DE2918128C1

DE2918128C1 -

Info

Publication number: DE2918128C1
Application number: DE2918128A
Authority: DE
Inventors: Hanns-Wilhelm Dr.Rer.Nat. 2000 Wedel De Leuschner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: STN Systemtechnik Nord GmbH
Priority date: 1979-05-07
Filing date: 1979-05-07
Publication date: 1988-11-10

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, die Lenkung eines Torpedos unter Anwendung von Rechnern vorzunehmen. Hierfür werden aus der Position und den Bewegungsdaten eines Zieles, die beispielsweise durch Beobachtungen einer Leitstelle gewonnen werden, sowie den Bewegungsdaten und der Position des Torpedos, die beispielsweise durch Koppeln des Torpedokurses und der Torpedogeschwindigkeit bekannt sind, die erforderlichen Daten ermittelt. Daraus läßt sich ein Kollisionskurs oder eine andere zum Treffer führende Beeinflussung der Torpedolaufdaten für die jeweilige Situation berechnen und der Torpedo entsprechend lenken.

In den Fällen, in denen eine hinreichend genaue Positionsbestimmung des Zieles durch die Leitstelle nicht möglich ist und darüber hinaus die Ortung des Zieles durch den Torpedo infolge geeigneter Maßnahmen des Zieles gestört ist, führen diese Verfahren nicht mehr zum Erfolg. So liefert die akustische Ortungseinrichtung eines Torpedos keine brauchbaren Meßwerte des Zieles, wenn sie z. B. durch einen Täuschkörper gestört wird. Da der nachgeschleppte Täuschkörper sehr viel lauter als die von Propeller und Maschine des Zieles verursachten Geräusche ist, wird stets der Täuschkörper vom Torpedo angesteuert und damit das Ziel verfehlt.

Aus der DE-AS 15 78 299 ist ein Verfahren zur Treffpunktvorverlegung für passiv ortende, in der Eigenlenkphase mittels Proportionalnavigation gelenkte Geschosse bekannt, bei dem in Zielnähe eine Umschaltung auf Schielwinkelkurve erfolgt und eine konstante Störgröße für eine endliche Zeit aufgeschaltet wird. Dadurch wird erreicht, daß der Torpedo das Ziel mittschiffs und nicht die Geräuschquelle bzw. das Schraubenwasser anläuft. Eine Ermittlung der Zieldaten ist mit diesem Verfahren weder möglich noch notwendig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die sowohl bei Anwesenheit eines Täuschkörpers als auch in Fällen ohne Täuschkörper eine hohe Erfolgswahrscheinlichkeit sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Weitere Verfahrensschritte und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnend, daß die Zieldaten (relative Position, Kurs und Geschwindigkeit) vor einem Vorbeilauf an der Geräuschquelle ermittelt werden, indem nach eingeschwungener Proportionalnavigation auf einen Programmlauf oder eine andere Lenkregel umgeschaltet wird.

Zunächst läuft also der Torpedo die Geräuschquelle mit Hilfe der Proportionalnavigation auf Kollisionskurs an. Charakteristisch für den Kollisionskurs ist die stehende Peilung zur Geräuschquelle. Nach Erfüllung eines Schaltkriteriums, wie beispielsweise der Pegel des empfangenen Geräusches und/ oder des Signal-Rauschverhältnisses und/oder die abgelaufene Zeit nach Erreichen des Kollisionskurses, erfolgt der weitere Lauf des Torpedos nach einem Programmlauf oder nach einer anderen Lenkregel. Vor dem Umschalten werden der Torpedokurs, die Torpedogeschwindigkeit und die Peilung im Torpedo gespeichert. Nach der Umschaltung wird die Torpedoposition relativ zur Umschaltposition des Torpedos mitgekoppelt.

Mit der extrapolierten Torpedoposition auf dem Kollisionskurs mit der gespeicherten stehenden Peilung zur Geräuschquelle und der neuen Torpedoposition mit der aktuellen Peilung zur Geräuschquelle ist eine ständige Kreuzpeilung möglich. Neben der aktuellen Entfernung des Torpedos zur Geräuschquelle lassen sich aus verschieden so vermessenen Positionen der Kurs und die Geschwindigkeit der Geräuschquelle ableiten.

Diese Daten müssen mit den vorher auf dem Kollisionskurs vermessenen Torpedodaten, wie Geschwindigkeit, Kurs und Peilung, korrelieren. Damit ist eine Abschätzung des Vertrauensgrades der gewonnenen Zieldaten möglich. Eine erhebliche Diskrepanz deutet auf ein Zielmanöver hin, so daß das Verfahren über eine erneute Ansteuerung mit Proportionalnavigation wiederholt werden muß.

Wenn in Weiterbildung des Verfahrens dem Torpedo mitgeteilt werden kann, daß vom Ziel ein Täuscher nachgeschleppt wird und zusätzlich die Schlepplänge bekannt ist, kann der Torpedo nach Kenntnis der Zieldaten das Ziel direkt ansteuern. Wenn dagegen keine Täuschersituation vorliegt, kann bei Kenntnis der Zieldaten eine geeignete Treffpunktvorverlegung durchgeführt werden.

Nach Kenntnis der Zieldaten kann auch wieder auf Proportionalnavigation umgeschaltet werden. Nach einem Unterlaufen der Geräuschquelle liegt dem Torpedo ein weiterer Meßpunkt vor, der die Genauigkeit der ermittelten Zieldaten erheblich verbessert. In einer nicht erkannten Täuschersitutation oder bei Nichtansprechen der Zündung können mit Hilfe der Zieldaten Programme optimiert werden, die eine Wiederholung des Angriffs bewirken.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Angriffssitutation,

Fig. 2 ein Diagramm mit der Regressionsgraden und

Fig. 3 die technische Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Nach der in Fig. 1 dargestellten Situaion wird angenommen, daß das Zielpegelverhältnis geschleppter Täuscher- Ziel so groß ist, daß der Torpedo in Eigenlenkung den Täuscher anläuft. Der Torpedo T befindet sich auf Kollisionskurs zum Täuscher F. Zum Zeitpunkt t₀ sind die Positionen T _{t 0} und F _{t 0}. Der Lagewinkel γ und der Peilwinkel ϕ sind eingetragen. Der Torpedo bewegt sich in Pfeilrichtung mit einer Geschwindigkeit v _T und der Täuscher mit der Geschwindigkeit v _Z.

Zum Zeitpunkt t₁ soll das Einschaltkriterium durch Erreichen vorgegebener Schwellwerte erfüllt sein. Der Torpedo soll von diesem Zeitpunkt an beispielsweise nach einer Schielkurvenlenkung weiterlaufen. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die Geschwindigkeit des Torpedos erhöht. Bei t₂ befindet sich der Torpedo bei T _{t 2}. Die extrapolierte Torpedoposition auf dem Kollisionskurs ist T _{r 2}*, Hiermit ist die Möglichkeit einer Kreuzpeilung zur Täuscherposition F _{t 2} gegeben.

Wenn v _T die Geschwindigkeit des Torpedos auf dem Kollisionskurs, v _Z die Zielgeschwindigkeit und ϕ die stehende Peilung bedeuten dann müssen die ermittelten Zieldaten (v _Z, Kurs bzw. der Lagewinkel γ) mit der Kollisionskursbedingung

korrelieren.

Damit ergibt sich folgende Möglichkeit der Auswertung der Meßergebnisse:

Die durch Kreuzpeilung vermessenen Entfernungen R zum Ziel, bezogen auf die extrapolierten Torpedostandorte T*, werden über der Zeit gemäß Fig. 2 aufgetragen. Der Verlauf dieses Zusammenhanges (Regression) ist linear. Die Steigung der Kurve ist gleich der negativen Relativgeschwindigkeit V _R:

Mit der Kollisionskursbedingung

v _Z sin γ = v _T sin ϕ

lassen sich v _Z und γ bestimmen. Aus γ und ϕ ergibt sich der Zielkurs, bezogen auf den Kollisionskurs des Torpedos.

Wie erwähnt, wird die Steigung der Kurve nach Fig. 2 durch Regression gewonnen. Eine Überprüfung des Vertrauensgrades der Ergebnisse hinsichtlich der Linearität (Zielmanöver) und der Streuung ist damit gegeben.

Gemäß Fig. 3 weist der Torpedo 10 ein akustisches Kopfteil 11, einen Wandler 12 für die Torpedogeschwindigkeit und den Torpedokurs sowie einen Rechner 13 zur Auswertung der gewonnenen Meßdaten auf. Über eine Nachrichtenleitung 14 ist der Torpedo mit einer Leitstelle verbunden, in der sich ebenfalls ein Rechner 15 befindet. Auch diesem Rechner werden die Meßdaten mitgeteilt. Es besteht nunmehr die Möglichkeit, beide Rechner 13 und 15 parallel arbeiten zu lassen oder die Auswertung der Meßdaten entweder dem Rechner im Torpedo oder dem Rechner in der Leitstelle zu überlassen. Weiterhin sind zusätzlich Schaltmittel im Torpedo und/ oder in der Leitstelle vorhanden, die eine Umschaltung der Eigenlenkung und/oder Programmlauf dann vornehmen, wenn die jeweiligen Kriterien vom Torpedo erkannt worden sind.

Schließlich muß dafür gesorgt werden, daß bei einem Riß der Nachrichtenleitung 14 die gewonnenen Meßdaten nicht verlorengehen. Die Nachrichtenleitung 14 ist in der Leitstelle mit einem bestimmten Widerstand angeschlossen. Reißt die Verbindungsleitung, so ändert sich dieser Widerstand. Über laufende Widerstandsmessungen wird dieser Zeitpunkt ermittelt. Eine Schalteinrichtung im Torpedo sorgt dafür daß die weitere Auswertung der Meßdaten im Rechner 13 des Torpedos erfolgt.

Claims

1. Verfahren zur Lenkung eines passiv arbeitenden, auf Kollisionskurs befindlichen, fern- und/oder eigenlenkbaren Torpedos unter Einschaltung eines Programmlaufes und Auswertung von Peilungen zur Geräuschquelle des Zieles, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lenkung des Torpedos die Bewegungsdaten des Zieles aus den Bewegungsdaten des Torpedos und aus Peilungen zur Geräuschquelle des Zieles gewonnen werden, wobei eine Peilung auf dem Kollisionskurs und weitere Peilungen auf dem mit erhöhter Geschwindigkeit durchfahrenen Programmlauf genommen werden und daß zu gleichen Zeitpunkten die extrapolierten Torpedopositionen auf dem Kollisionskurs ermittelt und mit den weiteren Peilungen zu Kreuzpeilungen vereinigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Bewegungsdaten des Zieles die Geräuschquelle eines nachgeschleppten Täuschkörpers herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für das Einschalten des Programmlaufes oder einer von der Proportionalnavigation verschiedenen Lenkregel eine Schwelle des Geräuschpegels und/oder eine Schwelle des Signal-Rauschverhältnisses und/oder eine Zeitschwelle nach Erreichen des Kollisionskurses herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfüllung des Einschaltkriteriums der weitere Torpedolauf nach Schielkurvenlenkung erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung der Zieldaten die Lenkparameter für eine vorgegebene Treffpunktvorverlegung bestimmt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung der Zieldaten das Ziel direkt angesteuert wird, wobei ein Abstand der Geräuschquelle zur Schiffsmitte im Lenkverfahren berücksichtigt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung der Zieldaten auf Proportionalnavigation umgeschaltet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Erfolgswahrscheinlichkeit bei Verfehlen des Zieles ein weiteres Laufprogramm eingeschaltet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für das Vorbeilaufen an der Geräuschquelle ein Pegelsprung und/oder ein Zielverlust und/oder das Auswandern der Peilung herangezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten auf dem Kollisionskurs und nach Erfüllung des Einschaltkriteriums durch Regression auf Korrelation und Streuung geprüft werden.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe nach Auffassen des Zielgeräusches auf Eigenlenkung umgeschaltet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtverträglichkeit der Meßwerte das Verfahren wiederholt wird.

13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torpedo ein akustisches Kopfteil aufweist, das die Peilungen ausführt und einem Rechner zur Auswertung zuführt und Wandler zur Ermittlung der Torpedogeschwindigkeit und des Torpedokurses enthält, die die Bewegungsdaten des Torpedos darstellen und ebenfalls dem Rechner zugeführt werden.

14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf einer Leitstelle zusätzlich ein Rechner zur Auswertung der Meßdaten befindet, der über eine Nachrichtenleitung mit dem Torpedo verbunden ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel vorhanden sind, mit denen wahlweise die Auswertung der Meßdaten auf den Rechner im Torpedo und/oder auf den Rechner in der Leitstelle schaltbar sind.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Schaltmittel im Torpedo und/oder in der Leitstelle vorgesehen sind, die bei Anliegen vn Auffaßwerten und bei günstiger Lage von Ziel, Täuschkörper und Torpedo auf Eigenlenkung umschalten.

17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Torpedo zusätzlich Mittel vorhanden sind, mit denen über eine Widerstandsmessung ein Leitungsriß feststellbar ist und die weitere Auswertung auf dem Rechner im Torpedo erfolgt.