DE3706781A1 - Verfahren und vorrichtung zum tarnen gegen sicht und zum verringern der infrarotabstrahlung von wasserfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tarnen gegen Sicht und zum Verringern der Infrarotabstrahlung von Wasserfahrzeugen, bei welchem Wasser, vorzugsweise aus der Umgebung des Wasserfahrzeugs, z.B. aus größeren Wassertiefen, entnommenes Seewasser, unter Druck gesetzt wird und außerhalb des Wasserfahrzeugs so verdüst wird, daß ein zusammenhängendes, den Umrissen des Wasserfahrzeugs angepasstes Tarnkleid gebildet wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art (DE-OS 32 17 336) erfolgt die Verdüsung des Wassers derart, daß das Tarnkleid aus einem filmartigen Wasservorhang besteht, der aus mehreren, sich z.T. schuppenförmig überlappenden Teilvorhängen zusammengesetzt ist. Ein derartiges Tarnkleid ergibt eine befriedigende Verrin­ gerung der Infrarotabstrahlung nur dann, wenn die Windeinflüsse im Bereich des Fahrzeugs geringfügig sind. Bei starkem Windein­ fall und hoher Eigengeschwindigkeit können jedoch die wie große Segelflächen wirkenden Wasservorhänge gestört und aufgerissen wer­ den, so daß der Zusammenhang des Tarnkleids nicht mehr gewährleis­ tet ist. Der Abschirmeffekt der Anlage kann somit bei extremen atmosphärischen Verhältnissen in Frage gestellt sein. Abgesehen hiervon, erfordert die bekannte Anlage einen relativ hohen Aufwand an Pumpenleistung für den Wasserausstoß, weil zur Bildung der großflächigen Wasservorhänge ein relativ großer Was­ serdurchsatz erforderlich ist.

Ferner sind Tarnvorrichtungen für Wasserfahrzeuge, die sich der Vernebelung bedienen, bekannt, jedoch handelt es sich dort um ungekühlte Medien, welche die Infrarotabstrahlung nicht nennens­ wert verringern und die zudem häufig aggressive chemische Substan­ zen enthalten. Die Verwendung von Wassernebeln der oben gekenn­ zeichneten Art als Tarnmittel geht aus diesem Stand der Technik nicht hervor.

Die Erfindung hat sich diesem Bekannten gegenüber die Aufgabe ge­ stellt, die Unzuträglichkeiten der bekannten Verfahren und Vor­ richtungen zu überwinden und demgemäß ein System anzugeben, das auch bei ungünstigen Windverhältnissen zuverlässig arbeitet, ei­ nen vergleichsweise geringen Wasserdurchsatz erfordert und frei ist von aggressiven Medien. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verdüsung des Wassers so vorgenommen wird, daß eine Schicht feinster Wassertröpfchen entsteht und daß unmit­ telbar anschließend an die Verdüsung diese Wassertröpfchenschicht einem im Winkel zu der Schicht angestellten Blasluftstrom ausge­ setzt wird, derart, daß eine nebelartige Auflösung der Schicht er­ folgt, wobei die Temperatur und der Druck bzw. die Fördermenge des Wassers sowie des Blasluftstromes entsprechend den Gesetzmäßig­ keiten für feuchte Luft (i-x-Diagramm) so aufeinander abgestimmt werden, daß bei allen Betriebszuständen stets eine völlige Sät­ tigung des Blasluftstromes erreicht wird.

Da der Sättigungszustand der Luft schon bei geringen Schwankungen der Luft- oder Wassertemperatur über- oder unterschritten werden kann, was eine Abschwächung der Nebelbildung zur Folge haben könn­ te, ist gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die genannten Abstimmungsparameter während des Betriebs entspr. den jeweiligen Betriebsbedingungen von Hand oder selbsttätig über Sensoren eingesteuert werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorge­ schlagen, daß zur Verdüsung des Wassers eine Mehrzahl von im Ab­ stand voneinander über die Außenfläche des Wasserfahrzeugs ver­ teilter Zerstäuberdüsen angeordnet ist, daß ferner zur Bildung des Blasluftstromes den Zerstäuberdüsen in geringem Abstand zu­ geordnete rohrförmige Druckluftaustritte vorgesehen sind und daß der Anstellwinkel zwischen der Hauptachse der Zerstäuberdüse und der Hauptströmungsrichtung des Blasluftstromes jeweils 90°-40° beträgt.

Zur Erzeugung des Sprühstrahls können verschiedene Arten von be­ kannten Zerstäuberdüsen eingesetzt werden, und zwar entweder einen flächigen Sprühstrahl erzeugende Flachstrahlzerstäuberdüsen oder einen trichterartigen Sprühstrahl erzeugende Rundstrahlzer­ stäuberdüsen, wobei sich bei Versuchen die ersteren bei einem An­ stellwinkel von 130° als besonders geeignet erwiesen haben. Um die Winkeleinstellung auch noch vor Ort optimieren zu können, ist nach einer weiteren Variante vorgesehen, daß die Druckluft­ austritte jeweils unter einem solchen Winkel gegen die zu tarnen­ de Fläche gerichtet sind, daß der Nebel von dem Blasluftstrom ei­ nerseits gegen Absinken, andererseits in bestimmten, der Wasser­ fahrzeugsilhouette angepaßten Abstand von dem jeweils zu tarnen­ den Bereich gehalten ist, wobei die Zerstäuberdüsen und/oder Druckluftaustritte verstellbar, vorzugsweise schwenkbar, angeord­ net sind. Eine weitere Optimierung wird dadurch erreicht, daß die Verstellung der Zerstäuberdüsen und/oder Druckluftaustritte bzw. die Steuerung der Drücke und/oder Fördermengen der Strömungsme­ dien in Abhängigkeit von den jeweils im Bereich des Wasserfahr­ zeugs herrschenden Windeinflüssen erfolgt. Eine weitgehende Au­ tomatisierung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch erzielt werden, daß bei einem Wasserfahrzeug, das mit einem Be­ drohungswarnsystem ausgestattet ist, dieses das Ein- und Aus­ schalten der Vorrichtung veranlaßt. In der Praxis hat sich er­ wiesen, daß auch die Abgasfahne des Wasserfahrzeugs, die während der Fahrt hinter dem Schornstein nachgezogen wird, eine uner­ wünschte Wärmekonzentration darstellt. Es wird daher vorgeschla­ gen, auch die Abgasfahne in die Bestückung bzw. mit Beaufschla­ gung durch Zerstäuberdüsendruckluftaustritten einzubeziehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Es zeigen in schematisierter Form:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens nach der Erfindung an einem größeren Kriegsschiff,

Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 in Form einer Gruppe von Zerstäu­ berdüse-Luftaustritt-Paaren in vergrößertem Maßstab in Aufsicht auf die Bordwand und in Ansicht quer dazu,

Fig. 3 ein Detail aus Fig. 2 in Form eines einzelnen Zerstäuber­ düse-Luftaustritt-Paares, ebenfalls in vergrößertem Maß­ stab.

In Fig. 1 ist das zu tarnende Schiff der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Hingegen sind ein der Silhouette des Schiffes angepaßtes Netz von Zerstäuberdüse-Luftaustritt-Paaren, im folgenden kurz mit "Nebel­ quellen" bezeichnet, sowie die Zuleitungen für die nebelbildenden Medien, nämlich Druckwasser und Druckluft, zu den Nebelquellen auf der Steuer- und Backbordseite, sowie die Abstände von Nebelquelle zu Nebelquelle sowohl in Längsrichtung als auch in Höhenrichtung des Schiffes erkennbar gemacht. Im Hinblick auf die Erhaltung der Übersichtlichkeit sind bei der großen Anzahl der vorliegenden Ne­ belquellen und Zuleitungen nur einige stellvertretend für die üb­ rigen mit Bezugszeichen versehen worden, und zwar die Nebelquellen mit 1, 2, 11, 21, 12, 22, 13, 23, usw. und die Zuleitungen mit 3, 4, 31, 41, 32, 42, 33, 43 usw. Die genannten Abstände sind - durch Berechnungen und Versuche ermittelt - so gewählt, daß die im Be­ reich einer jeden Nebelquelle gebildeten Nebelfelder ein geschlos­ senes Tarnkleid um die Schiffssilhouette bilden.

Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Schiffstyp vor­ liegt, der mit einem langgestreckten, im üblichen Abstand über der Wasseroberfläche W angeordneten Hauptdeck A, einem kürzeren, im Abstand oberhalb des Hauptdecks befindlichen Zwischendeck B, einem ebenfalls kürzeren, oberhalb des Zwischendecks angeordneten 1. Oberdeck C, einem oberhalb des 1. Oberdecks befindlichen 2. Oberdeck D und einem das 2. Oberdeck überragenden zweietagigen Schornstein E, F ausgestattet ist, verlaufen die Nebelquellen 1, 2, 11, 21, 12, 22 usw. in etwa parallelen Reihen entspr. den Deckkon­ turen, und zwar jeweils eine Reihe im Bereich zwischen zwei benach­ barten Deckkonturen. Außerdem folgen die Reihen der Nebelquellen auch Verbreiterungen oder Verengungen der Decksilhouette, wie dies insbesondere bei den Oberdecks C und D sowie dem Schornstein E, F erkennbar ist.

Da die parallelen Reihen der Nebelquellen in dem oben erwähnten bestimmten Höhen- und Seitenabstand voneinander liegen, sind auch die Zuleitungen 3, 31, 32, 33 bzw. 4, 41, 42 usw. in diesen Höhen- und Seitenabständen zueinander geführt, wobei für mehrere Reihen der Zuleitungen jeweils eine Hauptzuleitung 5 bzw. 6 vor­ gesehen ist, der jeweils eine Förderpumpe 7 bzw. ein Fördergeblä­ se 8 zugeordnet ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei parallelge­ schaltete Hauptzuleitungen und damit zwei Förderpumpen und zwei Fördergebläse vorhanden, jedoch können bei Bedarf auch mehrere Förderaggregate eingesetzt werden.

Die Querschnitte der Hauptzuleitungen 7, 8 sind naturgemäß größer gewählt als die der Zuleitungen zu den Nebelquellen. Aus der Fig. 2, in der eine Gruppe von vier Nebelquellen 1, 11, 12, 13, und 2, 21, 22, 23 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, ist der Winkel ersichtlich, unter dem jeweils eine Zerstäuberdüse und der zugehörige Druckluftaustritt zueinander angestellt sind, wobei die Erstreckungsrichtung der beiden Organe in einer etwa lot­ rechten Ebene quer zur Schiffslängsachse liegt. Ferner ist der Ab­ stand erkennbar, einerseits unter welchem die beiden Austrittsöff­ nungen von der jeweiligen Bordkontur distanziert sind, andererseits welcher von Austrittsöffnung zu Austrittsöffnung einer Nebelquelle einzuhalten ist.

Aus der Fig. 3 ist über das in Fig. 2 Ersichtliche hinaus erkenn­ bar, daß der Anstellwinkel der Zerstäuberdüse 1 gegenüber der Ho­ rizontalen etwas kleiner gewählt ist, als der des Druckluftaus­ tritts 2 gegenüber der Horizontalen und daß sich für das darge­ stellte Ausführungsbeispiel folgende Werte als optimal erwie­ sen haben:

Alpha = 35-45°, Beta = 100-120°, Gamma = 25-35°.

Als Abstand zwischen den Austrittsöffnungen hat sich ein Betrag x = 4-10 cm als besonders günstig ergeben.

Claims (10)

1. Verfahren zum Tarnen gegen Sicht und zum Verringern der Infra­ rotabstrahlung von Wasserfahrzeugen, bei welchem Wasser, vorzugs­ weise aus der Umgebung des Wasserfahrzeugs, z.B. aus größeren Was­ sertiefen, entnommenes Seewasser, unter Druck gesetzt wird und außerhalb des Wasserfahrzeugs so verdüst wird, daß ein zusammen­ hängendes, den Umrissen des Wasserfahrzeugs angepasstes Tarnkleid gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdüsung des Was­ sers so vorgenommen wird, daß eine Schicht feinster Wassertröpfchen entsteht und daß unmittelbar anschließend an die Verdüsung diese Wassertröpfchenschicht einem im Winkel zu der Schicht angestellten Blasluftstrom ausgesetzt wird, derart, daß eine nebelartige Auf­ lösung der Schicht erfolgt, wobei die Temperatur und der Druck bzw. die Fördermenge des Wassers sowie des Blasluftstromes entspr. den Gesetzmäßigkeiten für feuchte Luft (i-x-Diagramm) so aufein­ ander abgestimmt werden, daß bei allen Betriebszuständen stets eine völlige Sättigung des Blasluftstromes erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ nannten Abstimmungs-Parameter von Hand oder selbsttätig über Sensoren eingesteuert werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdüsung des Wassers ei­ ne Mehrzahl von im Abstand voneinander über die Außenfläche des Wasserfahrzeugs verteilter Zerstäuberdüsen angeordnet sind, daß ferner zur Bildung des Blasluftstromes den Zerstäuberdüsen in ge­ ringem Abstand zugeordnete rohrförmige Druckluftaustritte vorge­ sehen sind und daß der Anstellwinkel zwischen der Hauptachse der Zerstäuberdüse und der Hauptströmungsrichtung des Blasluftstromes jeweils 90°-140° beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüsen als einen fächerartigen Sprühstrahl erzeugende Flachstrahl-Zerstäuberdüsen oder als einen trichterartigen Sprüh­ strahl erzeugende Rundstrahl-Zerstäuberdüsen ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftaustritte jeweils unter einem solchen Winkel gegen die zu tarnende Fläche gerichtet sind, daß der Nebel von dem Blas­ luftstrom einerseits gegen Absinken, andererseits in bestimmtem, der Wasserfahrzeugsilhouette angepaßtem Abstand von dem jeweils zu tarnenden Bereich gehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüsen und/oder die Druckluftaustritte verstell­ bar, vorzugsweise schwenkbar, angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen bzw. Schwenken eine Fernsteuerung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Zerstäuberdüsen und/oder Druckluftaustritte bzw. die Steuerung der Drücke und/oder Fördermengen der Strömungs­ medien in Abhängigkeit von den jeweils im Bereich des Wasserfahr­ zeugs herrschenden Windeinflüssen erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wasserfahrzeug, daß mit einem Bedrohungswarnsystem ausgestattet ist, dieses das Ein- und Ausschalten der Vorrichtung veranlaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Abgasfahne des Wasserfahrzeugs in die Bestückung bzw. mit Beaufschlagung durch Zerstäuberdüsen/Druckluftaustritten ein­ bezogen ist.