DE4323904A1 - Unterwasserdrohne - Google Patents

Description

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

Derartige Unterwasserdrohnen sind beispielsweise in der DE-Z "wt", 5/87, Seiten 42 bis 49, in der DE-Z "Marine Rundschau", 5/1988, Seiten 279 bis 284 und in der DE-Z "Soldat und Technik", 9/1992, Seiten 578 bis 601 beschrieben. Bei diesen bekannten Unterwasserdrohnen kann die Navigation insbesondere bei unbekannter Strömung problematisch sein, was in einer zeitaufwendigen Ansteuerung der Unterwasserdrohne zur zu bekämpfenden Seemine resultieren kann. Bei der besagten Seemine kann es sich um eine Seegrundmine oder um eine Ankertaumine handeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasserdrohne der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Navigation auch bei unbekannter Meeresströmung vergleichsweise einfach ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß erfolgt die Orientierung der Unterwasserdrohne gegenüber einem erdfesten Transponder, der ein Inertialsystem bildet, so daß ein Versatz, d. h. eine Abtrift, infolge Wasserströmung ausgeschlossen ist. Der besagte Transponder kann von der Unterwasserdrohne bei Erreichen des Zielgebietes ausgesetzt werden, um als Referenz für die Orientierung der mindestens näherungsweise kreisförmige Suchbahn zu dienen. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der Transponder von einem in bezug auf die Unterwasserdrohne übergeordneten System in der Nachbarschaft der zu bekämpfenden Mine abgesetzt wird.

Erfindungsgemäß schwimmt die Unterwasserdrohne autonom gelenkt während der Suchphase entlang einer mindestens näherungsweise gegebenen Kreisbahn, die in ihrem Inneren, d.g. in ihrem Zentrum, den Transponder sowie die zu bekämpfende Mine enthält. Hierbei bildet der Transponder den erdfesten Bezugspunkt für die kreisförmige Suchbahn mit dem Transponder als Mittelpunkt. Die zu bekämpfende Mine befindet sich an einem beliebigen Ort innerhalb der Kreisbahn. Der Radius der Kreisbahn ist mindestens so groß wie die Summe der in den vorangehenden Missionsabschnitten der Unterwasserdrohne aufgebauten Navigationsfehler. Die vertikale Bewegung der Unterwasserdrohne wird durch eine Höhenregelungseinrichtung festgelegt. Die horizontale Bewegung der Unterwasserdrohne auf dem Suchkreis ist hierbei so ausgelegt, daß die Unterwasserdrohne den inertial ortsfesten Transponder mit einem möglichst konstanten Suchradius umläuft und das Gebiet innerhalb der kreisförmigen Suchbahn mit seiner in der Detektionsstellung in Querrichtung der Drohne orientierten Sonareinrichtung nach der zu bekämpfenden Mine absucht. Die akustische Transponderverbindung erlaubt die Messung des Abstandes Drohne - Transponder mit hoher Genauigkeit. Zur Steuerung der Drohne auf einer angenäherten Kreisbahn würde die Entfernungsmessung allein schon ausreichen. Die Sonareinrichtung erlaubt jedoch auch die relative Transponderpeilung zu bestimmen, die als zusätzliche Steuerinformation zur Einhaltung der Kreisbahn dienen kann. Die Geometrie der Sonareinrichtung ist vorzugsweise derartig dimensioniert, daß die Sonareinrichtung in der querab orientierten Detektionsstellung stets die vom Transponder emittierten akustischen Signale empfangen kann. Dabei liegen die Suchsignale der querab orientierten Sonareinrichtung und die Transponder-Antwortsignale zweckmäßigerweise in unterschiedlichen Frequenzbereichen. Die Geometrie der Sonareinrichtung ist außerdem dem Störverhalten der Unterwasserdrohne derartig angepaßt, daß das Suchgebiet vollständig, d. h. ohne Lücken, während eines Umlaufs der Drohne entlang der Kreisbahn, d. h. entlang des Suchkreises, erfaßt werden kann. Eine Nachführung der Sonareinrichtung ist durch geeignete mechanische Verschwenkung oder durch ein an sich bekanntes elektronisches Beamforming realisierbar. Nach dem Erkennen der zu bekämpfenden Seemine ergibt sich der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne, der in der Verschwenkbarkeit der Sonareinrichtung zwischen der in Querrichtung der Unterwasserdrohne orientierten Detektions­ bzw. Suchstellung und der in Längsrichtung der Drohne orientierten Bekämpfungsstellung besteht. Bei der Bekämpfung von Seegrundminen ist die Sonareinrichtung der Unterwasserdrohne in der Anlaufphase derartig stabilisiert, daß die zu bekämpfende Mine permanent innerhalb des Schallstrahles verbleibt und die Fahrtrichtung der Unterwasserdrohne von der Richtung des besagten Schallstrahles geführt wird.

Die erfindungsgemäße Unterwasserdrohne wird zweckmäßigerweise durch eine Nickbewegung und durch eine Gierbewegung auf Kollisionskurs zur zu bekämpfenden Mine gelenkt. Bei der entsprechenden Annäherung an die zu bekämpfende Mine schwenkt dann die Sonareinrichtung von einem Prozessor bzw. einem entsprechenden Rechenprogramm gesteuert von der Querab-Orientierung aus der Kreisbahn- Suchphase in Längsrichtung der Unterwasserdrohne und verbleibt in dieser Orientierung bis zum Überlauf der zu bekämpfenden Seegrundmine. Beim Übergang von der kreisförmigen Suchbahn in die Anlaufphase, d. h. wenn die Drohne auf Kollisionskurs geht, wird die Sonareinrichtung kontinuierlich aus ihrer Querab-Position nach vorne in die Voraus-Position geschwenkt. Dabei wird die Fahrtrichtung der Drohne so nachgeführt, daß die zu bekämpfende Mine permanent im Sonarstrahl verbleibt. Das hat zur Folge, daß die Unterwasserdrohne die Mine mit nach vorne geschwenkter Sonareinrichtung auf Kollisionskurs überläuft.

Soll mit der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne anstelle einer Seegrundmine eine Ankertaumine bekämpft werden, so ist die Sonareinrichtung von vorneherein nach vorne orientiert. Wegen der unterschiedlichen Sonarverhältnisse (wesentlich geringere Zielverdeckung durch Nachhall) ist eine Detektion einer Ankertauchmine wesentlich erleichtert.

Die Mine wird bereits beim geraden Anlauf auf das markierte Zielgebiet geortet. Das Zielerwartungsgebiet wird durch Schwenken der Sonareinrichtung in einem Winkelbereich um die Vorausrichtung oder bei fest voraus fixierten Wandlern durch eine gesteuerte Schlängelbewegung der Drohne (Gieren) akustisch abgebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne ergeben sich die Vorteile, daß keine Kenntnis der inertialen Position der Unterwasserdrohne erforderlich ist, daß keine Kenntnis der lokalen Strömungsverhältnisse notwendig ist, und daß unbekannte Strömungsverhältnisse die Ausdehnung bzw. Größe des Suchgebietes um eine zu bekämpfende Seemine herum nicht erhöhen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das potentielle Zielgebiet zeitsparend und kostengünstig lückenlos abgesucht wird.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Unterwasserdrohne bzw. ihrer Wirkungsweise.

Die Zeichnungsfigur zeigt eine Unterwasserdrohne 10 mit einem Antrieb 12, mit Steuerungsorganen 14 und mit einer Sonareinrichtung 16, die mit einem Prozessor 18 wirkverbunden ist. Die Unterwasserdrohne 10 bewegt sich von einer (nicht gezeichneten) Führungsplattform bzw. einem nicht gezeichneten Führungsschiff entlang einer mehr oder weniger geradlinigen Bahn 20 in Richtung zu einer zu bekämpfenden Seemine 22, in deren Nachbarschaft ein erdfester Transponder 24 lokalisiert ist.

Die Sonareinrichtung 16 ist ursprünglich in Querrichtung der Drohne orientiert. Sobald mit Hilfe der querab orientierten Sonareinrichtung 16 der Transponder 24 erfaßt worden ist, schwenkt die Unterwasserdrohne 10 auf eine Kreisbahn 26 ein und umläuft den Transponder 24 bzw. die zu bekämpfende Seemine 22 mit einem möglichst konstanten Suchradius R. Im Mittelpunkt der Kreisbahn 26 befindet sich der erdfeste Transponder 24. Die zu bekämpfende Mine 22 kann an einer beliebigen Stelle innerhalb der Kreisbahn 26 liegen. Die Unterwasserdrohne 10 kann entlang der Kreisbahn 10 eine durch den Doppelpfeil 28 angedeutete Nickbewegung sowie eine durch den Doppelpfeil 30 angedeutete Gierbewegung ausführen, um das Suchgebiet vollständig und ohne Lücken während eines Umlaufes entlang der Kreisbahn 26 abzusuchen und die zu bekämpfende Mine 22 zu erfassen. Das Minenziel wird im allgemeinen auf zwei Bahnabschnitten der Kreisbahn angestrahlt und kann als Ziel erkannt und lokalisiert werden. In beiden Bahnabschnitten sind dabei im allgemeinen Entfernung und Aspektwinkel unterschiedlich. Der Prozeßrechner der Drohne entscheidet nach Detektion der Mine über die optimale Ausgangsposition für die Angriffsphase. Die Sonareinrichtung wird auf Zielverfolgung umgeschaltet. Anschließend 22 schwenkt die Sonareinrichtung 16 durch den Prozessor 18 gesteuert von der Querab-Orientierung aus der Suchphase in die Längsrichtung der Unterwasserdrohne 10, was durch den bogenförmigen Pfeil 32 angedeutet ist. In dieser Längsorientierung bleibt die Sonareinrichtung 16 bis zum Überlauf der zu bekämpfenden Seemine 22, wonach die Bekämpfung der Seemine 22 mittels eines Wirkteiles der Unterwasserdrohne 10 erfolgt. Die Sonareinrichtung 16 ist zeichnerisch als von der Drohne wegstehend verdeutlicht. Vorzugsweise befindet sich die schwenkbare Sonareinrichtung 16 jedoch im Innern der Unterwasserdrohne 10, um z. B. den Strömungswiderstand zu minimieren.

Claims (6)

1. Zur Bekämpfung einer Unterwassermine (22) vorgesehene Unterwasserdrohne (10) mit einer Sonareinrichtung (16) zur Detektion der zu bekämpfenden Mine (22), dadurch gekennzeichnet , daß die Sonareinrichtung (16) an der Drohne (10) zwischen einer in Querrichtung der Drohne (10) orientierten Detektionsstellung und einer in Längsrichtung der Drohne (10) orientierten Bekämpfungsstellung verschwenkbar angeordnet ist, wobei die Drohne (10) in der Detektionsstellung einen in der Nähe der zu bekämpfenden Mine (22) gesetzten Transponder (24) bzw. die zu bekämpfende Mine (22) mindestens näherungsweise auf einer Kreisbahn (26) umschwimmt, von der aus die Drohne (10) dann in eine radiale Richtung zur Mine (22) in die Bekämpfungsstellung und die Sonareinrichtung (16) im entgegengesetzten Schwenkrichtungssinn in Längsrichtung der Drohne (10) zur zu bekämpfenden Mine (22) orientiert wird.

2. Drohne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Sonareinrichtung (16) derartig dimensioniert ist, daß die Sonareinrichtung (16) in der querab orientierten Detektionsstellung zum stetigen Empfang der Transpondersignale geeignet ist.

3. Drohne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich der Suchsignale der in der querab orientierten Detektionsstellung befindlichen Sonareinrichtung (16) vom Frequenzbereich der Transpondersignale verschieden ist.

4. Drohne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest in der Detektionsstellung zur Ausführung einer Nick- und einer Gierbewegung geeignet ist.

5. Drohne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtdiagramm der Sonareinrichtung zumindest in deren Detektionsstellung elektrisch oder mechanisch in Form einer Nick- und Gierbewegung schwenkbar ist.

6. Drohne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschwenken der Sonareinrichtung (16) von der in der Detektionsstellung gegebenen Querab- Orientierung in die in der Bekämpfungsstellung gegebene Längsorientierung ein Prozessor (18) vorgesehen ist.