacent to the collision site, - f) Determining the time information t Ri for this space
Ri from the database, - g) determining the time to at which the flight object has reached a position at which the remaining flight time to the collision location corresponds to the time information t Ri ,
- h) At time to or at time t 0 - Δt 0, the generation of a liquid mist begins in space R i , where Δt 0 is a predetermined tolerance time interval.
Wasserfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere militärische Wasserfahrzeuge, insbesondere militärische Überwasserfahrzeuge, beispielsweise und bevorzugt, Kreuzer, Zerstörer, Fregatten, Korvetten, Einsatzgruppenversorger, Minensuchboote, Minenjagdboote, Flugzeugträger, Hubschrauberträger, amphibische Kriegsschiffe, Landungsschiffe, Schlachtschiffe.Watercraft within the meaning of the invention are in particular military watercraft, in particular military surface vehicles, for example and preferably, cruisers, destroyers, frigates, corvettes, task force providers, minesweepers, minehunters, aircraft carriers, helicopter carriers, amphibious warships, landing ships, battleships.
Das Wasserfahrzeug weist n Räume Rn auf, wobei n eine natürliche Zahl ist. Ein bestimmter Raum ergibt sich durch eine Nummerierung der Räume. Beispielsweise hat ein Wasserfahrzeug
Zu dem Räumen R1, R2, ... Rn-1, Rn sind in der Datenbank jeweils die Zeitinformation tR1, tR2, ... tRn-1, tRn abgelegt. Die Zeit tRi für den Raum
Hierbei muss nicht zu jedem Raum
Flugobjekte umfassen alle möglichen Bedrohungen von Gefechtsköpfen, Granaten, Marschflugkörper, Raketen bis zu Flugzeugen. Diese können rein ballistisch fliegen, aktiv fliegen oder ballistisch fliegen mit Steuermöglichkeiten, wobei die Steuermöglichkeiten aktiv oder passiv ausgeführt sein können.Objects in flight cover all possible threats from warheads, grenades, cruise missiles, missiles to airplanes. these can pure ballistic flying, active flying or ballistic flying with control options, whereby the control options can be active or passive.
Ein Vorteil der Erfindung ist auch, dass dieser zusätzliche Schutz für einen Gegner nicht erkennbar ist. Praktisch alle größeren militärischen Wasserfahrzeuge verfügen sowohl über eine Radaranlage als auch über eine Sprinkleranlage, welche zur Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels geeignet ist. Diese sind jedoch üblicherweise in unterschiedliche und strikt getrennte Schiffsysteme integriert. Während das Combat Management System mit dem Radar verbunden ist, steuert ein Integriertes Plattformmanagementsystem die Brandbekämpfungsvorrichtungen. Ein solches militärisches Wasserfahrzeug kann leicht mit einem Kontrollsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet werden, was für einen Gegner von außen jedoch im Gegensatz zu einer stärken Panzerung beispielsweise nicht erkennbar ist, sodass die abgeschwächte Detonationswirkung eines Gefechtskopfes für den Gegner im Feld nicht vorhersehbar ist.Another advantage of the invention is that this additional protection cannot be seen by an opponent. Practically all larger military watercraft have both a radar system and a sprinkler system, which is suitable for generating a liquid mist. However, these are usually integrated into different and strictly separate ship systems. While the Combat Management System is connected to the radar, an integrated platform management system controls the fire fighting equipment. Such a military watercraft can easily be equipped with a control system for carrying out the method according to the invention, which, however, in contrast to thick armor, cannot be seen by an enemy from the outside, so that the weakened detonation effect of a warhead cannot be foreseen by the enemy in the field.
Schritte b) und c) werden bevorzugt mittels Radar, optischer Sensoren und/oder akustischer Sensoren durchgeführt. Besonders bevorzugt werden die Schritte b) und c) mittels Radar durchgeführt.Steps b) and c) are preferably carried out by means of radar, optical sensors and / or acoustic sensors. Steps b) and c) are particularly preferably carried out by means of radar.
Das Ermitteln der Bewegung in Schritt c) kann entweder auf zwei zeitlich beabstandeten Messung und dem gemessenen Positionsunterschied erfolgen. Es kann aber auch direkt, beispielsweise mittels Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt), erfolgen.The determination of the movement in step c) can take place either on the basis of two measurements spaced apart in time and the measured position difference. However, it can also take place directly, for example by means of frequency shifting (Doppler effect).
Bevorzugt werden alle Verfahrensschritte auf einem Wasserfahrzeug durchgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, dass insbesondere in einem Konvoi die Schritte b) und c) durch ein zweites Wasserfahrzeug, beispielsweise und insbesondere ein Geleitschiff, beispielsweise ein Zerstörer, durchgeführt werden und die ermittelten Daten dann auf das erste Wasserfahrzeug, beispielsweise einen Einsatzgruppenversorger, übergeben werden, der selber nicht über eine oder wenigstens nicht über eine vergleichbare Radaranalage verfügt. Gegebenenfalls kann auch der Schritt e) auf dem zweiten Wasserfahrzeug durchgeführt werden.All process steps are preferably carried out on a watercraft. However, it is also conceivable that steps b) and c) are carried out, in particular in a convoy, by a second watercraft, for example and in particular an escort ship, for example a destroyer, and the data determined are then transferred to the first watercraft, for example a task force provider who do not have or at least not a comparable radar system themselves. If necessary, step e) can also be carried out on the second watercraft.
Es kann vorteilhaft sein, dass in Schritt h) nicht nur im Raum
Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass alle Räume ausgewählt werden, die innerhalb einer Schiffsektion oder eines absperrbaren Bereichs liegen. Damit wird erreicht, dass der Bereich über den sich eine Druckwelle oder ein Brand ausbreiten kann insgesamt bereits mit Flüssigkeitsnebels gefüllt ist und die Beschädigung über den gesamten Bereich verringert wird.Provision can also advantageously be made for all rooms to be selected which are located within a ship section or a lockable area. This ensures that the area over which a pressure wave or a fire can spread is already filled with liquid mist and the damage is reduced over the entire area.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte c) bis e) kontinuierlich wiederholt, um Bewegungsveränderungen zu erfassen. Hierdurch können sowohl Kurskorrekturen durch das Flugobjekt als auch Bewegungsänderungen des Wasserfahrzeugs berücksichtigt werden. Dieses ist bevorzugt, da heute bereits einfache Artilleriegeschosse insbesondere in reichweitengesteigerter Version über ein gewisses Maß an Manövrierfähigkeit verfügen. Und bei Seezielflugkörpern sind gerade für den Zielanflug starke Manöver zur Überwindung von Hardkill Abwehrmaßnahmen heute üblich. Wird durch die Veränderung in Schritt e) ein anderer Raum
Ebenso kann durch eine kontinuierliche Beobachtung des Flugobjekts auch festgestellt werden, dass dieses beispielsweise durch einen Hardkill eliminiert werden konnte und eine weitere Bedrohung somit nicht mehr besteht.Likewise, through continuous observation of the flight object, it can also be determined that it could be eliminated, for example by a hard kill, and that there is no longer any further threat.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Einschlag des Flugobjekts in das Wasserfahrzeug zum Zeitpunkt tEin die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels für einen Zeitraum ΔtEin fortgesetzt. Während der Zeit von tEin bis tEin + ΔtEin wird eine Brandüberwachung im Raum
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte b) und c) durch ein Combat Management System durchgeführt. Das Combat Management System auf einem militärischen Wasserfahrzeug umfasst die Kontrollen zum Beispiel der Sensoren zur Erfassung der Bedrohungslage, zum Beispiel das Radar, sowie die Kontrolle der Effektoren, zum Beispiel Geschütze, Flugkörper oder Nahbereichsverteidigungssysteme. Das Combat Management System ist daher aus Sicherheitsgründen besonders abgeschirmt, um jeden ungewollten Eingriff von außen zu verhindern. Die Schritte d) bis h) werden durch ein Kotrollsystem durchgeführt. Das Kontrollsystem kann insbesondere als eigenständiges System ausgeführt sein, um lediglich diesen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens außerhalb der anderen Schiffssysteme auszuführen, was eine optimale Integration in die Sicherheitsarchitektur und eine optimale Nachrüstbarkeit ermöglicht. Das Combat Management System und das Kontrollsystem sind nur über eine unidirektionale Verbindung zur Übertragung von Daten vom Combat Management System auf das Kontrollsystem verbunden. Unidirektionale Verbindungen werden zum Beispiel über sogenannte Datendioden hergestellt und stellen sicher, dass beispielsweise keine Schadsoftware vom Kontrollsystem auf das Combat Management System übertragen werden kann und somit die Sicherheit des Systems vollständig gewährleistet ist.In a further embodiment of the invention, steps b) and c) are carried out by a combat management system. The combat management system on a military watercraft includes the controls, for example, of the sensors for detecting the threat situation, for example the radar, as well as the control of the effectors, for example guns, missiles or close-range defense systems. The Combat Management System is therefore specially shielded for security reasons in order to prevent any unwanted external intervention. Steps d) to h) are carried out by a control system. The control system can in particular be designed as an independent system in order to only deal with this part of the method according to the invention to be carried out outside of the other ship systems, which enables optimal integration into the security architecture and optimal retrofitting. The combat management system and the control system are only connected via a unidirectional connection for the transfer of data from the combat management system to the control system. Unidirectional connections are established, for example, via so-called data diodes and ensure that, for example, no malicious software can be transferred from the control system to the Combat Management System and thus the security of the system is fully guaranteed.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels in Schritt h) durch ein Kontrollsystem dadurch, dass das Kontrollsystem eine Feuermeldung an Brandbekämpfungssystem übergibt. Hierdurch leitet das Brandbekämpfungssystem Brandbekämpfungsmaßnahmen ein, die zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels führt. Beispielsweise und bevorzugt wird die Sprinkleranlage im Raum
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels ein nichtleitfähiges Fluid eingesetzt, beispielsweise CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Beispielsweise und bevorzugt weist das Wasserfahrzeug einen Vorrat an nichtleitfähigem Fluid auf, um eine Erzeugung des Flüssigkeitsnebels wenigstens von to bis tEin + ΔtEin zu ermöglichen. Ist das nichtleitfähige Fluid aufgebraucht, kann die weitere Brandbekämpfung auch mit Frischwasser oder Seewasser durchgeführt werden. Schäden beispielsweise an Elektronik werden dann in Kauf genommen, da ein beliebig großer Vorrat an nichtleitfähigem Fluid nicht sinnvoll ist und die Brandbekämpfung Vorrang vor Schäden durch Löschwasser hat.In a further embodiment of the invention, a non-conductive fluid, for example CF 3 CF 2 C (O) CF (CF 3 ) 2 , is used to generate the liquid mist. For example and preferably, the water vehicle on a supply of nonconductive fluid to a generation of the liquid mist from at least to to t to enable A + .DELTA.t A. If the non-conductive fluid is used up, further fire fighting can also be carried out with fresh water or sea water. Damage to electronics, for example, is then accepted because an arbitrarily large supply of non-conductive fluid does not make sense and fire fighting has priority over damage caused by extinguishing water.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zur Ermittlung des Kollisionsortes in Schritt d) Kursdaten und Geschwindigkeitsdaten des Wasserfahrzeugs verwendet. Durch den anliegenden Kurs ist eine genaue Vorhersage des zukünftigen Aufenthaltsortes des Wasserfahrzeugs möglich. Während diese Informationen für das Flugobjekt nur auf der Vergangenheit prognostizierbar sind, stehen dem Wasserfahrzeug für die eigene Zukunft diese zusätzlichen Informationen zur Verfügung, was die Vorhersagewahrscheinlichkeit erhöht.In a further embodiment of the invention, course data and speed data of the watercraft are used to determine the collision location in step d). An exact prediction of the future whereabouts of the watercraft is possible due to the adjacent course. While this information for the flight object can only be predicted from the past, this additional information is available to the watercraft for its own future, which increases the probability of prediction.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein militärisches Wasserfahrzeug, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.In a further aspect, the invention relates to a military watercraft which is designed to carry out the method according to the invention.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 Wasserfahrzeug -
2 erstes Bedrohungsszenario -
3 zweites Bedrohungsszenario
-
1 Watercraft -
2 first threat scenario -
3 second threat scenario
In
In
Um eine weitere Änderung der Flugbahn des Flugobjektes
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- WasserfahrzeugWatercraft
- 2020th
- DatenbankDatabase
- 3030th
- KontrollsystemControl system
- 4040
- Radarradar
- 5050
- Combat Management SystemsCombat Management Systems
- 6060
- DatendiodeData diode
- 7070
- Integriertes PlattformmanagementsystemIntegrated platform management system
- 8080
- FlugobjektFlying object
- RiRi
- Raum i (i ist eine natürliche Zahl)Space i (i is a natural number)
- BiBi
- Brandbekämpfungsmittel i (i ist eine natürliche Zahl)Fire extinguishing agent i (i is a natural number)
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