DE4131096C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit spektral filternden IR-Zielsuchköpfen.

In der Gefechtssituation müssen Schiffe vor einem Angriff durch Raketen, die mit IR-Suchköpfen ausgestattet sind, ge­ schützt werden. Suchköpfe identifizieren ihr Ziel aufgrund einer Strahlung, die das Schiff von der Umgebung unterschei­ det. In neuerer Zeit wurden hierzu Suchköpfe verwendet, die auf zwei Frequenzen arbeiten, sogenannte Zweifarbensuchköpfe. Diese Suchköpfe werten die IR-Strahlung sowohl im kurzwelli­ gen Bereich, d. h. ca. 0,9 bis 3 µm, als auch im mittelwelli­ gen Bereich, ca. 3 bis 5 µm, aus. Das Verhältnis von kurzwel­ liger zu mittelwelliger IR-Strahlung ist ein charakteristi­ scher Parameter, mit dem ein Schiff sehr gut von Scheinzielen und der Strahlung von Sonnenreflexen auf der Wasseroberfläche unterschieden werden kann. Die Sonnenreflexion auf dem Wasser liefert im wesentlichen nur Strahlung im Bereich des kurz­ welligen IR, so daß das Verhältnis von kurzwelliger IR-Strah­ lung zu mittelwelliger IR-Strahlung stark in Richtung kurz­ welliger IR-Strahlung verschoben ist. Zum Schutz von Schiffen abgefeuerte IR-Scheinziele besitzen ebenfalls Strahlungsan­ teile im kurzwelligen IR-Bereich. Ein Schiff weist dagegen in der Regel praktisch keine Strahlung im kurzwelligen IR-Be­ reich auf, sendet jedoch viel Strahlung im mittelwelligen IR-Bereich aus, so daß es hier zu einer starken Verschiebung in Richtung des Anteils an mittelwelligem IR kommt. Diese Verschiebung können die "intelligenten" Suchköpfe auswerten.

Aus DE-OS 36 08 578 ist es bekannt, Schiffe vor einem Angriff durch Infrarot gesteuerte Angriffswaffen zu schützen, indem in einer Entfernung vom Schiff eines Wärmequelle angeordnet wird, die die IR-Signatur des Schiffes übertreffen soll und den Flugkörper ablenken soll. Diese IR-Strahlungsquelle wird so angeordnet, daß sie einerseits vom Suchkopf als zum Schiff gehörig erkannt wird und andererseits einen Strahlungsschwerpunkt bietet, zu dem der Flugkörper fliegt, wobei bei einer etwaigen Detonation am Schiff selbst kein Schaden angerichtet werden soll.

Aus "Wehrtechnik", 2/89, Seiten 48 bis 54 ist bekannt, Schiffe vor mit Suchköpfen versehenen Flugkörpern zu schützen, indem Flächenflares ausgestoßen werden, die eine Wärmeabstrahlung haben, die der IR-Signatur des Schiffes nachgebildet ist, um auf diese Weise den Suchkopf auf diese Flares zu lenken.

DE-OS 32 17 336 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tarnen von Wasserfahrzeugen, bei dem Seewasser hochgepumpt und unter Bildung eines außerhalb des Schiffes niedergehenden, die zu tarnenden Bereiche abschirmenden Wasservorhanges ausgestoßen wird.

Aufgrund der physikalischen Gegebenheiten ist es nicht möglich, pyrotechnische Scheinziele herzustellen, die eine ähnliche Signatur bzw. spektrale Strahlstärke wie ein Schiff aufweisen. Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Schiffe vor Flugkörpern mit Zweifarbensuchköpfen geschützt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein auf dem Schiff angeordneter Störsender zumindest zeitweise kurzwellige IR-Strahlung emittiert, wobei die Strahlstärke des Störsenders derart eingestellt wird, daß das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung so verschoben wird, daß das Schiff für den Suchkopf nicht sicher als Ziel erkennbar ist.

Es wurde gefunden, daß man Flugkörper mit Zweifarben-Ziel­ suchköpfen durch herkömmliche IR-Scheinziele von einem An­ griff auf ein Schiff ablenken kann, wenn man das Schiff mit einer Strahlungsquelle versieht, die IR-Strahlung ausschließ­ lich im kurzwelligen Bereich abgibt, da auf diese Weise das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung so weit verschoben werden kann, daß ein mit zwei IR-Frequenzen arbeitender Suchkopf das Schiff nicht sicher als Ziel er­ kennt und stattdessen z. B. auf im selben Zeitraum abgesetzte Scheinziele mit ähnlicher Signatur abgelenkt wird.

Das Schiff kann mit einer permanent kurzwellige IR-Strahlung emittierenden Strahlungsquelle ausgestattet sein, so daß es während seines gesamten Einsatzes IR-Strahlung emittiert. Ebenso ist es möglich, eine Strahlungsquelle einzusetzen, die nur zeitweise IR-Strahlung abgibt.

Der erfindungsgemäß eingesetzte IR-Störsender gibt bevorzugt IR-Strahlung im Bereich von 0,9 bis 3 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 2,5 µm ab, emittiert jedoch nicht im mittelwelligen oder langwelligen IR-Bereich. Der IR-Störsen­ der besteht bevorzugt aus einer Strahlungsquelle, die im ge­ wünschten Bereich emittiert und von einem oder mehreren Fil­ tern, der (die) für mittel- und langwellige IR-Strahlung und/oder sichtbares Licht undurchlässig ist (sind), umgeben ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als kurzwellige IR-Strahlung emittierende Quelle ein Schwarzkörperstrahler verwendet. Als Schwarzkör­ perstrahler im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden solche Strahlungsquellen bezeichnet, die eine Strahlung abge­ ben, die in etwa der Strahlung eines schwarzen Strahlers ent­ spricht. Bevorzugt werden Schwarzkörperstrahler verwendet, die eine Strahlstärke von mindestens 80 W/sr im kurzwelligen IR-Bereich haben. Besonders bevorzugt sind Schwarzkörper­ strahler, deren Abstrahlung in alle relevanten Raumrichtungen gewährleistet ist. Bevorzugt wird hierzu eine Vorrichtung eingesetzt, die aus einem Rohr besteht, dessen Oberfläche auf eine Temperatur von ca. 900 bis 1100°C beheizbar ist. In diesem Temperaturbereich liegt das Strahlungsmaximum des Rohrs im kurzwelligen IR-Bereich. Das Rohr kann beispiels­ weise aus Metall oder Keramik hergestellt sein. Ein auf diese Temperatur aufgeheiztes Rohr gibt Strahlung im kurzwelligen IR-Bereich (2 . . . 2,5 µm) mit einer Strahlstärke von 80 bis 120 W/sr ab. Um mittelwellige und langwellige IR-Strahlung herauszufiltern, ist das beheizbare Rohr bevorzugt von einem Mantel aus normalem optischen Glas umgeben. Der Glasmantel ist in einer solchen Entfernung vom Rohr angeordnet, daß das Glas nicht schmilzt. Weiterhin ist in einer bevorzugten Aus­ führungsform um diesen Schwarzkörperstrahler ein Rotfilter angeordnet, der die sichtbare Strahlung im Bereich von bis zu ca. 900 nm herausfiltert, so daß die Vorrichtung keine anderen Strahlen abgibt, die für den Zielsuchkopf ein Ziel bieten könnten oder in anderer Weise auf das Schiff aufmerk­ sam machen könnten. Die Erhitzung des Rohres kann elektrisch, pyrotechnisch oder auch über einen Gasbrenner erfolgen. Um den Emissionsgrad des Rohres zu verbessern, kann die Ober­ fläche des Rohres eine V-förmige Struktur oder eine hexago­ nale Trichterstruktur haben. Ebenso können als IR-Strahlungs­ quellen statt eines Schwarzkörperstrahlers andere thermische Strahler mit entsprechend hohen Strahlstärken im kurzwelligen Infrarotbereich, wie z. B. Wolframbandlampen, Nernststifte und Xenonbogenlampen, aber auch pyrotechnische Strahlungs­ quellen, eingesetzt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird als kurzwellige IR-Strahlung emittie­ rende Strahlungsquelle ein pyrotechnischer Brandsatz einge­ setzt, der eine sehr hohe Strahlstärke im kurzwelligen IR-Be­ reich aufweist. Besonders bevorzugt werden gleichzeitig mit der Zündung des pyrotechnischen Brandsatzes an sich bekannte IR-Scheinziele ausgestoßen, deren Brenndauer der Brenndauer des pyrotechnischen Brandsatzes entspricht und deren Strahl­ stärke im mittel- und langwelligen Infrarot höher ist als die des zu schützenden Schiffes. Die Brenndauer und Strahlstärke sowohl des pyrotechnischen Brandsatzes als auch des IR-Scheinzieles können anhand von Radiometermessungen optimal eingestellt werden. Durch diese Maßnahme ist für den Zweifarbensuchkopf das Verhältnis von kurzwelliger zu mittel­ welliger IR-Strahlung von Schiff und Scheinziel praktisch nicht mehr unterscheidbar. Wenn der Suchkopf keine Strahlung vorfindet, die er einem Schiff eindeutig zuordnen kann, wird er eher von dem Objekt mit der stärkeren Strahlstärke im mittelwelligen Infrarot angezogen, in diesem Fall dem Schein­ ziel. Pyrotechnische Brandsätze, die für diese bevorzugte Ausführungsform geeignet sind, sind an sich bekannt. Geeignet sind z. B. Zusammensetzungen, die ca. 50% Magnesium und 50% Polytetrafluorethylen enthalten.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades in einer Bedrohungsrichtung ist es ebenso möglich, die Strahlung durch die Verwendung von Spiegeln zu bündeln und dadurch zu verstärken.

Der kurzwellige IR-Strahlung emittierende IR-Störsender (Fig. 1) wird auf dem Schiff so angebracht, daß eine ungehinderte Abstrahlung in alle Richtungen gewährleistet ist. Bevorzugt wird die Strahlungsquelle in der Nähe von oder direkt am Strahlungsschwerpunkt des Schiffes angebracht. Eine bevor­ zugte Stelle, die beide Forderungen erfüllt, ist der Kamin des Schiffes.

Um das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung, die von dem Schiff emittiert wird, weiter zu verbessern, wird in einer bevorzugten Ausführungsform gleich­ zeitig mit der Emission der kurzwelligen IR-Strahlung der Schiffsrumpf gekühlt, was zu einer Herabsetzung der mittel- und langwelligen IR-Strahlung führt. Hierzu wird der Schiffs­ rumpf mit angesaugtem Meerwasser gespült. Hierfür eignet sich die auf allen größeren Schiffen installierte ABC-Dekontamina­ tionsanlage. Durch das Spülen mit Meerwasser wird die Tempe­ ratur des Schiffsrumpfes der Temperatur des Meerwassers ange­ glichen, wodurch sich für einen Zielsuchkopf die Konturen zwischen Meer und Schiff verwischen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit IR-Zielsuchköpfen, die gekennzeichnet ist durch ein Rohr, das auf einen Tempe­ raturbereich von 900 bis 1100°C beheizbar ist, einen Glas­ mantel sowie einen das Rohr umgebenden Rotfilter. Diese Vor­ richtung ist insbesondere geeignet, um das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung in den kurzwelli­ gen Bereich zu verschieben und damit die Trefferwahrschein­ lichkeit für Zweifarbensuchköpfe herabzusetzen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Keramikrohr 1, das auf ca. 1000°C beheizbar ist und eine Oberfläche von ca. 470 cm² aufweist, ist von einem Glaszylinder 2, der aus normalem optischem Glas besteht und somit für mittel- und langwellige IR-Strahlung undurchlässig ist, umgeben. Der Glaszylinder 2 befindet sich in einem solchen Abstand von dem Keramikrohr 1, daß er bei der Aufheizung des Keramikrohrs 1 nicht schmelzen kann. Der Glaszylinder 2 ist von einem Rotfilter 3 umgeben, der für sichtbare Strahlung im Bereich von unter 900 nm undurchlässig ist. Das Keramikrohr 1 ist über eine Stange 4 exponiert am Schiff befestigt. Die Beheizung des Keramikrohrs 1 erfolgt über einen Heizanschluß 5.

Mit dem erfindungsgemäß eingesetzten IR-Störsender gelingt es, eine solche Strahlstärke im Bereich des kurzwelligen IR bereitzustellen, daß das Verhältnis an kurzwelligen IR-Strah­ len zu mittelwelligen IR-Strahlen, die vom Schiff abgegeben werden, in einen solchen Bereich verschoben wird, daß für einen Zweifarbensuchkopf eine Unterscheidung zwischen Schiff, Sonnenreflexen und IR-Scheinzielen schwierig bis unmöglich wird und dadurch die Trefferwahrscheinlichkeit entscheidend gesenkt wird.

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die es mit relativ einfachen Mitteln er­ lauben, ein Schiff vor dem Angriff von Flugkörpern mit Zwei­ farben-Zielsuchköpfen zu schützen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Schiff angeordneter Störsender zumindest zeitweise kurzwellige IR-Strahlung emittiert, wobei die Strahlstärke des Störsenders derart einstellt wird, daß das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung so verschoben wird, daß das Schiff für den Suchkopf nicht sicher als Ziel erkennbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der IR-Störsender IR-Strahlung im Bereich von 0,9 bis 3 µm emittiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle des IR-Störsenders eine Wolframband­ lampe, ein Nernst-Stift, eine Xenon-Bogenlampe, ein pyrotech­ nischer Brandsatz oder ein Schwarzkörperstrahler ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlungsquelle des IR-Störsenders zur Abblockung mittel- und langwelliger IR-Strahlung von einem Filter, bevorzugt aus optischem Glas, umgeben ist und zur Eliminierung von sichtbarem Licht gegebenenfalls von einem Rotfilter umhüllt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß gleichzeitig zur Emission des Störsenders IR-Scheinziele abgeschossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Schwarzkörperstrahler mit einer Ab­ strahlung von mindestens 80 W/sr im kurzwelligen IR-Bereich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzkörperstrahler ein Rohr ist, das auf eine Tempe­ ratur von mehr als 900°C beheizbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle sich am oder nahe dem Strahlungsschwerpunkt des Schiffes befindet.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Emission der kurzwelligen IR-Strahlung der Schiffsrumpf gekühlt wird, indem er mit Meerwasser bespült wird.

10. Störsender zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich kurzwellige IR-Strahlung emittiert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Rohr, das auf eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100°C beheizbar ist und von einem Mantel aus normalem optischen Glas umgeben ist, und zusätzlich einen Rotfilter, für Strahlung im Bereich von <800 nm undurchlässig ist, aufweist.