DE3531602A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung der magnetischen identitaet fuer schiffsteile, die bezueglich ihrer lage und hoehenrichtung bewegbar sind - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung der magnetischen Identität oder magnetischer Signatur für solche Schiffsteile, die bezüglich ihrer Lage- und Höhenausrichtung beweglich sind, insbesondere Artil-5 leriegeschütze, deren Richten und auch Abfeuern durch einen Rechner gesteuert wird. Die Verringerung der magnetischen Identität des Teils wird durch eine aktive, rechnergesteuerte elektromagnetische Kompensation durchgeführt.

10 Anzumerken ist, daß die Erfindung hauptsächlich bei Minensuchschiffen und anderen Marineschiffen, die nur mit leichtem und/oder mittelschwerem Luftabwehrgerät oder

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allgemeinen Zielgeschützen ausgestattet sind.

Wenn sie ihre Hauptaufgabe erfolgreich durchführen sollen, die wie der Name sagt, darin liegt, Minen zu suchen, dürfen die Minensuchschiffe selbst nicht die Minen auslösen, die sie suchen sollen. Die magnetischen Identitäten der heute gebauten Minensuchschiffe müssen daher unterhalb der zu erwartenden Empfindlichkeit der magnetischen Minen von Morgen gehalten werden.

Das magnetische Stör- oder Interferenzfeld um einen Metallkörper das somit dem Körper seine magnetische Identität gibt, ist primär von den magnetischen Eigenschaften des Metalls, der Eisenlänge, d.h. der größten kohärenten Länge des magnetischen Materials im Körper, der Intensität des erdmagnetischen Feldes am Ort des Körpers und der Richtung des Körpers zum erdmagnetischen Feld, abhängig.

Einzelne große kompakte Eisenmassen auf einem Schiff,wie beispielsweise Motoren, etc. können magnetisch mit Hilfe von Magnetspulen kompensiert werden, die in den Schiffskörper und dem Deck eingebaut sind und durch die genau angepaßte elektrische Ströme fortlaufend fließen können.

Die vollständige elektrische Kompensation eines kompletten Stahlschiffes erfordert jedoch viel zu große Leistungsein-

heiten, um eine realistische Lösung des Problems zu ermöglichen. Angesichts dieser Tatsache ist es allgemein üblich geworden, Minensuchschiffe aus einem nicht magnetischen Material,wie Holz, Aluminium und seit neuestem Kunststoff zu bauen. Alle großen Eisenobjekte an Bord, wie MaschinenJ Antriebswellen und schwere Waffen, müssen daher einzeln magnetisch kompensiert werden. Da das magnetische Interferenzfeld eines Körpers vom erdmagnetischen Feld abhängig ist, welches seinerseits abhängig ist von der geografischen Lage und auch örtlichen Schwankungen ausgesetzt ist, die nicht direkt von der geografischen Lage abhängen, war die magnetische Kompensation von Schiffsteilen mit der bisher zur Verfügung stehenden Technik bezüglich geografischer Lage und Bereichen, in denen das jeweilige Schiff seine Haupteigenschaften hatte, begrenzt. Dies führte hauptsächlich bei solchen Marineschiffen zu Problemen, die über große Seestrecken fuhren.

Bei Schiffsgeschützen mit einer verringerten magnetischen Identität hängt diese großen Teils von ihren Höhenrichtsystemen ab, wie beispielsweise Laufrohr und Verschlußmechanismus, da die Lafette selbt in mehrere separate Teile mit dazwischenliegendem, nicht magnetischem Material unterteilt werden kann. Als Faustregel kann betrachtet werden, daß wenn eine zusammenhängende Eisenlänge ein bestimmtes magnetisches Störfeld erzeugt, die gleiche Eisenlänge , unterteilt in zwei gleich

lange Teillängen, die durch ein nicht magnetisches Material getrennt sind, ein Störfeit ergibt, das nur 25% des Störfeldes der zusammenhängenden Eisenlänge beträgt.

Wenn die Geschütze mit großen Plattformen aus elektrisch leitendem Material versehen sind, werden beim Fahren
des Schiffes auf See und damit durch das erdmagnetische
Feld sogenannte Wirbelströme erzeugt. Das dann gebildete alternierende Feld kann jedoch,wie bereits angegeben relativ leicht dadurch begrenzt werden, daß die Neben--Stromkreise für die Wirbelströme durch elektrisch nicht leitendes Material, welches die Plattformen in mehrere
Teile unterteilt,unterbrochen werden.

Mit der bisher zur Verfugung stehenden Technik war es nur möglich, die Seiten-und Höhenrichtsysteme der Schiffsgeschütze in einer feststehenden Position relativ zum Schiff magnetisch zu kompensieren. Das impliziert, daß es nicht möglich war, das Schiffsgeschütz in die Feuerposition zu bringen, ohne die magnetische Kompensation des Schiffes
aufs Spiel zu setzen.

Das normale Vorgehen war bis jetzt dieses, die Bewaffnung von Minensuchschiffen nur auf ein oder ein paar leichte
Luftabwehrgeschütze zu beschränken, wodurch wiederum die Verwendbarkeit der Schiffe für andere Gefechtaufgaben als

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das reine Minensuchen stark begrenzt war und gleichzeitig die Möglichkeit der Schiffe, sich gegen feindliche Flugzeuge und kleine Boote zu schützen, eindeutig begrenzt war.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und ein Verfahren zu schaffen, bei dem ungeachtet der geografischen Position, dem Kurs, der Geschwindigkeit und den Schlingerbewegungen und Stampfwinkeln, sowie auch dem Höhen- und Seitenrichtwinkel des Geschützes, solche leichten bis mittelschweren, allgemeinen Ziel- und Luftabwehrgeschütze, und primären Schiffsgeschütze, deren Richten und Abfeuern durch einen geeigneten Rechner gesteuert wird, magnetisch kompensiert werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Rechner nicht nur für die Steuerung des Ausrichtens des Geschützes und falls erforderlich Leiten des Abfeuerns programmiert, sondern auch für das Berechnen des Stroms, der im jeweiligen Fall für die magnetische Kompensation des Geschützes mittels in und um das Geschütz und/oder am Geschütz eingebauter Magnetspulen erforderlich ist, und für das automatische Steuern der Strome durch die Magnetspulen gemäß dem Rechenergebnis mittels Verstärkern, wobei die Berechnung auf der Basis aller Daten basiert, zu denen der Rechner über zweckmäßig ausgebildete Schnitt-

Stelleneinheiten, wie vom Schiffslog und einer Kreiselbezugseinheit und Winkelübertragem die am jeweiligen Geschütz vorgesehen sind, Zugang hat und die Geschwindigkeit, geografische Lage, den Kurs, die Schlingerbewegungen und Stampfwinkel des Schiffes, sowie den Höhen- und Seitenrichtwinkel des Geschützes betreffen. In gewissen Fällen kann einer oder mehrere der vorstehend aufgelisteten Eingangsgrößen, auf das Endergebnis eine solch geringe Auswirkung haben, daß sie unberücksichtigt bleiben können. Die Erfindung impliziert somit eine fortlaufende aktive Steuerung des Magnetstroms durch eine Anzahl von an sich bekannten Magnetspulen, die um und am Geschütz angeordnet sind.

Vorausgesetzt, daß die Kapazität des Rechner und der zur Verfügung stehenden elektrischen Stromversorgung ausreichend sind, können mehrere mobile Einheiten mit ihren eigenen Winkelübertragern an die selbe Kreiselbezugseinheit und den selben Rechner angeschlossen sein, um die magnetische Kompensation mittels magnetischer Spulen durchzuführen, die um und/oder an der jeweiligen Einheit angeordnet sind. Dies trifft beispielsweise für mehrere Geschütze zu, die während dem Abfeuern über den selben Rechner befehlsgesteuert sind, könnte aber auch beispielsweise ein Artilleriegeschütz und einen Kran betreffen, der für das Minensuchen erforderlich ist. Die Erfindung kann selbstverständlich auch für die magnetische Kompen-

sation von anderen drehbaren und/oder höhenrichtbaren Schiffseinrichtungen, wie beispielsweise Raketen- und Torpedorampen, Abfeuersteuereinrichtungen etc. verwendet werden.

Durch die vorliegende Erfindung ist es somit möglich, nicht nur das Risiko von Minensuchschiffen, die in der vorstehend angegebenen Art ausgestattet sind, zu verringern, infolge der eigenen magnetischen Identität die Minen auszulösen, die gemäß der Aufgabe des Schiffes unschädlich gemacht werden sollen, sondern auch eine Möglichkeit zu schaffen, daß Minensuchschiffe mit besserer Bewaffnung für den eigenen Schutz ausgestattet werden können und die Verwendbarkeit der Schiffe für andere Zwecke als dem Suchen von Minen zu verbessern, aber in der Regel haben diese Schiffe eine solche starke eigene magnetische Identität, daß der Wert der Erfindung bei diesen unter Umständen nicht besonders groß sein würde.

Die Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert und wird im folgenden anhand der einzigen Figur beschrieben, die die Prinzipien der Erfindung zeigt, ohne auf die Details der beteiligten, in der Technik bekannten Teile einzugehen.

Die Figur zeigt die prinzipielle Anordnung des Systems. Um zu verhindern, daß in der Figur gewisse, übereinander

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montierte Teile einander überdecken, wurden diese entlang der Bruchlinien auseinander gezogen. Die Figur zeigt ein vollautomatisches Luftabwehr- oder allgemeines Zielgeschütz 1 mit einer drehbaren Plattform 2, einer auf der Plattform montierten Lafette 3 und einem Höhenrichtsystem 4, welches auf der Lafette montiert ist und ein Laufrohr 5, einen Verschlußkasten 6 mit dem Verschlußmechanismus, dem Kartuschenmagazin, der Auslegeeinrichtung etc., enthält. Das Geschütz 1 ist auf dem Deck eines Schiffs (nicht dargestellt) befestigt. Die Plattform 2 ist wie durch den Pfeil A angegeben auf dem Deck drehbar befestigt. Die Bewegungen für das Höhenrichtsystem 4 sind durch die Pfeile B und C angegeben.

Um das Geschütz herum sind mehrere elektromagnetische Kompensationsspulen 7 bis 9 angeordnet. Der Klarheit halber sind diese Spulen unterhalb der Plattform 2 und nicht auf der Plattform, auf der sie tatsächlich ständig installiert sind, dargestellt. Sie können auch direkt auf der Geschützlafette 3 montiert sein. Eine vierte Spule 10 ist, wie durch die strichpunktierte Linie angegeben, um das Laufrohr 5 des Geschützes 1 angeordnet. Wie aus der Figur zu ersehen ist, sind die Spulen weiterhin jeweils mit ihrem eigenen regelbaren Verstärker 11 bis 14 verbunden. Diese Verstärker sind ihrerseits mit einem Rechner 15 verbunden und durch diesen gesteuert, der auch das Richten und Abfeuern des Geschützes steuert. Die Funktionsweise des Rech-

ner als Feuerleitrechner basiert auf bekannter Technologie und wird daher im vorliegenden Zusammenhang nicht näher beschrieben.

Der Rechner 15 ist auch über eine erste Schnittstelleneinheit 16 mit dem Lo 17 des Schiffes und über eine zweite Schnittstelleneinheit 18 sowohl mit einer Kreiselbezugseinheit 19, die auf dem Geschütz befestigt ist, und zwei Winkelübertragern 20 und 21 verbunden, die jeweils an der vertikalen und horizontalen Drehskala des Geschützes angeordnet sind. Die letztgenannten ermitteln und übertragen die Information bezüglich des Seiten- und Höhenrichtwinkels des Geschützes, während die Kreiselbezugseinheiten 19 die Information bezüglich geografischer Lage und Kurs und Schlingerbewegung und Stampfposition registriert und auf den Rechner 15 übertragen, während die Information bezüglich der Geschwindigkeit des Schiffes vom Log 17 entnommen wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung soll der Rechner 15 so programmiert sein, daß er nicht nur das Richten und gegebenenfalls Abfeuern des Geschützes 1 steuert, sondern auch fortlaufend Information bezüglich der Geschwindigkeit des Schiffes vom Log 15 und Information bezüglich der geografischen Lage, dem Kurs, der Schlingerbewegung und Stampfposition des Schiffes von der Kreiselbezugseinheit 19, und Information bezüglich dem Seiten- und Höhenrichtwinkel des Ge-

schützes relativ zu einer vorbestimmten Nullposition von den Winkelübertragern 20 und 21, sammelt und diese Daten zusammen mit den Ausgangsdaten entsprechend der magnetischen Identität in der Nullposition (maximale Eigenlänge in der horizontalen und vertikalen Richtung) des Geschützes 1 und der Kapazität der Spulen 7 bis 10, als Ausgangspunkt nimmt, und den Strom berechnet, der zu jeder einzelnen Gelegenheit durch die einzelnen Spulen geführt werden muß, um die magnetische Identität des Geschützes 1 selbst zu kompensieren, und daß der Rechner die Verstärker 11 bis 14 so steuert, daß diese die Spulen mit den errechneten Strömen versorgen. Lokale Unregelmäßigkeiten des erdmagnetischen Feldes und andere im Kontext bedeutende Einflußfaktoren werden ebenfalls in den Rechner 15 programmiert.

Die vorstehend erwähnte Geschützplattform 2 ist mit einem leicht gepanzerten Schutz 22 für die Geschützmannschaft versehen. Um das Auftreten von Wirbelströmen in dieser Schutzpanzerung zu beschränken, wurde sie in mehrere Tei-Ie (in der Figur 22a und 22b) unterteilt und je durch elektrisch nicht leitendes Material 23 und 24 voneinander getrennt.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verringern der magnetischen Identität der Schiffsteile, die Seiten- und höhenrichtbar sind, wie beispielsweise Artilleriegeschütze, mittels in und um das jeweilige Teil eingebauter elektromagnetischer Spulen, dadurch gekennzeichnet , daß die Spulen über Verstärker mit einem Strom gespeist werden, der durch einen Rechner gesteuert ist, der für jeden Zeitpunkt und jede Spule eine fortlaufende Kompensation der magnetischen Identität des Teils bewirkt, wobei der Rechner fortlaufend den am jeweiligen Verstärker abgegebenen Strom in Übereinstimmung mit dem Programm berechnet und steuert, wobei das Programm die geografische Lage des Schiffes,mögliche lokale Unregelmäßigkeiten des erdmagnetischen Feldes und die magne-

tische Identität des Teils und dessen Bewegungen im erdmagnetischen Feld berücksichtigt.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner so programmiert ist, daß er bei seinen Berechnungen der erforderlichen Ströme durch die Spulen die geografische Lage des Schiffes und mögliche Unregelmäßigkeiten des erdmagnetischen Feldes, Kurs, Geschwindigkeit, Schlingerbewegungen und Stampfposition des Schiffes und die größte Eisenlänge des Teils in horizontaler und vertikaler Richtung in einer vorbestimmten Nullposition, sowie auch dessen Seiten- und Höhenrichtwinkel relativ zur Nullposition, berücksichtigt und daß der -iliQch-i ner über die hierfür notwendigen Schnittstelleneinheiten fortlaufend die für diese Berechnungen erforderlichen Informationen vom Schiffslog , einer mit dem Teil koordinierten Kreiselbezugseinheit und Winkelübertragern, die auf der Drehskala des Teils angeordnet sind, einholt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß wenn die beweglichen Schiffsteile zu einem Artilleriegeschütz gehören, derselbe Rechner und dieselbe Kreiselbezugseinheit zum Richten, Abfeuersteuerung und Abfeuern des Geschützes und zur Steuerung der Verringerung dessen magnetischer Identität mittels der Verstärker und Spulen verwendet wird.

4. Vorrichtung zum Verringern der magnetischen Identität für seiten- und höhenverstellbare Schiffsteile, wie beispielsweise Artilleriegeschütze (1), gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch mehrere elektromagnetische Spulen (7 bis 10),die um oder am in Frage stehenden Teil angeordnet sind, Verstärker (11 bis 14), die mit den jeweiligen Spulen verbunden sind, wobei der von den Verstärkern abgegebene Strom durch einen angeschlossenen Rechner (15) gesteuert wird, der seinerseits über Schnittstelleneinheiten mit Übertragern verbunden ist, die mit Information bezüglich der geografischen Lage des Schiffes und. der magnetischen Identität des Teils zum in Frage stehenden Zeitpunkt versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner· (15) über die hierfür erforderlichen Schnittstelleneinheiten (16) und (18) mit dem Schiffslog (17) und einer Kreiseleinheit (19), die am in Frage stehenden Teil angeordnet ist, die Spur der geografischen Lage des Schiffes einnimmt und die Schlingerund Stampfwinkel des Decks ermittelt, und mit Winkelübertragern (20, 21) verbunden ist, die an der Drehachse des Teils angeschlossen sind und den Seiten- und Höhenrichtwinkel des Teils ermitteln.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Schiffsteil ein Artil-

leriegeschütz (1) ist und daß der Rechner (15) aus dem
Feuerleitrechner des Geschützes besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (15) so programmiert
ist, daß er fortlaufend sowohl die Verringerung der magnetischen Identität des Geschützes als auch sein Richten und mögliches Abfeuern steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß wenn mehrere Artilleriegeschütze am
selben Rechner angeschlossen sind, dieser ebenfalls für
die Steuerung der Verringerung der magnetischen Identitäten aller Geschütze und/oder anderen angeschlossenen Teile programmiert ist.