DE4104800C2 - Einrichtung zur Echtzeit-Geländeaufklärung - Google Patents

Description

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

Solche gattungsgemäße Einrichtung ist aus der DE-PS 33 13 648 in Form einer Gruppe von Tochter-Flugkörpern bekannt, die von einem Träger-Flugkörper ausgesetzt werden und dann einander benachbarte Geländestreifen abfliegen. Die dabei aufgenommenen Aufklärungsinfor­ mationen werden vom Trägerflugkörper übernommen, der als Relaissta­ tion wirkt, diese Informationen also an den Empfänger einer abgesetzten Bodenstation übermittelt. Dadurch ist eine Echtzeit-Aufklärung in einem großen, auch von der Bodenstation aus nicht unmittelbar einseh­ baren Geländebereich möglich, um etwa taktische Entscheidungen zum Räumen oder zum Sperren dieses Geländes gestützt auf die aktuelle Situation treffen zu können.

Anders liegen allerdings die Interessen, wenn nach der vorangegangenen großflächigen Geländeaufklärung einer Batterie von Rohr- oder Rake­ ten-Artillerie ein bestimmtes Zielgebiet zugewiesen wird, um es mit Wirkkörpern (Minen- oder Sprengladungen) zu belegen, weil aufgrund der vorangegangenen Voraufklärung in dem speziellen, engeren Zielge­ biet interessierende Zielobjekte möglichst punktgenau zu bekämpfen oder am Eindringen zu hindern sind. Für diese konkrete Problemstel­ lung ist das großflächige Abfliegen nebeneinanderliegender Gelände­ streifen wenig hilfreich und insbesondere viel zu aufwendig, da das dadurch erfaßte Gelände um Größenordnungen größer ist, als das konkret aus einer Artilleriestellung zu erfassende Zielgebiet. In letzterem Falle nämlich geht es eher darum, schon den ersten scharfen Schuß möglichst genau zu positionieren, um mit minimalem Munitions­ einsatz eine optimale Wirkung zu erzielen; sowie darum, in Feuer­ pausen die Artilleriegeschütze einer Batterie nach Maßgabe der Wir­ kung des gerade vorangegangenen Beschusses optimal nachrichten zu können.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine preiswert verfügbare und technologisch unproblemati­ sche Einrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die zur Echtzeit-Ge­ ländeaufklärung eines konkret unter Beschuß nehmbaren Zielgebietes und dabei nicht nur zur Verifikation voraufgeklärter Zieldaten aus diesem beschränkten Zielgebiet optimiert, sondern auch zur kurzfri­ stigen Beschaffung von Nachricht-Informationen geeignet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Einrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 ausgelegt ist.

Nach dieser Lösung wird auf die bewährte Technologie der Suchzünder- Submunition für Trägergeschosse in Form von großkalibrigen Artil­ lerie-Granaten zurückgegriffen, die im indirekten Schuß verbracht werden und über dem Zielgebiet ihre autarken Suchzünder-Submunitionen freigeben, wie etwa in der US-PS 4 753 171 näher dargestellt. Anstelle der scharfen Submunition werden nun jedoch mittels des Trägerprojektils Lastkörper verbracht, die mit ihren Mikrowellen- oder Bildsensoren das Zielgebiet ähnlich wie die Suchzünder-Sensorik (vgl. US-PS 4 587 902) spiralförmig abtasten, sowie ein Relais-Lastkörper, der nach Art eines Transponder arbeitend die Aufklärungsinformationen über kurze Distanz vom jeweiligen Sensor aufnimmt und zur Übermitt­ lung an die Batterie-Bodenstation umsetzt. Dafür ist das Relais einerseits und der jeweilige Sensor andererseits mit unterschiedlich dimensionierten Bremsmitteln ausgestattet, so daß der Sensor in das nicht einsehbare Zielgebiet absinkt, während das Relais hinrei­ chend lange hoch darüber und somit auch über geländebedingten Sicht­ barrieren stehenbleibt, um die Nachrichtenübermittlung zur entfernten Artilleriestellung sicherstellen zu können. Auf diese Weise ist eine wesentlich präzisere und vielseitigere Informationsgewinnung aus dem Aufklärungsgebiet erzielbar, als im Falle einer unmittelbar aus hinreichender Höhe für die Nachrichtenübermittlung erfolgende Geländebeobachtung, wie in der DE-OS 31 14 600 beschrieben.

Wie im Falle der Suchzünder-Submunition können die einzelnen Last­ körper für den Betrieb ihrer Sensoren und ihrer Sende-Empfangs-Ein­ richtungen mit Thermalbatterien ausgestattet sein, die erst in Abhän­ gigkeit von der Trägerprojektil-Verbringung bzw. bei Freigabe aus dem Träger aktiviert werden, vgl. DE-OS 37 09 742. So ist die Lagerung dieser Lastkörper für die Echtzeit-Zielaufklärung praktisch beliebig lange ohne Energieverlust möglich, während andererseits unmittelbar mit dem Einsatz die Energie für die ohnehin nur wenige Minuten dauern­ de Funktionszeitspanne bereitgestellt wird.

Die so aktuell ermittelbare Zielinformation ermöglicht ein Optimieren des ungerichteten scharfen Schusses auf das tatsächlich verifizierte Zielobjekt bzw. ein Nachrichten des Geschützes nach Maßgabe der bisherigen Wirkung im mit gleicher Ballistik aufgeklärten engeren Zielgebiet.

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 Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skiz­ zierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung.

Es zeigt:

Fig. 1 den Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Echtzeit-Geländeaufklärung bei Einsatz eines Träger­ projektiles mit zwei Lastkörpern, von denen der eine als Aufklärungs-Sensor und der andere als Übertragungs-Relais ausgelegt ist,

Fig. 2 die beiden Lastkörper gemäß Fig. 1 in ihrem Trägerprojek­ til, dem Geschoß einer Rohrwaffe, und

Fig. 3 ein Trägerprojektil in Form eines Flugkörpers der Rohrar­ tillerie, ausgestattet mit drei Sensor-Lastkörpern zusätz­ lich zum Relais-Lastkörper.

Beim Szenario gemäß Fig. 1 ist eine Artillerie-Stellung 11 vom Ziel­ gebiet 12 durch eine Bergkette 13 jenseits des vorderen Randes der Verteidigung 14 getrennt, so daß das Zielgebiet 12 nicht unmittel­ bar einsehbar ist. Durch Voraufklärungsmaßnahmen (etwa mittels Sa­ tellitüberwachung oder mittels Drohnenfluges) sind Informationen über potentielle Zielobjekte 15 gewonnen worden, die sich zum Zielge­ biet 12 im Aufmarsch befinden oder dort bereits stationiert sind. Um den Verbrauch an Artillerie-Munition zu optimieren und dadurch zu reduzieren, soll das Zielgebiet 12 jedoch nur unter Beschuß genom­ men werden, wenn und insoweit dort tatsächlich aktuell Zielobjekte 15 verifizierbar sind.

Dafür wird vor dem Einsatz scharfer Munition (oder in einer Feuer­ pause, die zum Nachrichten der Geschütze 16 genutzt werden soll) aus einem der Geschütze 16 dieser Artillerie-Stellung 11 ein Träger­ projektil 17 verbracht, das gleiche ballistische Eigenschaften wie die scharfe Munition aufweist und deshalb die gleiche Flugbahn 18 beschreibt, also in praktisch identischer Relativlage für die nach­ folgend verbrachte scharfe Munition das Zielgebiet 12 erreicht. Aus diesem Trägerprojektil 17 werden für die Echtzeit-Geländeaufklä­ rung nun über dem Zielgebiet 12 jedoch keine Lastkörper 19 ausge­ stoßen, die als scharfe Submunition ausgelegt sind, sondern ein als Nachrichten-Relais 19.1 und wenigstens ein als Multi-Sensor 19.2 ausgestatteter Lastkörper 19.

Die aus dem Trägerprojektil 17 freigegebenen Lastkörper 19 sind mit Abstiegs-Bremsmitteln 20 ausgestattet, die derart ausgelegt sind, daß das Relais 19.1 wesentlich langsamer absinkt, als jeder der Sensoren 19.2. Bei diesen Bremsmitteln 20 kann es sich um Trieb­ werke handeln, die der Abstiegsbewegung teilweise entgegenwirken; im einfachsten Falle sind die Bremsmittel 20 aber als ein sehr großer Bremsschirm 20.1 am Relais 19.1 und als ein dagegen kleinflächiger Bremsschirm 20.2 an jedem der Sensoren 19.2 ausgebildet. Spätestens in Abhängigkeit von der Freigabe aus dem Träger 17 wird an Bord der Lastkörper 19 jeweils eine Batterie 37 aktiviert, um die Aufnehmer 23 und die Nachrichtenstrecken 27, 30 in Betrieb zu nehmen.

Das Relais 19.1 und die Sensoren 19.2 werden in mehreren hundert Metern Höhe über dem aktuell aufzuklärenden Gelände (Zielgebiet 12) aus dem Trägerprojektil 17 freigegeben. Der Sensor 19.2 ist zweckmäßigerweise mit einer Rotationseinrichtung 21 ausgestattet, so daß die gegenüber der Vertikalen 22 geneigt orientierten, im optischen, Infrarot- und/oder Millimeterwellen-Bereich des elektromag­ netischen Spektrums arbeitenden Aufnehmer 23 im Zuge des Absinkens das Zielgebiet 12 längs einer spiralförmig sich einengenden Abtastbahn 24 absuchen und dabei die interessierenden Zielobjekte 15 wenigstens einmal erfassen.

Als Rotationseinrichtung 21 kann der Sensor mit Tangential in bezug auf die Vertikale 22 wirkenden kleinen Drall-Triebwerken ausgestattet sein. Einfacher ist es, seinen Bremsschirm 20.2 als Rotationsschirm auszulegen, nämlich mit derart orientierten Auslaß-Schlitzen 25, daß, in aus der eingangs erwähnten Suchzünder-Technologie bekannter­ weise, die hier beim Absinken austretende Stauluft einen Drall hervor­ ruft. Wenn das Trägerprojektil 17 bereits mit Drall längs der Flug­ bahn 18 verbracht wird, dem trägheitsbedingt dann auch die ausge­ stossenen Lastkörper 19 folgen, kann anstelle oder zusätzlich zu der aktiven Rotationseinrichtung 21 eine passive Rotationseinrichtung 21 in Form von Bremsklappen 26 am Sensor 19.2 vorgesehen sein, um dessen Drehbewegung um die Vertikale 22 auf ein für die Funktion (insbesondere Auflösung) des Aufnehmers 23 optimiertes Maß zu re­ duzieren. Insbesondere ist die Rotationsgeschwindigkeit eines Sensors 19.2 vorzugsweise wesentlich geringer als bei der Suchzünder-Submunition.

Wegen der Abschattung zur Artillerie-Stellung 11 bei hinter der Bergkette 13 niedergehendem Sensor 19.2, aber auch zum Vermeiden zu großen Einbauvolumenbedarfs für eine leistungsstarke Sendeein­ richtung, erfolgt die Übermittlung der Echtzeit-Geländeinformation aus dem erfaßten Zielgebiet 12 zunächst vom Sensor 19.2 über eine Nachrichtenverbindung 27 zum wesentlich langsamer absinkenden und deshalb noch wesentlich höher stehenden Relais 19.1. Diese Nach­ richtenverbindung 27 kann materiell ausgebildet, etwa über ein sich abspulendes Lichtleiterkabel realisiert sein. Um aber Funktions­ störungen aufgrund der unterschiedlichen Kinematik der Lastkörper 19 sicher zu vermeiden, ist eine immaterielle Nachrichtenverbindung 27 in der Regel zweckmäßiger. Diese ist zwar nicht so störfest wie eine Kabelverbindung; da aber nur eine Nachrichtenstrecke von maximal einigen hundert Metern zu überbrücken ist und da der Sensor 19.2 einerseits und andererseits das Relais 19.1 mit etwa längs der Verti­ kalen 22 kegelförmig nach oben bzw. nach unten orientierten Verbin­ dungs-Antennen 28 ausgestattet werden können, ist es möglich, diese Nachrichtenverbindung vom Sensor 19.2 zum Relais 19.1 dadurch auch immateriell relativ störfest auszulegen, daß die Trägerfrequenz im Millimeterwellen-Spektrum (Größenordnung von 60 GHz) und damit im Bereich hoher Dämpfung in der Sauerstoffatmosphäre gewählt wird. Ein etwa im Bereich des Zielgebietes 12 arbeitender Störsender 29 müßte im gleichen stark gedämpften Frequenzbereich arbeiten, aber eine sehr größere Entfernung überbrücken und obendrein azimu­ tal einen wesentlich größeren Raumwinkel bestreichen, da das aktuelle Niedergehen einer Relais-Sensor-Kombination 19.1-19.2 im voraus nicht bekannt ist und dann während der gleichsweise kurzen Sinkphase des Sensors 19.2 so schnell nicht eingepeilt werden kann. Die Informa­ tionsenergiedichte längs der Nachrichtenverbindung 27 ist also wesent­ lich größer als die Störenergiedichte bei der empfangenden Antenne 28'' des Relais 19.1, die unmittelbar von der - gegenüber dem Sensor-Auf­ nehmer 23 geneigten - sendenden Verbindungs-Antenne 28'' erfaßt wird.

Für die wesentlich längere Nachrichtenübermittlung 30 zur Empfangs­ station 31 steht das nur sehr langsam absinkende Relais 19.1 hinrei­ chend lange über der Bergkette 13. Da die Flugbahn 18 und damit der Standort des Relais 19.1 ausreichend bekannt sind, kann die Empfangsstation 31 relativ genau auf den Standort des Relais 19.1 eingepeilt werden, so daß das Relais 19.1 seine Rundum-Antenne 32 ebenfalls aus einem relativ schwachen Transponder-Sensor 33 speisen kann. Wegen der längeren Übermittlungsstrecke muß die Sendefrequenz zwar, verglichen mit den Verhältnissen in der Nachrichtenverbindung 27, auf eine weniger gedämpfte und damit weniger störunanfällige Frequenz abgesenkt werden, vorzugsweise im oberen Mikrowellenbereich um 15 GHz; die Störgefährdung längs der Nachrichtenübermittlung 30 ist aber weit weniger kritisch, da die Empfangsstation relativ gut gebündelt auf das Relais 19.1 ausgerichtet ist, während Störsender 29 in der Umgebung des Zielgebietes 12 der Empfangsstation 31 gegenüber durch die Geländeerhebungen (Bergkette 13) abgeschattet sind.

So kann der real-ballistisch verbrachte Sensor 19.2 unmittelbar aus dem mittels der Artillerie-Stellung unter Beschuß nehmbaren Zielgebiet 12 reale Zielinformationen liefern, die sich nicht nur zur Zielaufklärung, sondern auch als Nachricht-Informationen für die Geschütze 16 einer Artillerie-Batterie eignen. Die längs der Abtastbahn 24 aufgenommenen Ortsinformationen können auswerteseitig, also bei der Boden-Station 31 der Artilleriestellung 11, in Gelände­ karten übertragen und so unmittelbar für den Richtschützen ausgewertet werden. Es kann aber auch eine Richtungsinformation dadurch gewonnen werden, daß die Peilung der Empfangsstation 31 längs der Nachrichten­ übermittlung 30 zum Relais 19.1 aufgenommen und vom Relais 19.1 seinerseits über die Antenne 28'' (oder eine zusätzliche Peileinrich­ tung) der Relativstandort des absinkenden Sensors 19.2 aufgenommen und an die Empfangsstation 31 übermittelt wird, vorzugsweise zusammen mit einer Richtungsinformation, die vom Sensor 19.2 über einer einge­ bauten nordsuchenden Kompaß 38 geliefert wird. Ein wesentlich gerin­ gerer Ortungsfehler ergibt sich jedoch, wenn die Position und Orien­ tierung des Sensors 19.2 autark im Sensor 19.2 ermittelt und zusammen mit den aus dem Zielgebiet 12 aufgenommenen Geländeinformationen über das Relais 19.1 an die Stellung 11 übermittelt wird, wofür der Sensor 19.2 zusätzlich mit einem also solchen bekannten Satel­ liten-Ortungsempfänger 34 ausgestattet sein kann.

Im in Fig. 2 dargestellten Beispielsfalle handelt es sich beim Trä­ gerprojektil 17 um ein Artilleriegeschoß beispielsweise vom Kaliber 155 mm, das mit mindestens zwei kalibergleichen koaxial hintereinander angeordneten Lastkörpern 19 bestückt ist, die nach Absprengen des Geschoß-Bodens 35 rückwärts aus der Hülle des Trägerprojektils 17 ausgestoßen werden und dann ihre eingefalteten Fallschirme 20 öffnen können. Wenigstens eines der im Trägerprojektil 17 untergebrachte Lastkörper 19 ist als Relais 19.1 ausgestattet, der andere bzw. die anderen Lastkörper 19 als Sensoren 19.2.

Im Beispielsfalle der Fig. 3 dient als Trägerprojektil 17 der wesent­ lich größerkalibrige Gefechtskopf eines Flugkörpers der Raketen­ artillerie, in dem nun wiederum keine Wirkladung angeordnet ist, sondern eine Mehrzahl unterkalibriger Lastkörper 19 achsparallel hintereinander und nebeneinander gestaffelt, wie aus der Querschnitts- bzw. aus der Längsschnitts-Skizze in Fig. 3 ersichtlich. Auch hier sind die Massen im Trägerprojektil 17 wieder so austariert, daß sich gleiches flugdynamisches Verhalten wie bei einem mit scharfem Gefechtskopf bestücktem Flugkörper ergibt, so daß die vom Sensor 19.2 aufgenommene Zielgebietsinformation wieder möglichst genau aus dem Wirkbereich eines in gleicher Orientierung abgefeuerten Artillerie-Flugkörpers stammt.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Echtzeit-Geländeaufklärung mittels wenigstens eines Sensors (19.2), der als Lastkörper (19) von einem Träger­ projektil (17) nach Art von Submunition verbringbar ist und dessen Informationen über ein Relais (19.1) an eine abgesetzte Empfangs­ station (31) übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (19.2) und das Relais (19.1) als mit Abstiegs-Brems­ mitteln (20) ausgestattete Lastkörper (19) eines Artillerie-Träger­ projektiles (17) ausgelegt sind, die nach Verschuß über ein zu verifizierendes Zielgebiet (12) aus dem Trägerprojektil (17) freigebbar sind, wobei das Relais (19.1) mit einem Bremsmittel (20) für wesentlich geringere Sinkgeschwindigkeit ausgestattet ist als der rotierend und dabei das Zielgebiet 12 spiralförmig-ein­ engend abtastende Sensor (19.2).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerprojektil (17) ein Rohrartillerie-Lastengeschoß ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerprojektil (17) ein Raketenartillerie-Lastenflug­ körper ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerprojektil (17) mit seinen Lastkörpern (19) gleiche ballistische Eigenschaften wie ein entsprechendes, als scharfe Munition verschießbares Projektil aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastkörper (19) jeweils mit einer verbringungsabhängig aktivierbaren Thermalbatterie (37) ausgestattet sind.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (19.1) mit einer Peileinrichtung zum Erfassen der relativen Position wenigstens eines der Sensoren (19.2) aus­ gestattet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Sensoren (19.2) mit einem Satelliten-Or­ tungsempfänger (34) ausgestattet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (19.1) und jeder Sensor (19.2) mit gebündelten, im wesentlichen vertikal nach unten bzw. nach oben orientierten Antennen (28) und das Relais (19.1) zusätzlich mit einer Rund­ um-Antenne (32) ausgestattet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Relais (19.1) und jedem Sensor (19.2) eine Funk-Nach­ richtenverbindung im Millimeterwellen-Spektrum sowie vom Relais (19.1) zur Empfangsstation (31) eine Nachrichtenübermittlung (30) im oberen Mikrowellenbereich vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Relais (19.1) und einem Sensor (19.2) als Nach­ richtenverbindung (27) ein Lichtleiter und zwischen dem Relais (19.1) und der Empfangsstation (31) eine Nachrichtenübermittlung (30) im oberen Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spek­ trums vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (19.2) mit einem Rotations-Bremsschirm (20.2) und das Relais (19.1) mit einem dagegen sehr viel größeren Brems­ schirm (20.1) ausgestattet ist.