DE4302455A1 - Unterwasserdrohne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Minenbekämpfung vorgesehene Unterwasserdrohne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Unterwasserdrohnen sind bspw. in der DE-Z "wt", 5/87, Seiten 42 bis 49, in der DE-Z "Marine-Rundschau" 5/1988, Seiten 279 bis 284 oder in der DE-Z "Soldat und Technik", 9/1992, Seiten 578 bis 601 beschrieben. Die Funktionsweise solcher Unterwasserdrohnen ist prinzipiell die folgende: Die Unterwasserdrohne wird mittels einer Verbindungsleitung, bei der es sich zweckmäßigerweise um einen Lichtwellenleiter handeln kann, von einer Führungsplattform bzw. von einem Führungsschiff gelenkt und an einem vorher z. B. von einer Sonarplattform lokalisierten und mittels akustischem Signalgeber markierten ungefähren Fundort der zu bekämpfenden Mine herangefahren. Danach kann die Mine mit einem Wirkteil der Unterwasserdrohne so bekämpft werden, daß eine detonative Umsetzung bzw. Vernichtung der Mine erfolgt. Bei der Unterwasserdrohne kann es sich um eine Mehrweg- oder um eine Einwegdrohne handeln. Die zu bekämpfende Mine, bei der es sich um eine Ankertaumine oder um eine auf dem Meeresboden liegende sichtbare oder versandete Grundmine handeln kann, ist also durch ein übergeordnetes Sonarsystem lokalisiert worden, d. h. mittels des übergeordneten Sonarsystems ist der ungefähre Fundort der zu bekämpfenden Mine festgestellt worden. Der besagte Fundort wird dann mittels geeigneter Einrichtungen des besagten übergeordneten Systems, z. B. durch einen akustischen Signalgeber, markiert, der im Nahbereich der auf dem Meeresgrund oder im Sediment liegenden zu bekämpfenden Mine angeordnet wird. Die Unterwasserdrohne kann nun über den Lichtwellenleiter mit Hilfe der an der Führungsplattform, d. h. an einem Führungsschiff vorgesehenen Lenk- und Steuereinrichtungen bis auf einen geringen Abstand an den Fundort herangefahren werden. Dieser Abstand wird z. B. so gewählt, daß die Unterwasserdrohne mittels eines an ihr vorgesehenen Echolots sich ca. 2 m über dem Meeresboden befindet. Durch eine akustische Sonareinrichtung der Unterwasserdrohne kann die Sendefrequenz des im Nahbereich der zu bekämpfenden Mine stehenden Signalgebers empfangen werden. In dieser Position der Unterwasserdrohne beginnt nun die autonome Bekämpfungs-Endphase der Unterwasserdrohne, in der vorzugsweise eine Übersteuerung von Maßnahmen durch den Operator auf dem Führungsschiff möglich sein sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasserdrohne der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine zu bekämpfende Unterwassermine schnell und zuverlässig detektiert und im Nahbereich der detektierten Unterwassermine sehr genau positioniert werden kann, so daß eine optimale Minenbekämpfung möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Unterwasserdrohne der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Unterwasserdrohne weist den Vorteil eines vergleichsweise einfachen Aufbaus und den ganz besonderen Vorteil auf, daß eine sehr genaue Positionierung der eine Einwegdrohne bildenden Unterwasserdrohne im Nahbereich der zu bekämpfenden Unterwassermine möglich ist, wobei sich die nach Art eines Metalldetektors funktionierende Antenneneinrichtung der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne sowohl zur Detektion einer auf dem Meeresboden liegenden sichtbaren Grundmine als auch zur Detektion einer versandeten bzw. im Sediment liegenden Mine sowie zur Bekämpfung einer Ankertaumine eignet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Unterwasserdrohne, wobei mit dünnen strichpunktierten Linien die von der Unterwasserdrohne weggeklappte Detektorstellung der Antenneneinrichtung verdeutlicht ist,

Fig. 2 eine Ansicht der Unterwasserdrohne in Blickrichtung des Pfeiles II in Fig. 1, d. h. in Blickrichtung von unten, wobei mit dünnen strichpunktierten Linien wiederum die von der Unterwasserdrohne weggeklappte Detektorstellung der Antenneneinrichtung dargestellt ist,

Fig. 3 eine Ansicht der Unterwasserdrohne gemäß Fig. 1 in Blickrichtung des Pfeiles III, d. h. in Blickrichtung von vorne,

Fig. 4 eine räumliche Darstellung der Unterwasserdrohne in der autonomen Bekämpfungs- Endphase über einer Seegrundmine, und

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der über einer eingesandeten Seegrundmine befindlichen Unterwasserdrohne mit den sich überschneidenden Antennenfeldern der in der Detektorstellung befindlichen Antenneneinrichtung der Unterwasserdrohne.

Fig. 1 zeigt eine Unterwasserdrohne 10 mit einem Wirkteil 12, einer Sicherheitseinrichtung 14, einer Elektronikeinrichtung 16, einer akustischen Sonareinrichtung 18 und einer mit der Elektronikeinrichtung 16 verbundenen elektrischen Energiequelle 20. Die Unterwasserdrohne 10 ist mittels einer nur abschnittweise angedeuteten Verbindungsleitung 22 mit (nicht gezeichneten) Lenk- bzw. Steuereinrichtungen einer nicht dargestellten Führungsplattform wirkverbunden. Die Unterwasserdrohne 10 weist an ihrer Unterseite einen strömungsgünstig ausgebildeten Stauraum 24 für eine Antenneneinrichtung 26 auf, die zwischen einer an der Unterwasserdrohne 10 strömungsgünstig anliegenden Ruheposition und einer mit dünnen strichpunktierten Linien angedeuteten, von der Unterwasserdrohne 10 weggeklappten Detektorstellung verstellbar ist. In Fig. 1 sind zwei alternative Detektorstellungen der Antenneneinrichtung 26 schematisch angedeutet. Die Antenneneinrichtung 26 dient gemeinsam mit der Elektronikeinrichtung 16 in der Detektorstellung zur Metalldetektion nach Art eines an sich bekannten Metalldetektors. Die Antenneneinrichtung weist einen Klappmechanismus 28 mit Längsstreben 30 und 32 und mit Formschienen 34, 36 und 38, 40 auf. Die Längsstrebe 30 ist mit ihrem einen Endabschnitt 42 mittels einer Verbindungsachse 44 an der Unterwasserdrohne 10 verschwenkbar vorgesehen. Die beiden Formschienen 30 und 32 sind mittels einer gemeinsamen Verbindungsachse 46 miteinander schwenkbeweglich verbunden. Die Formschienen 34 und 36 sind in der Nachbarschaft der Verbindungsachse 46 um Schwenkachsen 48 zwischen der platzsparend zusammengeklappten Ruheposition und der auch in Fig. 2 strichpunktiert verdeutlichten aufgeklappten Detektorstellung verstellbar. Die beiden Formschienen 38 und 40 sind am freien Endabschnitt 50 der Längsstrebe 32 um Schwenkachsen 52 verschwenkbar vorgesehen. Am freien Endabschnitt der Formschiene 34 und am freien Endabschnitt der Formschiene 38 ist ein flexibles Antennenelement 54 und am freien Endabschnitt der Formschiene 36 und am freien Endabschnitt der Formschiene 40 ist ein zweites flexibles Antennenelement 56 befestigt. Aus Fig. 2 ist auch die zusammengefaltete Stellung der beiden Antennenelemente 54 und 56 sowie die Formschiene 36 und ein zugehöriger Abschnitt des flexiblen zweiten Antennenelementes 56 in einer Zwischenstellung zwischen der platzsparend zusammengeklappten Ruheposition und der aufgeklappten Detektorstellung der Antenneneinrichtung 26 verdeutlicht. Zum Verstellen der Antenneneinrichtung 26 von der Ruheposition in die aufgeklappte Detektorstellung sind Antriebseinrichtungen 58 vorgesehen, bei denen es sich z. B. um Federelemente in Gestalt von Druckfedern o. dgl. handelt. Zur definierten Festlegung der Antenneneinrichtung 26 in der aufgeklappten Detektorstellung ist eine Halteeinrichtung 60 vorgesehen, die von flexiblen Elementen in Form von Seilen o. dgl. gebildet sein kann. Aus Fig. 3 ist deutlich ersichtlich, daß die Seile besagten Halteeinrichtung 60 mit ihrem einen Ende an der Unterwasserdrohne 10 und mit ihrem zweiten Ende am freien Ende der entsprechenden Formschiene 34, 36, 38 und 40 festgelegt sind. Aus dieser Figur ist auch der Stauraum 24 auf der Unterseite der Unterwasserdrohne 10 zu erkennen, in welchem die Antenneneinrichtung 26 in der Ruhestellung platzsparend und strömungsgünstig unterbringbar ist.

In den Fig. 1 bis 3 sind gleiche Einzelheiten jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit diesen Figuren alle diese Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben.

Fig. 4 zeigt in einer räumlichen Darstellung die Unterwasserdrohne 10 mit der an ihrer Unterseite vorgesehenen Antenneneinrichtung 26 in der auf geklappten Detektorstellung über einer Grundmine 63, die entweder sichtbar auf dem Meeresboden liegt oder mehr oder weniger unsichtbar im Sediment des Meeresbodens eingesandet ist. Aus Fig. 4 ist sehr deutlich die Antenneneinrichtung 26 mit der ersten Längsstrebe 30 und der zweiten Längsstrebe 32 und mit den Formschienen 34, 36, 38 und 40 zu erkennen, zwischen welchen die Antennenelemente 54 und 56 der Tandemantenne vorgesehen sind. Außerdem ist aus dieser Zeichnungsfigur die Halteeinrichtung 60 erkennbar, die bspw. von Seilen gebildet ist.

Mit der Bezugsziffer 62 ist in den Fig. 1, 2 und 4 die Antriebseinrichtung der Unterwässerdrohne 10 bezeichnet.

Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung, wobei die Unterwasserdrohne 10 in Blickrichtung von vorne mit der in der Detektorstellung befindlichen Antenneneinrichtung 26 dargestellt ist. Die als Tandemantennen ausgebildeten Antennenelemente 54 und 56 weisen jeweils eine Antennencharakteristik 64 und 66 auf, die sich in einem mittigen Antennenkeil 68 überdecken.

Bei der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne 10 erfolgt die Aufklappung der Antenneneinrichtung 26 von der raumsparenden und strömungsgünstig an der Unterwasserdrohne 10 anliegenden Ruheposition in die von der Unterwasserdrohne 10 weggeklappte Detektorstellung, wie sie bspw. in den Fig. 4 und 5 gezeichnet ist, erst in der Bekämpfungs-Endphase, um während des Anfahrwegs von der Führungsplattform bis zum Nahbereich der zu bekämpfenden Unterwassermine die hydrodynamischen Eigenschaften der Unterwasserdrohne 10 zu verbessern und den Energieverbrauch während des besagten Anfahrweges zu reduzieren. Vor dem Start in die Bekämpfungs-Endphase werden z. B. in 2 m Höhe über Grund die Längsstreben 30 und 32 sowie die Formschienen 34, 36 und 38, 40 entriegelt und mittels der Antriebseinrichtungen 58 (sh. Fig. 1 und 2) in die Detektorstellung aufgeklappt. Beim Aufklappen der Längsstreben 30 und 32 sowie der Formschienen 34, 36, 38 und 40 werden gleichzeitig die an der Unterseite der Unterwasserdrohne 10 in Längsrichtung gefalteten flexiblen Tandem-Antennenelemente 54 und 56 freigegeben und zwischen den entsprechenden Formschienen 34 und 38 bzw. 36 und 40 gespannt. Die Tandem-Antennenelemente 54 und 56 werden in der Detektorstellung durch die Seile aufweisende Halteeinrichtung 60 in einer vorbestimmten Lage fixiert. Bei dieser Lage kann es sich um eine horizontale oder um eine leicht gegen die Längsachse der Unterwasserdrohne 10 geneigte Lage handeln. Die Tandem-Antennenelemente 54 und 56 begrenzen eine Antennenfläche, die möglichst groß sein soll, um die erforderliche Leitfähigkeitsermittlung eines entsprechend groben metallischen Körpers, wie er durch eine Seemine 63 gegeben ist, abzudecken.

Der Klappmechanismus 28 aus den Längsstreben 30 und 32 sowie den Formschienen 34, 36, 38 und 40 sowie die Halteeinrichtung 60 sind vorzugsweise aus nicht leitenden Kunststoffmaterialien hergestellt, um die Antennenwirkung nicht zu beeinträchtigen.

Zur Entkopplung der eigenen Leitfähigkeit des Drohnenkörpers der Unterwasserdrohne 10 ist es erforderlich, daß die Tandem-Antennenelemente 54 und 56 in der auf geklappten Detektorstellung der Antenneneinrichtung 26 vom Drohnenkörper einen entsprechenden Abstand aufweist.

Um Störungen der Tandem-Antennenelemente 54 und 56 durch den Drohnenantrieb 62 zumindest zu reduzieren bzw. zu eliminieren ist es vorteilhaft, wenn der Klappmechanismus 28 derartig ausgebildet ist, daß die Antennenelemente 54 und 56 in der aufgeklappten Detektorstellung gegen den Drohnenantrieb 62 axial nach vorne versetzt sind, wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist.

Die geometrische Gestaltung bzw. Anordnung der Antennenelemente 54 und 56 in der Detektorstellung kann den vielfältigen möglichen Anforderungen entsprechend gestaltet sein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Klappmechanismus 28 der Antenneneinrichtung 26 in der aufgeklappten Detektorstellung nicht blockiert sondern beweglich nachgiebig ist, so daß die Antenneneinrichtung 26 bei unvorhergesehenen mechanischen Beeinträchtigungen wie Grund- oder Fremdkörperberührungen flexibel nachgeben kann, um anschließend wieder in die Detektorstellung zurückzukehren.

Am Zielort des akustischen Signalgebers, d. h. am Ort des größten erreichbaren akustischen Schwellenwertes wird - aus der elektrischen Energiequelle 20 (sh. Fig. 1) versorgt - über die Elektronikeinrichtung 16 elektrische Energie an die Tandem-Antennenelemente 54 und 56 zugeführt und ein elektromagnetisches Feld erzeugt, mit welchem nach Art eines an sich bekannten Metalldetektors die Größenordnung der elektrischen Leitfähigkeit des zu bekämpfenden Minenkörpers einer Mine 63 ermittelt wird. Der ermittelte Wert der elektrischen Leitfähigkeit des Minenkörpers 63 wird von der Elektronikeinrichtung 16 dann bspw. in entsprechende optische Signale umgewandelt, die über die Verbindungsleitung 22 in Form eines Lichtwellenleiters dem Operator auf der Führungsplattform bzw. dem Führungsschiff an einem Display angezeigt werden.

Durch die Ausbildung der Antenneneinrichtung 26 mit den Tandem-Antennenelementen 54 und 56 ergibt sich der Vorteil, daß beim Überlaufen des Fundorts, d. h. beim Überlaufen der zu bekämpfenden Mine 63, registriert wird, ob sich die Mine 63 mittig oder links oder rechts von der Unterwasserdrohne befindet. Entsprechend dieser Registrierung bzw. Feststellung ist es dann möglich, einen zweiten korrigierten Anlauf der Unterwasserdrohne 10 in Bezug auf die zu bekämpfende Mine 63 durchzuführen und genau über dem Zielpunkt das Wirkteil 12 der Unterwasserdrohne 10 zu zünden oder die Unterwasserdrohne 10 auf den Grund abzusetzen, um z. B. eine Blastladung mit Blasdüse freizusetzen, die sich in den Meeresboden eingräbt und anschließend gezündet wird.

Oben ist in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren die Bekämpfung einer Grundmine beschrieben. Die erfindungsgemäße Unterwasserdrohne ist auch zur Bekämpfung von Ankertauminen geeignet. Voraussetzung ist hierbei, daß der Standort sowie die Tiefenlage der Ankertaumine vorher durch das übergeordnete Sonarsystem lokalisiert worden ist. Hierzu wird auf die eingangs zitierte DE-Z "Soldat und Technik", 9/1992, Seite 590, Abb. 2, hingewiesen. In der Nähe des Minenstuhles der Ankertaumine wird durch geeignete Einrichtungen des übergeordneten Sonarsystems ein akustischer Signalgeber auf dem Meeresgrund abgesetzt. Vor dem Aussetzen der Unterwasserdrohne 10 von der Führungsplattform bzw. dem Führungsschiff wird eine entsprechende Modus-Umschaltung von "Grundmine" auf "Ankertaumine" vorgenommen. In diesem Modus wird die Unterwasserdrohne 10 dann zum oben erwähnten Signalgeber in der Nähe des Minenstuhles der zu bekämpfenden Ankertaumine geführt, wobei die Antenneneinrichtung 26 bzw. die Tandem- Antennenelemente 54 und 56 des Metalldetektors nicht in die Detektorstellung ausgeklappt werden. Sobald der größte akustische Schwellwert des besagten akustischen Signalgebers erreicht ist, beginnt die Unterwasserdrohne 10 eine schraubenlinienförmige und sich spiralförmig erweiternde Aufwärtsfahrt bis mittels des Echolots der Unterwasserdrohne 10 die lokalisierte Höhenlage der Ankertaumine erreicht ist. Dabei ist es infolge der sich spiralförmig erweiternden Aufwärtsfahrt der Unterwasserdrohne 10 unerheblich, ob die zu bekämpfende Ankertaumine nach der Lokalisierung bspw. durch Änderung der Strömungsrichtung des Seewassers versetzt worden ist, d. h. eine andere Ortslage eingenommen hat. In der besagten Höhenlage der Ankertaumine wird nun die Antenneneinrichtung 26 mit Hilfe des Klappmechanismus 28 in die Detektorstellung aufgeklappt. Es werden dann so lange kreisförmige, jeweils um die Suchbreite des Metalldetektors, d. h. um die Antennencharakteristik der Tandem-Antennenelemente 54 und 56 versetzte Bahnen gefahren, bis der größte ermittelte elektrische Leitfähigkeitswert gemessen wird. In einer letzten auskorrigierten Bahn wird nun die zu bekämpfende Ankertaumine überlaufen und am Zielpunkt vorzugsweise eine Blastladung gezündet, durch welche eine detonative Umsetzung der Ladung der Ankertaumine erfolgt.

Claims (10)

1. Zur Minenbekämpfung vorgesehene Unterwasserdrohne, die mittels einer Verbindungsleitung (22), insbes. mittels eines Lichtwellenleiters, mit Lenk- bzw. Steuereinrichtungen einer Führungsplattform verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwasserdrohnen (10) mit einer zur Metalldetektion geeigneten und mit einer Elektronikeinrichtung (16) verbundenen Antenneneinrichtung (26) ausgebildet ist, die mittels einer Antriebseinrichtung (58) zwischen einer an der Unterwasserdrohne (10) strömungsgünstig anliegenden Ruheposition und einer von der Unterwasserdrohne (10) weggeklappten Detektorstellung verstellbar ist.

2. Unterwasserdrohne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten der Antenneneinrichtung (26) in der Detektorstellung eine Halteeinrichtung (60) vorgesehen ist.

3. Unterwasserdrohne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenneneinrichtung (26) einen Klappmechanismus (28) mit Tandem-Antennenelementen (54, 56) aufweist, wobei in der Ruheposition der Klappmechanismus (28) und die Tandem-Antennenelemente (54, 56) an der Unterwasserdrohne (10) platzsparend anliegen und in der Detektorstellung die Tandem- Antennenelemente (54, 56) eine von der Unterwasserdrohne (10) beabstandete Antennenfläche festlegen.

4. Unterwasserdrohne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwasserdrohne mit einem strömungsgünstig ausgebildeten Stauraum (24) für die in der Ruheposition befindliche Antenneneinrichtung (26) ausgebildet ist, aus dem die Antenneneinrichtung (26) mittels der Antriebseinrichtung (58) in die Detektorstellung heraus verstellbar ist.

5. Unterwasserdrohne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (58) mit Federelementen ausgebildet ist.

6. Unterwasserdrohne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (60) durch flexible Elemente gebildet ist.

7. Unterwasserdrohne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten der Antenneneinrichtung (26) in der Ruheposition eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, die in der Minen-Bekämpfungsendphase entriegelt wird.

8. Unterwasserdrohne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappmechanismus (28) aus elektrisch isolierenden Materialien besteht.

9. Unterwasserdrohne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappmechanismus (28) derartig ausgebildet ist, daß die Tandem-Antennenelemente (54, 56) in der Detektorstellung gegen den Drohnenantrieb (62) axial versetzt sind.

10. Unterwasserdrohne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tandem-Antennenelemente (54, 56) in der Detektorstellung in Längsrichtung der Unterwasserdrohne (10) orientiert sind.