DE4018312A1 - Locating torpedo passing under or by moving target ship - involves detection and computer evaluation of alternating magnetic field emitted by torpedo using pulses on target ship - Google Patents

Locating torpedo passing under or by moving target ship - involves detection and computer evaluation of alternating magnetic field emitted by torpedo using pulses on target ship

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Abstract

The method of locating torpedos passing under or by moving target ships involves detecting an alternating magnetic field (2) emitted by the torpedo (1) using probes (4) surrounding the target ship (3). The path of the torpedo is determined by electronic recording of the probe signals and computer evaluation of their measured signal strengths and the known probe positions. ADVANTAGE - Enables costs of trial firings to be reduced compared to conventional methods.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ortungsverfahren für Schiffs­ unter- und Vorbeiläufe von Torpedos an fahrenden Zielschif­ fen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5 und 6.The invention relates to a location method for ships under and passing torpedoes on moving target ship fen and an apparatus for performing the method according to the preambles of claims 1, 5 and 6.

Beim Torpedo-Übungsschießen auf fahrende Zielschiffe ist es von großer Bedeutung, Informationen zum Ort, Zeitpunkt und Kurs eines Schiffsunter- oder Vorbeilauf des Torpedos zu erfassen. Aus diesem Grunde wird das Übungsschießen nachts durchgeführt, da eine Verfolgung des laufenden Tor­ pedos durch visuelle Beobachtung einer am Torpedo befestig­ ten Rückenleuchte möglich ist. Diese Methode liefert jedoch nur ungenaue und in vielen Fällen subjektiv verfälschte Er­ gebnisse hinsichtlich der Beurteilung der Torpedobahnen.In torpedo practice shooting on moving target ships is it of great importance, location information, time and course of a ship under- or passing the torpedo capture. For this reason, practice shooting performed at night as a chase of the running gate pedos attached to the torpedo by visual observation back light is possible. However, this method delivers only imprecise and in many cases subjectively falsified Er results regarding the assessment of the torpedo tracks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßver­ fahren für die Ortung von Schiffsunter- und Vorbeiläufen beim Torpedo-Übungsschießen auf fahrende Zielschiffe zu schaffen.The invention has for its object a Meßver drive for the location of ship underpasses and bypasses in torpedo practice shooting towards moving target ships create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Kenn­ zeichen der Ansprüche 1, 5 und 6 angegebenen Merkmale ge­ löst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angege­ ben.This object is achieved by the in the Kenn signs of claims 1, 5 and 6 specified features ge solves. Further training is specified in the subclaims ben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß vertrauenswürdige Informationen über die im Bereich des Zielschiffes vor­ liegenden Torpedobahnen zur Verfugung gestellt werden, mit denen Kosten und Aufwand des Übungsschießens gesenkt werden. Weiterhin können in vorteilhafter Weise die anfallenden zusätzlichen Personalkosten für die bisher erforderliche Nachtarbeit vermieden werden.The invention has the advantage of being trustworthy Information about those in the area of the target ship horizontal torpedo tracks are provided with which reduce the cost and effort of practice shooting. Furthermore, the accumulating can advantageously additional personnel costs for the previously required Night work can be avoided.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert.Using the drawing, an embodiment of the He finding explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze des Ortungsverfahrens, Fig. 1 shows a schematic diagram of the locating method,

Fig. 2 zeigt eine mögliche Sondenanordnung und eine Torpe­ dolaufbahn, und Fig. 2 shows a possible probe arrangement and a torpedo track, and

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des Signalerfassungs- und Verarbeitungssystemes. Fig. 3 shows the block diagram of the signal acquisition and processing system.

In Fig. 1 ist die Annäherung eines Torpedos 1 an ein Ziel­ schiff 3 und das von einem Magnetzünder des Torpedos 1 aus­ gestreute magnetische Wechselfeld 2 anhand der Feldlinien dargestellt. An der äußeren Bordwand des Zielschiffes 3 sind Sonden 4 zur meßtechnischen Erfassung des Wechselfeldes 2 angeordnet. In Fig. 1, the approach of a torpedo 1 to a target ship 3 and the magnetic field 2 scattered from a magneto of the torpedo 1 is shown on the basis of the field lines. Probes 4 for measuring the alternating field 2 are arranged on the outer side wall of the target ship 3 .

Das erfindungsgemaße Verfahren basiert auf einer überpro­ portional abstandsabhängigen Dämpfung eines in Wasser aus­ gestreuten magnetischen Wechselfeldes 2. Wegen der star­ tenden abstandsabhängigen Dämpfung kann das Feld nur in unmittelbarer Nähe der Sendequelle detektiert werden. Diese Eigenschaft ermöglicht eine gute lokale Ortung des mit einer Streufeldquelle bestückten Torpedos 1.The method according to the invention is based on a disproportionately distance-dependent damping of an alternating magnetic field 2 scattered in water. Because of the starting distance-dependent damping, the field can only be detected in the immediate vicinity of the transmission source. This property enables good local location of the torpedo 1 equipped with a stray field source.

Für die Durchführung des Verfahrens sind ausgestreute Wechselfelder mit Frequenzen geeignet, die in dem Bereich von 20 Hz bis 20 KHz liegen. Das in dem Ausführungsbeispiel benutzte Feld eines Magnetzünders erfüllt diese Frequenz­ bedingung.For the implementation of the procedure are spread Alternating fields with frequencies suitable in the area from 20 Hz to 20 KHz. That in the embodiment used field of a magneto meets this frequency condition.

Wegen der geringen Eindringtiefe von elektromagnetischen Wechselfeldern des vorgenannten Frequenzbereiches in metal­ lische Schiffskörper, verlaufen die Feldlinien parallel zu den Bordwänden des Zielschiffes 3. Dieser Effekt ist unab­ hängig von der Unterlauftiefe des Torpedos 1. Der Einfluß der Lauftiefe auf die Ortungsergebnisse ist näherungsweise berechen- oder auch empirisch ermittelbar und wird bei der Rechnerauswertung berücksichtigt.Because of the low penetration depth of alternating electromagnetic fields of the aforementioned frequency range into metallic hulls, the field lines run parallel to the side walls of the target ship 3 . This effect is independent of the depth of the torpedo 1 . The influence of the running depth on the location results can be approximately calculated or also determined empirically and is taken into account in the computer evaluation.

Das in Fig. 1 dargestellte Wechselfeld 2 des Magnetzünders ist von einer Induktionsspule ausgestreut, die in Längs­ richtung des Torpedos 1 ausgerichtet ist. In Fig. 1 ist eine Ebene des sich rotationssymmetrisch um die Torpedolängs­ achse ausbreitenden Feldes dargestellt. The alternating field 2 of the magneto shown in FIG. 1 is scattered by an induction coil which is aligned in the longitudinal direction of the torpedo 1 . In Fig. 1, a plane of the field is shown rotationally symmetrical about the torpedo longitudinal axis.

Die in Fig. 2 gezeigte Sondenanordnung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerbord- und die Backbordseite des Zielschiffes 3 gleichmäßig mit Sonden 4 bestückt ist. Die Sonden 4 haben auf beiden Bordwänden einen äquidistanten Abstand zueinander. Für die dem Ausführungsbeispiel zu­ grundeliegende maximale Unterlauftiefe von etwa 15 m ist ein Sondenabstand von 6 m bis 8 m geeignet.The probe arrangement shown in Fig. 2 is characterized in that the starboard and port side of the target ship 3 is evenly equipped with probes 4 . The probes 4 are equidistant from each other on both side walls. A probe spacing of 6 m to 8 m is suitable for the maximum underflow depth of approximately 15 m, which is the basis of the exemplary embodiment.

Nähert sich ein Torpedo 1, der ein magnetisches Wechselfeld 2 ausstreut, dem Zielschiff 3, so wird in den Induktionsspu­ len 7 der Sonden 4 eine Wechselspannung induziert. Wegen der Abstandsabhängigkeit der Amplitude des ausgestreuten Magnet­ feldes wird in den der Torpedolaufbahn 6 nächstliegenden Sonden 4 die höchste Spannung induziert. Aus den induzierten Sondenspannungen läßt sich die Torpedolaufbahn 6 relativ zum Schiffsrumpf ermitteln. Eine rechnerische Interpolation mehrerer der Torpedolaufbahn 6 naheliegender Sondenwerte ergibt eine genauere Ortung, als es das Abstandsraster der Sonden 4 zuläßt. Die Auswertung der Sondensignale kann so erfolgen, daß nur die vier Sonden mit den höchsten Signalen berücksichtigt werden.Approaches a torpedo 1 , which scatters an alternating magnetic field 2 , the target ship 3 , so an alternating voltage is induced in the induction spools 7 of the probes 4 . Because of the distance dependence of the amplitude of the scattered magnetic field, the highest voltage is induced in the probes 4 closest to the torpedo track 6 . The torpedo track 6 can be determined relative to the ship's hull from the induced probe voltages. Computational interpolation of several probe values close to the torpedo track 6 results in a more precise location than the spacing grid of the probes 4 allows. The probe signals can be evaluated so that only the four probes with the highest signals are taken into account.

Fig. 3 zeigt das für die Durchführung des Verfahrens er­ forderliche Signalerfassungs- und -verarbeitungssystem be­ stehend aus mehreren parallelen Signalketten, einen Multi­ plexer 12 und einem Rechner 13 mit eingangsseitigem A/D- Wandler 14. Die einzelnen Signalketten sind gleichmäßig aufgebaut und bestehen je aus einer Induktionsspule 7, einem Verstärker 8, Frequenzfilter 9, Gleichrichter 10 und aus einer Glättungseinheit 11. Fig. 3 shows that it is necessary for the implementation of the method signal acquisition and processing system consisting of several parallel signal chains, a multi plexer 12 and a computer 13 with input-side A / D converter 14th The individual signal chains are constructed uniformly and each consist of an induction coil 7 , an amplifier 8 , frequency filter 9 , rectifier 10 and a smoothing unit 11 .

Die Induktionsspule 7 und der Verstärker 8 bilden eine Sonde 4. Der Verstärker 8, mit dem die Spannungssignale der Induktionsspule 7 verstärkt werden, ist in unmittel­ barer Nähe der Spule 7 angeordnet und in das Gehäuse der Sonde 4 integriert. Die einzelnen Sonden 4 sind mit einem elektrisch isolierenden Gehäuse dicht an der äußeren Bord­ wand des Zielschiffes 3 befestigt. Sie sind so an der Bord­ wand angeordnet, daß ihre Spulenachsen zur Wasseroberfläche ausgerichtet sind und daß sie sich im Bereich der parallel zur Bordwand verlaufenden Feldlinien des Wechselfeldes 2 befinden. Dabei sind die Sonden 4 in gleicher Höhe über der Wasserlinie des Zielschiffes 3 angeordnet. Sollen die Sonden 4 untertauchen, so ist dies bei der Befestigung der Sonden 4 zu berücksichtigen, da in diesem Fall Strömungs­ kräfte auf die Sonden 4 einwirken. Die sich infolge von See­ gang verändernde Lage der Grenzfläche Wasser-Luft in bezug auf Überwassersonden ist von vernachlässigbarem Einfluß auf die Genauigkeit des Verfahrens.The induction coil 7 and the amplifier 8 form a probe 4 . The amplifier 8 , with which the voltage signals of the induction coil 7 are amplified, is arranged in the immediate vicinity of the coil 7 and integrated into the housing of the probe 4 . The individual probes 4 are fixed with an electrically insulating housing close to the outer wall of the target ship 3 . They are arranged on the side wall so that their coil axes are aligned with the water surface and that they are located in the area of the field lines of the alternating field 2 running parallel to the side wall. The probes 4 are arranged at the same height above the water line of the target ship 3 . If the probes 4 are to be immersed, this must be taken into account when attaching the probes 4 , since in this case flow forces act on the probes 4 . The changing position of the water-air interface with respect to surface probes as a result of sea movements has a negligible influence on the accuracy of the method.

In einer anderen möglichen Ausführungsform der Erfindung werden zusätzlich zu den an der Bordwand befestigten Son­ den 4 am Heck des Zielschiffes 3 Sonden nachgeschleppt, um Vorbeiläufe von Torpedos zu orten, die das Zielschiff 3 nach dem Schraubengeräusch ansteuern, dabei das Zielschiff 3 aber nicht unterlaufen. Das vorangehend beschriebene Funk­ tionsprinzip und Signalverarbeitungssystem ist, bis auf die abweichende Befestigungsart, auch auf diese nachge­ schleppten Sonden anwendbar.In another possible embodiment of the invention will be dragged in addition to the fixed to the side wall Son to 4 at the rear of the target vessel 3 probes to passing runs of torpedoes to locate that drive the target vessel 3 by the screw noise, while the target ship 3 but not undermined. The function principle and signal processing system described above is, except for the different type of attachment, also applicable to these trailed probes.

In den Signalketten wird die in den Sonden verstärkte Signalspannung in einem Frequenzfilter 9, das auf die Sendefrequenz abgestimmt ist, gefiltert, im Gleichrichter 10 und der Glättungseinheit 11 in ein Gleichspannungssignal umgewandelt und anschließend auf einen Multiplexer 12 ge­ schaltet.In the signal chains, the signal voltage amplified in the probes is filtered in a frequency filter 9 , which is tuned to the transmission frequency, converted in the rectifier 10 and the smoothing unit 11 into a DC voltage signal and then switched to a multiplexer 12 .

Der Multiplexer 12 schaltet die Gleichspannungssignale der einzelnen Signalketten nacheinander auf einen A/D-Wandler 14 im Eingang eines Rechners 13 mit dem die elektronische Auswertung und Speicherung der Meßwerte erfolgt. Für den Multiplexer ist mindestens ein Abtastzyklus von 10 ms erfor­ derlich, um eine ausreichende Zeitauflösung für das Ortungs­ verfahren zu erhalten.The multiplexer 12 switches the DC voltage signals of the individual signal chains one after the other to an A / D converter 14 in the input of a computer 13 with which the electronic evaluation and storage of the measured values takes place. The multiplexer requires at least one sampling cycle of 10 ms in order to obtain sufficient time resolution for the location procedure.

Die Möglichkeit, daß magnetische Störungen aus dem Schiffs­ rumpf (z. B. durch den Bordgenerator) eine oder mehrere Sonden 4 beeinflussen, kann nicht ausgeschlossen werden. Falls Störungen dieser Art so gravierend sind, daß das er­ findungsgemäße Verfahren zu zweifelhaften Ergebnissen führt, so ist die Störeinwirkung an den betreffenden Sonden 4 zu kompensieren. Dazu wird eine der Störquelle möglichst nahe gebrachte Aufnehmerspule ("pick-up-coil") als Generator für eine Kompensationseinrichtung verwendet. Mehrere phasen­ und amplitudeneinstellbare Kompensationszweige dieser Vor­ richtung können den gestörten Sonden 4 magnetisch oder auch galvanisch zum Zwecke der Störfeldkompensation aufgeschaltet werden.The possibility that magnetic interference from the ship's hull (e.g. from the on-board generator) can affect one or more probes 4 cannot be excluded. If faults of this type are so serious that the method according to the invention leads to dubious results, the interference on the probes 4 in question must be compensated for. For this purpose, a pick-up coil that is brought as close as possible to the interference source is used as a generator for a compensation device. Several phase and amplitude-adjustable compensation branches of this device can be connected to the disturbed probes 4 magnetically or galvanically for the purpose of interference field compensation.

Das vorangehend beschrieben Ortungsverfahren läßt sich auch an Torpedos durchführen, die nicht mit einem Magnetzünder ausgerüstet sind. Der Torpedo muß dann mit einer Streufeld­ quelle bestückt sein, die magnetische Wechselfelder mit den vorgenannten Frequenzparametern ausstreut. Ebenfalls ist das Verfahren auch mit Sonar-Feldern durchführbar, wenn geeig­ nete Sender und Empfangssonden verwendet werden.The location procedure described above can also be used perform on torpedoes that do not use a magneto are equipped. The torpedo must then have a stray field the magnetic alternating fields with the spreads the aforementioned frequency parameters. It is also Procedure can also be carried out with sonar fields, if appropriate nete transmitters and receiving probes are used.

Claims (11)

1. Ortungsverfahren für Schiffsunter- oder Vorbeilaufe von Torpedos an fahrenden Zielschiffen mit einer Bestimmung des Trefferortes, -zeitpunktes und -kurses, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein vom Torpedo (1) ausgestreutes magnetisches Wechselfeld (2) von Sonden (4) erfaßt wird, die das Ziel­ schiff (3) umgeben, und daß aus den Unterschieden der von den Sonden (4) erfaßten Signalstärken und bekannten Posi­ tionen der Sonden (4) eine Ortung der Torpedobahnen (6) mittels einer elektronischen Registrierung und Auswertung auf einem Rechner (13) erfolgt.1. locating method for under- or passing by torpedoes on moving target ships with a determination of the hit location, time and course, characterized in that a magnetic alternating field ( 2 ) scattered by the torpedo ( 1 ) is detected by probes ( 4 ), which surround the target ship ( 3 ), and that from the differences in the signal strengths detected by the probes ( 4 ) and known positions of the probes ( 4 ), the torpedo tracks ( 6 ) are located by means of electronic registration and evaluation on a computer ( 13 ) he follows. 2. Ortungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ortung von Torpedos (1) mit Magnetzündern das ausgestreute magnetische Wechselfeld 2 dieser Magnetzünder zur Ortung des Torpedolaufes verwendet wird.2. Location method according to claim 1, characterized in that when locating torpedoes ( 1 ) with magnetic detonators, the scattered alternating magnetic field 2 of these magnetic detonators is used to locate the torpedo barrel. 3. Ortungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Rechnerauswertung zwischen den Sig­ nalwerten benachbarter Sonden (4) interpoliert wird.3. Location method according to claim 1 or 2, characterized in that during the computer evaluation between the signal values of adjacent probes ( 4 ) is interpolated. 4. Ortungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß auf die Sonden (4) einwirkende Störfelder aus dem Zielschiff (3) an der Störquelle induk­ tiv abgegriffen und nach einer vom Rechner (13) gesteuerten Phasen- und Amplitudenabstimmung auf die gestörten Sonden (4) zur Kompensation der Störung aufgeschaltet werden. 4. Location method according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the probes ( 4 ) acting interference fields from the target ship ( 3 ) tapped inductively at the interference source and after a phase and amplitude adjustment controlled by the computer ( 13 ) the disturbed probes ( 4 ) are switched on to compensate for the disturbance. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Ortungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (4) mit Abstand zueinander an den äußeren Bordwänden des Zielschiffes (3) auf der Steuerbord- und auf der Backbordseite angeordnet sind und daß das Analog­ signal einer Sonde (4) über einen Verstärker (3) Gleich­ richter (9) und einer Glättungseinheit (11) einem Multi­ plexer (12) zugeführt ist, dem ein Rechner (13) mit einem A/D-Wandler (14) in seinem Eingang nachgeschaltet ist.5. Device for performing the location method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the probes ( 4 ) are arranged at a distance from each other on the outer side walls of the target ship ( 3 ) on the starboard and on the port side and that the analog signal of a probe ( 4 ) via an amplifier ( 3 ) rectifier ( 9 ) and a smoothing unit ( 11 ) a multiplexer ( 12 ) is supplied to which a computer ( 13 ) with an A / D converter ( 14 ) in its Input is connected. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Ortungs-Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (4) mit Abstand zueinander an den äußeren Bordwänden auf der Steuerbord- und auf der Backbordseite und als nachgeschleppte Sonden (4) am Heck des Zielschiffes (3) angeordnet sind und daß das Analogsignal einer Sonde (4) über einen Verstärker (8), Gleichrichter (10) und einer Glättungseinheit (11) einem Multiplexer (12) zugeführt ist, dem ein Rechner (13) mit einem A/D-Wandler (14) in seinem Eingang nachgeschaltet ist.6. Device for performing the location method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the probes ( 4 ) at a distance from each other on the outer side walls on the starboard and on the port side and as trailing probes ( 4 ) at the stern of the Target ship ( 3 ) are arranged and that the analog signal of a probe ( 4 ) via an amplifier ( 8 ), rectifier ( 10 ) and a smoothing unit ( 11 ) is fed to a multiplexer ( 12 ) to which a computer ( 13 ) with an A / D converter ( 14 ) is connected downstream in its input. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Aufbereitung des Analogsignals einer Sonde (4) zwischen dem Verstärker (8) und dem Gleichrichter (10) ein Frequenzfilter (9) angeordnet ist.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that a frequency filter ( 9 ) is arranged for the processing of the analog signal of a probe ( 4 ) between the amplifier ( 8 ) and the rectifier ( 10 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an den äußeren Bordwänden be­ findlichen Sonden (4) dicht an der Bordwand mit zur Wasser­ oberfläche hinweisendem Eintrittsquerschnitt angeordnet sind. 8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the be on the outer side walls sensitive probes ( 4 ) are arranged close to the side wall with the inlet surface pointing to the water surface. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (4) einen äquidistanten Ab­ stand zueinander aufweisen.9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the probes ( 4 ) have an equidistant from each other. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) als Induktionsspule (7) ausgebildet ist und daß der Verstärker (8) in das Spulen­ gehäuse integriert ist.10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the probe ( 4 ) is designed as an induction coil ( 7 ) and that the amplifier ( 8 ) is integrated in the coil housing. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des störenden Wechselfeldes an der Störquelle und die Aufschal­ tung des abgestimmten Kompensationssignales an der gestör­ ten Sonde (4) mittels Induktionsspulen erfolgt.11. Apparatus for carrying out the method according to claim 4, characterized in that the tapping of the interfering alternating field at the interference source and the connection of the coordinated compensation signal to the disturbed probe ( 4 ) takes place by means of induction coils.
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