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Vorrichtung zum Entminen eines vorgegebenen geografischen Gebietes'
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum imine eines vorgegebenen geografischen
Gebietes, in dem sich alf Magnetfelder ansprechende Minen, insbesondere Landmlnen,
befinden oder vermutet werden.
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Diese Minenart ist unter den Bezeichnungen Magnet- und I:nduktionsminen
bekannt. Als zündverursachend wird beim bestimmungsgemäßen Arbeiten dieser Minenart
der Umstand ausgenutzt, da ein Fahrzeug, das in die Nähe des Nagnetfeldsensors der
Mine kommt, entweder das die Mine umgebende Magnetfeld (Erdmagnetfeld) verändert
und/oder im Minenzünder infolge seines eigenen Lagnetfeldes
eine
Spannung induziert. Diese Feldänderungen - eine Induktion ist auch als solche bezeichenbar
- werden im Minenzünder in vorgegebener Weise verarbeitet und zur Ermittlung des
optimalen Zündzeitpunktes benutzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Minen bei geringstmöglicher
Gefährdung des Bedienungspersonals einer Vorrichtung der einleitend genannten Art
schnell und sicher zu räumen.
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Zum Entminen vorgegebener Seegebiete sind bereits maritime Minenräumvorrichtungen
bekannt, mit deren Hilfe auf Magnetfelder ansprechende Seeminen, die sich im Wirkungsbereich
des von der Minenräumvorrichtung erzeugten Magnetfeldes befinden, geräumt werden
können.
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So ist im Aufsatz "Minensuche mit Hubschraubern" der'1NTER,TATIO NALE
WEHRREVUE" 5/1973 zur Zerstörung von Magnetminen die Sim1llation der magnetischen
Wirkung eines Uberwasserschiffes durch einen mit Tragflächen ausgerüsteten Schlitten
beschrieben, der von einem Hubschrauber bei der Magnetminenräumung über das Suchgebiet
geschleppt wird und einen Elektrogenerator zur bordseitigen Erzeugung des Stromes
für das erforderliche Magnetfeld trägt.
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Wie beispielsweise dem Aufsatz "Der Dampf gegen die Seemine" auf Seiten
392 bis 395 in Heft 8/1958 der Zeitschri.ft "SOLDAT UND TECHNIK" -entnehmbar ist,-
unterscheidet man bei maritimen magnetischen Minenräumgeräten zwischen - den zwei
Arten.Elektroden-und Schleifengeräten. Bei den Elektrodengeräten bildet sich das
Magnetfeld zwischen den Enden von Kabeln aus? von denen beispielsweise zwei -Kabel
gleicher Länge -abge,spreizt -hinter, einem Räumboot hergezogen werden oder von
denen beispielsweise drei verschieden lange Kabel parallel zueinander in der Kiellinie
eines Räumbootes geschleppt werden, wobei in jedem Fall die Kabelenden elektrodenförmig
ausgebildet sind. Beim Schleifen gerät wird zur Magnetfelderzeugung ein hinter einem.Räumboot
her geschlepptes,Kabel benutzt, das beispielsweise mit Hilfe von Scherdrachen zu
einer Spule-mit einer oder mehreren Windungen geformt ist. Weiterhin sind in diesem
Zusammenhang sogenannte Hohlstabräumgeräte bekannt, die hinter einem Räumboot her
schleppbar sind und aus einer Eisenkernspule bestehen, welche die äußere Form eines
beispielsweise 2Om langen Torpedos besitzen.
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Schließlich ist es zur Räumung magnetischer Seeminen z. B. aus der
letztgenannten - Literaturstelle bekannt, ein Magnetfeld voraus in Fahrtrichtung
eines Schiffes zu erzeugen. Für diese Techni hat sich die Bezeichnung Sperrbrecher
oder Vorauseigenschutz eingebürgert.
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Zur Verbesserung der Zielsimulation ist es bei Räumgeräten magnetischer
Seeminen weiterhin bekannt, das Magnetfeld des Räumgerätes-in vorgegebener Zeitabhängigkeit
umzupolen, um auch Minenzender ansprechen zu lassen, die zur Erschwerung ihrer Räumung
nur auf eine Verstärkung oder Schwächung des sie umgebenden Magnetfeldes in Abhängigkeit
von der Zeit ansprechen.
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Zur Landminenräumung ist beispielsweise aus der DT-AS 1 120 321 eine
sogenannte Minenräumschlange bekannt, mittels derer auch magnetische Landminen zerstörbar
sind und die beispielsweise aus einem 200 m langen, mit Sprengstoff gefülltem Schlauch
besteht, der mit Hilfe einer Schußvorrichtung so äbgeschossen wird, daß er quer
über ein vermintes und zu entminendes Gelände kommt, woraufhin die Minenräumschlange
zwecks Zerstörung benachbarter Minen jeder Art zur Explosion gebracht wird. Als
Schußvorrichtungen kommen hierbei Raketenwerfer in Betracht. X Schließlich sind
aus der FR-PS 51 551, die dem zweiten 2usa.tzpaten t des F2-Patentes 864 008 entspricht,
elektromagnetische Methoden und Einrichtungen bekannt, die auch die Entdeckung magnetischer
Landminen ermöglichen, beispielsweise mit Hilfe eines vor einem Panzerwagen angebrachten
Sensors.
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Die Erfindung geht somit aus von einer Vorrichtung zum Entminen eines
vorgegebenen geografischen Gebietes, in dem sich- auf Magnetfelder
ansprechende
Minen, insbesondere Landminen, befinden oder vermutet werden, mit Hilfe eines von
der Vorrichtung erzeugten, im Wirkungsbereich der Minen-Sensoren ein Bekämpfungsobjekt
der Minen simulierenden Magnetfeldes.
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Bei einer Vorrichtung dieser Art ist erfindungsgemäß zum Erzelgen
des Magnetfeldes ein Netz aus Stromleitern vorgesehen, das über das zu entminende
Gebiet oder einen Teil desselben ausbreitbnr ist und dessen Maschen Spulen bilden,
die vorzugsweise gevrenat oder von denen mehrere, z. B. zueinander benachbarte,
gemeinsam an einen elektrischen Stromgenerator anschließbar sind.
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Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung oder ihrer Weiterbildungen
sind der nun folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung
ggf. in Verbindung mit. den Patentansprüchen entnehmbar.
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Magnetische Landminen, wie zur Vereinfachung in der vorl.egenden Beschreibung
auf Magnetfelder ansprechende Landminen (Magnet-und Induktionsminen) bezeichnet
sind, nutzen - wie bereits oben erwähnt - den Effekt aus, daß ein metallischer (ferromagnetischer)
Körper im allgemeinen um sich herum ein Magnetfeld aufbaut und das vorhandene Erdmagnetfeld
stört. Diese Felder und Störungen sind nun grundsätzlich für jeden Körper spezifisch,
d. h. jeder Metallkörper (sei es ein Panzer, ein Motor oder ein Lastwagen)
zeigt
in seiner Umgebung ganz spezielle magnetische Felder. Der Streubereich der magnetischen
Feldstärke liegt hierbei z. B zwischen 1 mOe bis 40 mOe.. So sehr sich diese Felder
aber auch in Einzelheiten unterscheiden, so kann man bezüglich des Feldverlaufes
im GroBen doch ganz typische Merkmale feststellen, die.
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nahezu alle Metallkörper gemeinsam haben. Nun wird eine Plane, wenn
man bestrebt ist, diese Mine universell einzusetzen, gerade diese Eigenschaften
zur Zündung nutzen. Die wichtigste dieser Eigenschaften ist der Verlauf der einzelnen
Feldkomponenten des Magnetfeldes während der Annäherung, des Vorbeifahren und des
sich Entfernens einer Metallmasse, z. B. eines Panzers, im tlinblick auf eine Mine,
d. h. der Feldverlauf während einer Begegnunssituation.
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Moderne magnetische Minen nutzen nun diese Spezifität einzelner Fahrzeuge,
und sie sprechen z. B. nur dann an, wenn ein Felder verlauf auftritt, wie er z.
B. der Annäherung eines Panzers entspricht. Gerade diese Tatsache kann aber zur
Räumung von derartigen Minen benutzt werden.
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Magnet- und Induktionsminen kann man immer dadurch zur Explosion bringen,
daß man ein geeignetes Feld aufbaut. Dementsprechend besteht ein Gerät zur Räumung
derartiger Minen-aus folgenden drei Komponenten (Fig. 1): 1. Generator 2. Funktionsgeber
3. Ubertrager
Im Generator wird die benötigte Leistung erzeugt.
Der Funktionsgeber hat die Aufgabe, den zeitlichen Verla7Z einer echten Begegnungssituation
derart zu simulieren, daß eine Mine die Täuschung nicht erkennen kann. Der Übertrager
schließlich hat die Aufgabe, die so aufbereitete Energie an den Ort der Mine zu
bringen.
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Zur Erstellung des Generators ist lediglich wichtig, daß genügend
Leistung erzeugt werden kann. Die zu erzeugenden Leistungen werden von den Systemforderungen
bestimmt.' Der Funktionsgeber ist ein Simulator, der z. B. die örtliche Annäherung
eines Panzers an eine Mine durch ein zeitliches Anschwellen der vom Gerät abzugebenden
Leistung simuliert. Bei Kenntnis des für einzelne Fahrzeuge typischen Indulrtions-
oder Feldverlaufes ist' die Eonstruktion eines derartigen Simulators unproblematisch.
-Es ist praktisch möglich, jedes vorgegebene Feld durch einen Funktionsgeber zu
simulieren. Für-die Ermittlung der entsprechenden Feld- und Induktionsverläufe kann
man Messungen an echten Objekten (z. B. Panzern, LKW) durchführen. Da die benötigten
Größen deterministisch sind, genügt eine relativ kl-eine Anzahl von Messungen an
einzelnen Objekten.
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Dem sogenannten übertrager kommt die Aufgabe zu, am Ort der Mine das
entsprechend programmierte Feld aufzubauen. Gegen Magnet- und
Induktionsminen
wird man vorzugsweise Spulen einsetzen. Hierbei gibt es verschiedene Möglichkeiten,
entweder befindet sich die Mine im Innern der Spule, dann muß ein Verlust der Spule
einkalkld.iert werden, oder die Mine befindet sich außerhalb der Spule in genügender
Entfernung, dann muß man nicht unbedingt mit den Verlust der Spule rechnen. Die
Gestalt der Stromschleife (der Spule) trägt wesentlich zur Gestalt des an der Mine
zu erzeugenden Feldes bei. Insofern sollten Funntionsgeber und Spule zusammen betrachtet
werden.
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Eine Räumung von Magnet- und Induktionsminen ist grundsätzlich immer
dann möglich, wenn zwei Voraussetzungen erfüllt sind: 1. Die Gestalt des vom Fahrzeug
hervorgerufenen Feldes muß bekannt sein.
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2. Die entsprechenden Feldstärkebeträge müssen erzeugt werden.
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Der Punkt 1 dieser Voraussetzungen ist einfach zu erfüllen: durch
Messung kann die Gestalt der in Frage kommenden Felder leicht, eindeutig und reproduzierbar
bestimmt werden. Auch der 2. Punkt - die Erzeugung der notwendigen Feldstärken im
weiten Rahmen - ist mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand erfü lbar Mittels
einer kreisrunden Stromleiterschleife nit einem Radius
von z. 3.
3 m und einem Leiterdurchmesser von 10 cm wird bei einem Strom durch den Leiter
in Höhe von z. B. 3 kA in 10 m Abstand noch ein Magnetfeld von 40 mOe aufgebaut;
bei Kupfer als Leitermaterial ergibt sich hierbei eine Verlustleistung von 378 W.
Diese Dimensionierungsbeispiele sind in der Praxis durchaus noch einsetzbar, zumal
wenn man bedenkt, daß da&ait eine Fernräumung von Magnetminen durchführbar ist.
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Bei der Räumung von Minen im Schleifeninnern kommt nan mit weit geringeren
Strömen durch den Stromleiter aus. So benötigt man zum Aufbau eines Feldes in der
Spulenmitte in Höhe von 40 müe bei einer kreisförmigen Schleife mit einem Radius
von 3 m nLr einen Strom von 19 A, der bei einem Stromleiterdurchmesser von 1 mm
und Kupfer als Leitermaterial zur Verlustleistung von 151 W führt. Durch Verkleinern
der Schleifengröße kann man diesen Wert noch vergrößern. In der Praxis besteht das
erfindunsgsgemäRe Netz aus Stromleitern vorzugsweise allerdings nicht aus kreisrunden
Maschen, die Spulen bilden, sondern aus rechtecKigen oder quadratischen Maschen;
es sind jedoch auch eckige Maschen mit geringerer oder größerer Eckenanzahl als
vier in Verbindung mit der Erfindung benutzbar.
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Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromleiternetzes
nach der Erfindung mit daran angeschlossenem Stroogenerator.*\
Dieses
Netz habe im Beispielsfall eine Länge von 120 m und eine Breite von 6 m. Seine Spulen
1 bis n sind rechteckförnig.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung befinden sich mit X bezeichnete
Abstandsglieder zwischen zueinander benachbarten Spulen.
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Das Netz nach Fig. 2 ist beispielsweise derart benutzbar, daß man
die am weitesten vom Generator weg im Minenfeld liegende Spule 1 erregt und damit
die dort liegenden Minen zur Explosion bringt. Auch wenn hierbei die Spule 1 beschädigt
wird, kann man anschließend die Spule 2, die durch das zwischengefügte Abstandsglied
2 in einem Sicherheitsabstand von der Spule 1 entfernt ist, erregen. Die Länge des
jeweiligen Abstandsgliedes muß so bemessen sein, daß in der Mitte des Abstandsgliedes
die Wirksamkeitsbereiche der zu dem Abstandsglied benachbarter..
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Spulen aneinander angrenzen, so daß die Spulen 1 bis n nach einander
erregt werden können, ohne daß zuvor eine Zerstörung durch explodierende Minen zu
befürchten ist. Dieses Verfahren, die Spulen nacheinander zu erregen, setzt man
fort, bis die ganze, vom Netz erfaßte Fläche von Minen geräumt ist.
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Das Magnetfeld im Innern einer Spule ist umgekehrt proportional zum
Dur.hmesser der Spule. Das bedeutet: verkleinert man den Spulendurchmesser, dann
vergrößert man im Spuleninnern die Feldstärke bei gleichem Strom. Die Feldstärke
außerhalb der Spule
nimmt dafür ab. Diesen Umstand kann man sich
zunutze machen, indem man die großen Schleifen in dem in Fig. 2 dargestellten Schema
in viele kleine Schleifen unterteilt. Man muß nur dafür sorgen, daß in åeder Schleife
der Strom die richtige Richtung hat. In Fig. 3 und 4 ist dieses Verfahren schematisch
dargestellt. Die Pfeile geben die Stromrichtung an. Dieses Verfahren wird man dann
wählen, wenn man Minen räumen will, die sich innerhalb der Schleife befinden.
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Eine Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich auf verscniedene Weise
über das zu entminende Gerät bringen, beispielsweise mittels eines ggf. fernsteuerbaren
Schlepp- oder Trägerfahrzeuges, z. B. eines solchen nach Art eines Pazizer- oder
Luftfahrzeuges (z. B. Hubschraubers) oder Luftkissenfahrzeuges.
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Auch ist eine Lafette als Träger nach Vorrichtung der Erfindung benutzbar
oder eine über dem Boden in der Schwebe gehaltene Plattform, deren Art beispielsweise
aus der D'T-AS 1 158 411 an sich bekannt ist. Besonders vorteilhaft ist in manchen
Anwendungsfällen der Erfindung auch die Ausbreitung des Stromleiternetzes beispielsweise
mit Hilfe von Raketen, wie es in Verbindung mit .einer sprengbaren Minenräumschlange
oben erwähnt wurde.