DE19601506C2

DE19601506C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Sichtsperre mit Hilfe eines künstlichen Nebels

Info

Publication number: DE19601506C2
Application number: DE1996101506
Authority: DE
Inventors: Heinz Peter Hellmeister; Dieter Boeder
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: DE19601506A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Sichtsperre mit Hilfe eines aus einer par tikelhaltigen Wolke bestehenden künstlichen Nebels (2), der ohne zusätzliche Maßnahmen durchsichtig ist und bei Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen Strahlung der entspre chenden Wellenlänge emittiert bzw. diffus reflektiert. 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 Wahr scheinlichkeit, selbst Opfer des Einsatzes durch schnelleres bzw. effektiveres Eingreifen 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 Bilder z. B. in einem gepanzerten Fahr zeug auf einem Fernsehmonitor beobachtet werden, bekannt.

Der Nachteil derartiger bekannter Sichtsperren besteht u. a. darin, daß sie dann nicht mehr ausrei chen, 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 Vertei digungsbereitschaft nicht möglich ist.

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 Wellenlängenbereichen der optischen Strahlung oder der Strahlung im Millimeterwellenlängenbereich bekannt. Im wesentlichen handelt 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 Strahlung liegt. Nachteilig ist bei Verwendung derartiger bekannter Tarnnebel unter anderem, daß der Nebel auch für seinen Verwender undurchsichtig ist. Dadurch ist die eigene Handlungsfähigkeit ungewollt erheblich eingeschränkt. Im Falle eines Polizei-Einsatzes gegen einen verschanzten Gegner verbietet sich die Verwendung von Tarnnebel meistens alleine schon deshalb, weil dem zu fassenden Täter nicht die Möglichkeit eröffnet werden soll, sich unbemerkt abzusetzen.

Aus der DE 42 30 826 C1 ist bereits ein Tarnverfahren zum Schützen eines mit einem Wär mebildgerät ausgerüsteten militärischen Objektes vor einem feindlichen, ebenfalls mit einem Wärmebildgerät ausgerüsteteten Panzer, bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Tarnnebel verwendet, bei dem durch entsprechende Korrelation von Teilchengröße und Ab stand ein einseitig durchsichtiger Tarnnebel erzeugt wird.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Tarnverfahren allerdings, daß eine ausreichende Tarnung des militärischen Objektes nur dann gegeben ist, wenn sich der feindliche Panzer wesentlich weiter entfernt von dem Nebel als das zu tarnende Objekt befindet.

Aus der DE 36 09 834 A1 ist schließlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störung von Laser-Entfernungsmessern gegnerischer Waffenträger bekannt. Hierzu wird vorgeschlagen, an dem zu schützenden Fahrzeug oder militärischer Objekte eine Störstrahlung zu erzeugen, welche entweder gegenüber einem eintreffenden Laser-Meßimpuls verzögert oder völlig unkorreliert ist. In beiden Fällen erzeugt der beim gegnerischen Laser-Entfernungsmesser ein treffende Laser-Störimpuls eine falsche Laufzeitaussage hinsichtlich des Meßimpulses und führt zu einem falschen Entfernungsmeßwert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem trotz Verwendung von künstlichem Nebel dem Gegner weitgehend unabhän gig von seiner Entfernung zu dem Tarnnebel die Sicht in dem relevanten Wellenlängenbereich genommen wird, dem Verwender 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 Anspruchs 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 4 und hinsichtlich des künstlichen Nebels durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltun gen 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 elektromagnetischen 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 hindurchgehen kann, wird der Nebel z. B. mittels einer gepulsten Strahlungsquelle, z. B. eines Lasers, bestrahlt, wobei die Impulsfrequenz so hoch gewählt wird, daß der Gegner praktisch ständig ein leuchtendes Gas sieht. Bei dem Verwender des künstli chen Nebels hingegen wird mittels einer Steuervorrichtung und eines Verschlusses das entsprechende Beobachtungsgerät während der Bestrahlung ausgelastet, so daß nur elektromagnetische Strahlung während der Bestrahlungslücken empfangen werden kann. Die während der Bestrahlungslücken empfangene Strahlung kann je nach relevantem Wellenlängenbereich entweder direkt beobachtet werden (optische Strahlung) und/oder mit Hilfe eines Detektors empfangen, in einem Rechner weiterverarbeitet 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- Elemente. 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 Floureszenz 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 Floureszenz 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 mit Hilfe eines aus einer partikelhaltigen Wolke bestehenden künstlichen Nebels (2), der ohne zusätzliche Maßnahmen durchsichtig ist und bei Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen Strahlung der entsprechenden Wellenlänge emittiert bzw. diffus reflektiert, wobei

a) die elektromagnetische Strahlung von einer gepulsten Strahlungsquelle (6), vor zugsweise einem Laser, erzeugt wird;
b) die Zeitabstände zwischen den Strahlungsimpulsen (10) derart gewählt werden, daß ein Betrachter auch während dieser Bestrahlungslücke (11) nicht durch den Nebel hindurchsehen kann;
c) unter Berücksichtigung der Nachleuchtdauer des jeweiligen Nebels (2) ein der jeweiligen Bestrahlungslücke (11) entsprechendes elektrisches Signal (12) erzeugt wird, welches die Verschlußeinrichtung (9) eines Beobachtungsgerätes (8) ansteuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Nebel (2) beleuchtende Strahlung derart moduliert 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 sto chastischen oder kryptografischen 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), vorzugsweise einem Laser, zur Bestrahlung des Nebels (2);
c) einem Beobachtungsgerät (8), welches eine Verschlußeinrichtung (9) umfaßt;
d) einer mit der Strahlungsquelle (6) und der Verschlußeinrichtung (9) des Beobach tungsgerätes (8) verbundenen elektronischen Steuereinrichtung (7), die einerseits die Strahlungsquelle (6) zu vorgegebenen Zeitabschnitten anregt und die andererseits in Abhän gigkeit von den Bestrahlungslücken (11) und der Nachleuchtdauer des Nebels (2) Ansteuer signale (12) für die Verschlußeinrichtung (9) erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Beobach tungsgerät (8) um einen opto-elektronischen Detektor handelt, daß die elektrischen Signale des Detektors der Steuereinrichtung (7) zugeführt, gegebenenfalls zwischengespeichert, weiterverar beitet und auf einem Bildschirm dargestellt werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Verschlußeinrichtung (9) um eine Kerr-Zelle oder ein Flüssigkeitselement handelt.

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

8. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel (2) als Aero sol einen Aktivator in Form eines Fluoreszenz oder Raman-Effekt auslösenden Stoffes enthält.

9. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel (2) als Akti vator zur Erzeugung der Fluoreszenz Pulver von Kristallen aus Flußspat, Calcit, Willemit oder Scheelit enthält.

10. Künstlicher Tarnnebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel (2) zur Er zeugung diffuser Reflexionen fein verteilte, elektromagnetische Strahlung reflektierende Partikel in Form von Flitter enthält.