DE4131991B3

DE4131991B3 - Passive acoustic camouflage device for underwater objects

Info

Publication number: DE4131991B3
Application number: DE4131991.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Schlieter Heiko; Joachim Dähnke; Bernd Friedrich
Original assignee: L3 Communications Elac Nautik GmbH
Current assignee: Elac Sonar GmbH
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2011-09-27

Abstract

Zur passiven Tarnung von Unterwasserobjekten sind vor, in oder unmittelbar auf deren Oberfläche Flächen unterschiedlicher Schallreflexion derart angeordnet, daß in Einfallsrichtung zwei Anteile reflektierten Schalls entstehen, die um 180° gegeneinander phasenversetzt sind und sich somit gegenseitig auslöschen.For passive camouflage of underwater objects surfaces of different sound reflection are arranged in front of, in or directly on the surface of such that arise in the direction of incidence two portions of reflected sound, which are 180 ° out of phase with each other and thus cancel each other out.

Description

Die Erfindung betrifft eine akustische Tarneinrichtung für Unterwasserobjekte, insbesondere U-Boote und Seeminen, gegen die Ortung durch aktive Sonaranlagen.The invention relates to an acoustic camouflage device for underwater objects, in particular submarines and maritime mines, against the locating by active sonar systems.

Es sind passive und aktive Maßnahmen zur Geräuschdämmung und Schallunterdrückung bekannt. So zeigt die DE-PS 34 40 747 einen akustischen Dämmkörper für Unterwasseranlagen, bei dem in einen Kunstharzkörper eine Vielzahl von druckfesten Kunststoff-Hohlkugeln ohne gegenseitige Berührung eingebettet sind. Diese Hohlkugeln reflektieren die in den Kunstharzkörper eindringenden Schallwellen mehrfach und in unterschiedliche Richtungen, so daß diese Schallwellen zwischen den Kugeln hin- und herlaufen und durch im Kunstharzkörper entstehende Scherbewegungen gedämpft werden. Ein weiterer Vorteil eines solchen Dämmkörpers besteht darin, daß die Hohlkugeln des Dämmkörpers die Unterwasseranlage zugleich gegen Druckspitzen von Schockdruckwellen schützen können, wie sie bei Detonationen in der Nähe der Anlage ausgelöst werden. In diesem Falle kollabieren die Hohlkugeln und absorbieren derartige Druckwellen, vgl. DE-OS 37 33 844 . In DE-GM 66 01 047 ist ein Wasserschallabsorber für breitbandige Schallabsorption beschrieben, der auf der dem Wasser zugewandten Seite eine Schallkennimpedanz von im wesentlichen gleicher Größe, wie die des Wassers aufweist und der aus einem Grundmaterial, beispielsweise Butyl-Gummi oder Epoxydharz mit verschiedenartigen Einschlüssen besteht. Ein Teil dieser Einschlüsse wird durch hartes Material mit hohem spezifischen Gewicht und ein anderer Teil der Einschlüsse durch ein weiches Material mit geringem spezifischen Gewicht gebildet.There are passive and active measures for noise reduction and sound suppression known. That's how it shows DE-PS 34 40 747 an acoustic insulating body for underwater systems, in which a plurality of pressure-resistant plastic hollow spheres are embedded without mutual contact in a synthetic resin body. These hollow spheres reflect the sound waves penetrating into the synthetic resin body several times and in different directions, so that these sound waves reciprocate between the balls and are damped by shear movements occurring in the synthetic resin body. Another advantage of such insulating body is that the hollow balls of the insulating body can protect the underwater system at the same time against pressure peaks of shock pressure waves, as they are triggered in detonations in the vicinity of the system. In this case, collapse the hollow balls and absorb such pressure waves, see. DE-OS 37 33 844 , In DE-GM 66 01 047 a water sound absorber for broadband sound absorption is described, which has on the water side facing a Schallkennimpedanz of substantially the same size as that of the water and which consists of a base material, for example butyl rubber or epoxy resin with various inclusions. Some of these inclusions are formed by high specific gravity hard material and another part of the inclusions by a low specific gravity soft material.

Die letztgenannten Einschlüsse können auch aus Luft, einem Gas oder Schaumstoff bestehen.The latter inclusions may also consist of air, a gas or foam.

Neben diesen passiven Maßnahmen zur Schalldämmung bzw. Schallabsorbtion sind auch aktive Maßnahmen bekannt, bei denen ein störender Schall durch einen Schall gleicher Intensität aber entgegengesetzter Wirkung kompensiert wird. Bei periodischen Schallvorgängen bedeutet diese Kompensation eine Phasendrehung um 180°, so daß eine Auslöschung oder wenigstens eine starke Herabminderung des Störschallpegels zu erwarten ist. Diese aktiven Maßnahmen zur Schallunterdrückung durch Erzeugung von Gegenschall dienen der Verringerung der Schallabstrahlung störschallerzeugender Maschinen und Geräte, vgl. DE-AS 11 02 428 .In addition to these passive measures for sound insulation or sound absorption and active measures are known in which a disturbing sound is compensated by a sound of equal intensity but opposite effect. In periodic sound processes, this compensation means a phase rotation of 180 °, so that an extinction or at least a strong reduction of the Störschallpegels is expected. These active measures for the suppression of noise by generating counter-noise serve to reduce the sound emission noise-generating machinery and equipment, see. DE-AS 11 02 428 ,

Bei Eisenbahnanlagen ist es aus EP-OS 0 057 497 bekannt, den unvermeidlich erzeugten Störschall zumindest in einem bestimmten Ausbreitungswinkelbereich dadurch zu verringern, daß man eine neben dem Gleis vorgesehene Schallschluckwand zusätzlich mit Schallaufkanälen versieht, welche einen Teil des Störschalls aufnehmen und um 180° in der Phase gedreht wieder abgeben. Dieser in der Phase umgekehrte Schall überlagert sich dem Originalstörschall und löscht diesen in einem vorgegebenen Winkelbereich aus. Auch hier wird also eine Schallunterdrückung in unmittelbarer Nähe der Schallquelle versucht.At railway facilities it is off EP-OS 0 057 497 known to reduce the unavoidable noise generated at least in a certain propagation angle range characterized in that one provides in addition to the track provided Schallschluckwand additionally with Schallaufkanälen, which absorb a portion of the noise and 180 ° in the phase rotated again. This inverse phase sound superimposes itself on the original noise and extinguishes it in a predetermined angular range. Here, too, a sound suppression in the immediate vicinity of the sound source is tried.

Bei der Ortung von Unterwasserobjekten, beispielsweise U-Booten, Torpedos oder Seeminen, durch Sonaranlagen hängt die Ortungsgüte in erster Linie von den Reflexionseigenschaften des Objekts, von dessen sogenanntem Zielmaß ab. Die erwähnten Dämmkörper können bereits einen wesentlichen Beitrag zur Tarnung eines Unterwasserobjekts bieten. Einerseits verringern sie die von den Maschinen des Unterwasserobjekts verursachte Schallabstrahlung über die Bordwand und andererseits absorbieren sie von außen von der Sonaranlage auf das Unterwasserobjekt auftreffenden Schall und verhindern somit dessen unverminderte Reflexion zum Sonargerät. Eine hochgradige Absorption von Schallwellen verlangt jedoch Dämmkörper entsprechender Dicke. Vielfach wird jedoch gerade bei U-Booten und anderen Schiffskörpern gefordert, daß die Schalldämmaßnahmen die Kontur des Bootskörpers und seine strömungsgünstige Form nicht beeinträchtigen dürfen.When locating underwater objects, such as submarines, torpedoes or maritime mines, by sonar systems, the location quality depends primarily on the reflection properties of the object, of its so-called target size. The aforementioned insulating body can already provide a significant contribution to camouflage an underwater object. On the one hand, they reduce the sound radiation caused by the machines of the underwater object via the side wall and on the other hand they absorb sound coming from the outside of the sonar system on the underwater object and thus prevent its undiminished reflection to the sonar device. However, a high degree of absorption of sound waves requires insulating bodies of appropriate thickness. In many cases, however, especially in submarines and other hulls required that the Schalldämmaßnahmen must not affect the contour of the hull and its aerodynamic shape.

Um gleichwohl Unterwasserobjekte besser vor einer Ortung durch aktive Sonargeräte zu schützen, sieht die Erfindung die im Anspruch 1 gekennzeichnete Ausbildung einer solchen akustischen Tarneinrichtung vor. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß eine vollständige Absorption auftreffenden Schalls mit herkömmlichen Dämmkörpern zulässiger Dicke nicht erzielbar und darüber hinaus auch gar nicht erforderlich ist. Vielmehr genügt es zu verhindern, daß der vom Objekt reflektierte Schallanteil zur Sonaranlage zurückkehrt. Es muß also nur verhindert werden, daß er in Richtung des Sonargeräts zurückgeworfen und von diesem erfaßt wird. Wird er hingegen in andere Richtungen abgelenkt, so stören diese Anteile des reflektierten Schalls normalerweise nicht, weil sie vom Sonargerät nicht aufgefangen und ausgewertet werden können.However, in order to better protect underwater objects from being tracked by active sonar devices, the invention provides the design of such an acoustic camouflage device characterized in claim 1. It is based on the recognition that a complete absorption incident sound with conventional insulating bodies of permissible thickness is not achievable and beyond not even necessary. Rather, it is sufficient to prevent the reflected sound from the object to the sonar system returns. It must therefore only be prevented that it is thrown back in the direction of the sonar and detected by this. On the other hand, if it is deflected in other directions, these portions of the reflected sound usually do not interfere because they can not be picked up and evaluated by the sonar device.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Wirkung dieser akustischen Interferenz-Tarneinrichtung beruht darauf, daß dünne schallweiche Schichten, z. B. Luftschichten, den einfallenden Schall mit einem Phasensprung von 180° reflektieren, während schallharte Materialien z. B. die aus Stahl bestehende Außenwand des U-Boots eine Reflexion ohne Phasensprung bewirkt. Die schallweichen Schichten können entweder in der Ebene der Bootswand angeordnet, also in diese eingelegt sein oder unmittelbar davor befestigt werden. Wird die reflektierende Fläche der schallweichen Schichten so dimensioniert, daß der von ihr reflektierte Anteil etwa 50% des gesamten zurückgestrahlten Schalles beträgt und die restlichen 50% von dem schallharten Bootskörper zurückgestrahlt werden, so erfolgt in Richtung der einfallenden Welle, d. h. in Richtung der Ortungsanlage eine Auslöschung infolge Interferenz. Dies läßt sich wie nachstehend angegeben erläutern: A_Hsin(wt + φ_H) + A_wsin(wt + φ_W) = A_Rsin(wt + Δφ) mit

wobei

A_R:: Resultierende reflektierte Amplitude in Richtung der Ortungsanlage
A_H:: Amplitude der an schallharter Wand reflektierten Schallwelle (U-Boot-Außenwand)
A_w:: Amplitude der an schallweicher Schicht (Luftschicht, Schaumstoff, etc.) reflektierten Schallwelle.

φ_W:: Phasenänderung des an der schallweichen Schicht reflektierten Schalls
φ_H:: Phasenänderung des an der schallharten Schicht reflektierten Schalls.
c:: Schallgeschwindigkeit 1500 m/sec
f:: Frequenz der Ortungs-Schallwellen
ΔL:: Abstand von Luft- zur Stahlschicht

Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims. The effect of this acoustic interference camouflage device based on the fact that thin soundproof layers, z. As air layers, the incident sound with a phase jump of 180 °, while reverberant materials z. B. the outer wall of the submarine made of steel causes a reflection without phase jump. The Sound-absorbing layers can either be arranged in the plane of the boat wall, in other words inserted into it or fastened directly in front of it. If the reflecting surface of the sound-absorbing layers is dimensioned such that the proportion reflected by it is about 50% of the total reflected sound and the remaining 50% are reflected back from the reverberant hull, then in the direction of the incident wave, ie in the direction of the locating system Erasure due to interference. This can be explained as follows:

A _H sin (wt + φ _H ) + A _w sin (wt + φ _W ) = A _R sin (wt + Δφ)

With

in which

A _R :: Resulting reflected amplitude in the direction of the locating system
_AH :: Amplitude of sound wave reflected on soundproof wall (submarine outer wall)
A _w :: Amplitude of sound wave reflected on sound-proof layer (air layer, foam, etc.).

φ _W :: Phase change of the reflected sound at the sound-absorbing layer
φ _H:: Phase change of the sound reflected on the reverberant layer.
c:: Sound velocity 1500 m / sec
f:: Frequency of locating sound waves
.DELTA.L:: Distance from air to steel layer

Obige Formel zeigt, daß eine vollständige Auslöschung der resultierenden reflektierten Amplitude A_R nur dann erfolgen kann, wenn A_H = A_w und Δφ = n·180°, d. h. (cos Δφ = –1), mit n = 1, 3, 5, ... ist. Sind diese Bedingungen nur teilweise erfüllt, so erfolgt keine vollständige Auslöschung.The above formula shows that a complete extinction of the resulting reflected amplitude A _R can only take place when A _H = A _w and Δφ = n * 180 °, ie (cos Δφ = -1), where n = 1, 3, 5 , ... is. If these conditions are only partially fulfilled, then there is no complete extinction.

Die Bedingung, daß der schallhart reflektierte Anteil A_H und der schallweich reflektierte Anteil A_W gleichgroß sind, läßt sich durch Wahl der Flächenanteile der schallhart bzw. schallweich reflektierenden Teilflächen bestimmen. Um eine Auslöschung auftreffenden Schalls in einem breitbandigen Frequenzbereich zu ermöglichen, muß der Abstand ΔL zwischen den schallweich und den schallhart reflektierenden Flächen möglichst gering, z. B. < 1/10 der Wellenlänge, vorzugsweise gleich Null sein. Die schallweich reflektierenden Flächen sollen also entweder in der Ebene oder dicht an der Ebene der schallhart reflektierenden Fläche, beispielsweise der Bootswand angeordnet sein. Dies gewährleistet eine breitbandige Echoreduzierung im Bereich der Schalleinfallsrichtung.The condition that the reverberant reflected portion A _H and the sound soft reflected portion A _{W are the} same size, can be determined by selecting the area proportions of the sound hard or sound soft reflective sub-areas. In order to enable an extinguishing incident sound in a broadband frequency range, the distance .DELTA.L between the soft sound and the reverberant reflective surfaces must be as low as possible, z. B. <1/10 of the wavelength, preferably equal to zero. The sound-reflecting surfaces should therefore be arranged either in the plane or close to the plane of the reverberant reflecting surface, such as the boat wall. This ensures a broadband echo reduction in the area of the sound incidence direction.

Schmalbandig läßt sich für bestimmte. Frequenzen auch eine vollständige Auslöschung für Abstände ΔL = m λ / 2 = m· c / 2f erreichen mit m = 1, 2, 3, 4, 5... Dies bedeutet z. B., daß die schallweiche Schicht im Abstand von λ/2, λ, 3λ/2, 2λ... vor der schallharten Stahlplatte angeordnet ist.Narrow band can be used for certain. Frequencies also a complete extinction for distances ΔL = mλ / 2 = m · c / 2f reach with m = 1, 2, 3, 4, 5 ... This means z. B., that the sound-absorbing layer at a distance of λ / 2, λ, 3λ / 2, 2λ ... is arranged in front of the reverberant steel plate.

Die schallweiche Schicht und die schallharte Schicht können auch ihre Reihenfolge vertauschen, d. h. die schallweiche Schicht innen und die schallharte Schicht außen vorgesehen sein. Der Abstand zwischen den beiden Schichten beträgt dabei jeweils ein Vielfaches von λ/2. Eine schmalbandige Schallauslöschung kann jedoch auch bei Verwendung von zwei im Abstand hintereinander angeordneten Schichten erzielt werden, die beide entweder schallhart oder schallweich reflektieren. In diesem Falle beträgt der Abstand ein ganzzahliges, ungerades Vielfaches von λ/4, d. h m·λ/4 mit m = 1, 3, 5... Darüber hinaus können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehr als zwei Schichten mit unterschiedlichem Reflexionsgrad vorgesehen sein, so daß sich eine sogenannte Sandwich-Bauweise ergibt. Zusätzlich kann man Schallabsorberschichten vorsehen, welche dann außer der Schallreduzierung durch Interferenz in Einfallsrichtung eine Schallabsorption auch in anderen Richtungen erzielen. Im Rahmen der Erfindung sind vielfältige Kombinationen der erwähnten Maßnahmen und Anordnungen denkbar. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The sound-proof layer and the sound-proof layer can also interchange their order, ie the sound-proof layer on the inside and the sound-proof layer on the outside can be provided. The distance between the two layers is in each case a multiple of λ / 2. However, a narrow-band sound cancellation can be achieved even when using two spaced-apart layers, both of which reflect either hard-sounding or soft sound. In this case, the distance is an integer, odd multiple of λ / 4, d. hm · λ / 4 with m = 1, 3, 5 ... In addition, in a further embodiment of the invention more than two layers can be provided with different reflectance, so that there is a so-called sandwich construction. In addition, one can provide sound absorber layers, which then in addition to the sound reduction by interference in the direction of arrival to achieve a sound absorption in other directions. In the context of the invention, various combinations of the mentioned measures and arrangements are conceivable. Particularly advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained below with reference to the drawings. Show:

1 die Anwendung des der Erfindung zugrundeliegenden Interferenzprinzips beim Auftreffen von Schallwellen auf eine Stahlwand, welche teilweise mit schallweich reflektierendem Material bedeckt ist; 1 the application of the invention underlying interference principle when hitting sound waves on a steel wall, which is partially covered with sound reflective material;

die 2a–2c Ausführungsformen, bei denen die schallweiche und die schallharte Schicht praktisch in der gleichen Ebene liegen;the 2a - 2c Embodiments in which the sound-proof and the sound-resistant layer lie practically in the same plane;

die 3a–3f Ausführungsformen, bei denen die schallweich reflektierenden Flächen unmittelbar vor der schallhart reflektierenden Fläche liegen;the 3a - 3f Embodiments in which the sound-reflecting surfaces lie directly in front of the reverberant reflective surface;

4a u. 4b kombinierte Strukturen zur Schallauslöschung und Schalldämmung; und 4a u. 4b combined structures for sound cancellation and sound insulation; and

5 die Funktion einer schallweichen Fläche, die nicht total reflektierend, sondern für Schallwellen teildurchlässig ist. 5 the function of a sound-absorbing surface, which is not totally reflective, but partially transparent to sound waves.

In 1 treffen die von der Ortungsanlage S ausgehenden Schallwellen S_H und S_W teils auf die Stahlwand B des U-Boots und teils auf die vorgelagerte Schicht F, welche sie schallweich, d. h. mit einer Phasenverschiebung von 180° reflektiert. Zur Erläuterung ist zunächst angenommen, daß die schallweich reflektierende Schicht F im Abstand ΔL vor der Bootswand B angebracht ist. Für die zur Auslöschung erforderliche Phasendifferenz von Δφ = 180° lassen sich folgende Beziehungen aufstellen: Δφ = φ_W – φ_H φ_W = 180° φ_H = 2ΔL / c/f·360° = 2ΔL / λ·360° Δφ = 180° – 360° In 1 The sound waves S _H and S _W emanating from the locating system S hit partly on the steel wall B of the submarine and partly on the upstream layer F, which reflects them sound softly, ie with a phase shift of 180 °. For explanation, it is first assumed that the sound-reflecting layer F is mounted at a distance ΔL in front of the boat wall B. For the phase difference of Δφ = 180 ° required for cancellation, the following relationships can be established: Δφ = φ _W - φ _H φ _W = 180 ° φ _H = 2ΔL / c / f × 360 ° = 2ΔL / λ × 360 ° Δφ = 180 ° - 360 °

Hieraus ersieht man, daß bei einem Abstand ΔL = 0 die Phasendifferenz Δφ = 180° beträgt. Es ist somit ratsam, die schallweich reflektierende Schicht möglichst entweder in der Ebene der schallhart reflektierenden Schicht oder unmittelbar davor anzuordnen.From this it can be seen that at a distance ΔL = 0, the phase difference Δφ = 180 °. It is therefore advisable to arrange the sound-reflecting layer as far as possible either in the plane of the reverberant reflective layer or immediately in front of it.

2a zeigt eine Ausführungsform, bei der der Bootsmantel B mit Aussparungen A versehen ist, welche nach außen hin mit einer wasserdichten druckfesten Abdeckplatte P, beispielsweise aus Polyurethan, glasfaserverstärktem Kunststoff oder Gummi abgedeckt sind. Der Schallwellenwiderstand dieser Abdeckplatte, d. h. das Produkt ρ·c aus Dichte ρ und Schallgeschwindigkeit c soll demjenigen von Wasser entsprechen. Der Schall geht also nahezu ungehindert durch die Abdeckplatte P hindurch und wird teils an den Gaseinschlüssen A und teils an der dazwischen stehengebliebenen Oberfläche O der Bootswand B reflektiert. Hierdurch ergibt sich die gewünschte Phasendifferenz von 180°. Die Platte P kann beispielsweise mit der Bootswand B verklebt sein. 2a shows an embodiment in which the boat sheath B is provided with recesses A, which are covered to the outside with a waterproof pressure-resistant cover plate P, for example, polyurethane, glass fiber reinforced plastic or rubber. The sound wave resistance of this cover plate, ie the product ρ · c of density ρ and sound velocity c should correspond to that of water. The sound thus passes through the cover plate P almost unhindered and is partly reflected at the gas inclusions A and partly at the surface O of the boat wall B which has remained between them. This results in the desired phase difference of 180 °. The plate P may for example be glued to the boat wall B.

Bei der Ausführungsform nach 2b sind die schallweich reflektierenden Flächen durch in die Oberfläche O eingelegte gashaltige, aber druckfeste und wasserdichte Werkstoffe, beispielsweise Schaumstoff, gebildet.In the embodiment according to 2 B the acoustically reflective surfaces are formed by gas-containing but pressure-resistant and watertight materials, for example foam, inserted into the surface O.

Eine ähnliche Ausführungsform zeigt 2c, wobei allerdings die schallweich reflektierenden, mit Schaum gefüllten Kammern A durch eine nicht reflektierende Abdeckplatte P verschlossen sind. in diesem Fall braucht das schallweiche Einlegematerial A nicht wasserdicht zu sein.A similar embodiment shows 2c However, the sound-reflecting, foam-filled chambers A are closed by a non-reflective cover plate P. In this case, the sound-absorbing insert material A does not need to be waterproof.

Die 3a und 3b zeigen im Schnitt sowie in Draufsicht eine andere Ausführungsform, bei der die schallweich reflektierenden Schaumstofftaschen A unmittelbar vor der Oberfläche O des Bootskörpers angebracht sind und zwar in einer Deckplatte aus einem wiederum schalldurchlässigen Material. Statt dessen können die zuvor auf der Oberfläche O befestigten Schaumstoffpolster A auch anschließend mit einem entsprechenden Material vergossen und auf diese Weise eine nach außen hin glatte Oberfläche gebildet werden. Diese Ausführungsform eignet sich auch zum nachträglichen Anbringen an beliebigen Objekten, beispielsweise am Bootskörper von U-Booten. Die schallweich reflektierenden Materialien können aufgeklebt werden und wie in der Draufsicht des 3b rund, quadratisch oder beliebig geformt sein. Ihre Dicke ist klein im Vergleich zur Wellenlänge λ. Die Abdeckschicht P kann auch aufgestrichen oder aufgespritzt werden.The 3a and 3b show in section and in plan view another embodiment in which the sound-soft reflective foam bags A are mounted directly in front of the surface O of the hull and that in a cover plate of a turn sound-permeable material. Instead, the foam pad A previously fastened on the surface O can then be subsequently cast with a suitable material and in this way an outwardly smooth surface can be formed. This embodiment is also suitable for retrofitting to any objects, for example on the hull of submarines. The sound-reflecting materials can be glued and as in the plan view of 3b be round, square or any shape. Its thickness is small compared to the wavelength λ. The covering layer P can also be brushed on or sprayed on.

3c zeigt eine Ausführungsform mit einer Gas- bzw. Lufteinschlüsse aufweisenden und hierdurch schallweich reflektierenden Deckschicht D, die auf der Oberfläche O der Bootswand B aufgebracht, z. B. aufgeklebt ist. Diese Deckschicht kann beispielsweise aus einem Verguß-, Streich-, oder Spritzmaterial bestehen, wobei die Gaseinschlüsse entweder durch während des Herstellungsprozesses entstehende Blasenbildung oder durch Einmischen gashaltiger druckfester Mikrohohlkugeln erzeugt wird. Die Deckschicht D kann auch aus Platten aus Vergußmaterial mit entsprechenden Gaseinschlüssen bestehen, wobei die Gaseinschlüsse wiederum entweder durch Blasenbildung bei der Plattenherstellung oder durch eingemischte Mikrohohlkugeln hergestellt werden. Die Platten D kann man auf den Bootskörper aufkleben oder aufschrauben. 3c shows an embodiment with a gas or air inclusions and thus acoustically reflective cover layer D applied to the surface O of the boat wall B, z. B. is glued. This covering layer can consist, for example, of a potting, coating or spraying material, the gas inclusions being produced either by the formation of bubbles during the production process or by the mixing of gas-containing pressure-resistant hollow microspheres. The cover layer D can also consist of plates of potting material with corresponding gas inclusions, the gas inclusions in turn being produced either by blistering during plate production or by blended hollow microspheres. The plates D can be glued or screwed onto the hull.

3d zeigt wiederum eine glatte Bootswand B, auf welche eine mit Vertiefungen A versehene wasserdichte schalldurchlässige Platte P aufgesetzt ist. Die Vertiefungen A dienen als Gaseinschlüsse und damit als schallweich reflektierende Wandteile. Die Platte P wird beispielsweise auf die Bootswand B aufgeklebt. Die Platte P könnte auch aus einer ganz dünnen, mit entsprechenden Vertiefungen versehenen Metallplatte bestehen. 3d again shows a smooth boat wall B, on which a provided with wells A waterproof sound-transmitting plate P is placed. The depressions A serve as gas inclusions and thus as sound-reflecting wall parts. The plate P is glued to the boat wall B, for example. The plate P could also consist of a very thin, provided with corresponding recesses metal plate.

In 3e ist ein geschlossenes mehrschichtiges, druckfestes Plattensystem dargestellt. Eine Lochplatte LP ist zwischen zwei Abdeckplatten AP luftdicht eingeschlossen und beispielsweise durch Klebung mit der Bootswand B verbunden. Als Plattenmaterial eignet sich wiederum Polyurethan, glasfaserverstärkter Kunststoff, Gummi usw. Auch diese Ausführungsform eignet sich besonders zur nachträglichen Anbringung auf der Außenwand eines Objekts, beispielsweise eines U-Boots. Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden Platten aus dem genannten Materialien mit einem kleber befestigt, der Gaseinschlüsse aufweist.In 3e is a closed multi-layer, pressure-resistant plate system shown. A perforated plate LP is airtight enclosed between two cover plates AP and connected for example by gluing to the boat wall B. As a plate material is in turn suitable polyurethane, glass fiber reinforced plastic, rubber, etc. Also, this embodiment is particularly suitable for subsequent attachment to the outer wall of an object, such as a submarine. In a modified embodiment, panels of said material are attached with an adhesive having gas pockets.

In 3f sind die gasgefüllten Taschen A ähnlich wie in 3d in der Abdeckplatte P vorgesehen, aber zur Bootswand B hin durch eine besondere Abdeckplatte AP verschlossen.In 3f are the gas-filled pockets A similar to in 3d provided in the cover plate P, but closed to the boat wall B through a special cover plate AP.

Weitere Ausführungsmöglichkeiten bestehen darin, daß man Folien mit entsprechenden Gaseinschlüssen verwendet. Zusätzlich kann zur Reduzierung der Schallreflexion in bekannter Weise akustisches Dämmaterial der eingangs beschriebenen Art mit der Interferenztarneinrichtung kombiniert werden, so daß nicht nur eine Echoreduzierung in Einfallsrichtung, sondern auch eine Reduzierung durch Absorption für alle Richtungen erfolgt.Other possible embodiments are that you use films with appropriate gas inclusions. In addition, to reduce the sound reflection in a known manner acoustic insulating material of the type described above with the interference Tarneinrichtung be combined so that not only an echo reduction in the direction of incidence, but also a reduction by absorption for all directions.

5a zeigt als Beispiel eine kombinierte Bauweise. Die Bootswand B in Verbindung mit den Aussparungen A1 bildet einen Echoreduzierer für sich. Die Abdeckplatte P mit den Einlagerungen A2 dient zur seewasserfesten Abdeckung und kann in Verbindung mit den Einlagerungen zur Feinabstimmung des Interferenz-Reduktionsgrades verwendet werden. Die Abdeckplatte P kann auch aus absorbierendem Material ausgeführt sein. 5a shows as an example a combined construction. The boat wall B in conjunction with the recesses A1 forms an echo reducer in itself. The cover plate P with the deposits A2 serves for sea water resistant cover and can be used in conjunction with the deposits for fine tuning of the degree of interference reduction. The cover plate P may also be made of absorbent material.

5b zeigt ebenfalls als Beispiel eine kombinierte Bauweise. Im Unterschied zu 5a besteht die Abdeckplatte P hier aus absorbierendem Material ohne Einlagerungen. 5b also shows an example of a combined construction. In contrast to 5a consists of the cover plate P here of absorbent material without inclusions.

Im Vergleich zu bekannten Schallabsorbern, die meistens schwere Materialien verwenden, hat die Erfindung den Vorteil, daß durch die gashaltigen Schichten und durch Wahl eines geeigneten Verguß- oder Plattenmaterials ein im Wasser insgesamt gewichtsneutraler Echoreduzierer realisiert werden kann, so daß dieser auch bei nachträglicher Anbringung kaum zusätzlichen Auf- oder Abtrieb bewirkt. Der hier vorgeschlagene Dünnschicht-Echoreduzierer verändert Volumen, Gewicht und Form des Objektes nur unwesentlich. Die Ausführungen der Interferenz-Tarneinrichtung mit einem im Vergleich zur Schallwellenlänge kleinen Abstand der Reflexionsflächen wirken für einen breiten Frequenzbereich.Compared to known sound absorbers, which usually use heavy materials, the invention has the advantage that a water-neutral total echo reducer can be realized by the gas-containing layers and by choosing a suitable potting or plate material, so that this hardly even when retrofitted additional up or down causes. The thin film echo reducer proposed here only insignificantly changes the volume, weight and shape of the object. The embodiments of the interference camouflage device with a small compared to the sound wave length distance of the reflection surfaces act for a wide frequency range.

Liegt die Ebene der schallweich reflektierenden Schicht A, wie in 5 dargstellt, nicht in derjenigen des schallhart reflektierenden Objekts O, sondern vor diesem, so muß berücksichtigt werden, daß dies schallweich reflektierende Schicht kein totaler Reflektor ist, sondern einen Teil des auftreffenden Schalls hindurchläßt, so daß dieser vom Sonargerät kommend zur schallhart reflektierenden Oberfläche O des Objekts gelangt. Von dieser wird er zur Rückseite der schallweich reflektierenden Schicht zurückgeworfen und dort wiederum in zwei Anteile aufgespalten, von denen einer die schallweich reflektierende Schicht von rückwärts her zum Sonargerät hin durchdringt, während der andere Anteil von dieser schallweich reflektierenden Schicht erneut auf die schallharte Oberfläche reflektiert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich u. U. mehrere Male, wobei die Amplitude jeweils abnimmt. Bezeichnet man den an der schallweich reflektierenden Schicht direktzurückgeworfenen Anteil mit ∊ < 1 und den hindurchgehenden Anteil mit 1 – ∊, so läßt sich berechnen, daß eine vollständige Auslöschung erreicht wird, wenn der direkt zurückgeworfene Anteil ∊ ein Drittel beträgt. Diese Ausführungsform mit Mehrfachreflexion setzt voraus, daß der Abstand zwischen den beiden reflektierenden Flächen möglichst gering oder je nach Art des Materials entweder ein ganzzahliges Vielfaches von λ/2 oder ein ganzzahliges, ungerades Vielfaches von λ/4 ist.Is the plane of the sound-reflecting layer A, as in 5 dargstellt, not in that of the reverberant reflective object O, but in front of this, it must be taken into account that this sound-reflecting layer is not a total reflector, but a portion of the incident sound passes, so that coming from the sonar device to the reverberant reflective surface O des Object arrives. From this he is reflected back to the sound-reflecting layer and there again split into two parts, one of which penetrates the sound-reflecting layer from back to the sonar device, while the other part of this sound-reflecting layer is reflected again on the reverberant surface , This process is repeated u. U. several times, the amplitude decreases each. If one designates the component directly reflected back at the sound-reflecting layer with ε <1 and the passing component with 1-ε, then it can be calculated that a complete extinction is achieved if the component ε reflected directly is one third. This embodiment with multiple reflection assumes that the distance between the two reflecting surfaces is as small as possible or, depending on the type of material, either an integer multiple of λ / 2 or an integral, odd multiple of λ / 4.

Die Erfindung kann nicht nur bei U-Booten, Torpedos und Seeminen, sondern auch bei anderen Unterwasserobjekten vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise kann man mit ihr bei als Unterwasserhorchanlage dienenden Wandlerbasen Empfangsstörungen der Wandler durch Schallwellen vermeiden, die an dem die Wandler tragenden Gestell reflektiert werden. Die Erfindung läßt sich bei Unterwasserobjekten beliebiger Form, Größe und Beschaffenheit anwenden.The invention can be used advantageously not only in submarines, torpedoes and maritime mines, but also in other underwater objects. For example, you can avoid with them serving as underwater listening device transducer bases interference of the transducer by sound waves, which are reflected on the frame carrying the transducer. The invention can be applied to underwater objects of any shape, size and nature.

Claims

Passive acoustic camouflage device for underwater objects, in particular submarines, torpedoes and maritime mines, characterized in that at the object to be camouflaged at least two incident sound waves are provided such reflective surfaces that arise in the incident angle two equally strong reflected sound waves whose phases are offset by about 180 ° and extinguish in the direction of incidence by interference.

Device according to claim 1, characterized in that both surfaces lie at least approximately in the same plane.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the one surface or partial surfaces thereof is / are embedded in the other surface.

Is device according to claim 1, characterized in that both surfaces at a distance behind one another and formed the front face for partially sound-permeable or provided with sound transmission openings.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one surface of a sound-soft material and the other surface consists of a reverberant material.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distance of the reflecting surfaces from each other is small compared to the wavelength of the sound waves to be suppressed.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the distance ΔL of both surfaces ΔL = m · λ / 2 with m = 0, 1, 2, 3, 4 ....

Device according to claim 1, 3 or 4, characterized in that both surfaces consist of sound-proof material or of hard-sounding material.

Device according to claim 8, characterized in that the distance ΔL of both surfaces ΔL = m · λ / 4 with m = 1, 3, 5 ....

Device according to one of claims 1, 2 and 4 to 8, characterized in that a sound-reflecting layer is applied directly to the surface of the object.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that one of the surfaces is formed by the surface of the object to be camouflaged.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the sound-reflecting layer of gas, for. As air, or provided with gas inclusions material.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that more than two layers are provided with different sound reflectance.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that additional sound absorption layers are provided.