DE3538785A1 - Mine mit weck- und ausloesesensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine gattungsgemäße Mine ist aus der DE-PS 30 45 837 bekannt, bei der ein Wecksensor auf im Luftschallbereich vom etwaigen Zielobjekt ausgehende Schwingungen anspricht, um den Auslösesensor zur Bekämpfung des Zielobjektes freizugeben.

Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Mine dabei jedoch an eine solche gedacht, die in gewissem Abstand vom Wirkungsorte aufge­ stellt und auf diesen ausgerichtet ist, um mittels des Auslösesensors den Zeitpunkt zu erfassen, da die Gefechtsladung zu zünden ist, weil ein typisches, allein zu bekämpfendes Zielobjekt in günstigster räumlicher Position zum Orte der Mine akquiriert wird; wie es in der Zeitschrift WEHRTECHNIK Heft 9/1981 (mitte der linken Spalte von Seite 78) gefordert und in WEHRTECHNIK 1985, Heft 2 (Seite 96) und Heft 7 (Seiten 85/86) näher erläutert ist.

Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige moderne Minen mittels vergleichbar geringen apparativen Zusatzaufwandes vielseitiger einsetzbar zu machen, um den vergleichsweise hohen Aufwand für den Einsatz moderner Sensortechnologien besser recht­ fertigen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Mine gattungsgemäßer Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß sie gemäß dem Kennzeichnungs­ teil des Anspruches 1 ausgestattet ist.

Nach dieser Lösung ist die Mine mehrfach, nämlich an unterschiedlichen Orten nacheinander, einsetzbar, wenn sie bis dahin noch nicht ausge­ löst hatte; wobei zur unkritischen Handhabung bei der Verlegung an einen anderen Ort eine elektrisch in den Sicherungszustand rück­ setzbare Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, für deren Bedienung durch den Minenpionier keine gesondert zu handhabenden Stellmechanismen an der Mine ausgebildet werden müssen, weil der ohnehin vorhandene Wecksensor auch für die Bedienung der Sicherungseinrichtung herange­ zogen wird.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Umschalt-Ansteuerung der Sicherungs­ einrichtung über den Wecksensor im gleichen Frequenzspektrum, in dem der Wecksensor ohnehin zur Auffassung der Annäherung eines wahr­ scheinlich zu bekämpfenden Zieles arbeitet; so daß die ohnehin im Wecksensor beispielsweise zur Frequenzmuster-Analyse realisierte Filterbank auch für die Detektion der Information zur Umsteuerung der Sicherungseinrichtung herangezogen werden kann, indem hierfür einfach ein Luftschall-Signalgeber in einiger Entfernung von der Mine definiert aktiviert wird.

Vorzugsweise dient dieser Schallgeber nicht nur der Eingabe eines Impulslängenmusters oder eines Tonfolgemusters zum Vergleich mit einer vorgegebenen Schaltinformation für das Rücksetzen der Sicherungs­ einrichtung in ihren gesicherten Zustand, so daß die Mine dann nicht mehr scharf ist und gefahrlos gehandhabt werden kann; sondern nach dem (erneuten) Verlegen der Mine auch der Vorgabe der Referenz-Schalt­ information selbst, auf die diese Mine (bzw. jede Mine eines bestimmten Minenfeldes) später zur Entsicherung wieder ansprechen soll, wenn die Mine nicht durch ein anzugreifendes Zielobjekt zur Detonation gebracht wurde.

In gleicher Weise kann der Schallgeber auch zur Eingabe einer Ent­ sicherungsinformation dienen, um die Mine (bzw. jede im Schallfeld liegende Mine eines Minenfeldes) nach dem Einrichten aus sicherer Entfernung scharfstellen zu können.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevor­ zugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt nach Art eines Blockschaltbildes die Ausstattung einer Mine mit einem Wecksensor für ihren Auslöse­ sensor und mit einer reversiblen Sicherungseinrichtung, die im darge­ stellten Beispielsfalle über berührungslose Einkopplung von Schwingungs­ energie sowohl in den Scharfstellungs-Zustand setzbar wie auch in den Sicherungszustand rücksetzbar ist.

Die dargestellte Mine 10 weist einen auf Schwingungsenergie ansprechen­ den Wecksensor 11 auf, der bei Annäherung eines zu bekämpfenden Zielobjektes (nicht dargestellt) einen bis dahin zur Energieersparnis abgeschalteten Zünd-Auslösesensor 12 aktiviert, welcher bei Zielauf­ fassung ein Zündsignal 13 für die Gefechtsladung (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Bekämpfen des Zielobjektes auslöst.

Der Wecksensor 11 kann ein Seismik-Sensor zur Aufnahme der vom sich annähernden Zielobjekt verursachten Bodenschwingungen sein. Univer­ seller einsetzbar ist jedoch ein auf Luftschall 14 ansprechender Wecksensor 11, weil dann einerseits die Ankopplung des Wecksensors 11 an das Übertragungsmedium unkritisch ist und andererseits auch das breite höherfrequente Frequenzspektrum fi aufgenommen und ausgewertet werden kann, das nicht als Körperschall über den Untergrund übertragen wird, aber aus physikalischen Gründen mit Bandfiltern einfacher analysierbar ist und auch weitergehende Rückschlüsse über die Art des sich annähernden Fahrzeuges zur Echtziel-Diskrimination zuläßt.

Ein solcher auf Luftschall-Schwingungen ansprechender Wecksensor 11 ist beispielsweise mit einem Mikrofon 15 zur Umwandlung der Schwing­ ungsenergie in elektrische Energie und mit einem Filterverstärker 16 zur bandbegrenzten Vorverstärkung des aufgenommenen Luftschall- Frequenzspektrums fi ausgestattet. Dieses wird in einer abgestimmten Filterbank 17 (bei der es sich im Prinzip um eine Anordnung aus schmalen, auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmten Bandfiltern mit jeweils nachgeschalteten Schwellwertstufen 18 handelt) auf das Vorliegen bestimmter für das zu akquirierende Zielobjekt typischer Frequenzen fo, f 1, f 2, ... analysiert. Frequenzen f, die im Spektrum fi mit hinreichender Intensität enthalten sind, schalten die zugeordnete Schwellwertstufe 18 zur Abgabe von Ausgangssignalen 19 durch. Deren Muster (also deren Vorhandensein beim Abfragen der Filterbank 17 mittels eines Abtasters 20) wird in einem Vergleicher 21 (bei dem es sich um einen komplexen Mustervergleicher oder einfach um eine logische Gatterschaltung handeln kann) mit einem entsprechenden Muster verglichen, das in einem Zielvorgabespeicher 22 bereitgehalten ist. Dieses Vergleichsmuster 23 kann bei der Herstellung der Mine 10 fest vorgegeben werden, wenn sie nur gegen bestimmte Zielobjekte verwendet werden soll; oder der Minenpionier kann über eine Eingabe­ vorrichtung 24 beim Einrichten eines Minenfeldes zwischen unterschied­ lichen vorgegebenen Vergleichsmustern 23 auswählen oder sogar ein bestimmtes Vergleichsmuster 23 selbst vorgeben, um die Mine 10 im Hinblick auf den spezifischen Einsatzfall selektiv für eine bestimmte durch ihre Schallabstrahlung gekennzeichnete Gattung von Zielobjekten, die allein bekämpft werden sollen, vorzubereiten.

Wenn der Vergleicher 21 Musterübereinstimmung feststellt, liefert er ein Einschaltsignal 25 an den eigentlichen Auslösesensor 12, der für die Zielakquisition komplexer ausgelegt ist und dementsprechend einen höheren Energiebedarf aufweist, also vor der Annäherung eines wahrscheinlich zu bekämpfenden Zielobjektes zur Energieeinsparung abgeschaltet bleibt. Der Auslösesensor 12 arbeitet vorzugsweise passiv im Millimeterwellen- oder Infrarotbereich, damit seine Lage und Betriebsbereitschaft vom sich annähernden Zielobjekt nicht durch abgestrahlte Ortungsenergie detektiert werden kann. Dafür ist hinter einer Antennenapertur 26 ein für den entsprechenden Bereich der elektromagnetischen Energie ausgelegter Empfänger 27 mit Signalvor­ verarbeitung 2 B vorgesehen. Eine vorzugsweise korrelativ arbeitende Detektionssignalverarbeitung 29 dient der Herausfilterung bestimmter Zielkriterien aus dem empfangenen Clutter und damit der Nutzsignal-/ Störsignal-Verbesserung, damit nur bei optimaler geometrischer Relation zwischen dem tatsächlich zu bekämpfenden Zielobjekt und der Wirk­ richtung der Mine 10 deren Gefechtsladung über das Zündsignal 13 ausgelöst wird.

Das Zündsignal 13 kann allerdings nur durchgeschaltet werden, wenn eine Sicherungseinrichtung 30 scharfgestellt ist. Dafür ist diese mit einem bistabilen elektronischen Umschalter 31 ausgestattet, der ein UND-Gatter 32, nur für die Durchsteuerung vom Auslösesensor 12 her, vorbereitet, wenn er in seine Scharfstellung gesetzt ist. Das kann beispielsweise vom Minenpionier bei der Anlage des Minenfeldes manuell über ein Eingabeelement 33 geschehen - vorzugsweise über eine Verzögerungsschaltung 34, damit die Sicherungseinrichtung 30 der Mine 10 erst dann tatsächlich in ihre Scharfstellung gesetzt wird, wenn eine Sicherheitszeitspanne nach dem Hantieren des Minen­ pioniers im Minenfeld verstrichen ist.

Wenn die Mine 10 am einmal vorgesehenen Ort nicht mehr benötigt wird, und insbesondere wenn sie an anderem Orte erneut eingesetzt werden können soll, ist die Sicherungseinrichtung 30 in den gesicherten Zustand rückzusetzen, damit der Minenpionier nicht mit einem scharfen Explosivkörper hantieren muß. Dafür wird ein Rücksetzsignal 35 an den Umschalter 31 geliefert, also die Vorbereitung des UND-Gatters 32 für die Abgabe eines Zündsignales 13 wieder aufgehoben. Vorzugs­ weise dient das Rücksetzsignal 35 zugleich der Abschaltung des Aus­ lösesensors 12, was eine erhöhte Sicherheit gegen nun unerwünschte Zündsignal-Abgabe und gleichzeitig eine Beendigung der wesentlichen Belastung der in die Mine 10 eingebauten Energieversorgung erbringt.

Jedoch soll kein Unbefugter die einmal ausgelegte Mine 10 wieder sichern - und womöglich danach für eigene Zwecke einsetzen - können; und anzustreben ist auch, daß der Minenpionier nicht umittelbar an der noch scharfgestellten Mine 10 hantieren muß, um diese in ihren gesicherten Zustand rückzusetzen.

Deshalb ist vorgesehen, den mittels Schwingungsenergie berührungslos ansteuerbaren Wecksensor 11 auch für die Rückführung der Minen- Sicherungseinrichtung 30 in den gesicherten Zustand zu nutzen. Hierfür kann eine definierte Schwingungsfrequenz in der Nähe der Mine 10 erzeugt werden, die zur Auslösung eines Rücksetzsignales 35 führt. Zweckmäßigerweise wird hierfür die ohnehin im Wecksensor 11 vorhandene Filterbank 17 eingesetzt, für die Rückführung in die Sicherungs­ stellung also wenigstens eine Frequenz im ohnehin auszuwertenden Frequenzspektrum fi eingegeben. Eine solche Luftschall-Frequenz­ vorgabe kann aus relativ großer Entfernung und damit aus sicherer Position sowie für alle entsprechend ausgestatteten Minen 10 eines Minenfeldes gleichzeitig und gemeinsam in unkomplizierter Weise mittels eines Schallgebers 36 erfolgen, wie er als solcher etwa als Signalflöte bekannt ist.

Zur Sicherstellung, daß nur ein Befugter mittels solchen Schall­ gebers 36 die Mine 10 in ihre Sicherungsstellung rückführen kann, ist zweckmäßigerweise eine Mehrton-Flöte vorgesehen, mittels der (nach Art etwa der Spielweise einer Blockflöte) eine wahlfreie Folge diskreter Frequenzen fx innerhalb des auswertbaren Frequenzspektrums fi erzeugt wird. Wenn diese Frequenzfolge sehr untypisch für ein an sich zu bekämpfendes Zielobjekt ist, kann der ohnehin vorhandene Vergleicher 21 samt Speicher dafür ausgelegt sein, in diesem Falle das Rücksetzsignal 35′ auszugeben, weil die manuell eingegebene Frequenzfolge fx mit dem für die Sicherungsstellung vorgegebenen Muster im Vorgabespeicher 22 übereinstimmt; wie in der Zeichnung gestrichelt berücksichtigt.

Im Interesse einer größeren Sicherheit gegen unbefugte Wieder-Sicherung sowie einer möglichst störungsfreien, eindeutigen Gewinnung des Rücksetzsignales 35 ist es jedoch zweckmäßiger, wie in der Zeichnung berücksichtigt, unabhängig von der Funktion des Wecksensors 11 einen gesonderten Vergleicher 37 für die ferngesteuerte Umschaltung der Sicherungseinrichtung vorzusehen. Dieser liefert das Rücksetzsignal 35, wenn die in einem Vorgabespeicher 38 bereitgehaltene Schaltin­ formation 39 mit einer aktuellen Eingabeinformation 40 in bestimmter Relation steht, beispielsweise damit übereinstimmt. Die aktuelle Eingabeinformation 40 mittels des Schallgebers 36 generiert also, indem (beim dargestellten Ausführungsbeispiel) die Filterbank 17 mittels eines Umsetzers 41 auf das Auftreten bestimmter Frequenzen fx abgefragt wird, die Eingabeinformation 40, die binär-verschlüsselt in einen Eingabespeicher 42 übertragen wird.

Im einfachsten Falle ist vorgesehen, mittels des Schallgebers 36 nur zwei unterschiedliche Frequenzen f 1,f 2 zu erzeugen, denen im Umsetzer 41 die logischen Zustände H und L zugeordnet sind; so daß der Vergleicher 37 das Rücksetzsignal 35 ausgibt, wenn die Eingabe­ information 40 dem vorgegebenen Binärmuster der Schaltinformation 39 entspricht.

Diese Binärmuster werden zweckmäßigerweise, wie in der Nachrichten­ technik als solches geläufig, als sogenannte Barker-Codes gewählt, weil ein Vergleicher 37 in der Bauform eines Korrelators (Pulskom­ pressionsfilters) dann im Übereinstimmungsfalle ein sehr definiertes Korrelationsergebnis liefert, das über eine Schwellwertstufe 43 als extrem strörungsfreies Rücksetzsignal 35 ausgegeben werden kann. In der Zeichnung eingetragen ist als Schaltinformation 39 der einfache Sieben-Element-Barkercode; für die Praxis zu bevorzugen sind längere (kombinierte) Barkercodes, damit ein Unbefugter nicht bei Kenntnis der konkret maßgeblichen Frequenzen fx den Umschaltcode durch Aus­ probieren herausfinden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nicht für die jeweilige Mine 10 der Sicherungscode, also die Schaltinformation 39 starr vorgegeben ist; sondern wenn der Minenpionier nach der Einrichtung eines Minen­ feldes für alle in Betracht gezogenen Minen 10 eine gemeinsame Schalt­ information 39 vorgeben kann. Nur er ist dann der Berechtigte, der diese Schaltinformation 39 kennt; und aus dieser Kenntnis heraus kann er ohne unmittelbare Hantierung an der einzelnen Mine 10 aus sicherer Entfernung über Luftschall 14 die Information 40 eingeben, die z.B. zur Wieder-Sicherung des gesamten, wieder aufzuhebenden Minenfeldes führt.

Für die Eingabe der Schaltinformation 39 dient vorzugsweise ebenfalls der Schallgeber 36; mit dem eine bestimmte Frequenzfolge fx ausgelöst wird, die kodiert in den Vorgabespeicher 3 B eingegeben wird.

Zur Vereinfachung der Handhabung kann vorgesehen sein, nicht über die Schalt-Töne fx, sondern bei Generierung eines zusätzlichen Tones fo - bzw. bei Eingabe eines Impulsmusters mittels dieses Tones fo - über die Auswertung in dem Umsetzer 41 eine Weiche 44 umzusteuern, die bewirkt, daß die danach in den Ausgangssignalen 19 der Filterbank 17 erscheinenden fx-Informationen 39/40 alternativ als Vorgabe oder als Schaltbefehl in den einen und in den anderen Speicher 38/42 übergeben werden, ggf. nach vorheriger Löschung des Speicherinhalts.

In gleicher Weise wie das Rücksetzsignal 35 kann berührungslos, nämlich über den Luftschall 14, ein Setzsignal 45 an den Umschalter 31 der Sicherungseinrichtung 30 übermittelt werden; um nicht durch Betätigung des Eingabeelementes 33 eine einzelne Mine 10 sondern aus sicherer Entfernung - und ggf. wiederum für alle Minen 10 eines Minenfeldes gleichzeitig - die Minen 10 in ihre Scharfstellung zu setzen. Auch hierfür kann vorher eine Schaltinformation 39 vorgegeben werden; oder ein gesonderter Speicher wird herstellungsseitig bereits mit der für eine bestimmte Minengattung typischen Scharfstellinfor­ mation geladen, die dann nach dem Verlegen der Minen 10 als Eingabe­ information 40 erneut zu generieren ist. Zur Vereinfachung der Dar­ stellung ist in der Zeichnung der Vergleicher 37 für die jeweilige Umsteuerung der Sicherungseinrichtung 30 zweikanalig skizziert, während ein gemeinsamer Vorgabespeicher 3 B mit einer Schaltinformation 39 entweder zum Setzen oder zum Rücksetzen der Sicherungseinrichtung 30 (nämlich abhängig von ihrem Momentan-Zustand) zu laden ist. In gleicher Weise kann auch der Speicher 38 zweikanalig ausgebildet sein, um alle Informationen 39 parallel verfügbar zu haben; oder der Vergleicher 37 kann einkanalig und mit einem Wechselausgang ausgestattet sein, um die Schaltsignale 35/45 alternativ abzugeben.

Der Vergleicher 37 kann zwar auch als einfacher Binärmuster-Ver­ gleicher realisiert werden, wie oben in Zusammenhang mit dem Ver­ gleicher 21 erwähnt. Zweckmäßiger ist aus Gründen der Störsicherheit aber die beschriebene Impulskompressionsverarbeitung; zumal diese im Rahmen der Prozessorausstattung für die korrelative Zieldetektions­ signalverarbeitung 29 realisierbar ist, also kaum zusätzlichen Schaltungs­ aufwandes bedarf.

Claims (8)

1. Mine (10) mit einem Schwingungs-Wecksensor (11) für einen Zünd­ signal-Auslösesensor (12), dadurch gekennzeichnet, daß für die Abgabe des Zündsignales (13) eine reversibel elektrisch ansteuerbare Sicherungseinrichtung (30) vorgesehen ist, die über den Wecksensor (11) aus ihrer Scharfstellung in den ge­ sicherten Zustand rücksetzbar ist.

2. Mine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (30) über den Wecksensor (11) aus ihrem gesicherten Zustand in die Scharfstellung setzbar ist.

3. Mine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luft-Schallgeber (36) für die Umsteuerung der Sicherungs­ einrichtung (30) vorgesehen ist.

4. Mine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber (36) für Generierung unterschiedlicher Töne (fx) in wahlfreier Folge ausgelegt ist.

5. Mine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber (36) zur Abgabe von Tönen (f) im Frequenz­ spektrum (fi) ausgelegt ist, für dessen Auswertung der Wecksensor (11) ausgelegt ist.

6. Mine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (30) mit einem bistabilen Umschalter (31) ausgestattet ist, der einem Vergleicher (37) für eine vorge­ gebene Schaltinformation (39) und eine über den Wecksensor (11) ermittelte Eingabeinformation (40) nachgeschaltet ist.

7. Mine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (37) als Korrelator für durch diskrete Frequenzen (fx) dargestellte binäre lmpulsmuster ausgelegt ist.

8. Mine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wecksensor (11) sowohl Schaltinformationen (39) wie auch damit zu vergleichende Eingabe­ informationen (40) nacheinander in Speicher (38, 42) eingebbar sind.