DE4002569A1 - Mine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mine mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen Minen dieser Art wird bei Vorliegen eines bestimmten Signales durch die Zündeinrichtung der Mine ein Auslösen der Mine bewirkt. Derartige Signale sind bei­ spielsweise Druck, Erschütterungen, Infrarotstrahlungen etc.

Es ist relativ einfach, derart ausgebildete Minen zu räu­ men. Hierzu wird das entsprechende Signal simuliert. Dies kann beispielsweise durch Vorherschieben einer Walze, einer Infrarotquelle etc. durch ein Räumfahrzeug geschehen.

Um die Räumung zu erschweren, sind Minen entwickelt worden, bei denen die Zündeinrichtung erst auf das zweite oder dritte Signal reagiert und eine Auslösung der Mine bewirkt. Solche Minen bewirken jedoch nur in bedingter Weise ein Erschwernis der Räumung, da diese Erschwernis nur solange gegeben ist, wie das Verhalten der Minen unbekannt ist. Sobald es bekannt ist, daß die Mine erst beim zweiten oder dritten Signal auslöst, kann beim Räumen eine entsprechende Strategie entwickelt werden, d.h. es werden zum Auslösen der Minen mehrere Signale erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mine der angegebenen Art zu schaffen, deren Räumung besonders er­ schwert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Mine der an­ gegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Zündeinrichtung der Mine ein Zustandsgenerator zuge­ schaltet ist, der einen ersten und zweiten Signalzustand in einer zufälligen Folge erzeugt. In Abhängigkeit vom Auftre­ ten des ersten oder zweiten Signalzustandes dieser Folge wird die Zündeinrichtung zwischen einem aktiven, die Zündung einer Hauptladung ermöglichenden Zustand und einem inak­ tiven, keine Zündung ermöglichenden Zustand hin- und herge­ schaltet.

Der Wechsel vom aktiven Zustand auf den inaktiven Zustand und umgekehrt geschieht somit in einer nicht determinierten, d. h. zufälligen, Weise, so daß sich nicht erfassen läßt, wann und wie lange die Zündeinrichtung aktiv oder inaktiv ist. Das Auslöseverhalten der Mine ist daher unvorherseh­ bar, so daß deren Räumung erschwert wird. Das Verhalten der Mine wird für einen Außenstehenden unkalkulierbar. Je nach den gewählten Parametern betragen die Umschaltintervalle einige Sekunden bis einige Minuten. Das bedeutet, daß bei einem Versuch einer Räumung der Mine durch Simulation des entsprechenden Signales, mit dem die Mine auslöst, kein Auslösen erfolgt, wenn die Zündeinrichtung durch den Zu­ standsgenerator gerade in einen aktiven Zustand geschaltet worden ist. Eine nachfolgende Simulation des Auslösesigna­ les kann wiederum nicht zu einem Auslösen führen, wenn die Zündeinrichtung wiederum in den inaktiven Zustand geschal­ tet ist. Erst wenn das Signal zu einem Zeitpunkt simuliert wird, an dem sich die Zündeinrichtung im aktiven Zustand befindet, erfolgt ein Auslösen.

Es versteht sich, daß bei einem aus einer Vielzahl von der­ artigen Minen bestehenden Minenfeld hierdurch die Räumung erheblich erschwert wird, da die aktiven Intervalle durch die zufällig erfolgende Umschaltung sowohl vom Zeitpunkt als auch von der Zeitdauer her bekannt und unvorhersehbar sind.

Als Zustandsgenerator findet erfindungsgemäß vorzugsweise ein echter Zufallsgenerator (ohne Frequenzstabilisierung) Verwendung. Pseudozufallsgeneratoren, wie sie meist in elektronischen Schaltungen verwendet werden, kommen erfin­ dungsgemäß nicht zum Einsatz, da hiermit zwar ein unvorher­ sehbares Verhalten einer Mine erzeugt werden kann (Zeit­ punkt und Zeitintervall des Umschaltens sind zufällig), je­ doch alle eingesetzten Minen das gleiche Verhalten zeigen würden. Mit anderen Worten, sämtliche Minen eines Minen­ feldes würden dann zwar unvorhersehbare Umschaltzeitpunkte und Schaltintervalle besitzen, jedoch würden alle Minen gleich reagieren, d. h. zu den gleichen Zeitpunkten mit den gleichen Schaltintervallen umschalten. Es würde dann zwar gegenüber einer herkömmlich ausgebildeten Mine eine Er­ schwernis bei der Räumung gegeben sein, da der Zeitpunkt des Umschaltens und die Länge der jeweiligen Schaltintervalle unbekannt und unvorhersehbar wären, jedoch könnten alle Minen zur gleichen Zeit ausgelöst werden, wenn die Simula­ tion des Auslösesignales zu einem Zeitpunkt gelänge, in dem die entsprechenden Zündeinrichtungen aktiv wären. Dies wird durch den Einsatz von Zustandsgeneratoren vermieden, die keine Frequenzstabilisierung aufweisen. Mit anderen Worten, die geräteinhärenten Frequenzschwankungen von Zustandsgene­ rator zu Zustandsgenerator werden erfindungsgemäß ausge­ nutzt, um von Mine zu Mine eine entsprechende zeitliche Verschiebung des Auftretens der ersten oder zweiten Signal­ zustände der zufälligen Folge zu erreichen. Dies hat zu­ sätzlich zur Folge, daß sich von Mine zu Mine Verschie­ bungen in den Umschaltzeitpunkten ergeben, so daß sich zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur ein Teil der Minen in einem aktiven Zustand befindet. Beim Versuch einer systema­ tischen Räumung eines Minenfeldes wird daher nur ein be­ stimmter Prozentsatz der Minen erfaßt, und es verbleibt eine erhebliche Gefahr für nachfolgende Fahrzeuge.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Zustandsgenerator mindestens zwei nicht-frequenzstabi­ lisierte, unabhängig voneinander betriebene Oszillatoren, von denen der eine mit einer relativ niedrigen Frequenz und der andere mit einer relativ hohen Frequenz läuft, und ein UND-Glied zur Verknüpfung der von den Oszillatoren abge­ gebenen Signale zur Folge des ersten und zweiten Signal­ zustandes. Diese Ausführungsform der Erfindung stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, um eine Zufallszahlen­ folge aus "0" und "1" zu erzeugen. Durch den sehr hohen Frequenzunterschied entsteht durch die Verknüpfung der beiden Signale eine Folge aus einem ersten und zweiten Sig­ nalzustand (Folge von "1" und "0"), wobei das Auftreten des ersten und zweiten Signalzustandes in dieser Folge rein zu­ fällig ist, je nachdem, ob zum jeweiligen Verknüpfungs­ zeitpunkt beide Signalpegel hoch oder niedrig sind. So kann beispielsweise die folgende zufällige Folge entstehen: 1, 0, 1, 1, 1, 0 ...

Gute Ergebnisse in bezug auf die Zufallsverteilung werden erzielt, wenn der andere Oszillator um den Faktor 10⁵-10⁶ schneller läuft als der eine Oszillator. Bei einer bevor­ zugten Ausführungsform läuft der eine Oszillator mit einer Frequenz von 1/10 Hz, während der andere Oszillator mit einer Frequenz von 100 kHz läuft.

Zweckmäßigerweise sollte die Frequenzstabilität der Oszil­ latoren kleiner sein als das Frequenzverhältnis zwischen beiden Oszillatoren.

Vorzugsweise weist das Signal des einen (langsam laufenden) Oszillators sehr kurze Pulse und das Signal des anderen (schnell laufenden) Oszillator ein Puls-/Pausenverhältnis von 1 : 1 auf.

Die Periode des niedrigfrequenten Signales wird zweckmäßi­ gerweise als Abfrageperiode verwendet.

Bei einer Basisausführungsform der Erfindung erfolgt bei jeder Zustandsänderung der vom UND-Glied abgegebenen Signal­ folge ein Umschalten der Zündeinrichtung. Die Zündein­ richtung wird dann in diesem umgeschalteten Zustand über die Periodendauer des niedrigfrequenten Signales gehalten. Tritt am Ende dieser Periode erneut eine Zustandsänderung der Signalfolge ein, wird wiederum geschaltet. Bleibt der Zu­ stand erhalten, verlängert sich der Schaltzustand um eine weitere Periode etc. Bei dieser Ausführungsform kann daher, wenn man beispielsweise die Periode der niedrigfrequenten Schwingung auf 1 min. festsetzt, bereits nach 1 min. ein Umschalten erfolgen. Der nächste Umschaltvorgang kann frühestens nach einer weiteren Minute erfolgen. Bei dieser Ausführungsform wird daher jede Minute abgefragt, in welchem Zustand sich die vom UND-Glied abgegebene Signalfolge befin­ det. Erfährt die Folge eine Zustandsänderung, wird die Zünd­ einrichtung von inaktiv auf aktiv bzw. umgekehrt umgeschal­ tet, anderenfalls verbleibt sie in ihrem Zustand.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dem UND-Glied ein Frequenzteiler durch m nachgeschaltet, der ein Umschalten der Zündeinrichtung erst bei Auftreten des m-ten ersten oder zweiten Signalzustandes bewirkt. Unter der Vor­ aussetzung, daß es sich bei dem zweiten Signalzustand um eine "1" handelt, erfolgt bei dieser Ausführungsform bei­ spielsweise, je nach Auswahl von m, jeweils erst nach der vierten "1" ein Umschalten von inaktiv auf aktiv bzw. umge­ kehrt. Wenn man hierbei wiederum voraussetzt, daß die Periode des niedrigfrequenten Signales 1 min. beträgt, kann somit frühestens nach 4 Minuten umgeschaltet werden. Auf­ grund der Zufallsverteilung ist jedoch die Wahrscheinlich­ keit, daß viermal die "1" unmittelbar hintereinander auf­ tritt, relativ gering und beträgt nur 6,25%, wie ein Rechenbeispiel ergeben hat. Die größte Wahrscheinlichkeit für einen Umschaltvorgang (Auftreten der vierten "1") ist bei 7 Minuten gegeben und beträgt hierbei 15,63%. Die Wahr­ scheinlichkeit für das Streichen von m 1-en nach n Zeitin­ tervallen T lautet:

Durch geeignete Wahl von T (Periode des niedrigfrequenten Signales) und m läßt sich der Zufallscharakter einstellen.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform tragen somit drei Parameter zum Zufallscharakter des Systems bei:

• 1. Durch das zufällige Auftreten des ersten oder zweiten Signalzustandes in einer Signalfolge ist bei einer Mine (isoliert betrachtet) der Zeitpunkt eines Umschalt­ vorganges und die Zeitdauer des Verbleibens im jeweiligen Schaltzustand unvorhersehbar;
• 2. durch die fehlende Frequenzstabilisierung des Zustandsge­ nerators werden geräteinhärente Frequenzschwankungen der Zustandsgeneratoren von mehreren Minen ausgenutzt, um eine Verschiebung der Zeitpunkte des Auftretens des ersten oder zweiten Signalzustandes in der Folge von Mine zu Mine zu erreichen; und
• 3. durch den dem UND-Glied nachgeschalteten Frequenzteiler läßt sich der Umschaltzeitpunkt sowie die Zeitdauer des Verbleibens im jeweiligen Schaltzustand weiter variieren.

Aus einer Vielzahl von Minen läßt sich somit ein Minen­ system zusammenstellen, das aufgrund der vorstehend be­ schriebenen Zufallseigenschaften nur äußerst schwer bzw. mit einem sehr großen Zeitaufwand geräumt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau des Zünd­ systems einer Mine;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungs­ form eines Zustandsgenerators; und

Fig. 3 die vom Zustandsgenerator erzeugten Sig­ nale mit entsprechender Verknüpfung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den Aufbau eines Teils einer Mine. Die Mine kann in herkömmlicher Weise ausgebil­ det sein und besitzt eine herkömmlich ausgebildete Zündein­ richtung 1, die von einem Sensor 2 angesteuert wird und eine Hauptladung (nicht gezeigt) zum Detonieren bringt. Der Sen­ sor 2 kann ebenfalls von herkömmlicher Bauart sein und auf bestimmte Signale, beispielsweise Erschütterungen, Druck, Infrarotstrahlung, ansprechen.

Zwischen den Sensor 2 und die Zündeinrichtung 1 ist eine Schalteinrichtung 4 geschaltet, die von einem Zustandsgene­ rator 3 angesteuert wird. Die Schalteinrichtung 4 setzt im geschlossenen Zustand die Zündeinrichtung 1 in einen aktiven Zustand, indem Signale vom Sensor der Zündeinrichtung zuge­ führt werden können, so daß diese eine Hauptladung zünden kann, und im geöffneten Zustand in einen inaktiven Zustand, in dem der Signalfluß vom Sensor 2 zur Zündeinrichtung 1 unterbrochen ist, so daß keine Zündung erfolgen kann. Das Umschalten der Schalteinrichtung 4 wird durch den erwähnten Zustandsgenerator 3 bewerkstelligt, der den Umschaltvorgang in nicht determinierter (zufälliger) Weise durchführt.

Der Aufbau des Zustandsgenerators 3, bei dem es sich um einen echten Zufallszahlengenerator (keinen Pseudozufalls­ generator) handelt, ist in Fig. 2 in einem Blockschaltbild dargestellt. Der Zustandsgenerator umfaßt einen ersten Multivibrator 5 und einen zweiten Multivibrator 6. Diese Multivibratoren 5, 6 laufen unabhängig voneinander, wobei der erste Multivibrator 5 langsam, mit einer Periode T und sehr kurzen Pulsen läuft, während der zweite Multivibrator 6 um den Faktor 10⁵-10⁶ schneller mit einem Pulspausenverhält­ nis von 1 : 1 läuft. Dem ersten Multivibrator 5 ist ein Impulsformer 7 nachgeschaltet. Der erste Multivibrator 5 liefert ein Signal 1, während der zweite Multivibrator 6 ein Signal 2 liefert. Beide Signale werden über ein UND-Glied 8 miteinander verknüpft. Es entsteht dabei eine zufällige Folge von ersten und zweiten Signalzuständen, die einem Frequenzteiler 9 zugeführt wird. Hier wird ein Teilungs­ vorgang durch m durchgeführt. Das resultierende Signal wird zum Ansteuern der Schalteinrichtung 4 verwendet.

Fig. 3 zeigt das vom ersten Multivibrator 5 erzeugte Sig­ nal 1, das vom zweiten Multivibrator 6 erzeugte Signal 2 und das aus der Verknüpfung beider Signale resultierende Signal. Man erkennt, daß der erste Multivibrator 5 ein Signal mit sehr kurzen Pulsen und einer Periode T erzeugt, wobei diese Periode beispielsweise 1 min. betragen kann. Das vom zweiten Multivibrator 6 erzeugte Signal ist hochfrequent und besitzt eine längere Pulsdauer, wobei das Pulspausenverhältnis 1 : 1 beträgt. Durch logische UND-Verknüpfung beider Signale ergibt sich eine Zufallszahlenfolge aus "1" und "0". Es entsteht mit der Periode T eine Folge von 0en und 1en.

Da von Zustandsgenerator zu Zustandsgenerator und somit von Mine zu Mine geräteinhärente Frequenzschwankungen auftreten (um 10^-5), wird die Korrelation zwischen den einzelnen Gene­ ratoren zerstört, so daß eine zufällige Folge von 0en und 1en entsteht, die von Mine zu Mine seitlich verschoben ist (jeweils gleiche Wahrscheinlichkeit 0,5).

Wird die entsprechende Signalfolge auf die durch die "1en", d.h. flankengesteuerte, Schalteinrichtung 4 gegeben, so ist die Wahrscheinlichkeit für eine Zustandsänderung (aktiv auf inaktiv und umgekehrt) in jeder Periode T gerade 0,5.

Der erste Multivibrator 5 läuft mit einer Frequenz von 1/10 Hz, während der zweite Multivibrator 6 mit einer Frequenz von 100 kHz läuft. Der Frequenzteiler teilt durch 8, so daß nach vier 1en ein Umschalten erfolgt.

Claims (12)

1. Mine mit einer Zündeinrichtung, die bei Vorliegen eines bestimmten Signales ein Auslösen der Mine bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündeinrichtung (1) ein Zustandsge­ nerator zugeschaltet ist, der einen ersten und zweiten Signalzustand in einer zufälligen Folge erzeugt und in Abhängigkeit vom Auftreten des ersten oder zweiten Sig­ nalzustandes die Zündeinrichtung (1) zwischen einem aktiven, die Zündung einer Hauptladung ermöglichenden Zustand und einem inaktiven, keine Zündung ermöglichenden Zustand hin- und herschaltet.

2. Mine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandsgenerator (3) ein echter Zufallsgenerator (ohne Frequenzstabilisierung) ist.

3. Mine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandsgenerator (4) mindestens zwei nicht- frequenzstabilisierte, unabhängig voneinander betriebene Oszillatoren, von denen der eine mit einer relativ niedri­ gen Frequenz und der andere mit einer relativ hohen Frequenz läuft, und ein UND-Glied (8) zur Verknüpfung der von den Oszillatoren abgegebenen Signale zur Folge des ersten und zweiten Signalzustandes umfaßt.

4. Mine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Oszillator um den Faktor 10⁵-10⁶ schneller läuft als der eine Oszillator.

5. Mine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des einen Oszillators sehr kurze Pulse und das Signal des anderen Oszillators ein Puls-/Pausenverhält­ nis von 1 : 1 besitzt.

6. Mine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Frequenzstabilität der Oszillatoren kleiner ist als das Frequenzverhältnis zwischen beiden Oszil­ latoren.

7. Mine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Periode (T) des niedrigfrequenten Sig­ nales als Abfrageperiode verwendet wird.

8. Mine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vom UND-Glied (8) abgegebene Signal­ folge bei jeder Zustandsänderung ein Umschalten der Zünd­ einrichtung (1) und ein Halten derselben im umgeschalteten Zustand über die Periodendauer des niedrigfrequenten Signales bewirkt.

9. Mine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zustandsgenerator (3) abgegebene Signalfolge einer flankengesteuerten Schalteinrichtung (4) zugeführt wird, die die Zündeinrichtung (1) aktiviert oder inaktiviert.

10. Mine nach einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem UND-Glied (8) ein Frequenzteiler (9) durch m nachgeschaltet ist, der ein Umschalten der Zündein­ richtung (1) erst bei Auftreten des m-ten ersten oder zweiten Signalzustandes bewirkt.

11. Mine nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oszillatoren Multivibratoren (5, 6) sind.

12. Mine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Teil eines aus einer Vielzahl von Minen bestehenden Minensystems bildet, deren Zustands­ generatoren (3) aufgrund fehlender Frequenzstabilisation zu unterschiedlichen Zeitpunkten den ersten und zweiten Signal­ zustand erzeugen.