DE19601506A1

DE19601506A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Sichtsperre mit Hilfe eines künstlichen Nebels

Info

Publication number: DE19601506A1
Application number: DE1996101506
Authority: DE
Inventors: Heinz Peter Dr Rer Hellmeister; Dieter Dipl Ing Boeder
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: DE19601506C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Sichtsperre in mindestens einem ersten Wellenlängenbereich mit Hilfe eines aus einer Aerosol- oder Gaswolke bestehenden künstlichen Nebels. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung und auf einen künstlichen Tarnnebel zur Durchführung des Verfahrens.

Bei militärischen Kampfeinsätzen und bei Polizei-Einsätzen gegen verschanzte Täter wird die Wahrscheinlichkeit, selbst Opfer des Einsatzes durch schnelleres bzw. effektiveres Ein greifen des Gegners zu werden, erheblich vermindert, wenn der eigenen Seite eine einseitig durchsichtige Sichtsperre zur Verfügung steht, die es ermöglicht, ungehindert Sicht auf den Gegner zu behalten, während dem Gegner die Sicht genommen wird. Derartige Sichtsperren sind z. B. in Form von einseitig durchsichtigen Spiegeln oder in Form von Kameras, deren Bil der z. B. in einem gepanzerten Fahrzeug auf einem Fernseh monitor beobachtet werden, bekannt.

Der Nachteil derartiger bekannter Sichtsperren besteht u. a. darin, daß sie dann nicht mehr ausreichen, wenn die eigene Silhouette größer ist, als die Sichtsperre aus praktischen Gründen ausgedehnt werden kann, oder eine Tarnung der eigenen Position ohne Aufgabe der eigenen Verteidigungsbereitschaft nicht möglich ißt.

Ungeeignet sind auch Sichtsperren, wenn der Gegner zwar seinen Kontrahenten nicht sieht, jedoch aus der Sichtbarkeit der Sichtsperren die genaue Position seines Kontrahenten ableiten kann.

Aus den Schriften DE 32 38 444 C2, DE 36 41 443 A1, DE 39 18 231 A1 und DE 41 26 016 C1 sind beispielsweise künstliche Nebel zur großflächigen Tarnung in bestimmten Wellenlängen bereichen der optischen Strahlung oder der Strahlung im Millimeterwellenlängenbereich bekannt. Im wesentlichen han delt es sich dabei um Feststoffnebel, also Nebel, die feste Partikel enthalten, wobei die Größe der einzelnen Partikel in der Größenordnung der Wellenlänge der zu schwächenden Strah lung liegt. Nachteilig ist bei Verwendung derartiger bekann ter Tarnnebel unter anderem, daß der Nebel auch für seinen Verwender undurchsichtig ist. Dadurch ist die eigene Hand lungsfähigkeit ungewollt erheblich eingeschränkt. Im Falle eines Polizei-Einsatzes gegen einen verschanzten Gegner ver bietet sich die Verwendung von Tarnnebel meistens alleine schon deshalb, weil dem zu fassenden Täter nicht die Mög lichkeit eröffnet werden soll, sich unbemerkt abzusetzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem trotz Verwendung von künstlichem Nebel zwar dem Gegner die Sicht in dem relevanten Wellenlängenbereich genommen wird, dem Verwen der des Nebels hingegen nicht. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung sowie auf einen künstlichen Tarnnebel zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, hin sichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 4 und hinsichtlich des künstlichen Nebels durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, als künstlichen Nebel Aerosol oder Gase zu verwenden, die in dem bevorzugten Wellenlängenbereich an sich durchsichtig sind, die aber durch Bestrahlung mit einer entsprechenden elektro magnetischen Strahlung zum Aufleuchten (Fluoreszenz, Raman-Effekt oder diffuse Reflexion) gebracht werden können, so daß der Gegner von dem leuchtenden Nebel geblendet wird.

Damit der Verwender des Nebels durch diesen hindurchsehen kann, wird der Nebel z. B. mittels einer gepulsten Strahlungs quelle, z. B. eines Lasers, bestrahlt, wobei die Impulsfre quenz so hoch gewählt wird, daß der Gegner praktisch ständig ein leuchtendes Gas sieht. Bei dem Verwender des künstlichen Nebels hingegen wird mittels einer Steuervorrichtung und eines Verschlusses das entsprechende Beobachtungsgerät wäh rend der Bestrahlung ausgetastet, so daß nur elektromagne tische Strahlung während der Bestrahlungslücken empfangen werden kann. Die während der Bestrahlungslücken empfangene Strahlung kann je nach relevantem Wellenlängenbereich ent weder direkt beobachtet werden (optische Strahlung) und/oder mit Hilfe eines Detektors empfangen, in einem Rechner weiter verarbeitet und auf einem Bildschirm dargestellt werden.

Um die Strahlungsquelle mit einer möglichst hohen Pulsfre quenz betreiben zu können, sollte die Leuchterscheinung des Nebels nach dem Abschalten der Strahlungsquelle sehr schnell (d. h. innerhalb von 10^-8 s) wieder abklingen. Auf diese Weise gelingt es, eine so hohe Pulsfrequenz zu verwenden, daß es dem Gegner in der Regel nicht gelingt, ebenfalls die zeitli chen Bestrahlungslücken auszunutzen und so den Sperreffekt unwirksam zu machen.

Außer einer möglichst hohen Frequenz sollten die die Strah lungsquelle schaltenden Impulse nach einem dem Gegner nicht bekannten Schlüssel moduliert werden; d. h., die zeitlichen Bestrahlungslücken sollten so gesetzt werden, daß die jeweils nächste Bestrahlungslücke nicht im voraus berechenbar ist und daher Gegenmaßnahmen des Gegners verhindert werden. Entspre chende stochastische oder kryptografische Verfahren sind an sich bekannt.

Als Verschlußeinrichtung bei einem optischen Beobachtungs gerät eignen sich z. B. Kerr-Zellen oder Flüssigkristall-Ele mente. Es sind aber auch mechanische Einrichtungen denk bar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im optischen Bereich be sonders dann ökonomisch anwendbar, wenn bereits eine Laser waffe für die Zerstörung gegnerischer Optiken und opto elektronischer Geräte vorhanden ist. In der Regel ist dann lediglich eine Umschaltung von der fokussierenden Strahlung (Laserwaffe) auf eine defokussierende Strahlung (Nebelbe leuchtung) erforderlich, was beispielsweise durch mechani sches Verschieben eines gegebenenfalls vorhandenen Reflek torspiegels erfolgen kann.

Zur Erzielung einer Fluoreszenz des entsprechenden Tarnnebels ist zu beachten, daß bei einer Fluoreszenz im sichtbaren Wellenlängenbereich die Wellenlänge der den Nebel beleuch tenden Strahlung im allgemeinen im ultravioletten Wellen längenbereich liegt. Will man daher mit einem gegebenenfalls bereits vorhandenen Infrarotlaser arbeiten, muß man die Strahlungsfrequenz des Lasers mit einer entsprechenden (nichtlinearen) Optik vervielfachen (z. B. verdoppeln oder verdreifachen).

Ferner ist es zweckmäßig, die Sichtsperre nicht allein im sichtbaren optischen Bereich einzurichten, sondern zusätzlich auch im IR-Bereich, da zahlreiche Beobachtungsgeräte des Geg ners in den Wellenlängenbereichen 3-5 µm und 7-12 µm arbei ten. Für eine derartige Verwendung eignen sich entweder La ser, deren Strahlung mehrere Wellenlängen umfaßt, oder es wird ein monochromatischer Laser verwendet, dem eine nicht lineare Optik zur Erzeugung von Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen nachgeschaltet ist.

Die in dem jeweiligen Nebel durch Laserbestrahlung aktivier baren Fluoreszenz erzeugenden Stoffe müssen in diesen Fällen derart gewählt werden, daß sie bei entsprechender Beleuchtung mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen auch in unter schiedlichen Wellenlängenbereichen eine Sichtsperre bewirken.

Als künstliche Tarnnebel kommen vor allem Aerosol-Nebel in Betracht, die als Aerosol einen Aktivator in Form eines Fluoreszenz oder Raman-Effekt auslösenden Stoffes enthalten. Als Fluoreszenz auslösende Stoffe haben sich insbesondere Pulver von Kristallen aus Flußspat, Calcit, Willemit oder Scheelit als vorteilhaft erwiesen.

Bei Verwendung des Raman-Effektes läßt sich, je nach Aufbau der entsprechenden Einrichtung, aus einer bestimmten Aus gangswellenlänge entweder Beleuchtungsstrahlung kürzerer oder längerer Wellenlänge erzeugen.

Um eine Blendwirkung des Gegners durch diffuse Reflexion zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Nebel zu verwenden, der im wesentlichen aus einem durchsichtigen Gas besteht, in dem sich feinstverteilte, metallisch reflek tierende Partikel (z. B. Aluminium-Flitter) befinden. Die Aus dehnungen der Partikel ist derart gewählt, daß sich bei Laserbestrahlung des Nebels durch die Mehrfachreflexion an den einzelnen Partikeln eine entsprechend hohe Streukompo nente des Laserlichtes, auch in Richtung des Gegners, ergibt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen opto-elektronischen Vorrichtung und

Fig. 2a bis 2c Impulsdiagramme zur Erläuterung der Erfin dung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Nebelgranate bezeichnet, die eine mit 2 gekennzeichnete Gaswolke (Nebel) erzeugt. Der Nebel 2 trennt einen Beobachtungsraum 3, in dem sich ein zu blenden des Ziel 30 befindet, von einem Raum 4, in welchem sich die den Nebel 2 verwendende Partei befindet. Der Nebel 2 wird mit Licht 5 eines Lasers 6 bestrahlt, welcher mit einer Steuer einrichtung 7 verbunden ist. Ebenfalls mit der Steuervorrich tung verbunden ist ein Beobachtungsgerät 8, welches eine opto-elektronische Verschlußeinrichtung (z. B. eine Kerr-Zel le) 9 enthält.

Erfindungsgemäß sind nun das Material des Nebels 2 und die Wellenlänge des Lichtes 5 derart aufeinander abgestimmt, daß der ohne Bestrahlung durchsichtige Nebel bei Bestrahlung leuchtet (bzw. stark diffus reflektiert) und damit für einen Betrachter ohne technische Hilfsmittel undurchsichtig wird.

Auch bei einer impulsförmigen Ansteuerung des Lasers 6 mit hoher Impulsfrequenz bleibt für einen Betrachter am Ort des Zieles 30 ohne zusätzliche technische Hilfsmittel der Nebel undurchsichtig (Trägheit des Auges bzw. der entsprechenden Detektoren), während für einen Betrachter mit einem Beobach tungsgerät, bei dem die Verschlußeinrichtung 9 nur Licht durchläßt, wenn eine Bestrahlungslücke vorliegt, der Nebel durchsichtig erscheint.

Im folgenden werden diese Zusammenhänge noch einmal mit Hilfe der Fig. 2a bis 2c erläutert: Fig. 2a zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des den Nebel 2 bestrahlenden und modu lierten Lichtes, wobei die einzelnen Lichtimpulse mit 10 und die Bestrahlungslücken zwischen den Lichtimpulsen mit 11 ge kennzeichnet sind.

Fig. 2b gibt den entsprechenden zeitlichen Verlauf der Licht stärke des leuchtenden Nebels 2 wieder. Wie in Fig. 2b ange deutet ist, leuchtet der Nebel nach dem Unterbrechen der Be leuchtung noch etwas nach. Da dieses Nachleuchten die maxi male Impulsfrequenz des Lichtes (Fig. 2a) beschränkt, sollte das Material des Nebels derart gewählt werden, daß die Nach leuchtdauer 13 möglichst kurz (d. h. in der Regel 10^-8 s) ist.

Aus der jeweils zwischen zwei Lichtimpulsen 10 sich ergeben den Bestrahlungslücke 11 wird mit Hilfe der Steuereinrichtung 7 (Fig. 1), unter Berücksichtigung der für den jeweils verwen deten Nebel 2 bekannten Nachleuchtdauer, die Ansteuersignale 12 (Fig. 2c) für die Verschlußeinrichtung 9 abgeleitet, so daß das Beobachtungsgerät nur in den Zeiten freigegeben wird, in denen der Nebel 2 nicht leuchtet. Dabei kann die Ver schlußeinrichtung 9 bereits vor Ende der Nachleuchtdauer geöffnet werden, sofern die Lichtintensität des nachleuchten den Nebels die Beobachtung des Zieles 30 nur unwesentlich beeinträchtigt. Der genaue Einschaltzeitpunkt der Verschluß vorrichtung wird beispielsweise durch einen in Fig. 2B ge strichelt dargestellten Schwellenwert 14 festgelegt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschrie bene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur im sichtbaren opti schen Bereich anwendbar, sondern kann mit gleichem Erfolg im Infrarotbereich, aber auch im Millimeterwellenlängenbereich (Radar-Sperre) angewendet werden. Entsprechend sind dann die Strahlungsquelle und das Material des Nebels zu wählen.

Bezugszeichenliste

1 Einrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Nebels, Nebelgranate
2 Nebel, Gaswolke
3 Beobachtungsraum
30 Ziel
4 Raum
5 Strahlung, Licht
6 Strahlungsquelle, Lichtquelle, Laser
7 Steuereinrichtung
8 Beobachtungsgerät
9 Verschlußeinrichtung
10 Strahlungsimpuls, Lichtimpuls
11 Bestrahlungslücke
12 Ansteuersignal
13 Nachleuchtdauer
14 Schwellenwert

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung einer Sichtsperre in mindestens einem Wellenlängenbereich mit Hilfe eines aus einer Aerosol- oder Gaswolke bestehenden künstlichen Nebels (2), gekennzeichnet durch die Merkmale

a) es wird ein Nebel (2) ausgebracht, der in dem Wellenlängenbereich ohne zusätzliche Maßnahmen durchsichtig ist und der bei der Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen Strahlung der entspre chenden Wellenlänge emittiert bzw. diffus reflek tiert, so daß eine Sichtsperre erzeugt wird;
b) der Nebel (2) wird von einer gepulsten Strahlungs quelle (6) bestrahlt;
c) die Zeitabstände zwischen den Strahlungsimpulsen (10) werden derart gewählt, daß ein Betrachter auch während des jeweiligen Zeitraumes zwischen dem Er löschen und dem erneuten Aufleuchten des Nebels (Bestrahlungslücke) (11) nicht durch diesen hin durchsehen kann;
d) unter Berücksichtigung der Nachleuchtdauer des je weiligen Nebels (2) wird ein der jeweiligen Be strahlungslücke (11) entsprechendes elektrisches Signal (12) erzeugt, welches die Verschlußeinrich tung (9) eines Beobachtungsgerätes (8) ansteuert, so daß durch das Beobachtungsgerät (8) nur während der Bestrahlungslücke (11) hindurchgesehen werden kann bzw. ein Detektor nur Signale während der Be strahlungslücke (11) empfängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Nebel (2) beleuchtende Strahlung derart modu liert wird, daß die Bestrahlungslücken (11) so gesetzt werden, daß die jeweils nächste Bestrahlungslücke (11) nicht im voraus berechenbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation mittels eines stochastischen oder kryp tografischen Verfahrens erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit

a) einer Einrichtung (1) zur Erzeugung eines künstlichen Nebels (2);
b) einer Strahlungsquelle (6) zur Bestrahlung des Nebels (2);
c) einem Beobachtungsgerät (8), welches eine Verschlußeinrichtung (9) umfaßt;
d) einer mit der Strahlungsquelle (6) und der Ver schlußeinrichtung (9) des Beobachtungsgerätes (8) verbundenen elektronischen Steuereinrichtung (7), die einerseits die Strahlungsquelle (6) zu vorge gebenen Zeitabschnitten anregt und die andererseits in Abhängigkeit von den Bestrahlungslücken (11) und der Nachleuchtdauer des Nebels (2) Ansteuersignale (12) für die Verschlußeinrichtung (9) erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Strahlungsquelle (6) um einen Laser han delt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß es sich bei dem Beobachtungsgerät (8) um einen opto-elektronischen Detektor handelt, daß die elektri schen Signale des Detektors der Steuereinrichtung (7) zugeführt, gegebenenfalls zwischengespeichert, weiter verarbeitet und auf einem Bildschirm dargestellt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verschlußeinrichtung (9) um eine Kerr-Zelle oder ein Flüssigkeitselement han delt.

8. Künstlicher Tarnnebel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Nebel (2) aus einer Aerosol- oder Gaswolke besteht, die durch Bestrahlung mit einer Strahlungs quelle (6) in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine tarnende Blendwirkung besitzt und ansonsten in diesem Wellenlängenbereich durchsichtig ist.

9. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Nebel (2) als Aerosol einen Aktivator in Form eines Fluoreszenz oder Raman-Effekt auslösenden Stoffes enthält.

10. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Nebel (2) als Aktivator zur Erzeugung der Fluoreszenz Pulver von Kristallen aus Flußspat, Cal cit, Willemit oder Scheelit enthält.

11. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel (2) zur Erzeugung diffuser Reflexionen fein verteilte, elektromagnetische Strahlung reflektierende Partikel in Form von Flitter enthält.