DE19712371A1

DE19712371A1 - Flächenverteidigungsmine

Info

Publication number: DE19712371A1
Application number: DE19712371A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr.-Ing. Aulenbacher; Randolf Dipl.-Math. Barg; Dietmar Dipl.-Ing. Sieg; Axel Dipl.-Ing. Kaspari; Rolf Dr.-Ing. John
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH; Rheinmetall Landsysteme GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH; Rheinmetall Landsysteme GmbH
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2005-12-15
Also published as: GB2418476A; GB9725616D0; SE527322C2; SE9800792L; FR2874252A1; GB2418476B; GB9806746D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flächenverteidigungsmine (1) mit einem Gehäuse (2), mindestens einem abfeuerbaren Submunitionskörper, einer Multimode-Sensorik und einer mit der Multimode-Sensorik verbundenen Auswerteelektronik (15). DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Flächenverteidigungsmine (1) auch noch in größeren Entfernungen eine höhere Auslöse-Trefferleistung aufweist als dieses mit vergleichbaren bekannten Minen möglich ist, schlägt die Erfindung vor, um die Außenseite des Minengehäuses (2) herum sowohl mehrere akustische Sensoren (8) als auch mehrere Radarsensoren (9) anzuordnen. Dabei wird sowohl mittels der akustischen als auch mittels der Radarsensoren (8, 9) eine Zielklassifizierung vorgenommen und durch die Auswerteelektronik (15) bewertet. Außerdem erfolgt mittels der akustischen Sensoren (8) eine ungefähre Ziel- bzw. Peilwinkelbestimmung, die dann benutzt wird, um denjenigen am Umfang des Minengehäuses (2) angeordneten Radarsensor (9) zu aktivieren, in dessen Richtcharakteristik das jeweilige Ziel (19) fällt. Aus den entsprechenden Signalen dieses Radarsensors (9) ermittelt dann die Auswerteelektronik (15) den Verlauf der Bahnkurve (20) des Zieles (19).

Description

Die Erfindung betrifft eine Flächenverteidigungsmine mit einem Gehäuse, mindestens einem abfeuerbaren Submunitionskörper, einer Multimode-Sensorik und einer mit der Multimode-Sensorik verbundenen Auswerteelektronik.

Zur Sicherung und Raumüberwachung werden Flächenverteidigungsminen verwendet, die eine Sensorik zur Klassifizierung insbesondere motorisierter Ziele sowie zur Bestimmung des Bahnverlaufes des jeweiligen sich bewegenden Zieles aufweisen. Aus diesen Daten werden anschließend mittels der Auswerteelektronik die Abfeuersignale für den auf das Ziel abzufeuernden Submunitionskörper bestimmt. Bei den Zielen handelt es sich in der Regel um Rad- oder Kettenfahrzeuge, so daß häufig akustische und seismische Sensoren zur Zielklassifizierung herangezogen werden.

Nachteilig ist bei den bekannten Minen, daß sie eine relativ hohe Fehlauslöserate aufweisen, weil mit Hilfe von akustischen oder seismischen Sensoren nur eine sehr ungenaue Bahnkurvenbestimmung des jeweiligen Zieles möglich ist.

Es sind ferner Flächenverteidigungsminen bekannt geworden, die mit einem Radarsystem zur Bahnkurvenermittlung ausgerüstet sind, wobei in der Regel nur eine an dem Minengehäuse schwenkbar angeordnete Radarantenne vorgesehen ist.

Diese bekannten Minen weisen unter anderem den Nachteil auf, daß eine genaue Zielklassifizierung nur selten möglich ist, weil insbesondere gepanzerte Waffensysteme häufig mit Tarnvorrichtungen versehen sind, die eine genaue Zielklassifizierung mittels Radar- und IR-Strahlung verhindern. Außerdem ist der Fertigungs- und Montageaufwand für schwenkbare Radarantennen relativ groß. Schließlich muß die Antenne eine relativ große Montagehöhe aufweisen, um mögliche Ziele noch in Entfernungen von z.B. 300 m entdecken zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flächenverteidigungsmine anzugeben, die auch noch in größeren Entfernungen (von z.B. 300 m) eine höhere Auslöse- Trefferleistung aufweist, als dieses mit vergleichbaren bekannten Minen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, um die Außenseite des Minengehäuses herum sowohl mehrere akustische Sensoren als auch mehrere Radarsensoren (Radarantennen) anzuordnen. Dabei wird sowohl mittels der akustischen als auch mittels der Radarsensoren eine Zielklassifizierung vorgenommen und durch die Auswerteelektronik bewertet. Außerdem erfolgt mittels der akustischen Sensoren eine ungefähre Ziel- bzw. Peilwinkelbestimmung, die dann benutzt wird, um denjenigen am Umfang des Minengehäuses angeordneten Radarsensor zu aktivieren, in dessen Richtcharakteristik das jeweilige Ziel fällt. Aus den entsprechenden Signalen dieses Radarsensors ermittelt dann die Auswerteelektronik den Verlauf der Bahnkurve des Zieles.

Durch eine derartige Sensoranordnung wird einerseits eine gegenüber bekannten Anordnungen größere Wahrscheinlichkeit, ein mögliches Ziel richtig zu klassifizieren, erreicht, weil die Klassifizierung mittels zweier unterschiedlicher physikalischer Methoden erfolgt.

Andererseits ist die Treffergenauigkeit der Mine wesentlich höher als bei Minen, die lediglich mit akustischen und/oder seismischen Sensoren versehen sind, weil die Bahnkurve des Zieles mit Hilfe des Radarsensors sehr genau ermittelt werden kann. Dabei hält sich der Aufwand für die Ansteuerung der Radarsensoren in Grenzen, weil keine drehenden Antennenteile erforderlich sind.

Außerdem weist eine derartige Hybridanordnung von akustischen Sensoren und Radarsensoren den Vorteil auf, daß bei einem Ausfallen des Radarsystems die Mine trotzdem weiterverwendbar ist, weil auch mittels der akustischen Sensoren alleine der ungefähre Bahnverlauf des Zieles ermittelt werden kann.

Um insbesondere die Genauigkeit der Zielklassifizierung weiter zu erhöhen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich zu den akustischen Sensoren und den Radarsensoren noch mindestens einen seismischen Sensor in die Mine zu integrieren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Auswerte elektronik zur Reduzierung des Stromverbrauches eine Weckschaltung, die mit dem akustischen Sensor-Array und/oder dem seismischen Sensor verbunden ist, derart, daß erst beim Empfang zielrelevanter akustischer und/oder seismischer Signale das Radarsystem aktiviert wird.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren und die Auswerteelektronik an einem zylinderförmigen Gehäusebauteil der Mine befestigt. Dadurch kann die Montagehöhe der Sensorik sehr flach gehalten werden. Ferner läßt sich die gesamte Sensorik, gegebenenfalls einschließlich der Auswerteelektronik, als vormontierte Einheit herstellen.

Vorzugsweise sind die akustischen Sensoren an schwenkbaren armförmigen Befestigungsteilen angeordnet, welche beim oder nach dem Verlegen der Minen aus entsprechenden in dem zylinderförmigen Gehäusebauteil vorgesehenen Ausnehmungen nach außen schwenkbar sind. Dadurch können die Minen sehr platzsparend gelagert werden. Außerdem sind die akustischen Sensoren während der Lagerung und dem Transport gegen Zerstörung geschützt.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäßen Minen derart auszugestalten, daß mehrere derartige Minen zu einem aktivierbaren Minenfeld zusammensetzbar sind, wobei die einzelnen Minen über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationseinrichtungen miteinander verbindbar sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Flächenverteidigungsmine mit in das Minengehäuse eingeklappten akustischen Sensoren;
2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Mine entlang der dort mit II-II bezeichneten Schnittlinie mit ausgeklappten akustischen Sensoren und
3 das Blockschaltbild einer mit mehreren Sensoren verbundenen Auswerteelektronik zur Erläuterung der Erfindung.
In 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Flächenverteidigungsmine bezeichnet. Die Mine 1 umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 2 und eine nur schematisch angedeutete Abschußvorrichtung 3 für einen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Submunitionskörper. Die Mine 1 ruht auf drei ausklappbaren Beinen 4 auf dem Erdboden 5.
Das Minengehäuse 2 setzt sich aus einem Unterteil 6 und einem Gehäuse-Oberteil 7 zusammen, wobei an letzterem gleichmäßig um den Umfang des Oberteiles herum drei akustische Sensoren 8 und acht Radarsensoren 9 verteilt angeordnet sind. Die akustischen Sensoren 8 sind jeweils an dem ersten Ende 10 eines entsprechenden armförmigen Befestigungsteiles 11 angeordnet. Das jeweils zweite Ende 12 der Befestigungsteile 11 ist schwenkbar an dem Gehäuse-Oberteil 7 gelagert, derart, daß die akustischen Sensoren 8 aus entsprechenden Ausnehmungen 13 des Gehäuse-Oberteiles 7 von einer Ruhestellung in eine Betriebsstellung herausklappbar sind (2).
Während es sich bei den akustischen Sensoren 8 um Mikrofone. handeln kann, können als Radarsensoren 9 Patchantennen verwendet werden, die mit einem softwaregesteuerten Multiplexnetzwerk 14 (Butlernetzwerk; 3) einer Auswerteelektronik 15 verbunden sind. Zur raumsparenden Unterbringung der Auswerteelektronik 15 innerhalb des Minengehäuses 2 kann die Elektronik z.B. entweder, wie in 2 angedeutet, auf der Innenseite 16 des Gehäuse-Oberteiles 7 befestigt werden oder auch innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung des Oberteiles 7 angeordnet werden (nicht dargestellt).
Wie in 1 gestrichelt angedeutet, ist am bodenseitigen Ende 17 des Minengehäuses 2 ferner ein seismischer Sensor 18 (Geofon) angeordnet. Sowohl die akustischen Sensoren 8 als auch der seismische Sensor 18 sind ebenfalls mit der Auswerteelektronik 15 verbunden.
In 1 ist ferner mit 19 ein zu bekämpfendes gepanzertes Ziel bezeichnet, welches sich auf einer Bahnkurve 20 bewegt.
3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Auswerteelektronik 15. Die Auswerteelektronik besteht im wesentlichen aus einem Echtzeit-Rechnersystem mit einem Mikrorechner 21, der einerseits über Analog-/Digitalwandler 22, 23 und einer als Weckschaltung wirkenden Schwellwertschaltung 24 mit den akustischen Sensoren 8 und dem seismischen Sensor 18 verbunden ist. Andererseits ist der Mikrorechner 21 über einen Analog-/Digitalwandler 25, einem Radarsender 26 und dem Multiplexnetzwerk 14 mit den Radarsensoren 9 verbunden. Dabei erfolgt die Ansteuerung des Multiplexnetzwerkes 14 durch den Mikrorechner 21, welcher mit dem Netzwerk 14 ebenfalls über eine entsprechende Leitung 27 verbunden ist.
Im folgenden wird auf die Wirkungsweise der Auswerteelektronik eingegangen:
Beim Verlegen der Minen 1 werden automatisch die akustischen Sensoren 8 nach außen geschwenkt (2). Fährt anschließend an der Mine 1 z.B. ein Kettenfahrzeug 19 vorbei (1), so werden die entsprechenden Schall- bzw. Bodenwellen von den Sensoren 8 bzw. 9 empfangen und der Weckschaltung 24 zugeführt, die beispielsweise einen Schwellwertvergleich durchführt. Sofern die Meßsignale den vorgegebenen Schwellwert überschreiten, gelangen entsprechende Signale an den Mikrorechner 21, der einerseits aus den akustischen und seismischen Signalen jeweils sowohl Klassifikationsmerkmale des Zieles ermittelt als auch jeweils eine Geschwindigkeitsschätzung des möglichen Zieles 19 aus dem zeitlichen Verlauf der gemessenen Signalwerte vornimmt. Andererseits bestimmt der Mikrorechner 21 aufgrund der Laufzeitunterschiede zwischen den Meßsignalen der einzelnen akustischen Sensoren 8 den ungefähren Peilwinkel des möglichen Zieles 19. Der Mikrorechner 21 steuert dann über das Multiplexnetzwerk 14 denjenigen Radarsensor 9 an, in dessen Richtcharakteristik sich das Kettenfahrzeug 19 befindet.
Mit dem Radarsystem, bei dem es sich vorzugsweise um ein Dopplerradar handelt, wird sowohl der Abstand des Zieles 19 von der Mine 1 als auch die Radialgeschwindigkeit des Zieles sowie der genaue Peilwinkel, unter dem die Mine 1 das Ziel 19 sieht, bestimmt. Schließlich wird mit Hilfe der Radarsensoren 9 und der nachgeschalteten Auswerteelektronik 15 eine Zielklassifizierung vorgenommen.
Aus den unterschiedlichen Werten für die Zielklassifizierung ermittelt die Auswerteelektronik 15 einen entsprechenden Schätzwert. Außerdem wird aus den Peilwinkeln, den Geschwindigkeitswerten und dem Zielabstand die Bahnkurve 20 des Zieles 19 ermittelt. Anschließend werden dann diese Werte zur Generierung von Zündsignalen herangezogen, die ein Abschießen des Submunitionsgeschosses der Mine 1 sowie ein Zünden dieses Geschosses im Zielgebiet bewirken.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die seismischen Sensoren beispielsweise auch getrennt von der jeweiligen Mine 1 "von Hand" verlegt werden. Hierzu steckt der Anwender der Mine 1 die Sensoren, z.B. mittels Erdspiessen, in den Erdboden 5 und verbindet sie über entsprechende Kabel mit der jeweiligen Mine.
Ferner kann das beschriebene Radarsystem mit acht Patchantennen 9 auch durch ein System mit einer Rundstrahlantenne ersetzt werden.

1: Flächenverteidigungsmine, Mine
2: Gehäuse, Minengehäuse
3: Abschußvorrichtung
4: Bein
5: Erdboden
6: Unterteil
7: Gehäuse-Oberteil, Gehäusebauteil
8: akustischer Sensor
9: Radarsensor, Patchantenne
10: erstes Ende
11: Befestigungsteil
12: zweites Ende
13: Ausnehmung
14: Multiplexnetzwerk
15: Auswerteelektronik
16: Innenseite
17: bodenseitige Ende (Minengehäuse)
18: seismischer Sensor
19: Ziel
20: Bahnkurve
21: Mikrorechner
22, 23: Analog-/Digitalwandler
24: Schwellwert-/Weckschaltung
25: Analog-/Digitalwandler
26: Radarsender
27: Leitung

Claims

Flächenverteidigungsmine mit einem Gehäuse (2), mindestens einem abfeuerbaren Submunitionskörper, einer Multimode-Sensorik und einer mit der Multimode-Sensorik verbundenen Auswerteelektronik (15) mit den Merkmalen: a) die Multimode-Sensorik umfaßt ein mindestens drei akustische Sensoren (8) aufweisendes Array sowie ein Radarsystem; b) die akustischen Sensoren (8) des Arrays sind um das Minengehäuse (2) herum angeordnet, derart, daß beim Empfang akustischer Signale eines möglichen Zieles (19) die Elektronik (15) aus den Laufzeitdifferenzen zwischen den mit den akustischen Sensoren (8) empfangenen Signalen einen entsprechenden Peilwinkel, unter dem die Mine (1) das mögliche Ziel (19) sieht, ermittelt; c) das Radarsystem umfaßt um das Minengehäuse (2) herum angeordnete Radarantennen (9), die mit der Auswerteelektronik (15) verbunden sind, derart, daß nach Ermittlung des Peilwinkels durch das akustische Sensor-Array diejenige Radarantenne (9) aktivierbar ist, die in diesen Peilwinkel fällt und d) die Auswerteelektronik (15) weist mindestens einen Mikrorechner (21) auf, der aus den gemessenen akustischen Daten und den Radarmeßwerten eine Zielklassifikation und/oder eine Geschwindigkeitsermittlung des Zieles durchführt und aus der zeitlichen Änderung des Peilwinkels, dem Zielabstand und der Zielgeschwindigkeit die Bahnkurve des Zieles (19) schätzt und diese Werte für die Gewinnung von Abfeuersignalen heranzieht.
Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multimode-Sensorik zusätzlich zu dem akustischen Sensor-Array und dem Radarsystem für eine zusätzliche Zielklassifizierung und/oder Zielgeschwindigkeitsermittlung mindestens einen mit der Auswerteelektronik (15) verbundenen seismischen Sensor (18) umfaßt.
Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (15) eine Weckschaltung (24) umfaßt, die mit dem akustischen Sensor-Array und/oder dem seismischen Sensor (18) verbunden ist, derart, daß beim Empfang zielrelevanter akustischer und/oder seismischer Signale das Radarsystem aktivierbar ist.
Flächenverteidigungsmine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (8, 9, 18) und die Auswerteelektronik (15) an einem zylinderförmigen Gehäusebauteil (7) der Mine (1) befestigt sind, welches als vormontierte Einheit herstellbar ist.
Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Sensoren (8) an schwenkbaren armförmigen Befestigungsteilen (11) angeordnet sind, welche beim oder nach dem Verlegen der Minen (1) aus entsprechenden in dem zylinderförmigen Gehäusebauteil (7) vorgesehenen Ausnehmungen (13) nach außen schwenkbar sind.
Flächenverteidigungsmine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Minen (1) zu einem aktivierbaren Minenfeld zusammensetzbar sind, wobei die einzelnen Minen über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationseinrichtungen miteinander verbindbar sind.
Flächenverteidigungsmine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den um das Minengehäuse (2) herum angeordneten Radarantennen (9) um Patchantennen handelt, die über ein Multiplexnetzwerk (14) mit der Auswerteelektronik (15) verbunden sind.
Flächenverteidigungsmine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Radarsystem um ein Dopplerradar handelt.