EP0414865A1 - Process for masking the noise signals emitted by the sound-emitting mechanical elements of a vehicle, in particular a submerged submarine, and submarine. - Google Patents

Process for masking the noise signals emitted by the sound-emitting mechanical elements of a vehicle, in particular a submerged submarine, and submarine.

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EP0414865A1
EP0414865A1 EP90904230A EP90904230A EP0414865A1 EP 0414865 A1 EP0414865 A1 EP 0414865A1 EP 90904230 A EP90904230 A EP 90904230A EP 90904230 A EP90904230 A EP 90904230A EP 0414865 A1 EP0414865 A1 EP 0414865A1
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submarine
sound
frequency
frequency spectrum
modulated
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    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/28Arrangement of offensive or defensive equipment
    • B63G8/34Camouflage
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    • H04K3/82Jamming or countermeasure characterized by its function related to preventing surveillance, interception or detection
    • H04K3/827Jamming or countermeasure characterized by its function related to preventing surveillance, interception or detection using characteristics of target signal or of transmission, e.g. using direct sequence spread spectrum or fast frequency hopping
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    • H04K3/46Jamming having variable characteristics characterized in that the jamming signal is produced by retransmitting a received signal, after delay or processing
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    • H04K3/68Jamming involving special techniques using passive jamming, e.g. by shielding or reflection
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    • H04K3/00Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/80Jamming or countermeasure characterized by its function
    • H04K3/82Jamming or countermeasure characterized by its function related to preventing surveillance, interception or detection
    • H04K3/825Jamming or countermeasure characterized by its function related to preventing surveillance, interception or detection by jamming

Definitions

  • the invention is intended, in particular, to mask the sound source or camouflage the submarine.
  • both active and passive systems are used to locate the submarines
  • Passive location methods take advantage of physical phenomena that are caused by the submarine itself. For example, it is known to take advantage of the fact that the metallic parts of the submarine disrupt the earth's magnetic field when locating submarines. Positioning probes are therefore known which are based on the principle of nuclear magnetic resonance and are towed by ships or aircraft on a long line over the areas of the sea to be searched in order to detect faults in the earth's magnetic field. - -
  • nuclear reactors such as those used on board submarines
  • the control rods are moved in the reactor vessel at a predetermined frequency, the immersion depth of the control rods being adjustable so that the power emitted by the nuclear reactor can be adjusted in this way.
  • a relatively intense sound signal also arises which can be used to locate such submarines driven by nuclear technology.
  • a method is known from DE-OS 34 06 343 with which sound signals from submarines, the intensity of which is only slightly above that of the ambient noise, can be recognized from the ambient noise. Numerous measures are known for preventing submarines from being recognized by the passive sound location systems described above.
  • the essential measure is, of course, to reduce the overall sound emission of the submarine if possible.
  • particularly low-noise machine parts for example bearings, are used in the drive area of the submarine, so that the total sound energy generated is kept as low as possible.
  • the extent of the emitted sound waves can also be reduced in hazardous situations by reducing the drive power by so-called "creep speed". However, this naturally degrades the submarine's ability to evade detection by enemy ships by removing them.
  • this known electrical system has the disadvantage that it can only camouflage the submarine submerged as long as the frequency ranges of enemy passive location systems do not also operate in the range of 30 kHz, for example.
  • the enemy can locate the submarines submerged by checking the new frequency range by appropriately redesigning his passive location system.
  • a device for disrupting the location of submarines in which a body can be ejected from a submarine that is equipped with a sound-emitting device. This body is used to mislead a sonar system, ie an active acoustic location system on board an enemy vehicle.
  • EP-OS 237 891 a device for disturbing and deceiving waterborne sound locating systems is known.
  • a supporting body of the known device is provided with pyrotechnic charges, the combustion of which leads to the impulsive release of gas bubbles, which, for example, cause low-frequency structure-borne noise vibrations and high-frequency oscillating outer cavitation layers on a housing, from which they also emerge to form a bubble curtain.
  • the known device is intended to distract from an object to be protected and to simulate a reflecting target object due to the slowly floating bubbles.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method and a submarine of the type mentioned at the outset in such a way that the location is made considerably more difficult, if not impossible, by passive sound location systems, in that the amplitude of the signals received by the passive sound location systems get into the area of natural noise and go under.
  • this object is achieved according to the invention in that the first frequency spectrum is modulated by influencing the sound source.
  • the object on which the invention is based is achieved in that means are provided for influencing the mechanical elements in such a way that a first frequency spectrum emitted by the mechanical elements is modulated.
  • Modern passive sound locating systems must first recognize sound signals from searched submarines as such before locating, i.e. a determination of the exact position of the submarine becomes possible.
  • the passive sound locating system must distinguish the sound waves emitted by the submarine from the sound events in the natural environment, which is possible only because the sound signals emitted by the submarine stand out from the ambient sound.
  • the frequency spectrum is modulated, on the other hand, the radiated sound energy is additionally distributed on sidebands, so that the amplitude of the carrier signal is reduced accordingly and is ultimately lost in the noise of the ambient sound.
  • the sound-generating elements are, as a rule, periodically or quasi-periodically actuated components of the submarine, for example a drive shaft or drive screw rotating at a predetermined speed.
  • the passive sound location system therefore only needs to search for those sound signals in the ambient noise that have a pronounced intensity distribution of the frequency spectrum, because such sound events do not occur in the natural ambient noise.
  • the passive sound locating system cannot consequently distinguish these sound signals, which no longer obey regularities, from the likewise stochastic sound signals of the environment.
  • Macroscopically moved is to be understood here to mean those parts which are visibly moved, for example, in the drive train of the submarine, for example rotating shafts, engine parts, drive screws and the like. If these macroscopically moved elements are frequency-modulated, this means in the spectral range Distribution of the emitted sound signals so that a large number of sidebands are formed, the frequency spacing and amplitude of which, due to the stochastic modulation, vary constantly according to random factors, so that no regular appearance remains in the emitted sound image.
  • the radiated power is distributed to the carrier and the sidebands, so that a previously monochromatic signal with a small bandwidth and a large amplitude is now converted into a smoothed signal with a large bandwidth and low amplitude is implemented.
  • a spectral distribution with an irregular envelope curve arises, the shape of which fluctuates constantly as a result of the stochastic modulation.
  • the movement amplitude can also be modulated for macroscopically moved mechanical elements.
  • the method described above can be used advantageously to disguise sound sources_de ⁇ yjersch, iedensten.Art, as well as to disguise sound sources in the form of land or aircraft of all kinds, however, as already explained, the method for camouflaging is particularly preferred of a submersible submerged, in which case the movement sequence of drive elements of the submarine is then preferably modulated.
  • This measure has the advantage that the essential sound-generating elements, namely the drive elements, are influenced in such a way that the sound signals emitted by them are obscured in the manner described.
  • the main sound-generating element namely, the drive chain of the submarine is influenced in the manner mentioned, so that a considerable Re d u ⁇ total radiated sound power cation is possible.
  • the natural frequency is modulated by self-resonant mechanical elements forming the sound source.
  • the natural frequency of resonant components of the submarine is then modulated.
  • the sound source is in an environment with extraneous sound, that a second frequency spectrum of the extraneous sound is recorded, that second intensity maxima of the second frequency spectrum are determined and that by influencing the sound source the first frequency spectrum is shifted with its first intensity maximum to the frequency of one of the second intensity maxima of the second frequency spectrum.
  • This variant of the method according to the invention can also be used with particular advantage for camouflaging a submersible submersible, namely by recording the second frequency spectrum of the sea surrounding the submarine and the frequency of the movement sequence of drive elements of the submarine to the frequency of one of the second intensity maxima is moved.
  • the natural frequency of naturally resonant components of the submarine can be changed in such a way that the radiated frequency spectrum is shifted to the maximum of the ambient sound.
  • an actuating stage can be provided in a supply unit of a drive motor.
  • This measure has the advantage that e.g. the speed of the drive motor, when using an electric motor, can be influenced by varying the supply voltage or supply frequency in order to produce the effects described in detail.
  • an adjustable clutch can be arranged in a drive train of the submarine.
  • This measure has the advantage that the desired influencing of the sound-generating elements can also be achieved by stochastic opening and closing of the coupling, a coupling being a particularly suitable machine element, since it is intended for the separation and closing of a power flow in a drive train is provided.
  • auxiliary energy can be fed into a drive train of the submarine depending on the control stage.
  • This measure has the advantage that the sound-generating events are also influenced in the desired manner by stochastic feeding in of the auxiliary energy.
  • an auxiliary energy store can be connected to the drive train via an adjustable coupling.
  • This measure has the advantage that the drive power or a part thereof can alternatively be used for charging the auxiliary energy store by selective closing and opening of clutches and the auxiliary energy store can then be partially or completely discharged again by coupling to the output of the drive train .
  • a transmission which can be set in the transmission ratio is arranged in a drive train of the submarine.
  • a resilient transmission element is arranged in a drive train of the submarine and can be bridged by means of an adjustable coupling. This measure also has the advantage that the sound waves generated are influenced in the desired manner by stochastically changing the elasticity of the drive train.
  • an embodiment of the invention is preferred in which means are provided for setting an angle of attack of a drive screw of the submarine.
  • This measure has the advantage that existing components can largely be used anyway, because it is known to vary the drive power of the submarine by adjusting the angle of attack of the drive screw.
  • a movement unit for the control rods can be set.
  • adjustable mechanical clamping means are arranged on self-resonant elements.
  • This measure has the advantage that the natural resonance of the elements mentioned can be varied in a simple manner by exerting a mechanical tensile or compressive stress on the elements mentioned in a stochastic manner.
  • the clamping means are piezo elements, because piezo elements are particularly simple voltage / pressure converters, and the natural resonance of the elements mentioned can thus be easily modulated by electrical signals.
  • adjustable mechanical coupling means are arranged between self-resonant elements.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a combat situation in which a frigate tries to locate a submersible submarine by means of a passive sound locating system
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the spectral distribution of sound signals over frequency for the sound events of a natural marine environment
  • FIG. 4 shows the spectral distribution of FIG. 2, but with the simultaneous occurrence of the monochromatic sound event according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows the sound event from FIG. 3, but for the case of periodic amplitude modulation
  • Fig. 7 shows the sound event of Fig. 3, but for the d
  • FIG. 8 shows the spectral distribution of FIG. 2, but in the presence of the sound signal according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows the sound event of FIG. 7, but with a shifted carrier frequency;
  • FIG. 10 shows the spectral distribution of FIG. 8, but for the sound event of FIG. 9;
  • 11 is an extremely schematic block diagram of a
  • FIG. 12 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced separating clutch in the drive train;
  • FIG. 13 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with the stochastically influenced connection of an auxiliary energy store
  • FIG. 14 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced transmission gear
  • FIG. 15 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced elastic transmission element
  • FIG. 16 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced phase shifter in the drive train;
  • FIG. 17 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with stochastically influenced adjustment of the inclination angle of the drive screw; 18 shows a schematic representation of a nuclear reactor for driving a submarine with stochastically influenced adjustment of the control rods;
  • 10 denotes a sea on which a frigate 11 is located in search of submarines.
  • the frigate 11 is provided with a passive sound location system 13, which has an opening cone 14, for example.
  • the frigate 11 in turn generates sound waves 15, in particular by driving the frigate 11.
  • 24 is intended to symbolize the proportion of sound waves that is generated by the movement device of the control rods of the nuclear drive 21, as will be explained further below in relation to FIG. 18.
  • 25 is intended to symbolize the proportion of sound waves that are generated by the drive elements of submarine 20, in particular by the rotating shaft, the rotating motor elements and the like.
  • 26 is intended to symbolize the portion of the sound waves that is generated by the rotation of the screw 23, in particular by the cavitations caused by the screw 23.
  • the submarine 20 is also equipped with a passive sound location system 27 which sweeps over a cone 28.
  • a passive sound location system is to be understood below to mean any device that is able to receive and analyze sound signals.
  • the intensity of a sound signal S is plotted as the first frequency spectrum 30 over the frequency f.
  • the first frequency spectrum 30 is intended to represent the natural environment in the absence of artificial sound sources.
  • the first frequency spectrum 30 is provided with a first maximum 31, which is generated by natural environmental influences, for example by a swell associated with a specific wind strength.
  • FIG. 3 shows in the time domain t a first sound signal 32 of a sinusoidal, ie periodic shape, which is intended to symbolize a sound signal US emitted by a submarine.
  • the frequency of the first sound signal 32 can for example correspond to the speed of the shaft 22.
  • harmonics and other phenomena are not taken into account in the representation of FIG. 3 and the following figures.
  • the submarine 20 comes into the area of the cone 14 of the passive sound location system 13 of the frigate 11, then a superimposed, pronounced second frequency spectrum 33 appears in the first frequency spectrum 30, which in the idealized case of the monochromatic sound event of the first sound signal 32 of FIG. 3 corresponds to a high narrow line at a frequency ⁇ 2 of the wave.
  • the second frequency spectrum 33 in the form of the narrow line can be clearly distinguished from the background of the first frequency spectrum 30.
  • FIG. 5 now shows the case in which the first sound signal 32a is periodically amplitude-modulated, as illustrated with a periodic envelope 34 in FIG. 5.
  • sidebands arise from an amplitude modulation at a distance of the modulation frequency from the carrier, which is evident in FIG. 6 in the first frequency spectrum 30 by a superimposed second frequency spectrum 33a, which now has sidebands 35.
  • the amplitude of the carrier is significantly reduced compared to the unmodulated case in FIG. 4 because the sound power is now distributed over the carrier and the two side bands.
  • the second frequency spectrum 33 can still be clearly distinguished from the background of the first frequency spectrum 30.
  • FIG. 7 now shows a further step in which the first sound signal 32b is stochastically amplitude modulated, which is indicated by a stochastic envelope 36.
  • “Stochastic” should be understood to mean any procedure that is generated by a random generator or in any other way and that is not subject to any laws.
  • Fig. 9 now shows that with unchanged amplituden ⁇ stochastically modulated first sound signal 32c now whose frequency has been increased and 'in such a way that the carrier frequency with the frequency fi of the first maximum corresponds 31st
  • FIG. 11 shows a drive train of submarine 20 in an extremely schematic block diagram.
  • FIGS. 12 to 17 show variants of the block diagram according to FIG. 11, with elements that match are identified by the same reference numerals, but with the addition of a small letter.
  • FIG. 12 shows a first variant in which a first clutch 45 is arranged between the electric motor 41a and the drive screw 40a.
  • the control stage 43a controls the first clutch 45 in this case.
  • the speed of the drive screw 40a can be pulse-modulated, so that the desired sidebands are also set, and in the case of stochastic pulse modulation the desired stochastic distribution of the sidebands is set.
  • a second clutch 46 is arranged, by means of which a flywheel 47 or another kinetic energy store can be shifted into the drive train via a summation gear, which is only indicated at 48.
  • the clutches 45b, 46 are actuated by the actuating stage 43b, so that by selectively opening and closing these clutches 45b, 46 either the electric motor 41b works on the drive screw 40b as well as on the flywheel 47 when the clutches 45b and 46 are closed or when the first clutch 45b is open and the second clutch 46 is closed, only the flywheel 47 is working on the drive screw 40b or when the first clutch 45b is closed and the second clutch 46 is open, only the electric motor 41b is driving the drive screw 40b.
  • a continuously variable transmission 49 is connected between the electric motor 41c and the drive screw 40c.
  • the control stage 43c controls the stepless Gear 49 on, so that the transmission ratio is varied stochastically, which likewise leads to a stochastic variation in the speed of the drive screw 40c.
  • an elastic transmission element 51 is arranged between the electric motor 41d and the drive screw 40d and can be bridged by means of a third coupling 50.
  • the third clutch 50 is controlled by the actuating stage 43d.
  • the drive train When the third clutch 50 is open, the drive train is relatively soft due to the now switched-on elastic transmission element 51, while when the third clutch 50 is closed, the drive train is correspondingly stiff.
  • the desired effect can also be achieved by stochastic switching back and forth between these two states.
  • a differential 42 is connected between the electric motor 41e and drive screw 40e, in which the two bevel gears located directly in the drive train rotate at the same speed, but in opposite directions, while the third, with its axis at right angles to it ordered bevel gear in a plane perpendicular to the plane of FIG. 16 is pivotable about the axis of the drive train.
  • This pivoting movement produces a phase shift between the rotary movement at the input and at the output of the differential 52.
  • the control stage 43e now stochastically adjusts the third bevel gear in this plane, so that the drive of the drive screw 40e is phase-modulated.
  • an actuation unit 53 is finally provided for the setting angle 54 of the drive screw 40f and the actuation unit 53 is controlled by the actuating stage 43f.
  • the angle of attack 54 is modulated stochastically, which also leads to the formation of side bands.
  • the nuclear reactor 60 has a reactor vessel 61 in which, in a known manner, control rods 62 can be moved axially by means of an actuating unit 63 in order to be able to adjust the power emitted by the nuclear reactor 60.
  • the actuating unit 63 is acted upon stochastically by the actuating stage 43e, so that the control rods 62 are displaced axially in a random manner in the reactor vessel 61. It is understood that the arrangement can be made such that the time integral of the immersed state of the control rods 62 is nevertheless e.g. can be kept constant in order to keep the output of the nuclear reactor 60 constant.
  • FIGS. 19 and 20 illustrate extremely schematically situations in which it is not the movement sequence but rather the natural frequency is influenced by resonant elements.
  • the coupling of the spring 74 to the second spatially fixed point 71 is interrupted by a piezo element 75 which is acted upon by the actuating stage 43h.
  • a second mass 80 is additionally provided, so that two vibratory structures 72/73 and 74/80 are arranged between the fixed points 70, 71.
  • the piezo element 75i in this case symbolizes the coupling between the two vibratory systems 72/73 and 74/80 and is acted upon by the actuating stage 43i.

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Abstract

Un procédé permet d'agir sur une source de bruits, notamment dans un sous-marin immergé (20). Le sous-marin agit comme source de bruits et émet un signal acoustique (S; 24, 25, 26) caractérisé par un premier spectre de fréquences avec au moins une première intensité maximale. Afin de rendre plus difficile la détection du spectre de fréquences par des systèmes (13) de localisation passive de bruits, le premier spectre de fréquences est stochastiquement modulé et/ou la fréquence de l'intensité maximale est décalée par altération de la source de bruits.A method makes it possible to act on a source of noise, in particular in a submerged submarine (20). The submarine acts as a source of noise and emits an acoustic signal (S; 24, 25, 26) characterized by a first frequency spectrum with at least a first maximum intensity. In order to make it more difficult to detect the frequency spectrum by passive noise location systems (13), the first frequency spectrum is stochastically modulated and / or the frequency of the maximum intensity is shifted by alteration of the noise source. .

Description

Verfahren zum Beeinflussen einer Schallquelle eines Unterseebootes und Unterseeboot Method for influencing a sound source of a submarine and submarine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen einer Schallquelle , insbesondere eines getauchten Unterseebootes , wobei die Schallquelle ein Schallsignal mit einem ersten Frequenzspektrum mit mindestens einem ersten Intensitätsmaximum abstrahlt. Die Erfindung betrifft ferner ein Unterseeboot mit schallab¬ strahlenden mechanischen Elementen und Mitteln zum Tarnen der abgestrahlten Schallsignale.The invention relates to a method for influencing a sound source, in particular a submersible, wherein the sound source emits a sound signal with a first frequency spectrum with at least a first intensity maximum. The invention further relates to a submarine with sound-emitting mechanical elements and means for camouflaging the emitted sound signals.
Mit der Erfindung soll insbesondere die Schallquelle ver¬ schleiert bzw. das Unterseeboot getarnt werden.The invention is intended, in particular, to mask the sound source or camouflage the submarine.
Im Rahmen der Bekämpfung von Unterseebooten verwendet man zum Orten der Unterseeboote sowohl aktive wie auch passive Systeme,As part of the fight against submarines, both active and passive systems are used to locate the submarines,
Bei den aktiven Systemen {z.B. SONAR) wird von Bord eines suchenden Fahrzeugs, beispielsweise einer Fregatte, ein Such¬ signal abgestrahlt, im allgemeinen ein Schallsignal im Schall¬ oder Infraschallbereich. Diese Schallsignale werden an der Oberfläche des Unterseeboots reflektiert und gelangen auf Empfänger an Bord des suchenden Fahrzeugs, so daß mittels geeigneter Auswerteverfahren aus diesen empfangenen Signalen die Position des Unterseeboots bestimmt werden kann.With the active systems {e.g. SONAR) a search signal is emitted from a searching vehicle, for example a frigate, generally a sound signal in the sound or infrasound range. These sound signals are reflected on the surface of the submarine and reach receivers on board the searching vehicle, so that the position of the submarine can be determined from these received signals by means of suitable evaluation methods.
Um Unterseeboote gegen solche aktive Ortungsverfahren zu schützen, ist es bekannt, das Unterseeboot an seiner Außenhülle mit einer Beschichtung zu versehen, die auftreffende Schall¬ signale bestmöglich absorbiert.In order to protect submarines against such active locating methods, it is known to provide the submarine with a coating on its outer shell which absorbs incident sound signals as best as possible.
Aus der DE-OS 33 32 754 ist ein Unterwasserschiff bekannt, das gegen Erkennung durch ein Tieffrequenz-Aktiv-Sonar, d.h. ein passives Schallortungssystem getarnt werden soll. Hierzu sind insbesondere am Bug und am bugseitigen Turmbereich breit- bandige Keilabsorber angeordnet, die ihrerseits an die jewei¬ ligen Schiffskonturen angepaßt sind und selbst keine Schallre¬ flexionseigenschaften aufweisen. Auf diese Weise soll die Erkennbarkeit des Unterseeboots, nämlich das sogenannte Zielmaß um ca. 10 bis 15 dB vermindert werden können. Auch ist bereits vorgeschlagen worden, Turbulenzen an umströmten Unterwasserteilen von Unterseebooten durch Einbringen chemischer Additive herabzusetzen (DE-OS 23 18 304) .From DE-OS 33 32 754 an underwater ship is known which is to be camouflaged against detection by a low-frequency active sonar, ie a passive sound location system. For this purpose, broadband wedge absorbers are arranged in particular on the bow and on the bow side of the tower, which in turn are adapted to the respective ship contours and do not themselves have any sound reflection properties. In this way, the recognizability of the submarine, namely the so-called target dimension, should be reduced by approx. 10 to 15 dB. It has also already been proposed to reduce turbulence on the submarine parts around which water flows by introducing chemical additives (DE-OS 23 18 304).
Bei den passiven Ortungsverfahren werden hingegen physikalische Erscheinungen ausgenutzt, die vom Unterseeboot selbst verursacht werden. So ist es beispielsweise bekannt, zum Orten von Unter¬ seebooten die Tatsache auszunutzen, daß die metallischen Teile des Unterseeboots das Erdmagnetfeld stören. Es sind daher Ortungssonden bekannt, die auf dem Prinzip der kernmagnetischen Resonanz beruhen und von Schiffen oder Flugzeugen an einer langen Leine über den abzusuchenden Bereichen des Meers ge¬ schleppt werden, um Verwerfungen des Erdmagnetfelds zu detek- tieren. — -Passive location methods, on the other hand, take advantage of physical phenomena that are caused by the submarine itself. For example, it is known to take advantage of the fact that the metallic parts of the submarine disrupt the earth's magnetic field when locating submarines. Positioning probes are therefore known which are based on the principle of nuclear magnetic resonance and are towed by ships or aircraft on a long line over the areas of the sea to be searched in order to detect faults in the earth's magnetic field. - -
Ein weiteres passives Ortungsverfahren, wie es beispielsweise in der EP-PS 63 517, der EP-OS 120 520 sowie der EP-PS 213 418 beschrieben ist, beruht auf der Messung von Schallsignalen, die vom Unterseeboot abgestrahlt werden. Ein Unterseeboot strahlt nämlich in dem Umfange Schall an das umgebende Meer¬ wasser ab, wie bewegte Teile im Unterseeboot Schwingungen an die Außenhaut übertragen. In erster Linie werden meßbare Schallsignale von bewegten Antriebselementen des Unterseeboots, also von den rotierenden Teilen des Antriebsmotors und von der Welle erzeugt, aber auch die rotierende Schraube und die von der Schraube verursachte Kavitation sind als Schallquellen zu berücksichtigen. Schließlich werden auch bei der Betätigung der Höhen- und Tiefenruder, beim Ablassen von Luft und beim Verschieben von Trimmassen Schallsignale erzeugt, die mit entsprechend empfindlichen passiven Ortungssystemen an Bord moderner Fregatten erfaßt werden können. Bei Unterseebooten mit kerntechnischem Antrieb kommt in diesem Zusammenhang noch die Besonderheit hinzu, daß Kernreaktoren, wie sie an Bord von Unterseebooten eingesetzt werden, üblicher¬ weise mit periodisch betätigten Regelstäben ausgerüstet sind. Die Regelstäbe werden mit einer vorgegebenen Frequenz im Reaktorgefäß bewegt, wobei die Eintauchtiefe der Regelstäbe einstellbar ist, so daß auf diese Weise die vom Kernreaktor abgegebene Leistung eingestellt werden kann. Infolge der periodischen Bewegung relativ großer Massen entsteht jedoch auch ein verhältnismäßig intensives Schallsignal, das zur Ortung von derartigen kerntechnisch angetriebenen Unterseebooten herangezogen werden kann.Another passive location method, as described for example in EP-PS 63 517, EP-OS 120 520 and EP-PS 213 418, is based on the measurement of sound signals which are emitted by the submarine. A submarine in fact radiates sound to the surrounding sea water in the same way as moving parts in the submarine transmit vibrations to the outer skin. Measurable sound signals are primarily generated by moving propulsion elements of the submarine, i.e. by the rotating parts of the propulsion engine and by the shaft, but the rotating screw and the cavitation caused by the screw must also be taken into account as sound sources. Finally, sound signals are generated when the elevator and depth rudder are actuated, when deflating air and when shifting trimming masses, which can be detected on board modern frigates using correspondingly sensitive passive location systems. In this context, the special feature of submarines with a nuclear drive is that nuclear reactors, such as those used on board submarines, are usually equipped with periodically actuated control rods. The control rods are moved in the reactor vessel at a predetermined frequency, the immersion depth of the control rods being adjustable so that the power emitted by the nuclear reactor can be adjusted in this way. As a result of the periodic movement of relatively large masses, however, a relatively intense sound signal also arises which can be used to locate such submarines driven by nuclear technology.
Es ist andererseits bekannt, daß bei modernen, immer empfind¬ licher werdenden passiven Schallortungssystemen in immer größerem Maße auch der Schall berücksichtigt werden muß, der in der Umgebung des Unterseeboots vorhanden ist. Dieser natür¬ liche Schall wird im wesentlichen durch Meeresströmungen, Wellengang, Fischschwärme und dgl. erzeugt.On the other hand, it is known that with modern, increasingly sensitive passive sound locating systems, the sound that is present in the vicinity of the submarine must also be taken into account to an ever greater extent. This natural sound is essentially generated by ocean currents, waves, schools of fish and the like.
Beim Betrieb von passiven Schallortungssystemen macht sich dieser Umgebuiigsschall als Rauschen bemerkbar, das je nach Umgebungsbedingungen eine gleichmäßige oder eine ungleichmäßige Frequenzverteilung annehmen kann.When operating passive sound location systems, this ambient sound becomes noticeable as noise, which can assume an even or an uneven frequency distribution depending on the ambient conditions.
Aus der DE-OS 34 06 343 ist ein Verfahren bekannt, mit dem Schallsignale von Unterseebooten, deren Intensität nur gering¬ fügig über dem des Umgebungsrauschens liegt, aus dem Umgebungs¬ rauschen heraus erkannt werden können. Um Unterseeboote der Erkennung durch die vorstehend beschrie¬ benen passiven Schallortungssysteme zu entziehen, sind zahl¬ reiche Maßnahmen bekannt.A method is known from DE-OS 34 06 343 with which sound signals from submarines, the intensity of which is only slightly above that of the ambient noise, can be recognized from the ambient noise. Numerous measures are known for preventing submarines from being recognized by the passive sound location systems described above.
Die wesentliche Maßnahme besteht naturgemäß darin, die Schall¬ abgabe des Unterseeboots insgesamt nach Möglichkeit zu ver¬ mindern. Um dies zu erreichen werden insbesondere im Antriebs¬ bereich des Unterseeboots möglichst geräuscharme Maschinenteile, beispielsweise Lager, verwendet, damit die gesamthaft erzeugte Schallenergie möglichst gering gehalten wird.The essential measure is, of course, to reduce the overall sound emission of the submarine if possible. In order to achieve this, particularly low-noise machine parts, for example bearings, are used in the drive area of the submarine, so that the total sound energy generated is kept as low as possible.
Darüberhinaus ist es aber auch bekannt, an Bord von Unter¬ seebooten Schalldämmaßnahmen vorzunehmen, um unvermeidbaren Schall zumindest nicht an die Außenhülle des Unterseeboots gelangen zu lassen. Hierzu ist beispielsweise bekannt, die Außenhülle des Unterseeboots zweischalig auszubilden und den Zwischenraum mit einer Dicke von beispielsweise 30 cm mit Meerwasser zu fluten, damit möglichst wenig Schallwellen an die äußere Hülle des Unterseeboots gelangen können.In addition, however, it is also known to take sound insulation measures on board submarines in order to at least prevent unavoidable sound from reaching the outer shell of the submarine. For this purpose, it is known, for example, to design the outer shell of the submarine in two shells and to flood the space with a thickness of, for example, 30 cm with seawater, so that as little sound waves as possible can reach the outer shell of the submarine.
Weiterhin kann in Gef hrensituationen das Ausmaß der abgestrahl¬ ten Schallwellen auch dadurch vermindert werden, daß die Antriebsleistung durch sogenannte "Schleichfahrt" vermindert wird. Allerdings setzt dies naturgemäß die Fähigkeit des Unterseeboots herab, sich der Ortung durch feindliche Schiffe durch Entfernung von denselben zu entziehen.Furthermore, the extent of the emitted sound waves can also be reduced in hazardous situations by reducing the drive power by so-called "creep speed". However, this naturally degrades the submarine's ability to evade detection by enemy ships by removing them.
Aus der DE-OS 36 00 258 ist eine elektrische Anlage für Unter¬ seeboote bekannt, die Mittel zum Tarnen des Unterseeboots aufweist. Bei der bekannten Anlage berücksichtigt man die Tatsache, daß ein Wechselstromnetz des Unterseeboots im Fre quenzbereich zwischen 60 Hz und 400 Hz arbeitet und daß es unvermeidbar ist, daß Frequenzen in diesem Frequenzbereich zuzüglich ihrer Oberschwingungen über den Bootskörper an das umgebende Wasser abgegeben werden. Bei der bekannten elektri¬ schen Anlage wird daher für das Wechselstromnetz des Unter¬ seeboots eine Frequenz von beispielsweise 30 kHz vorgesehen, die weit oberhalb des Empfangsfrequenzbereichs fremder Or¬ tungssysteme liegt.An electrical system for submarines is known from DE-OS 36 00 258, which has means for camouflaging the submarine. In the known system takes into account the fact that an AC network of the submarine in the fre frequency range between 60 Hz and 400 Hz works and that it is inevitable that frequencies in this frequency range plus their harmonics are emitted via the hull to the surrounding water. In the known electrical system, a frequency of, for example, 30 kHz is therefore provided for the alternating current network of the submarine, which frequency is far above the reception frequency range of other location systems.
Allerdings hat diese bekannte elektrische Anlage den Nachteil, daß sie lediglich so lange eine Tarnung des getauchten Unter¬ seeboots bewirken kann, als die Frequenzbereiche feindlicher passiver OrtungsSysteme nicht ebenfalls im Bereich von bei¬ spielsweise 30 kHz arbeiten. Sobald also die bei der bekannten Anlage getroffenen Maßnahmen dem jeweiligen Feind bekannt sind, kann dieser durch entsprechende Umgestaltung seiner passiven Ortungssyste e die getauchten Unterseeboote durch Überprüfung des neuen Frequenzbereichs orten.However, this known electrical system has the disadvantage that it can only camouflage the submarine submerged as long as the frequency ranges of enemy passive location systems do not also operate in the range of 30 kHz, for example. As soon as the measures taken in the known system are known to the respective enemy, the enemy can locate the submarines submerged by checking the new frequency range by appropriately redesigning his passive location system.
Schließlich ist noch bekannt, passive Schallortungssysteme an Bord feindlicher Schiffe dadurch zu stören, daß Objekte ab¬ gesetzt werden, die eine hohe Schalleistung abstrahlen und damit die empfindlichen Empfangsgeräte der passiven Schall¬ ortungssysteme übersteuern.Finally, it is also known to disrupt passive sound location systems on board enemy ships by placing objects that emit a high sound power and thus override the sensitive receivers of the passive sound location systems.
So ist z.B. aus der DE-OS 33 00 067 eine Vorrichtung zum Stören der Ortung von U-Booten bekannt, bei der von einem Unterseeboot ein Körper ausgestoßen werden kann, der schallabgebend ausge¬ stattet ist. Dieser Körper dient zum Irreführen eines Sonar- Systems, d.h. eines aktiven akkustischen Ortungssystems an Bord eines feindlichen Fahrzeugs. Aus der EP-OS 237 891 ist eine Einrichtung zum Stören und Täuschen von Wasserschall-Ortungsanlagen bekannt. Ein Tragkδrper der bekannten Einrichtung ist mit pyrotechnischen Ladungen versehen, deren Abbrand zur Impulsfδrmigen Abgabe von Gasblasen führt, die z.B. niederfrequente Körperschallschwingungen und hochfrequent schwingende äußere Kavitationsschichten an einem Gehäuse hervorrufen, aus dem sie auch zur Ausbildung eines Blasenvorhanges austreten. Die bekannte Einrichtung soll von einem zu schützenden Objekt ablenken und durch die langsam dahintreibende Blasenansammlung ein reflektierendes Zielobjekt vortäuschen.For example, from DE-OS 33 00 067 a device for disrupting the location of submarines is known, in which a body can be ejected from a submarine that is equipped with a sound-emitting device. This body is used to mislead a sonar system, ie an active acoustic location system on board an enemy vehicle. From EP-OS 237 891 a device for disturbing and deceiving waterborne sound locating systems is known. A supporting body of the known device is provided with pyrotechnic charges, the combustion of which leads to the impulsive release of gas bubbles, which, for example, cause low-frequency structure-borne noise vibrations and high-frequency oscillating outer cavitation layers on a housing, from which they also emerge to form a bubble curtain. The known device is intended to distract from an object to be protected and to simulate a reflecting target object due to the slowly floating bubbles.
Allerdings ist der Einsatzbereich derartiger Stδrobjekte auf den Fall beschränkt, daß die Anwesenheit des Unterseeboots ohnehin an Bord der feindlichen Schiffe bekannt ist und nur noch verhindert werden soll, daß durch die passiven Schall¬ ortungssysteme die präzise Ortung von abgeschossenen Torpedos ermöglicht wird, die ebenfalls unter Schallerzeugung in Bewegung sind. Für den Einsatzfall, daß ein Unterseeboot überhaupt unentdeckt bleiben möchte, sind derartige Stδrobjekte ungeeig¬ net.However, the area of use of such interfering objects is limited to the case where the presence of the submarine on board the enemy ships is already known and the only thing that is to be prevented is that the passive sound location systems enable the precise location of shot torpedoes, which are also under Sound generation is in motion. Such interfering objects are unsuitable for the case in which a submarine wants to remain undetected at all.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Unterseeboot der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Ortung durch passive Schallortungs¬ systeme erheblich erschwert wenn nicht sogar dadurch unmöglich gemacht wird, daß die Amplitude der von den passiven Schall¬ ortungssystemen empfangenen Signale in den Bereich des natür¬ lichen Rauschens gelangen und in diesem untergehen. Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Beeinflussen der Schallquelle das erste Frequenzspektrum moduliert wird.The invention is therefore based on the object of developing a method and a submarine of the type mentioned at the outset in such a way that the location is made considerably more difficult, if not impossible, by passive sound location systems, in that the amplitude of the signals received by the passive sound location systems get into the area of natural noise and go under. According to the method mentioned in the introduction, this object is achieved according to the invention in that the first frequency spectrum is modulated by influencing the sound source.
Gemäß dem eingangs genannten Unterseeboot wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß Mittel zum Beein¬ flussen der mechanischen Elemente vorgesehen sind, derart, daß ein von den mechanischen Elementen abgestrahltes erstes Frequenzspektrum moduliert wird.According to the submarine mentioned at the outset, the object on which the invention is based is achieved in that means are provided for influencing the mechanical elements in such a way that a first frequency spectrum emitted by the mechanical elements is modulated.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object underlying the invention is completely achieved in this way.
Moderne passive Schallortungssysteme müssen nämlich, wie bereits welter oben erläutert, zunächst überhaupt Schallsignale von gesuchten Unterseebooten als solche erkennen, ehe überhaupt eine Ortung, d.h. eine Bestimmung der exakten Position des Unterseeboots möglich wird. Hierzu muß das passive Schall- ortungssyste die vom Unterseeboot abgestrahlten Schallwellen von den Schallereignissen der natürlichen Umgebung unterschei¬ den, was alleine dadurch möglich ist, daß die vom Unterseeboot abgestrahlten Schallsignale sich vom Umgebungsschall abheben. Bei einer Modulation des Frequenzspektrums wird hingegen die abgestrahlte Schallenergie zusätzlich auf Seitenbänder verteilt, so daß die Amplitude des Trägersignals sich entsprechend vermindert und im Rauschen des Umgebungsschalls schließlich untergeht.Modern passive sound locating systems, as already explained above, must first recognize sound signals from searched submarines as such before locating, i.e. a determination of the exact position of the submarine becomes possible. For this purpose, the passive sound locating system must distinguish the sound waves emitted by the submarine from the sound events in the natural environment, which is possible only because the sound signals emitted by the submarine stand out from the ambient sound. When the frequency spectrum is modulated, on the other hand, the radiated sound energy is additionally distributed on sidebands, so that the amplitude of the carrier signal is reduced accordingly and is ultimately lost in the noise of the ambient sound.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Frequenzspektrum stochastisch moduliert. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß alle Gesetzmäßigkeiten ausgeschaltet werden, denen das Schallsignal gehorcht, so daß das Schallsignal nicht mehr aus dem stochastischen Umgebungs¬ schall heraus erkannt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the frequency spectrum is modulated stochastically. This measure has the advantage that all regularities to which the sound signal obeys are switched off, so that the sound signal can no longer be recognized from the stochastic ambient sound.
Diese Gesetzmäßigkeiten beruhen darauf, daß die schallerzeugen¬ den Elemente in der Regel periodisch oder quasiperiodisch betätigte Bauteile des Unterseeboots, beispielsweise eine mit vorgegebener Drehzahl rotierende Antriebswelle oder Antriebs¬ schraube sind. Das passive Schallortungssystem braucht in einem solchen Falle daher nur nach solchen Schallsignalen im Umgebungsrauschen zu suchen, die eine ausgeprägte Intensitäts¬ verteilung des Frequenzspektrums aufweisen, weil derartige Schallereignisse im natürlichen Umgebungsrauschen nicht auf¬ treten.These laws are based on the fact that the sound-generating elements are, as a rule, periodically or quasi-periodically actuated components of the submarine, for example a drive shaft or drive screw rotating at a predetermined speed. In such a case, the passive sound location system therefore only needs to search for those sound signals in the ambient noise that have a pronounced intensity distribution of the frequency spectrum, because such sound events do not occur in the natural ambient noise.
Wird nun erfindungsgemäß der vom Unterseeboot abgestrahlte Schall in einer Weise beeinflußt, daß die schallauslδsenden mechanischen Vorgänge ihrer Gesetzmäßigkeit beraubt werden, kann das passive Schallortungssystem folglich diese, jetzt keinen Gesetzmäßigkeiten mehr gehorchenden Schallsignale nicht von den ebenfalls stochastischen Schallsignalen der Umgebung unterscheiden.If, according to the invention, the sound emitted by the submarine is now influenced in such a way that the sound-triggering mechanical processes are robbed of their regularity, the passive sound locating system cannot consequently distinguish these sound signals, which no longer obey regularities, from the likewise stochastic sound signals of the environment.
Im Idealfalle bedeutet dies, daß in dem vom passiven Schall- σrtungssystem gemessenen Frequenzspektrum des Umgebungsschalls keine charakteristischen Signale mehr erscheinen, zumindest werden diese Signale aber in ihrer Intensität so vermindert, nämlich im Frequenzbereich "verschliffen", daß sie nicht mehr von den natürlichen Unregelmäßigkeiten der spektralen Verteilung des Umgebungsschalls unterschieden werden können. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bewegungsablauf von die Schallquelle bildenden mechanischen Elementen moduliert.Ideally, this means that no characteristic signals appear in the frequency spectrum of the ambient sound measured by the passive sound system, but at least these signals are so reduced in intensity, namely in the frequency range, that they are no longer affected by the natural irregularities of the spectral distribution of the ambient sound can be distinguished. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the movement sequence is modulated by mechanical elements forming the sound source.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch mechanische Beein¬ flussung der hauptverursachenden Elemente eine beliebige spektrale Verteilung der abgegebenen Schallsignale erzielt werden kann, um die vorstehend beschriebenen Ziele zu erreichen.This measure has the advantage that any spectral distribution of the emitted sound signals can be achieved by mechanically influencing the main causative elements in order to achieve the objectives described above.
So kann bei einer Ausgestaltung diese Variante bei makroskopisch bewegten mechanischen Elementen die Bewegungsfrequenz moduliert werden.In one embodiment, this variant can be modulated in the case of macroscopically moving mechanical elements.
Unter "makroskopisch bewegt" sollen hierbei solche Teile verstanden werden, die z.B. im Antriebsstrang des Unterseeboots sichtbar bewegt werden, also z.B. rotierende Wellen, Motoren¬ teile, Antriebsschrauben und dgl.. -Werden diese makroskopisch bewegten Elemente frequenzmoduliert, so bedeutet dies in der spektralen Verteilung der abgestrahlten Schallsignale, daß sich eine Vielzahl von Seitenbändern bildet, deren Frequenz¬ abstand und Amplitude infolge der stochastischen Modulierung ständig nach Zufallsgesichtspunkten variiert, so daß keine regelmäßige Erscheinung im abgestrahlten Schallbild verbleibt. Weiterhin kommt als besonders vorteilhaft hinzu, daß bei einer intensiven Frequenzmodulation die abgestrahlte Leistung auf den Träger und die Seitenbänder verteilt wird, so daß ein zuvor monochromatisch vorhandenes Signal mit geringer Band¬ breite und großer Amplitude nunmehr in ein verschliffenes Signal mit großer Bandbreite und geringer Amplitude umgesetzt wird. Infolge der Vielzahl von Seitenbändern bei der Frequenz¬ modulation entsteht dabei eine spektrale Verteilung mit unregel¬ mäßiger Hüllkurve, deren Gestalt infolge der stochastischen Modulierung noch beständig schwankt. Alternativ dazu kann bei makroskopisch bewegten mechanischen Elementen aber auch die Bewegungsamplitude moduliert werden."Macroscopically moved" is to be understood here to mean those parts which are visibly moved, for example, in the drive train of the submarine, for example rotating shafts, engine parts, drive screws and the like. If these macroscopically moved elements are frequency-modulated, this means in the spectral range Distribution of the emitted sound signals so that a large number of sidebands are formed, the frequency spacing and amplitude of which, due to the stochastic modulation, vary constantly according to random factors, so that no regular appearance remains in the emitted sound image. Furthermore, it is particularly advantageous that, in the case of intensive frequency modulation, the radiated power is distributed to the carrier and the sidebands, so that a previously monochromatic signal with a small bandwidth and a large amplitude is now converted into a smoothed signal with a large bandwidth and low amplitude is implemented. As a result of the large number of sidebands in frequency modulation, a spectral distribution with an irregular envelope curve arises, the shape of which fluctuates constantly as a result of the stochastic modulation. Alternatively, the movement amplitude can also be modulated for macroscopically moved mechanical elements.
Bei der Amplitudenmodulation entstehen zwar bekanntlich nur zwei Seitenbänder jeweils im Abstand der Modulationsfrequenz, infolge der stochastischen Amplitudenmodulation variiert jedoch auch bei dieser Vorgehensweise die Amplitude und Lage der Seitenbänder beständig, so daß sich - wenngleich in vermindertem Umfang - auch die vorstehend beschriebenen Vorteile der Fre¬ quenzmodulation einstellen.In the case of amplitude modulation, as is well known, only two sidebands occur at a spacing from the modulation frequency, however, due to the stochastic amplitude modulation, the amplitude and position of the sidebands also vary constantly in this procedure, so that - although to a lesser extent - the advantages of the Fre¬ described above set frequency modulation.
Das vorstehend beschriebene Verfahren läßt sich mit Vorteil zum Verschleiern von Schallquellen_de^yjersch,iedensten.Art einsetzen, so auch zum Verschleiern von Schallquellen in Gestalt von Land- oder Luftfahrzeugen aller Art, besonders bevorzugt ist jedoch, wie bereits eingangs erläutert, das Verfahren zum Tarnen eines getauchten Unterseeboots einzusetzen, wobei dann bevorzugt der Bewegungsablauf von Antriebselementen des Unter¬ seebootes moduliert wird.The method described above can be used advantageously to disguise sound sources_de ^ yjersch, iedensten.Art, as well as to disguise sound sources in the form of land or aircraft of all kinds, however, as already explained, the method for camouflaging is particularly preferred of a submersible submerged, in which case the movement sequence of drive elements of the submarine is then preferably modulated.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die wesentlichen schall- erzeugεnden Elemente, nämlich die Antriebselemente, derart beeinflußt werden, daß die von ihnen abgestrahlten Schallsignale in der beschriebenen Weise verschleiert werden.This measure has the advantage that the essential sound-generating elements, namely the drive elements, are influenced in such a way that the sound signals emitted by them are obscured in the manner described.
Bevorzugt ist vor allem, wenn die Drehzahl einer Antriebswelle des Unterseebootes moduliert wird.It is particularly preferred if the speed of a drive shaft of the submarine is modulated.
Dies hat den Vorteil, daß das wesentliche schallerzeugende Element, nämlich der Antriebsstrang des Unterseeboots in der genannten Weise beeinflußt wird, so daß eine erhebliche Redu¬ zierung der abgestrahlten Gesamtschalleistung möglich wird. Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Eigenfrequenz von die Schallquelle bildenden eigenresonanten mechanischen Elementen moduliert.This has the advantage that the main sound-generating element, namely, the drive chain of the submarine is influenced in the manner mentioned, so that a considerable Re d u¬ total radiated sound power cation is possible. In a variant of the method according to the invention, the natural frequency is modulated by self-resonant mechanical elements forming the sound source.
Diese Maßnahme ist dann von Vorteil, wenn die abgestrahlte Schalleistung nicht nur oder zumindest nicht im wesentlichen von den makroskopisch bewegten mechanischen Elementen in der oben erläuterten Definition selbst erzeugt wird, sondern vielmehr durch eigenresonante mechanische Elemente eine Reso¬ nanzüberhöhung von Primär-Schwingungsereignissen auftritt. In diesem Falle kann die Schallabstrahlung in vorteilhafter Weise dadurch beeinflußt werden, daß die Eigenfrequenz dieser reso- nanten Elemente moduliert wird.This measure is advantageous if the radiated sound power is not only generated, or at least not essentially, by the macroscopically moving mechanical elements in the definition explained above, but rather an increase in the resonance of primary vibration events occurs due to self-resonant mechanical elements. In this case, the sound radiation can be influenced in an advantageous manner by modulating the natural frequency of these resonant elements.
In dem bereits geschilderten bevorzugten Anwendungsfall bei getauchten Unterseebooten wird dann die Eigenfrequenz von eigenresonanten Bauteilen des Unterseeboots moduliert.In the preferred application case already described for submersible submersibles, the natural frequency of resonant components of the submarine is then modulated.
Dies ist besonders vorteilhaft, weil gerade bei Unterseebooten der beschriebene Mechanismus z.B. dadurch auftreten kann, daß primäre Schwingungsereignisse, beispielsweise im Unterseeboot umhergehende Mannschaften durch Resonanzüberhδhung von resonanz¬ fähigen Bauteilen in Schallereignisse umgesetzt werden, deren Amplitude beträchtliche Ausmaße annehmen kann.This is particularly advantageous because the mechanism described, e.g. for submarines, e.g. can occur in that primary vibration events, for example teams moving around in the submarine, are converted into sound events by the resonance exaggeration of components capable of resonance, the amplitude of which can take on considerable dimensions.
Eine weitere besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Schallquelle sich in einer Umgebung mit Fremdschall befindet, daß ein zweites Frequenz¬ spektrum des Fremdschalls aufgenommen wird, daß zweite Inten- sitätsmaxima des zweiten Frequenzspektrums bestimmt werden und daß durch Beeinflussen der Schallquelle das erste Fre¬ quenzspektrum mit seinem ersten Intensitätsmaximum auf die Frequenz eines der zweiten Intensitätsmaxima des zweiten Frequenzspektrums verschoben wird. Diese Maßnahmen, die auch in Alleinstellung verwendbar sind, haben den wesentlichen zusätzlichen Vorteil, daß die Schall¬ quelle sich mit ihrer nicht mehr verminderbaren abgestrahlten Schalleistung in einem Intensitätsmaximum des Umgebungsschalls "verstecken" kann. Bei der Analyse des vom passiven Schall¬ ortungssystem erfaßten Umgebungsschalls fallen nämlich natur¬ gemäß solche Veränderungen im Spektrum eher auf, die sich isoliert darstellen, während lediglich eine Variation eines natürlich vorhandenen Maximums sehr viel schwieriger zu erkennen ist.Another particularly preferred variant of the method according to the invention is that the sound source is in an environment with extraneous sound, that a second frequency spectrum of the extraneous sound is recorded, that second intensity maxima of the second frequency spectrum are determined and that by influencing the sound source the first frequency spectrum is shifted with its first intensity maximum to the frequency of one of the second intensity maxima of the second frequency spectrum. These measures, which can also be used on their own, have the significant additional advantage that the sound source, with its radiated sound power which can no longer be reduced, can "hide" in an intensity maximum of the ambient sound. In the analysis of the ambient sound detected by the passive sound location system, such changes in the spectrum that occur in isolation are naturally more noticeable, whereas only a variation of a naturally present maximum is much more difficult to identify.
Auch diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich mit besonderem Vorteil zum Tarnen eines getauchten Unter¬ seeboots einsetzen, indem nämlich das zweite Frequenzspektrum des das Unterseeboot umgebenden Meeres aufgenommen wird und die Frequenz des Bewegungsablaufs von Antriebselementen des Unterseeboots auf die Frequenz eines der zweiten Intensitäts- maxima verschoben wird.This variant of the method according to the invention can also be used with particular advantage for camouflaging a submersible submersible, namely by recording the second frequency spectrum of the sea surrounding the submarine and the frequency of the movement sequence of drive elements of the submarine to the frequency of one of the second intensity maxima is moved.
Bei Anwendung dieses Verfahrens kann über die vorstehend genannten Gesichtspunkte noch hinzukommen, daß sogar denkbar ist, das Unterseeboot mit dem Maximum seines abgestrahlten Schallspektrums in dem Maximum des Umgebungsschalls zu ver¬ stecken, das vom suchenden feindlichen Fahrzeug selbst erzeugt wird. Da das feindliche Fahrzeug, beispielsweise die Fregatte, sich während der Suchfahrt bewegen muß, strahlt es selbst naturgemäß ebenfalls ein Schallspektrum ab, das ausgeprägte Maxi a aufweist. Wenn also die schallerzeugenden Elemente des Unterseeboots so beeinflußt werden, daß das Maximum des ab¬ gestrahlten Schallspektrums mit dem Maximum des von der Fregatte abgestrahlten Schallspektrums übereinstimmt, so ist es für das passive Schallortungssystem an Bord der Fregatte besonders schwierig, dieses Schallereignis zu detektieren, weil naturgemäß der in unmittelbarer Nähe befindliche Antrieb der Fregatte eine besondere Störgröße für das passive Schallortungssystem darstellt.When using this method, it can be added to the above-mentioned points of view that it is even conceivable to hide the submarine with the maximum of its emitted sound spectrum in the maximum of the ambient sound that is generated by the hostile vehicle searching for it. Since the enemy vehicle, for example the frigate, has to move during the search run, it naturally also emits a sound spectrum which has pronounced maxi a. If the sound-generating elements of the submarine are influenced in such a way that the maximum of the radiated sound spectrum corresponds to the maximum of the sound spectrum emitted by the frigate, it is particularly difficult for the passive sound locating system on board the frigate to detect this sound event because naturally the frigate drive in the immediate vicinity is a particular disturbance for the passive sound location system.
Selbstverständlich kann auch bei dieser Variante des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens die Eigenfrequenz von eigenresonanten Bauteilen des Unterseeboots in der Weise verändert werden, daß das abgestrahlte Frequenzspektrum in das Maximum des Umgebungsschalls verschoben wird.Of course, even with this variant of the method according to the invention, the natural frequency of naturally resonant components of the submarine can be changed in such a way that the radiated frequency spectrum is shifted to the maximum of the ambient sound.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Unterseeboots ist eine Vielzahl von Varianten der apparativen Ausgestaltung möglich, um zu¬ sätzliche vorteilhafte Wirkungen bei der Lösung der weiter oben angegebenen Aufgabe zu erreichen.According to the submarine according to the invention, a large number of variants of the apparatus configuration are possible in order to achieve additional advantageous effects in solving the task specified above.
So kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen U-Boots eine Stellstufe in einer Versorgungseinheit eines Antriebsmotors vorgesehen sein.Thus, in a preferred embodiment of the submarine according to the invention, an actuating stage can be provided in a supply unit of a drive motor.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in einfacher Weise z.B. die Drehzahl des Antriebsmotors, bei Einsatz eines Elektromotors durch Variation der Speisespannung oder Speisefrequenz beein¬ flußt werden kann, um die ausführlich geschilderten Wirkungen zu erzeugen.This measure has the advantage that e.g. the speed of the drive motor, when using an electric motor, can be influenced by varying the supply voltage or supply frequency in order to produce the effects described in detail.
Bei einer weiteren Variante kann in einem Antriebsstrang des Unterseeboots eine einstellbare Kupplung angeordnet sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch stochastisches öffnen und Schließen der Kupplung ebenfalls die gewünschte Beeinflus¬ sung der schallerzeugenden Elemente erzielt werden kann, wobei eine Kupplung ein hierfür besonders geeignetes Maschinenelement ist, da es bestimmungsgemäß für das Auftrennen und Schließen eines Kraftflusses in einem Antriebsstrang vorgesehen ist. Bei einer weiteren bevorzugten Variante ist Hilfsenergie in Abhängigkeit von der Stellstufe in einen Antriebsstrang des Unterseeboots einspeisbar.In a further variant, an adjustable clutch can be arranged in a drive train of the submarine. This measure has the advantage that the desired influencing of the sound-generating elements can also be achieved by stochastic opening and closing of the coupling, a coupling being a particularly suitable machine element, since it is intended for the separation and closing of a power flow in a drive train is provided. In a further preferred variant, auxiliary energy can be fed into a drive train of the submarine depending on the control stage.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch stochastisches Einspeisen der Hilfsenergie auch die schallerzeugenden Ereig¬ nisse in der gewünschten Weise beeinflußt werden.This measure has the advantage that the sound-generating events are also influenced in the desired manner by stochastic feeding in of the auxiliary energy.
Bei einer praktischen Ausführungsform dieser Variante ist ein Hilfsenergie-Speicher über eine einstellbare Kupplung an den Antriebsstrang anschließbar.In a practical embodiment of this variant, an auxiliary energy store can be connected to the drive train via an adjustable coupling.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch selektives Schließen und Öffnungen von Kupplungen alternativ die Antriebsleistung oder ein Teil derselben zum Aufladen des Hilfsenergie-Speichers verwendet werden kann und der Hilfsenergie-Speicher dann durch Ankuppeln an den Ausgang des Antriebstrangs wieder teilweise oder ganz entladen werden kann.This measure has the advantage that the drive power or a part thereof can alternatively be used for charging the auxiliary energy store by selective closing and opening of clutches and the auxiliary energy store can then be partially or completely discharged again by coupling to the output of the drive train .
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist in einem Antriebs¬ strang des Unterseeboots ein im Übersetzungsverhältnis einstell¬ bares Getriebe angeordnet.In a further variant of the invention, a transmission which can be set in the transmission ratio is arranged in a drive train of the submarine.
Auch dieses an sich bekannte Maschinenelement ermöglicht in relativ einfacher Weise eine stochastische Einstellung der Antriebsdrehzahl.This machine element, which is known per se, also enables stochastic adjustment of the drive speed in a relatively simple manner.
Bei noch einer Variante der Erfindung ist in einem Antriebs¬ strang des Unterseeboots ein federndes Übertragungselement angeordnet, das mittels einer einstellbaren Kupplung überbrück¬ bar ist. Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch stochastisches Verändern der Elastizität des Antriebsstranges die erzeugten Schallwellen in der gewünschten Weise beeinflußt werden.In another variant of the invention, a resilient transmission element is arranged in a drive train of the submarine and can be bridged by means of an adjustable coupling. This measure also has the advantage that the sound waves generated are influenced in the desired manner by stochastically changing the elasticity of the drive train.
Entsprechendes gilt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfin¬ dung in einem Antriebsstrang des Unterseeboots ein Übertragungs¬ element angeordnet ist, bei dem die Phasenlage einer Antriebs¬ bewegung am Ausgang gegenüber der Antriebsbewegung am Eingang einstellbar ist.The same applies if, in a further embodiment of the invention, a transmission element is arranged in a drive train of the submarine, in which the phase position of a drive movement at the output can be set relative to the drive movement at the input.
Auf diese Weise läßt sich eine Phasenmodulation der Antriebs¬ drehzahl erreichen, die ebenfalls zu den gewünschten Seiten¬ bändern und der Verteilung der Schallenergie führt.In this way, phase modulation of the drive speed can be achieved, which likewise leads to the desired side bands and the distribution of the sound energy.
Weiterhin ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei der Mittel zum Einstellen eines Anstellwinkels einer Antriebsschraube des Unterseeboots vorgesehen sind.Furthermore, an embodiment of the invention is preferred in which means are provided for setting an angle of attack of a drive screw of the submarine.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß weitestgehend ohnehin vorhandene Komponenten verwendet werden können, weil es bekannt ist, durch Verstellen des Anstellwinkels der Antriebsschraube die Antriebsleistung des Unterseeboots zu variieren.This measure has the advantage that existing components can largely be used anyway, because it is known to vary the drive power of the submarine by adjusting the angle of attack of the drive screw.
Bei einer Unterseeboot mit kerntechnischem Antrieb mit perio¬ discher Auslenkung von Regelstäben eines Kernreaktors ist besonders bevorzugt, wenn eine Bewegungseinheit für die Regel- stäbe einstellbar ist.In the case of a submarine with a nuclear drive with periodic deflection of control rods of a nuclear reactor, it is particularly preferred if a movement unit for the control rods can be set.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das schallverursachende Bewegen der Regelstäbe ebenfalls in der beschriebenen Weise verschleiert werden kann. Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an eigenresonanten Elementen einstellbare mechanische Spannmittel angeordnet sind.This measure has the advantage that the sound-causing movement of the control rods can also be obscured in the manner described. Another preferred variant of the invention is characterized in that adjustable mechanical clamping means are arranged on self-resonant elements.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Eigenresonanz der genannten Elemente in einfacher Weise dadurch variiert werden kann, daß man eine mecharnische Zug- oder Druckspannung in stochastischer Weise auf die genannten Elemente ausübt.This measure has the advantage that the natural resonance of the elements mentioned can be varied in a simple manner by exerting a mechanical tensile or compressive stress on the elements mentioned in a stochastic manner.
Besonders einfach ist dies dann möglich, wenn die Spannmittel Piezoelemente sind, weil Piezoelemente besonders einfache Spannungs/Druck-Wandler sind und damit die Eigenresonanz der genannten Elemente in einfacher Weise durch elektrische Signale modulierbar wird.This is possible in a particularly simple manner if the clamping means are piezo elements, because piezo elements are particularly simple voltage / pressure converters, and the natural resonance of the elements mentioned can thus be easily modulated by electrical signals.
Entsprechendes gilt, wenn die Eigenresonanz der Elemente dadurch verändert wird, daß zwischen eigenresonanten Elementen einstell¬ bare mechanische Kopplungsmittel angeordnet sind.The same applies if the natural resonance of the elements is changed by the fact that adjustable mechanical coupling means are arranged between self-resonant elements.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach¬ stehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Besonders gilt dies für die beiden Verfahrensvarianten der Frequenzmodulation und der Frequenzverschiebung, die je nach Einsatzfall entweder in Kombination oder einzeln verwendet werden können. Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:This applies in particular to the two process variants of frequency modulation and frequency shift, which can be used either in combination or individually, depending on the application. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Gefechtslage, bei der eine Fregatte mittels eines passiven Schallortungssystems versucht, ein getauchtes Unterseeboot zu orten;1 shows a schematic view of a combat situation in which a frigate tries to locate a submersible submarine by means of a passive sound locating system;
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung der spektralen Verteilung von Schallsignalen über der Frequenz für die Schallereignisse einer natürlichen Meeres¬ umgebung;2 shows a schematic representation of the spectral distribution of sound signals over frequency for the sound events of a natural marine environment;
Fig. 3 ein periodisches Schallsignal im Zeitbereich;3 shows a periodic sound signal in the time domain;
Fig. 4 die spektrale Verteilung der Fig. 2, jedoch bei gleichzeitigem Auftreten des monochromatischen Schallereignisses gemäß Fig. 3;4 shows the spectral distribution of FIG. 2, but with the simultaneous occurrence of the monochromatic sound event according to FIG. 3;
Fig. 5 das Schallereignis der Fig. 3, jedoch für den Fall einer periodischen Amplitudenmodulation;FIG. 5 shows the sound event from FIG. 3, but for the case of periodic amplitude modulation;
Fig. 6 die spektrale Verteilung der Fig. 4, jedoch für das Schallereignis der Fig. 5;FIG. 6 shows the spectral distribution of FIG. 4, but for the sound event of FIG. 5;
Fig. 7 das Schallereignis der Fig. 3, jedoch für denFig. 7 shows the sound event of Fig. 3, but for the d
Fall einer stochastischen Amplitudenmodulation;Case of stochastic amplitude modulation;
Fig. 8 die spektrale Verteilung der Fig. 2, jedoch in Anwesenheit des Schallsignals gemäß Fig. 7; Fig. 9 das Schallereignis der Fig. 7, jedoch mit verscho¬ bener Trägerfrequenz;FIG. 8 shows the spectral distribution of FIG. 2, but in the presence of the sound signal according to FIG. 7; FIG. 9 shows the sound event of FIG. 7, but with a shifted carrier frequency;
Fig. 10 die spektrale Verteilung der Fig. 8, jedoch für das Schallereignis der Fig. 9;FIG. 10 shows the spectral distribution of FIG. 8, but for the sound event of FIG. 9;
Fig. 11 ein äußerst schematisiertes Blockschaltbild eines11 is an extremely schematic block diagram of a
Antriebsstrangs eines Unterseeboots mit stochastisch beeinflußter Stellstufe in der Stromversorgung eines Elektromotors;Drive train of a submarine with a stochastically influenced control stage in the power supply of an electric motor;
Fig. 12 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisc beeinflußter Trennkupplung im Antriebs¬ strangs;FIG. 12 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced separating clutch in the drive train;
Fig. 13 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisch beeinflußter Zuschaltung eines Hilfs¬ energie-Speichers;FIG. 13 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with the stochastically influenced connection of an auxiliary energy store;
Fig. 14 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisch beeinflußtem Übersetzungsgetriebe;FIG. 14 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced transmission gear;
Fig. 15 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisch beeinflußtem elastischen Übertragungs¬ element;15 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced elastic transmission element;
Fig. 16 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisch beeinflußtem Phasenschieber im An¬ triebsstrang;16 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with a stochastically influenced phase shifter in the drive train;
Fig. 17 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 11, jedoch mit stochastisch beeinflußter Anstellung des Neigungs¬ winkels der Antriebsschraube; Fig. 18 eine schematisierte Darstellung eines Kernreaktors zum Antrieb eines Unterseeboots mit stochastisch beeinflußter Einstellung der Regelstäbe;FIG. 17 shows a block diagram similar to FIG. 11, but with stochastically influenced adjustment of the inclination angle of the drive screw; 18 shows a schematic representation of a nuclear reactor for driving a submarine with stochastically influenced adjustment of the control rods;
Fig. 19 eine schematisierte Darstellung zur Erläuterung einer stochastischen Einstellung einer Eigenfrequenz eines eigenresonanten Feder-Masse-Systems;19 shows a schematic illustration for explaining a stochastic setting of a natural frequency of an inherently resonant spring-mass system;
Fig. 20 eine Variante zur Anordnung gemäß Fig. 19 mit stochastisch eingestellter Kopplung zwischen zwei eigenresonanten Feder-Masse-Systemen.20 shows a variant of the arrangement according to FIG. 19 with stochastically set coupling between two self-resonant spring-mass systems.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Gefechtslage ist mit 10 ein Meer bezeichnet, auf dem sich eine Fregatte 11 auf Suchfahrt nach Unterseebooten befindet.In the combat situation shown in FIG. 1, 10 denotes a sea on which a frigate 11 is located in search of submarines.
Unterhalb einer Wasserlinie 12 der Fregatte 11 ist diese mit einem passiven Schallortungssystem 13 versehen, das beispiels¬ weise einen Öffnungskegel 14 aufweist. Die Fregatte 11 erzeugt ihrerseits Schallwellen 15, insbesondere durch den Antrieb der Fregatte 11.Below a water line 12 of the frigate 11, the frigate 11 is provided with a passive sound location system 13, which has an opening cone 14, for example. The frigate 11 in turn generates sound waves 15, in particular by driving the frigate 11.
Unter der Oberfläche des Meers 10 befindet sich in nicht maßstäblich eingezeichneter Tiefe ein Unterseeboot 20 mit kerntechnischem Antrieb 21. Mit 22 ist äußerst schematisch eine Antriebswelle des Unterseeboots 20 bezeichnet, die zu einer Schraube 23 führt. Mit 24, 25 und 26 sind Schallwellen bezeichnet, die vom Unterseeboot 20 ausgestrahlt werden.Below the surface of the sea 10 is a submarine 20 with a nuclear drive 21, not drawn to scale, with 22 is a drive shaft of the submarine 20, which leads to a screw 23. With 24, 25 and 26 sound waves are referred to, which are emitted from the submarine 20.
24 soll dabei den Anteil an Schallwellen symbolisieren, der durch die Bewegungseinrichtung der Regelstäbe des kerntechni¬ schen Antriebs 21 erzeugt wird, wie dies weiter unten zu Fig. 18 noch erläutert werden wird. 25 soll den Anteil der Schallwellen symbolisieren, die durch die Antriebselemente des Unterseeboots 20, insbesondere durch die rotierende Welle, die rotierenden Motorelemente und dgl. erzeugt werden.24 is intended to symbolize the proportion of sound waves that is generated by the movement device of the control rods of the nuclear drive 21, as will be explained further below in relation to FIG. 18. 25 is intended to symbolize the proportion of sound waves that are generated by the drive elements of submarine 20, in particular by the rotating shaft, the rotating motor elements and the like.
26 soll schließlich den Anteil der Schallwellen symbolisieren, der durch die Rotation der Schraube 23, insbesondere durch die von der Schraube 23 verursachten Kavitationen erzeugt wird.Finally, 26 is intended to symbolize the portion of the sound waves that is generated by the rotation of the screw 23, in particular by the cavitations caused by the screw 23.
Das Unterseeboot 20 ist seinerseits ebenfalls mit einem passiven Schallortungssystem 27 bestückt, das einen Kegel 28 über¬ streicht.For its part, the submarine 20 is also equipped with a passive sound location system 27 which sweeps over a cone 28.
Unter einem passiven Schallortungssystem soll nachfolgend jedwede Einrichtung verstanden werden, die in der Lage ist, Schallsignale zu empfangen und zu analysieren.A passive sound location system is to be understood below to mean any device that is able to receive and analyze sound signals.
In Fig. 2 ist über der Frequenz f die Intensität eines Schall¬ signals S als erstes Frequenzspektrum 30 aufgetragen. Das erste Frequenzspektrum 30 soll die natürliche Umgebung in Abwesenheit von künstlichen Schallquellen darstellen. Das erste Frequenzspektrum 30 ist, wie man bei fi erkennt, mit einem ersten Maximum 31 versehen, das durch natürliche Um¬ gebungseinflüsse, beispielsweise durch einen einer bestimmten Windstärke zugeordneten Wellengang erzeugt wird.2, the intensity of a sound signal S is plotted as the first frequency spectrum 30 over the frequency f. The first frequency spectrum 30 is intended to represent the natural environment in the absence of artificial sound sources. As can be seen from fi, the first frequency spectrum 30 is provided with a first maximum 31, which is generated by natural environmental influences, for example by a swell associated with a specific wind strength.
Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung die interessierenden Frequenzen im Schall- bzw. Infraschall¬ bereich liegen.It is understood that in the context of the present invention the frequencies of interest are in the sound or infrasound range.
Fig. 3 zeigt im Zeitbereich t ein erstes Schallsignal 32 von sinusförmiger, d.h. periodischer Gestalt, das ein von einem Unterseeboot abgestrahltes Schallsignal US symbolisieren soll. Die Frequenz des ersten Schallsignals 32 kann beispielsweise der Drehzahl der Welle 22 entsprechen. Der Übersichtlichkeit halber sind bei der Darstellung der Fig. 3 und der nachstehenden Figuren Oberwellen und sonstige Erscheinungen außer Betracht gelassen.3 shows in the time domain t a first sound signal 32 of a sinusoidal, ie periodic shape, which is intended to symbolize a sound signal US emitted by a submarine. The frequency of the first sound signal 32 can for example correspond to the speed of the shaft 22. For the sake of clarity, harmonics and other phenomena are not taken into account in the representation of FIG. 3 and the following figures.
Kommt nun das Unterseeboot 20 in den Bereich des Kegels 14 des passiven Schallortungssystems 13 der Fregatte 11, so erscheint im ersten Frequenzspektrum 30 ein überlagertes, ausgeprägtes zweites Frequenzspektrum 33, das im idealisierten Fall des monochromatischen Schallerεignisses des ersten Schall¬ signals 32 der Fig. 3 einer hohen schmalen Linie bei einer Frequenz ±2 der Welle entspricht.If the submarine 20 comes into the area of the cone 14 of the passive sound location system 13 of the frigate 11, then a superimposed, pronounced second frequency spectrum 33 appears in the first frequency spectrum 30, which in the idealized case of the monochromatic sound event of the first sound signal 32 of FIG. 3 corresponds to a high narrow line at a frequency ± 2 of the wave.
Wie man deutlich aus Fig. 4 erkennen kann, ist das zweite Frequenzspektrum 33 in Gestalt der schmalen Linie deutlich vom Hintergrund des ersten Frequenzspektrums 30 zu unterschei¬ den.As can be clearly seen from FIG. 4, the second frequency spectrum 33 in the form of the narrow line can be clearly distinguished from the background of the first frequency spectrum 30.
Fig. 5 zeigt nun den Fall, daß das erste Schallsignal 32a periodisch amplitudenmoduliert wird, wie mit einer periodischen Einhüllenden 34 in Fig. 5 verdeutlicht. Bekanntlich entstehen bei einer Amplitudenmodulation im Abstand der Modulationsfre¬ quenz Seitenbänder zum Träger, was sich in Fig. 6 im ersten Frequenzspektrum 30 durch ein überlagertes zweites Frequenz¬ spektrum 33a bemerkbar macht, das nun Seitenbänder 35 aufweist. Die Amplitude des Trägers ist gegenüber dem unmodulierten Fall der Fig. 4 deutlich vermindert, weil sich die Schalleistung nunmehr auf den Träger und die beiden Seitenbänder verteilt. Allerdings ist das zweite Frequenzspektrum 33 immer noch deutlich vom Hintergrund des ersten Frequenzspektrums 30 zu unterscheiden. Fig. 7 zeigt nun einen weiteren Schritt, bei dem das erste Schallsignal 32b stochastisch amplitudenmoduliert wird, was durch eine stochastische Einhüllende 36 angedeutet ist.FIG. 5 now shows the case in which the first sound signal 32a is periodically amplitude-modulated, as illustrated with a periodic envelope 34 in FIG. 5. As is known, sidebands arise from an amplitude modulation at a distance of the modulation frequency from the carrier, which is evident in FIG. 6 in the first frequency spectrum 30 by a superimposed second frequency spectrum 33a, which now has sidebands 35. The amplitude of the carrier is significantly reduced compared to the unmodulated case in FIG. 4 because the sound power is now distributed over the carrier and the two side bands. However, the second frequency spectrum 33 can still be clearly distinguished from the background of the first frequency spectrum 30. FIG. 7 now shows a further step in which the first sound signal 32b is stochastically amplitude modulated, which is indicated by a stochastic envelope 36.
Unter "stochastisch" soll dabei jedwede von einem Zufallsgene¬ rator oder sonstwie erzeugte Vorgehensweise verstanden werden, die keinerlei Gesetzmäßigkeiten unterliegt."Stochastic" should be understood to mean any procedure that is generated by a random generator or in any other way and that is not subject to any laws.
Die stochastische Amplitudenmodulation des ersten Schallsignals 32b manifestiert sich in der spektralen Darstellung der Fig. 8 in einem zweiten Frequenzspektrum 33b, das nun stark verbrei¬ tert und in der Amplitude entsprechend vermindert ist, weil sich die abgestrahlte Schalleistung nunmehr auf einen breiten Frequenzbereich verteilt.The stochastic amplitude modulation of the first sound signal 32b manifests itself in the spectral representation of FIG. 8 in a second frequency spectrum 33b, which is now greatly broadened and the amplitude is correspondingly reduced because the radiated sound power is now distributed over a wide frequency range.
Wie man deutlich aus Fig. 8 erkennt, ist die Unterscheidung des zweiten Frequenzspektrums 33b von der Umgebung des ersten Frequenzspektrums 30 bereits recht schwierig und wohl nur dann möglich, wenn zuvor das ungestörte erste Frequenzspek¬ trum 30 gemäß Fig. 2 betrachtet wurde und nun bei der Frequenz f_. plötzlich eine A plitudenerhδhung auftritt.As can be clearly seen from FIG. 8, the distinction of the second frequency spectrum 33b from the surroundings of the first frequency spectrum 30 is already quite difficult and is only possible if the undisturbed first frequency spectrum 30 according to FIG. 2 was considered and now with the frequency f_. suddenly there is an increase in the plateau.
Fig. 9 zeigt nun, daß bei unverändert stochastisch amplituden¬ moduliertem ersten Schallsignal 32c jetzt dessen Frequenz erhöht wurde und 'zwar derart, daß die Trägerfrequenz mit der Frequenz fi des ersten Maximums 31 übereinstimmt.Fig. 9 now shows that with unchanged amplituden¬ stochastically modulated first sound signal 32c now whose frequency has been increased and 'in such a way that the carrier frequency with the frequency fi of the first maximum corresponds 31st
Im Frequenzbereich der Fig. 10 äußerst sich sich dies dadurch, daß das erste Maximum 31 durch das zweite Frequenzspektrum 33c lediglich geringfügig überhöht wurde. Eine grundsätzliche Formänderung des ersten Frequenzspektrums 30 liegt damit jedoch nicht vor, weil nicht - wie im vorstehenden Fall der Fig. 8 - an einer Position, an der zuvor kein Maximum vorhanden war, ein Maximum auftritt, sondern weil nunmehr lediglich ein bereits vorhandenes Maximum lediglich in seiner Amplitude etwas erhöht wird.This is expressed in the frequency range of FIG. 10 by the fact that the first maximum 31 was only slightly increased by the second frequency spectrum 33c. However, there is no fundamental change in the shape of the first frequency spectrum 30 because, as in the previous case in FIG. 8, it is not at a position at which there was no maximum before. a maximum occurs, but because only an existing maximum is only slightly increased in its amplitude.
Es liegt auf der Hand, daß diese geringfügige Veränderung des ersten Frequenzspektrums 30 besonders schwierig, wenn überhaupt, erkennbar ist.It is obvious that this slight change in the first frequency spectrum 30 is particularly difficult, if at all, to be recognized.
Fig. 11 zeigt in einem äußerst schematisierten Blockschaltbild einen Antriebssträng des Unterseeboots 20.FIG. 11 shows a drive train of submarine 20 in an extremely schematic block diagram.
Eine Antriebsschraube 40 wird von einem Elektromotor 41 an¬ getrieben, der seinerseits über eine Thyristorstufe 42 aus Batterien 44 gespeist wird. Die Thyristorstufe 42 wird von einer Stellstufe 43 gesteuert, die es gestattet, die Drehzahl des Elektromotors 41 entweder stochastisch zu variieren oder aber auch von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert zu verschieben, wie dies mit der Verschiebung von ±2 auf fi in Fig. 10 erläutert wurde.A drive screw 40 is driven by an electric motor 41, which in turn is fed from batteries 44 via a thyristor stage 42. The thyristor stage 42 is controlled by an actuating stage 43, which makes it possible either to vary the speed of the electric motor 41 stochastically or to shift it from a first value to a second value, as is the case with the shift from ± 2 to fi in FIG. 10 has been explained.
Betrachtet man den Elektromotor 41 in Fig. 11 als Gebilde mit monochromatischer Schallerzeugung, so wird leicht erkennbar, daß mittels der Stellstufe 43 eine Frequenzverschiebung bzw. eine Frequenzmodulation der Drehzahl n erzielt werden kann, so daß sich die Situation einstellt, wie sie anhand der Fig. 2 bis 10 für den Fall der Amplitudenmodulation dargestellt wurde.If one considers the electric motor 41 in FIG. 11 as a structure with monochromatic sound generation, it can easily be seen that a frequency shift or frequency modulation of the speed n can be achieved by means of the setting stage 43, so that the situation arises as it is shown in FIG 2 to 10 for the case of amplitude modulation.
In den Fig. 12 bis 17 sind Varianten des Blockschaltbilds gemäß Fig. 11 dargestellt, wobei übereinstimmende Elemente mit denselben Bezugszeichen, jedoch jeweils unter Hinzufügung eines kleinen Buchstabens bezeichnet sind.FIGS. 12 to 17 show variants of the block diagram according to FIG. 11, with elements that match are identified by the same reference numerals, but with the addition of a small letter.
Fig. 12 zeigt eine erste Variante, bei der zwischen Elektromotor 41a und Antriebsschraube 40a eine erste Kupplung 45 angeordnet. Die Stellstufe 43a steuert in diesem Falle die erste Kupplung 45 an.12 shows a first variant in which a first clutch 45 is arranged between the electric motor 41a and the drive screw 40a. The control stage 43a controls the first clutch 45 in this case.
Durch öffnen und Schließen der ersten Kupplung 45 kann die Drehzahl der Antriebsschraube 40a pulsmoduliert werden, so daß sich ebenfalls die gewünschten Seitenbänder, und bei stochastischer Pulsmodulation die gewünschte stochastische Verteilung der Seitenbänder einstellt.By opening and closing the first clutch 45, the speed of the drive screw 40a can be pulse-modulated, so that the desired sidebands are also set, and in the case of stochastic pulse modulation the desired stochastic distribution of the sidebands is set.
• Bei der in Fig. 13 gezeigten weiteren Variante ist neben der ersten Kupplung 45b eine zweite Kupplung 46 angeordnet, mit der ein Schwungrad 47 oder ein anderer Bewegungsenergiespeicher über ein bei 48 lediglich angedeutetes Sumiergetriebe in den Antriebsstrang geschaltet werden kann.In the further variant shown in FIG. 13, in addition to the first clutch 45b, a second clutch 46 is arranged, by means of which a flywheel 47 or another kinetic energy store can be shifted into the drive train via a summation gear, which is only indicated at 48.
Die Kupplungen 45b, 46 werden von der Stellstufe 43b ange¬ steuert, so daß durch selektives öffnen und Schließen dieser Kupplungen 45b, 46 entweder der Elektromotor 41b bei geschlos¬ senen Kupplungen 45b und 46 sowohl auf die Antriebsschraube 40b wie auch auf das Schwungrad 47 arbeitet oder bei geöffneter erster Kupplung 45b und geschlossener zweiter Kupplung 46 lediglich das Schwungrad 47 auf die Antriebsschraube 40b arbeitet oder bei geschlossener erster Kupplung 45b und geöff¬ neter zweiter Kupplung 46 lediglich der Elektromotor 41b die Antriebsschraube 40b antreibt.The clutches 45b, 46 are actuated by the actuating stage 43b, so that by selectively opening and closing these clutches 45b, 46 either the electric motor 41b works on the drive screw 40b as well as on the flywheel 47 when the clutches 45b and 46 are closed or when the first clutch 45b is open and the second clutch 46 is closed, only the flywheel 47 is working on the drive screw 40b or when the first clutch 45b is closed and the second clutch 46 is open, only the electric motor 41b is driving the drive screw 40b.
Auch auf diese Weise ist ersichtlich eine Modulation der Antriebsdrehzahl und damit der schallerzeugenden Antriebsele¬ mente möglich.Modulation of the drive speed and thus of the sound-generating drive elements is also possible in this way.
Bei der nächsten Variante der Fig. 14 ist ein stufenloses Getriebe 49 zwischen Elektromotor 41c und Antriebsschraube 40c geschaltet. Die Stellstufe 43c steuert das stufenlose Getriebe 49 an, so daß das Übersetzungsverhältnis ü stochastisch variiert wird, was ebenfalls zu einer stochastischen Variation der Drehzahl der Antriebsschraube 40c führt.In the next variant of FIG. 14, a continuously variable transmission 49 is connected between the electric motor 41c and the drive screw 40c. The control stage 43c controls the stepless Gear 49 on, so that the transmission ratio is varied stochastically, which likewise leads to a stochastic variation in the speed of the drive screw 40c.
Bei der weiteren Variante der Fig. 15 ist zwischen Elektromotor 41d und Antriebsschraube 40d ein elastisches Übertragungselement 51 angeordnet, das mittels einer dritten Kupplung 50 überbrück¬ bar ist. Die dritte Kupplung 50 wird von der Stellstufe 43d angesteuert.In the further variant in FIG. 15, an elastic transmission element 51 is arranged between the electric motor 41d and the drive screw 40d and can be bridged by means of a third coupling 50. The third clutch 50 is controlled by the actuating stage 43d.
Bei geöffneter dritter Kupplung 50 ist der Antriebsstrang durch das jetzt eingeschaltete elastische Übertragungselement 51 relativ weich, während bei geschlossener dritter Kupplung 50 der Antriebsstrang entsprechend steif ist. Durch stochasti¬ sches Hin- und Herschalten zwischen diesen beiden Zuständen kann ebenfalls der gewünschte Effekt erzielt werden.When the third clutch 50 is open, the drive train is relatively soft due to the now switched-on elastic transmission element 51, while when the third clutch 50 is closed, the drive train is correspondingly stiff. The desired effect can also be achieved by stochastic switching back and forth between these two states.
Bei der weiteren Variante der Fig. 16 ist zwischen Elektromotor 41e und Antriebsschraube 40e ein Differential 42 geschaltet, bei dem die beiden direkt im Antriebsstrang liegenden Kegel- Zahnräder mit derselben Drehzahl, jedoch gegenläufig umlaufen, während das dritte, mit seiner Achse rechtwinklig dazu an¬ geordnete Kegelzahnrad in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 16 um die Achse des Antriebsstrangs verschwenkbar ist. Durch diese Verschwenkbewegung wird eine Phasenverschiebung zwischen der Drehbewegung am Eingang und am Ausgang des Dif¬ ferentials 52 erzeugt. Die Stellstufe 43e verstellt nun das dritte Kegelzahnrad stochastisch in dieser Ebene, so daß der Antrieb der Antriebsschraube 40e phasenmoduliert wird.In the further variant of FIG. 16, a differential 42 is connected between the electric motor 41e and drive screw 40e, in which the two bevel gears located directly in the drive train rotate at the same speed, but in opposite directions, while the third, with its axis at right angles to it ordered bevel gear in a plane perpendicular to the plane of FIG. 16 is pivotable about the axis of the drive train. This pivoting movement produces a phase shift between the rotary movement at the input and at the output of the differential 52. The control stage 43e now stochastically adjusts the third bevel gear in this plane, so that the drive of the drive screw 40e is phase-modulated.
Bei der Variante der Fig. 17 ist schließlich eine Betätigungs- einheit 53 für den Anstellwinkel 54 der Antriebsschraube 40f vorgesehen und die Betätigungseinheit 53 wird von der Stellstufe 43f angesteuert. In diesem Falle wird somit der Anstellwinkel 54 stochastisch moduliert, was ebenfalls zur Ausprägung von Seitenbändern führt.In the variant in FIG. 17, an actuation unit 53 is finally provided for the setting angle 54 of the drive screw 40f and the actuation unit 53 is controlled by the actuating stage 43f. In this case, the angle of attack 54 is modulated stochastically, which also leads to the formation of side bands.
Fig. 18 zeigt in schematisierter Weise einen Kernreaktor 60, der ein Teil des kerntechnischen Antriebes 21 des Unterseeboots 20 ist.18 schematically shows a nuclear reactor 60 which is part of the nuclear drive 21 of the submarine 20.
Der Kernreaktor 60 weist ein Reaktorgefäß 61 auf, in dem in bekannter Weise Regelstäbe 62 axial mittels einer Betätigungs¬ einheit 63 verfahrbar sind, um die vom Kernreaktor 60 abgegebene Leistung einstellen zu können.The nuclear reactor 60 has a reactor vessel 61 in which, in a known manner, control rods 62 can be moved axially by means of an actuating unit 63 in order to be able to adjust the power emitted by the nuclear reactor 60.
Die Betätigungseinheit 63 wird durch die Stellstufe 43e stocha¬ stisch beaufschlagt, so daß die Regelstäbe 62 in regelloser Weise im Reaktorgefäß 61 axial verschoben werden. Es versteht sich, daß dabei die Anordnung so getroffen werden kann, daß das zeitliche Integral des eingetauchten Zustandes der Regel¬ stäbe 62 dennoch z.B. konstant gehalten werden kann, um die Ausgangsleistung des Kernreaktors 60 konstant zu halten.The actuating unit 63 is acted upon stochastically by the actuating stage 43e, so that the control rods 62 are displaced axially in a random manner in the reactor vessel 61. It is understood that the arrangement can be made such that the time integral of the immersed state of the control rods 62 is nevertheless e.g. can be kept constant in order to keep the output of the nuclear reactor 60 constant.
Während die vorstehend anhand der Fig. 11 bis 18 beschriebenen Ausführungsbeispiele sämtlich einen Einfluß auf den Bewegungs¬ ablauf von makroskopisch bewegten Elementen an Bord eines Unterseeboots betrafen, sind in den Fig. 19 und 20 äußerst schematisch Situationen dargestellt, bei denen nicht der Bewegungsablauf sondern vielmehr die Eigenfrequenz von eigen¬ resonanten Elementen beeinflußt wird.While the exemplary embodiments described above with reference to FIGS. 11 to 18 all affected the movement sequence of macroscopically moving elements on board a submarine, FIGS. 19 and 20 illustrate extremely schematically situations in which it is not the movement sequence but rather the natural frequency is influenced by resonant elements.
In Fig. 19 bezeichnen 70, 71 zwei raumfeste Punkte, beispiels¬ weise gegenüberliegende Wände der Außenhülle des Unterseeboots 20 oder eine Kabine an Bord des Unterseeboots 20. Eine Masse 72 ist über Federn 73 und 74 mit den raumfesten Punkten 70, 71 verbunden. Die Masse 72 kann dabei z.B. einen Gefechtsstand oder einen Gang im Unterseeboot 20 symbolisieren, der von Mannschaften des Unterseeboots 20 begangen wird. Der Gang bzw. der Kommandostand, symbolisiert durch die Masse 72, ist jedoch aufgrund der federnden Aufhängung resonanzfähig, so daß durch die Gehbewegung von Mannschaften infolge von Resonanz- Überhöhung des Systems eine Schwingung an die raumfesten Punkte 70, 71 abgegeben werden kann.19, 70, 71 denote two fixed points, for example opposite walls of the outer shell of submarine 20 or a cabin on board submarine 20. A mass 72 is connected via springs 73 and 74 to fixed points 70, 71. The mass 72 can thereby, for example, a battle d Stan or symbolize a walk in submarine 20 that is undertaken by teams of submarine 20. The aisle or command post, symbolized by the mass 72, is, however, capable of resonance due to the resilient suspension, so that an oscillation at the fixed points 70, 71 can be given off by the walking movement of teams as a result of the resonance exaggeration of the system.
Um die Eigenresonanz des in Fig. 19 dargestellten Systems beeinflussen zu können, ist die Ankopplung der Feder 74 an den zweiten raumfesten Punkt 71 durch ein Piezoelement 75 unterbrochen, das von der Stellstufe 43h beaufschlagt wird.In order to be able to influence the natural resonance of the system shown in FIG. 19, the coupling of the spring 74 to the second spatially fixed point 71 is interrupted by a piezo element 75 which is acted upon by the actuating stage 43h.
Auf diese Weise kann die Steifigkeit des in Fig. 19 darge¬ stellten Systems und damit dessen Eigenresonanz beeinflußt werden. Dies bedeutet, daß bei unveränderter Anregung des Systems, z.B. durch gehende Mannschaften, die Frequenz des abgestrahlten Schallsignals mit der Eigenresonanz verschoben wird.In this way, the rigidity of the system shown in FIG. 19 and thus its natural resonance can be influenced. This means that if the system excitation remains unchanged, e.g. by walking teams, the frequency of the emitted sound signal is shifted with the natural resonance.
Fig. 20 zeigt eine Variante hierzu, bei der eine zweite Masse 80 zusätzlich vorgesehen ist, so daß zwei schwingungsfähige Gebilde 72/73 und 74/80 zwischen den raumfesten Punkten 70, 71 angeordnet sind. Das Piezoelement 75i symbolisiert in diesem Falle die Kopplung zwischen den beiden schwingungsfähigen Systemen 72/73 und 74/80 und wird von der Stellstufe 43i beaufschlagt.20 shows a variant of this, in which a second mass 80 is additionally provided, so that two vibratory structures 72/73 and 74/80 are arranged between the fixed points 70, 71. The piezo element 75i in this case symbolizes the coupling between the two vibratory systems 72/73 and 74/80 and is acted upon by the actuating stage 43i.
Durch Variation der Kopplung wird auch in diesem Falle die Eigenresonanz des Gesamtsystems beeinflußt, so daß sich die bereits zuvor geschilderte Wirkung einstellt. Die vorliegende Anmeldung hängt zusammen mit den folgenden Anmeldungen desselben Anmelders vom selben Tage und der Offen¬ barungsgehalt jener Anmeldungen wird durch diesen Verweis auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht:By varying the coupling, the natural resonance of the overall system is also influenced in this case, so that the effect described above is achieved. The present application is linked to the following applications by the same applicant on the same day and the disclosure content of those applications is also made the disclosure content of the present application by this reference:
Patentanmeldung P 39 08 577.5Patent application P 39 08 577.5
"Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schall¬ emission getauchter Unterseeboote""Method and device for reducing the sound emission of submarines submerged"
Patentanmeldung P 39 08 576.7Patent application P 39 08 576.7
"Verfahren und Vorrichtung zum Lokalisieren von in wasserhaltiger Umgebung befindlichen protonenarmen Gegenständen, insbesondere zum Orten von Unterseebooten' oder Seeminen in einem Meer oder einem Binnengewässer""Method and apparatus for locating contained in aqueous environment proton poor objects, in particular for locating submarines' or sea mines in an ocean or an inland water"
Patentanmeldung P 39 08 575.9Patent application P 39 08 575.9
"Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen BeobachtungsSystem""Underwater vehicle with a passive optical observation system"
Patentanmeldung P 39 08 574.0Patent application P 39 08 574.0
"Verfahren zum Betreiben getauchter Unterseeboote und"Procedures for operating submersible submersibles and
Unterseeboot"Submarine "
Patentanmeldung P 39 08 572.4Patent application P 39 08 572.4
"Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schall¬ emission getauchter Unterseeboote""Method and device for reducing the sound emission of submarines submerged"
Patentanmeldung P 39 08 573.2Patent application P 39 08 573.2
"Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben getauchter"Method and device for operating submerged
Unterseeboote" Submarines "

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Beeinflussen einer Schallquelle, insbe¬ sondere eines getauchten Unterseebootes (20), wobei die Schallquelle ein Schallsignal (S; 24, 25, 26) mit einem ersten Frequenzspektrum (33) mit mindestens einem ersten Intensitätsmaximum abstrahlt, dadurch gekennzeich¬ net, daß durch Beeinflussen der Schallquelle das erste Frequenzspektrum (33) moduliert wird.1. A method for influencing a sound source, in particular a submersible submerged (20), the sound source emitting a sound signal (S; 24, 25, 26) with a first frequency spectrum (33) with at least a first intensity maximum, characterized thereby that the first frequency spectrum (33) is modulated by influencing the sound source.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzspektrum (33) stochastisch moduliert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency spectrum (33) is modulated stochastically.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsablauf von die Schallquelle bildenden mechanischen Elementen moduliert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the movement sequence is modulated by mechanical elements forming the sound source.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei makroskopisch bewegten mechanischen Elementen die Bewegungsfrequenz (f) moduliert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the movement frequency (f) is modulated in macroscopically moving mechanical elements.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei makroskopisch bewegten mechanischen Elementen die Bewegungsamplitude moduliert wird. 5. The method according to claim 3, characterized in that the movement amplitude is modulated in macroscopically moving mechanical elements.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tarnen eines getauch¬ ten Unterseeboots (20) der Bewegungsablauf von Antriebs¬ elementen des Unterseeboots (20) moduliert wird.6. The method according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that for camouflaging a submerged submarine (20) the movement sequence of propulsion elements of the submarine (20) is modulated.
7. Verfahren nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl (n) einer Antriebswelle (22) des Unterseeboots (20) moduliert wird.7. The method according to claim 4 and 6, characterized in that the speed (s) of a drive shaft (22) of the submarine (20) is modulated.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz von die Schallquelle bildenden eigenresonanten mechanischen Elementen moduliert wird.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the natural frequency is modulated by the resonant mechanical elements forming the sound source.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tarnen eines getauchten Unterseeboots (20) die Eigenfrequenz von eigenresonanten Bauteilen des Unter¬ seeboots (20) moduliert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that for camouflaging a submersible submarine (20), the natural frequency of resonant components of the submarine sub (20) is modulated.
10. Verfahren insbesondere nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallquelle sich in einer Umgebung mit Fremdschall befindet, daß ein zweites Frequenzspektrum (30) des Fremdschalls aufgenommen wird, daß zweite Intensitäts- maxima (31) des zweiten Frequenzspektrums (30) bestimmt werden und daß durch Beeinflussen der Schallquelle das erste Frequenzspektrum (30) mit seinem- ersten Inten¬ sitätsmaximum auf die Frequenz (fi ) eines der zweiten Intensitätsmaxima (31) des zweiten Frequenzspektrums (30) verschoben wird. 10. The method in particular according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the sound source is in an environment with external noise, that a second frequency spectrum (30) of the external noise is recorded, that second intensity maxima (31) of the second Frequency spectrum (30) are determined and that by influencing the sound source, the first frequency spectrum (30) with its first intensity maximum is shifted to the frequency (fi) of one of the second intensity maxima (31) of the second frequency spectrum (30).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tarnen eines getauchten Unterseeboots (20) das zweite Frequenzspektrum (30) des das Unterseeboots11. The method according to claim 10, characterized in that for camouflaging a submersible submarine (20), the second frequency spectrum (30) of the submarine
(20) umgebenden Meeres (10) aufgenommen wird und daß die Frequenz (f2 ) des Bewegungsablaufs von Antriebs¬ elementen des Unterseeboots (20) auf die Frequenz (fi ) eines der zweiten Intensitäts axima (31) verschoben wird. ( 20) surrounding sea (10) is recorded and that the frequency (f2 ) of the movement sequence of propulsion elements of the submarine (20) is shifted to the frequency (fi) of one of the second intensity axima (31).
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tarnen eines getauchten Unterseeboots (20) das zweite Frεquenzspektru (30) des das Unterseeboot (20) umgebenden Meeres (10) aufgenommen wird und daß die Eigenfrequenz von eigenresonanten Bauteilen des Unter¬ seeboots (20) auf die Frequenz (fi ) eines der zweiten Intensitätsmaxima (31) verschoben wird.12. The method according to claim 10, characterized in that for camouflaging a submersible submarine (20), the second frequency spectrum (30) of the submarine (20) surrounding the sea (10) is recorded and that the natural frequency of resonant components of the submarine ( 20) is shifted to the frequency (fi) of one of the second intensity maxima (31).
13. Unterseeboot mit schallabstrahlendεn mechanischen Elementen (21, 22, 23) und Mitteln zum Tarnen der abgestrahlten Schallsignale (S) , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Beeinflussen der mechanischen Elemente (21, 22, 23) vorgesehen sind, derart, daß ein von den mechanischen Elementen (21, 22, 23) abgestrahltes erstes Frequenzspektrum (33) moduliert wird.13. Submarine with sound-emitting mechanical elements ( 21, 22, 23) and means for camouflaging the emitted sound signals (S), characterized in that means for influencing the mechanical elements ( 21, 22, 23) are provided, such that one of the first frequency spectrum (33) emitted by the mechanical elements (21, 22, 23) is modulated.
14. Unterseeboot nach Anspruch 13, dadurch gekεnnzεichnet, daß das erste Frequenzspektrum (33) stochastisch modu¬ liert wird.14. Submarine according to claim 13, characterized gekεnnzεichnet that the first frequency spectrum (33) is modulated stochastically.
15. Unterseeboot, insbesondere nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Beeinflussεn dεr mechanischen Elemente (21, 22, 23) das erste Fre¬ quenzspektrum (33) in seiner Frequenzlage (f2 ) verschie¬ ben. 15. Submarine, in particular according to claim 13 or 14, characterized in that the means for influencing the mechanical elements (21, 22, 23) move the first frequency spectrum ( 33 ) in its frequency position (f 2 ).
16. Unterseeboot nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Elemente (21, 22, 23) bewegte Antriebsεlεmente des Unterseeboots (20) sind und daß im Antrieb Mittel zum Einstellen der Bewegungsfrequenz der Antriebselemente vorgesehen sind.16. Submarine according to claim 15, characterized in that the mechanical elements (21, 22, 23) are moving Antriebsεlεmente the submarine (20) and that means for adjusting the frequency of movement of the drive elements are provided in the drive.
17. Unterseeboot nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellstufe (43) in einer Versorgungseinheit (42, 44) eines Antriebsmotors (41) vorgesεhen ist.17. Submarine according to claim 16, characterized in that an actuating stage (43) in a supply unit (42, 44) of a drive motor (41) is provided.
18. Untersεeboot nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Antriebsstrang des Unterseeboots (20) eine einstellbare Kupplung (45, 45b) angeordnet ist.18. Untersεeboot according to claim 16, characterized in that an adjustable clutch (45, 45b) is arranged in a drive train of the submarine (20).
19. Unterseεboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Antriebs- strang des Unterseeboots (20) Hilfsenergie in Abhängig¬ keit von der Stellstufe (43b) einspεisbar ist.19. Submarine according to one or more of claims 16 to 17, characterized in that auxiliary energy can be fed into a drive train of the submarine (20) as a function of the actuating stage (43b).
20. Unterseeboot nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsenεrgie-Speicher (47) über eine einstellbare Kupplung (46) an den Antriebsstrang anschließbar ist.20. Submarine according to claim 19, characterized in that a Hilfsenεrgie memory (47) via an adjustable coupling (46 ) can be connected to the drive train.
21. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Antriebs¬ strang des Unterseeboots (20) ein im Übersetzungsver¬ hältnis (ü) einstellbares Getriebe (49) angeordnet ist.21. Submarine according to one or more of claims 16 to 19, characterized in that in a power train of the submarine (20) a transmission ratio (ü) adjustable gear (49) is arranged.
22. Unterseeboot nach 'einem oder mehrerεn der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Antriebs¬ strang des Unterseeboots (20) ein federndes übertragungs element (51) angeordnet ist, das mittels einer einstell¬ baren Kupplung (50) überbrückbar ist. 22. Submarine according to ' one or more of claims 16 to 20, characterized in that a resilient transmission element (51) is arranged in a drive train of the submarine (20), which can be bridged by means of an adjustable coupling (50) .
23. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekεnnzεichnεt, daß in einem Antriebs¬ strang des Unterseeboots ein Übertragungselement (52) angeordnet ist, bei dem die Phasenlage einer Antriebs¬ bewegung am Ausgang gegenüber der Antriebsbewegung am Eingang einstellbar ist.23. Submarine according to one or more of claims 16 to 22, characterized gekεnnzεichnεt that a transmission element (52) is arranged in a drive train of the submarine, in which the phase position of a drive movement at the output can be adjusted relative to the drive movement at the input.
24. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einstellen eines Anstellwinkεls (54) εiner Antriebsschraube (40f) des Unterseeboots (20) vorgesehen sind.24. Submarine according to one or more of claims 16 to 23, characterized in that means are provided for adjusting an angle of attack (54) of a drive screw (40f) of the submarine (20).
25. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem kerntech¬ nischen Antrieb (21) mit periodischer Auslenkung von Regelstäben (62) eines Kernrεaktors (60) εine Bewegungs¬ einheit (63) für die Regεlstäbε (62) einstellbar ist.25. Submarine according to one or more of claims 16 to 24, characterized in that in the case of a nuclear drive (21) with periodic deflection of control rods (62) of a core actuator (60), a movement unit (63) for the control rods ( 62) is adjustable.
26. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnεt, daß an eigenresonanten Elementen (72, 73, 74) einstellbare mechanische Spann¬ mittel angeordnet sind.26. Submarine according to one or more of claims 13 to 25, characterized in that adjustable mechanical tensioning means are arranged on resonant elements (72, 73, 74).
27. Unterseeboot nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel Piezoelemente (75) sind.27. Submarine according to claim 26, characterized in that the clamping means are piezo elements (75).
28. Unterseeboot nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gεkεnnzεichnεt, daß zwischen eigεn- resonanten Elementen (72, 73; 74, 80) einstellbare mechanische Kopplungsmittel (43i, 75i) angeordnet sind. 28. Submarine according to one or more of claims 13 to 27, characterized in that adjustable mechanical coupling means (43i, 75i) are arranged between intrinsically resonant elements (72, 73; 74, 80).
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