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Verfahren und Vorrichtung zum Tarnen von Was-
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serfahrzeugen gegen elektromagnetische Strahlung Beschreibung Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tarnen bzw. Abschirmen
von Schiffen und anderen Wasserfahrzeugen speziell von kleineren Schiffen gegen
Ortung durch elektromagnetische Strahlung.
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Diese Ortung kann entweder passiv durch die eigene Wärmeemission
des Wasserfahrzeugs geschehen oder durch gegnerische aktive Anstrahlung mittels
Strahlungsquellen, wie z. B. Radargeräten, Lasern, Infrarotscheinwerfern usw., die
schiff sgebunden sein oder von Flugkörpern und Flugzeugen ausgehen können.
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Radars, dienen der Uberwachung, Feuerleitung, Entfernungsmessung,
Identifizierung und neuerdings auch der Selbstsuche, Lenkung und Annäherungszundung
von Antischiff-Flugkörpern. Die Bandbreite der Strahlung, die eine mögliche Gefährdung
ankündigen kann, ist weit gespannt.
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Die meist benutzten Radarfrequenzen sind solche um 2 GHz, 6 - 8 GHz,
18, 40 und um 90 - 100 GHz.
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Laser- und Radareinrichtungen können an Fahrzeugen, Schiffen und Flugkörpern
installiert sein.
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Wärme sensoren zur Zielerfassung haben Reichweiten von über 10 km
bei guten atmosphärischen Verhältnissen.
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Für Laser werden von kW bis 10,6 p genannt. Die Reichweiten entsprechen
etwa denen von Radargeräten und sie werden oft mit solchen paralleawirkend angewandt.
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Als Gegenmaßnahme gegen die Ortung sind zum Gewinnen von Zeit und
zum momentanen Uberwinden der Gefährdung Vorrichtungen bekannt, wie z. B. Tarnnetze
oder Absorber-Überzüge'wie auch die Vernebelung, Täuschung und Tarnung durch ausgebrachte
feine passive Dipole (DUppel-Chaff), Aerosole gegen IR- und Laserstrahlung bzw.
Wärmestrahlen emittierende oder sichthemmende Nebelwolken.
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Tarnnetze sind auf einen Einsatz am Liegeplatz begrenzt.
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Die Ausbringung von Dipolen und Aerosolen bzw. Nebelwolken geschieht
durch Raketen, Bombetten oder per Ventilation. Diese werden ausgebracht, wenn das
Ortungs-und Warnsystem des Schiffs eine Bedrohung anzeigt.
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Bei diesen Ortungs- und Warneinrichtungen zur Analyse und Indikation
von Bedrohungen handelt es sich um Sensoren mit nachgeordneten Verstärkern und Komparatoren,
sowie Anzeigeeinrichtungen. Komparatoren vergleichen Wellenlängen, Polarisation,
Pulswiederholungsraten und sonstige Kennungsmerkmale von gemessenen Quellen. Die
Merkmale können abgespeichert sein und nach Analyse wird die Richtung, Entfernung
sowie die Bedrohungsart angezeigt.
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Bekannte Geräte zum Ausbringen von Dipolen und Aerosolen und dgl.
sind z. B. "Philax" (Philips/Lacroix), "Dague" (französisch), "Schalmeie" und"Wolke"
(AEG).
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Die genannten Bezeichnungen sind Handelsmarken oder Arbeitstitel.
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Das oben angegebene System "Wolke" benutzt Gebläseeinrichtungen zum
Ausbringen des "Chaff". Dieses System erlaubt gegnerischen Ortungs- und Feuerleitradars
eine ideale Entfernungsmessung und damit Zielfindung und Bekämpfung durch Rückrechnung
der Höhenwerte. Ein besonderer Nachteil ist, daß tieffliegende Flugkörper ideal
in das schutzbedürftige Objekt eingewiesen werden.
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Die Systeme"Dague" und "Philax" bringen bessere Ergebnisse, weil
die Ausbringung der Tarnmittel z. B. taktisch entgegen oder seitlich der Bedrohungsrichtung
läuft.
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Die bekannten Möglichkeiten für Gegenmaßnahmen gegen optische und
Mikrowellenortung sind sehr aufwendig und wenig effizient. Die ausgebrachten Tarnmittelraketen
sind z. B. sehr teuer, sind schnell verschossen und während der Nachladung das kann
es vorkommen, daßlzu tarnende Objekt nicht mehr abgeschirmt wird.
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Aerosole und Chaff haben eine sehr hohe.Sinkgeschwin wind stark digkeit
und die Wirkungsdauer ist hiervon sowie vom Seiten-] abhängig. Dadurch wird ein
Einsatz bei größeren Seitenwindstärken sinnlos. Auf See sind Windstärken um 3 bis
5 Beaufort und mehr aber durchaus normal.
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Bekannte und früher bewährte Tarnnebel zur Sicht-und Ziellinienunterbrechung
sind wirkungslos, weil heute die Feuerleitung von Waffen mit Radar, Laser und Thermobildgeräten
vorgenommen wird.
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Ferner lassen die Abschlüsse von Bombetten die Entdeckung der Abschußblitze
zu, welche eine Ortung ermöglichen. Obwohl also ausgereifte Ortungs-und Warneinrichtungen
zur Analyse und Indikation von Bedrohungen bekannt sind, fehlt es an einer ernst
zu nehmenden effizienten und insbesondere kostengünstigen Lösung für die Tarnung,
die im aktuellen Falle schnell ausgebracht werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Tarnen bzw. Abschirmen von Schiffen zu schaffen, das Jederzeit einsatzbereit,
kostengünstig und von geringem apparativen Aufwand ist, welches auch an vorhandenen
älteren Schiffsmodellen nachrüstbar ist, und welches keine Probleme mit der Logistik
bzw. dem Platz für Lade- und Stauraum verursacht.
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Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst,
daß durch das Schiff Seewasser angepumpt.
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und außerhalb des Schiffes in Form eines geschlossenen Vorhanges ausgestoßen
wird.
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Der geschlossene Seewasservorhang überdeckt dabei vorteilhafterweise
die Bugwelle und/oder die Hecksee des Schiffs ganz oder teilweise.
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Zur Vermeidung von Ortungen durch Doppler-Effekte wird vorzugsweise
die Ausstoßgeschwindigkeit des Seewassers der Fahrtgeschwindigkeit des Schiffs angepaßt.
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Vorteilhafterweise wird der geschlossene Seewasservorhang in Form
eines zusammenhängenden Films ausgestoßen, wf cher vorteilhafterweise schräg zur
Ortungsrichtung erzeugt wird. Dadurch wird die vom Schiffskörper emittierte Eigenstrahlung
nach z. B. abwärts deflektiert, während die Ortungsstrahlung z. B. nach oben deflektiert
werden kann, oder umgekehrt.
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Dieses Tarnverfahren kann erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
durchgeführt werden, welche eine Pumpvorrichtung zum Ansaugen von Seewasser und
eine DUsenvorrichtung zum Ausstoßen des angesaugten Seewassers als geschlossenen
Wasservorhang aufweist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden nicht -teuere Materialien
zum Erzeugen von Schutzwolken, wie z. B. Aerosole, Düppel oder pyrotechnische Materialien,
sondern das in der Umgebung des Schiffes zur Verfügung stehende Seewasser verwendet.
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Der abgestoßene Wasserfilm entspricht in seinen Reflexions- und Absorptionseigenschaften
und seiner Temperatur dem Hintergrund des zu tarnenden Fahrzeugs, so daß dieses
gegen eine Ortung geschützt ist. Der zusammenhängende Seewasserfilm kann vorteilhafterweise
durch lange Flachdüsen erzeugt werden, welche eine regelbare Spaltbreite besitzen
können. Die Bedingungen für die Spaltbreite sowie den Druck und die Fördermenge
des Seewassers bestimmen sich aus Dichte, Temperatur, Geschwindigkeit, Masse und
Erdbeschleunigung sowie Fremdstörungen, Fahrtwind und/oder Querwind.
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Vorteilhafterweise wird eine Tröpfchenbildung durch Strömungsabriß
durch den zusammenhängenden Wasserfilm verdeckt, da Wassertropfen als elektrische
Dipole mit entsprechendem Aufwand geortet werden könnten.
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Das erfindungsgemäße Tarnsystem wird bei einer detektierten Alarmsituation,
d. h. bei einem Ortungsversuch automatisch in Betrieb gesetzt. Wird durch die Sensorgeräte
des Bedrohungswarnsystems elektromagentische Strahlung empfangen und durch die nachgeordneten
Verstärker und Analysevorrichtungen festgestellt, daß ein feindlicher Ortungsversuch
vorliegt, so wird der bedrohte Sektor des Schiffs mit einer Vielzahl von großflächigen,
dünnen Wasserschichten eingehüllt, die sich schuppenartig decken und ergänzen können.
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Diese fahnenartigen Wasserschichten sind erfindungsgemäß vom Schiff
abgewendet, vorzugsweise nach außen und achterlich gerichtet und bilden einen Winkel
zwischen Schiffsbordwand und der horizontalen Wasserfläche. Sie können aber auch
das zu tarnende Objekt übergreifen.
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Die Düsenvorrichtung zum Erzeugen des Wasserfilms kann vorteilhafterweise
schwenkbar angeordnet sein, um die fahnenartigen Wasservorhänge variabel auszustoßen,
so daß sie dem Beobachter als Seegang erscheinen. Die Anderung der Wasservorhänge
wird dabei vorteilhafterweise rhythmisch an die DUnung angepaßt.
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Die Auslegung der technischen Parameter der erfindungsgemäßen Anordnung
wird nach den Fahrzeuggegebenheiten ausgewählt und angepaßt. Die Einstellung der
hydromechanischen Parameter wird so vorgenommen, daß die Volldeckung des Fahrzeugs
gegenüber der ermittelten Bedrohungsrichtung gesichert ist. Die erforderlichen Wurfweiten
werden durch Pumpenleistung, Verteiler, Regler und Düsenform- und -breite bestimmt.
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Versuche ergaben, daß bei einigen mm Weite einer Flachdüse bei 10
bar Druck und Schrägstellung eine Fläche von ca. 20 m2 erzeugt werden kann, wobei
die Fahnenbreite etwa 2 m betrug.
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Erfindungsgemäß ist also eine Tarnvorrichtung und ein Verfahren geschaffen,
bei dem sowohl Radar-, Laser-und Infrarotortungsstrahlungen als auch die eigene
Wärmeemission des zu tarnenden Objekts zum größten Teil von der Ortungsrichtung
weg deflektiert werden und die Reststrahlung absorbiert wird. Da der Tarnschild
aus Wasser aus der Oberfläche gebildet wird, werden keine Temperaturkontraste erzeugt,
die für Wärmedetektoren meßbar wären. Durch geeignetes Ausbringen der Wasserschirme
können mögliche Dopplermessungen verhindert werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausgestaltungsart der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung;
Fig. 2 eine doppelseitige Variante der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung; Fig.
3 ein mit der erfindungsgemäßen Tarnvorrichtung ausgestattetes Schiff in Vorderansicht;
Fig. 4 ein mit der Tarnvorrichtung von Fig. 3 ausgestattetes Schiff in Seitenansicht;
Fig. 5 ein mit einer weiteren Tarnvorrichtung ausgestattetes Schiff in Seitenansicht;
und Fig. 6 ein mit der Tarnvorrichtung von Fig. 5 ausgestattetes Schiff in Vorderansicht.
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Fig. 1 zeigt ein Segment einer Flächendüse zum Erzeugen großflächiger
laminarer Wasserfilme. Die Düsenvorrichtung besteht aus dem Zuleitungsrohr 1, welches
von einer Drossel 2 umgeben ist. An die Drossel 2 schließen sich Leitbleche 3 an,
die sich zu einer schlitzförmigen DUse 4 verengen. Der Schlitz 4 ist mit Hilfe des
DUsen-Spaltreglers 5 in seiner Breite einstellbar. Die Langdüse 1 bis 5 ist am Schiffskörper
6 befestigt.
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In Fig. 2 ist eine doppelseitige Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen
Düse gezeigt. Diese Düse besteht wie die einseitige Ausführungsform aus einem Zuleitungsrohr
1, welches mit einer Drossel 2 gekoppelt ist. An diese Drossel schließen sich zwe
* aarig angeordnete Leitbleche 3, 3' an, welche sich zu den Schlitzen 4', 4" verengen.
Die Schlitze 41, 4" sind in etwa um 1800 bezüglich des Leitungsrohres gegeneinander
versetzt.
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In Fig. 3 ist das Schiffstarnsystem unter Verwendung der Düsenausführungsform
von Fig. 2 gezeigt. Ein Schiff 6 ist an seinem Umfang, z. B. der Bordkante mit einer
durchgehenden Reihe von Düsenvorrichtungen gemäß Fig. 2 ausgestattet. Die Systeme
zum Versorgen der DUsenvorrichtungen mit Wasser, wie z. B. Pumpstationen, Ventile
usw. sind herkömmlicher Art und werden deshalb nicht weiter beschrieben.
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Bei einem Ortungsversuch wird das Zuleitungsrohr 12 einer jeden Düsenvorrichtung
mit angesaugtem Seewasser mit einem Druck von etwa 4 bis 30 bar versorgt. Dieses
Seewasser tritt durch die Drossel 2' zwischen den Leitflächen 3' hindurch aus den
Düsen 4', 4" aus und bildet einen zusammenhängenden gronflächigen laminaren Wasserfilm
7 und 7'. Der Wasserfilm 7 ist von z. B. der Bordkante schräg nach unten gerichtet,
während der Wasserfilm 7' unter einem Winkel zum Wasserfilm 7 von etwa 120 bis 1800
nach schräg oben die Schiffsaufbauten übergreift. Nach dem Uberschreiten des Kulminationspunktes
7"' löst sich die Wasserfahne 7' in eine Tröpfche wolke 7 auf.
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Der Radarstrahl 9 aus der Quelle 8 von Fig. 3 trifft auf die Wasserfahne
7, die den Strahl 9 in eine ungefährliche Richtung deflektiert.
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Der Laserstrahl 11 vom Laser-Entfernungsmesser 10 trif auf z. B.
den Wasserfilm 7', von welchem er bei seinem Auftreffen ebenfalls deflektiert wird.
Die die Fahne noch durchdringenden Reststrahlen treten im Hintergrund aus der Fahne
7' aus und werden in den Bereich 7" der Wasserfahne 7' zerstreut und dort absorbiert,
so daß keine für die Vermessung erforderliche Remission erfolgt.
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Die von der Schiffswandung abgestrahlte Wärmestrahlung wird auf der
Innenseite der Deflektorfahne 7 deflektiert und in die ungefährliche Richtung 17
seewärts abgespiegelt.
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Fig. 4 zeigt die Schiffstarnvorrichtung gemäß Fig. 3 in Seitenansicht.
Die Düse 13 dient zur Verdeckung der Bugwelle und die Dusenvornchtung 14 zum Abdecken
der Hecksee. DieDüsenvorrichtung 14 weist eine ausreichende Wurfweite aus, um die
gesamte Hecksee zu überdecken.
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Die Düsenvorrichtung zum Ausstoßen der Wasserfahnen 7 und 7' kann
um die Längsrichtung der Zuleitungarohre schwenkbar angeordnet sein, um durch einen
variablen Höhenwinkel der Ausstoßrichtung eine variable Höhe des Kulminationspunktes
7"' zu erzeugen. Wird der Höhenwinkel für verschiedene Düsenvorrichtungen unterschiedlich
geregelt, so werden Auswurffahnen 15 erzeugt, die seitlich gesehen unterschiedliche
Höhe haben und damit eine unregelmäßige Silhouette erzeugen.
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Ftlr den auf Kontraste angewiesenen fernen Beobachter und für auf
Emission oder Remission angewiesene Meßquellen ist der Schiffskörper damit verborgen.
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Wird der Höhenwinkel der Schlitzdüsen und/oder der Druck und die
Spaltbreite der einzelnen Schlitzdtisen variiert, so wird eine Pulsation erzeugt,
die dem fernen Beobachter als Seegang erscheint. Die Beobachtungsmittel 20 und der
edrohungswarnsensor 21 werden dabei freigelassen und mit bekannten Maßnahmen, wie
z. B. Absorberflächen od. dgl. an der Oberfläche passiviert. Das gleiche gilt für
freibleibende Teile der Düsenvorrichtungen, z. B. die außen liegenden Leitbleche
3 bzw. 3'.
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Fig. 5 zeigt eine Variante der Schiffstarnvorrichder tung, bei der
# Schiffskörper 18 mit einer Vielzahl von Flachdüsen 19, 19' gemäß Fig. 1 versehen
ist. Die Düsenvorrichtungen 19, 19' sind so angeordnet, daß die abgestrahlten laminaren
Wasserfilme nach außen und achterlich gerichtet sind und zwischen der Schiffsbordwand
und der horizontalen Wasserfläche einen Winkel bilden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Düsen 19, 19' so gerichtet sind, daß
die Jeweils in Abstrahlrichtung bev nachbarte Düsenvorrichtung vom abgestrahlten
Wasserfilm abgedeckt wird, um eine Ortung eventueller Metallflächen zu vermeiden.
Die einzelnen Wasserfahaen überlappen sich dabei schuppenartig.
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Fig. 6 zeigt eine weitere AusfUhrungsorm der Erfindung. Ein Schiffskörper
6" ist mit den FlachdUsen 19 wie nach Fig. 5 ausgestattet und weist zudem eine horizontale
Anordnung von einseitigen Flachdüsen 22 auf, die dem nach oben gerichteten Düsenteil
der Tarnvorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 entspricht.
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Auch bei dieser Ausführungsform werden die Antennenanordnung 21' sowie
die Bedrohungswarnsensoren und dgl. freigehalten und durch andere Mittel passiviert.
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Im Bedrohungsfall mißt der Bedrohungswarnsensor 21, 21 die Azimutrichtung
der Bedrohung und berechnet daraus, welcher Teil des Schiffes gegen Ortung zu tarnen
ist. Entsprechend dieser Berechnung werden Regelventile, Pumpen usw. angesteuert
und die entsprechenden FlachdUsen mit Seewasser versorgt, so daß ein tarnender Wasserfilm
vorzugsweise auf der zu schützenden Seite aufgebaut wird. Der Rechner zur Steuerung
der Regelventile, Pumpen und dgl. kann gleichzeitig die Fahrtgeschwindigkeit, Fahrtwind
und Seitenwind berUcksichtigen, um zn gewährleisten, daß die tarnenden Wasserfahnen
in einer Form abgestrahlt werden, die die Ortungsgefahr minimiert. Gleichzeitig
kann der Rechner geregelte pulsierende Druckänderungen an den Jeweiligen Düsen erzeugen,
die so bemessen sind, daß sie unter Beibehaltung einer Vollabdeckung der Schiffssilhouette
für den fernen Beobachter an den bestehenden Seegang angepaßt sind.
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Die gleiche Regelungsmöglichkeit besteht für die Wasserfahne bzw.
Wasserfahnen, die die Bugwelle und/ oder Hecksee tarnen.
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Es versteht sich, daß analoge Maßnahmen für einzelne Schiffsteile,
z. B. Kommandobrücke oder nur das Seerohr, z. B. eines U-Bootes vorgenommen werden
können.
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Durch die Erfindung wird also ein Verfahren und eine Einrichtung
geschaffen, die geeignet sind, wirtschaftlici und schnell eine optimale Abschirmung
gegen elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlen in Größenordnung
von 2 bis 100 GHz und Infrarotstrahlung einschlif lich Laserstrahlung zu gewährleisten
und zusätzlich Schul vor dem Nachweis der eigenen thermischen und sonstigen Abstrahlung
zu bieten.