EP1117587B1 - Verfahren zur torpedoabwehr - Google Patents

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EP1117587B1
EP1117587B1 EP00940415A EP00940415A EP1117587B1 EP 1117587 B1 EP1117587 B1 EP 1117587B1 EP 00940415 A EP00940415 A EP 00940415A EP 00940415 A EP00940415 A EP 00940415A EP 1117587 B1 EP1117587 B1 EP 1117587B1
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torpedo
sonar
ship
towed
distance
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Atlas Elektronik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines
    • B63G9/02—Means for protecting vessels against torpedo attack

Definitions

  • the invention relates to a method for repelling a Ship attacking torpedoes from the attacked ship in which the torpedo using a ship-based sonar device, which is all around with a aft gap, on-board active sonar and a towed sonar towed away from the ship located, and by means of at least one of the ship deductible Abwehr binors is fought.
  • Torpedoes are typically capable of a surface ship attack all directions. So run modern, very strong Torpedoes the ship usually from a previous, older or kielwasserhomende loud torpedoes the ship from one aft sector. For early detection of the incoming Torpedoes is therefore an all-round view of the sonar device required to capture the silent torpedoes, active must be located.
  • Known on-board active sonars the Usually installed in the bow of the ship or at the bow as Hull Mounted Sonars (HMS) Due to the position and due to the screw noise of the Ship an imperfect all-round view with one more or less major aft gap. This aft sector of the ship is blind to incoming Torpedoes.
  • HMS Hull Mounted Sonars
  • a known aft detonator defense system (US-A-5 373 773) uses a pair of passive sonar detectors that are used in the Distance one behind the other in tandem from the ship towed become.
  • the sonar detectors detect the presence of Torpedoes and provide data for the calculation of the bearing and Removal of the torpedo. Becomes an attacking torpedo detected, a torpedo alarm is triggered. Out Distance and bearing of the torpedo will be the most likely career of the torpedo predicts, so that an order to intercept the attacking torpedo and to destroy at a scheduled position can.
  • an object (DE 35 19 269 C2) is using a large-area sensor array, by a Underwater vehicle towed or at its sides is attached, purely passive the distance of the object from Eigehschiff and the speed component of the object determined perpendicular to the object distance. This is the Object is targeted and at least one emitted by the object measure significant frequency over time. From the Peil change rate and the Frequency change rate will be the distance to the Object calculated.
  • the invention has for its object to provide a method for Torpedo defense of the type mentioned so to improve that with little technical effort for the towed sonar a reliable protection against from aft direction attacking torpedoes that may still be noisy to the is reached.
  • the inventive method has the advantage that by the passive bearing and passive extraction of a Distance information to the torpedo everyone, even a very loud, aft approaching torpedo reliably measured and the Use of the rejection vectors, which are fast but one have limited range, can be optimized.
  • the towed sonar needs only as a short passive Towed antenna to be executed, since they are only a relative low, by the gap angle and the following error of the Towed antenna of ship have specified range got to.
  • this inexpensive towed antenna is the blind Sector of the on-board active sonar completely covered, so that a gapless all-round view of the sonar device and so that a complete protection against torpedoes is given.
  • a Such a short towed antenna can also be effortlessly and without great effort to bring in and deploy.
  • the invention is based on one in the drawing illustrated embodiment in the following described.
  • the drawing shows in more schematic Representation of a plan view of a sonar device torpedo defense equipped overwater ship.
  • a protection against torpedoes with deflectors equipped overwater vessel 10 has a sonar device on, in addition to locating targets for detection and location serves by the ship attacking torpedoes.
  • the Sonar device includes an installed on board (on-board) Active Sonar 11 and one in the water retracted towed sonar 12.
  • Towing antenna 13 consists of the ship 10 in one Following error s is trailed.
  • the towed antenna 13 is attached to a tow 14.
  • At the free end of the Towing antenna 13 can still attached a tow brake 15 be that for an improved straightforward alignment of the Towing antenna 13 provides.
  • the equipped with the sonar device described above waterway 10 thus has an all-round protection against attacking torpedoes that reliably detected regardless of their configuration and attack direction and located and actively combated by discontinuation of Abvid syntheticen.
  • a torpedo which starts in the surveillance sector of the active sonar 11 is measured with high precision by the active sonar 11, so that its position is known at any point in time of the torpedo run.
  • the incoming, often very loud torpedoes are also detected and located.
  • the approaching torpedo 16 is acoustically passive in a known manner.
  • the bearing angle is indicated by ⁇ T.
  • the frequency f T of at least one significant spectral line radiated by the torpedo 16 is measured over time (f T (t)).
  • the distance a T to the torpedo 16 is calculated from the Peilwinkelauswandungs Anlagen d ⁇ T / dt, the frequency f T and the rate of change df T / dt the frequency f T in a known manner.
  • the torpedo distance a T is given by the following equation: whose derivation is explained in detail in DE 35 19 269 C2.
  • the detection range R of the towed antenna 13 can be relative be kept small, so that for the towed antenna 13 a only relatively little technical effort is required.
  • the minimum range of the towed antenna 13 corresponds to that with the sine of half the angle ⁇ of the aft gap of the active sonar 11 multiplied lag distance s of Schleppsonars 12 from the ship 10, so s • sin ⁇ / 2.
  • the range R of the towing ton 12 chosen slightly larger than this minimum range.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwehr eines ein Schiff angreifenden Torpedos von dem angegriffenen Schiff aus, bei dem der Torpedo unter Verwendung einer schiffsgestützten Sonareinrichtung, die ein rundum mit einer achterlichen Lücke ortendes, bordgestütztes Aktivsonar und ein im Abstand vom Schiff nachgeschlepptes Schleppsonar aufweist, geortet und mittels mindestens eines vom Schiff absetzbaren Abwehreffektors bekämpft wird.
Torpedos sind typbedingt in der Lage ein Überwasserschiff aus allen Richtungen anzugreifen. So laufen moderne, sehr leiste Torpedos das Schiff in der Regel aus einem vorlichen, ältere oder kielwasserhomende laute Torpedos das Schiff aus einem achterlich Sektor an. Zur frühzeitigen Ortung des anlaufenden Torpedos ist daher eine Rundumsicht der Sonareinrichtung erforderlich, die zur Erfassung der leisen Torpedos, aktiv orten muss. Bekannte bordgestützte Aktivsonare, die üblicherweise im Bug des Schiffes installiert oder am Bug als sog. Hull Mounted Sonare (HMS) integriert werden, weisen lagebedingt sowie bedingt durch das Schraubengeräusch des Schiffes eine nur unvollkommene Rundumsicht mit einer mehr oder weniger großen achterlichen Lücke auf. Dieser achterliche Sektor des Schiffes ist blind gegen anlaufende Torpedos.
Zur Abdeckung dieses Verwundbarkeitssektors des Schiffes wird bei einem bekannten Verfahren zur Torpedoabwehr der eingangs genannten Art (DE-Z, "wt" 10/94, Seite 25 - 27) ein im Wasser nachgeschlepptes, aktiv und passiv ortendes Schleppsonar verwendet, das aus einem Sender und einem Empfänger, die an Schleppseilen nachgezogen werden, besteht. Mit diesem Schleppsonar ist die aktive Detektion und Ortung von aus dem ächterlichen Sektor anlaufenden Torpedos aus großer Entfernung möglich. Solche aktiv und passiv ortenden Schleppsonare sind technisch sehr aufwendig und schwer zu händeln. Abwehreffektoren zur aktiven Bekämpfung von Torpedos haben nur eine begrenzte Reichweite, so dass sie erst eingesetzt werden, wenn der Torpedo relativ nahe an das Schiff gelangt. Die älteren und kielwasserhomenden Torpedos sind sehr laut und maskieren die Aktivortung, so dass ihre Position für eine Bekämpfung in diesem Bereich nicht rechtzeitig mittels des Schleppsonars aktiv erfasst werden kann.
Ein bekanntes, achterliches Torpedoabwehrsystem (US-A-5 373 773) benutzt ein Paar von passiven Sonardetektoren, die im Abstand hintereinander als Tandem von dem Schiff geschleppt werden. Die Sonardetektoren detektieren die Anwesenheit von Torpedos und liefern Daten zur Berechnung zur Peilung und Entfernung des Torpedos. Wird ein angreifender Torpedo detektiert, so wird ein Torpedoalarm ausgelöst. Aus Entfernung und Peilung des Torpedos wird die wahrscheinlichste Laufbahn des Torpedos prognostiziert, so dass ein Befehl, den angreifenden Torpedo abzufangen und zu zerstören bei einer geplanten Position ausgegeben werden kann.
Bei einem bekannten Verfahren zur Ermittlung des Fahrzustands eines Objektes (DE 35 19 269 C2) wird mit Hilfe einer großflächigen Sensoranordnung, die von einem Unterwasserfahrzeug geschleppt oder an dessen Seiten angebracht ist, rein passiv die Entfernung des Objekts vom Eigehschiff und die Geschwindigkeitskomponente des Objekts senkrecht zur Objektentfernung ermittelt. Hierzu wird das Objekt gepeilt und mindestens eine vom Objekt ausgestrahlte signifikante Frequenz über der Zeit vermessen. Aus der Peiländerungsgeschwindigkeit und der Frequenzänderungsgeschwindigkeit wird die Entfernung zum Objekt berechnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Torpedoabwehr der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass mit geringem technischen Aufwand für das Schleppsonar ein zuverlässiger Schutz gegen aus achterlicher Richtung angreifende Torpedos, die zu dem noch lautstark sein können, erreicht wird.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch die passive Peilung und passive Gewinnung einer Abstandsinformation zum Torpedo jeder, auch ein sehr lauter, achterlich anlaufende Torpedo zuverlässig vermessen und der Einsatz der Abwehreffektoren, die zwar schnell sind aber eine nur begrenzte Reichweite aufweisen, optimiert werden kann. Das Schleppsonar braucht nur noch als kurze passive Schleppantenne ausgeführt zu werden, da sie nur eine relativ geringe, durch den Lückenwinkel und den Schleppabstand der Schleppantenne von Schiff festgelegte Reichweite aufweisen muss. Mit dieser preiswerten Schleppantenne ist der blinde Sektor des bordgestützten Aktivsonars vollständig abgedeckt, so dass eine lückenlose Rundumsicht der Sonareinrichtung und damit ein lückenloser Schutz gegen Torpedos gegeben ist. Eine solch kurze Schleppantenne lässt sich auch mühelos und ohne großen Aufwand ein- und ausbringen.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung eine Draufsicht eines mit einer Sonareinrichtung zur Torpedoabwehr ausgerüsteten Überwasserschiffes.
Ein zum Schutz gegen Torpedos mit Abwehreffektoren ausgerüstetes Überwasserschiff 10 weist eine Sonareinrichtung auf, die neben der Ortung von Zielen zur Detektion und Ortung von das Schiff angreifenden Torpedos dient. Die Sonareinrichtung umfasst ein an Bord installiertes (bordgestütztes) Aktivsonar 11 und ein im Wasser nachgezogenes Schleppsonar 12. Das Aktivsonar 11 ist in bekannter Weise entweder als Zylinderbasis oder als sogenanntes HMS (Hull Mounted Sonar) mit einer Ortungsreichweite r ausgeführt. Bedingt durch die Anordnung im Bug des Schiffes oder die Integration in der Bordwand des Schiffes überstreicht das Aktivsonar 11 nur einen Sektor von jeweils 150° von Schiffvoraus über Steuerbord und Backbord und ist in einem achterlichen Sektor α = 60° "blind". Aus diesem achterlichen Sektor α anlaufende Torpedos werden von dem Aktivsonar 11 nicht detektiert.
Zur Schließung dieser Lücke von ca. 60° im achterlichen Bereich des Überwasserschiffes 10 dient das Schleppsonar 12, das ausschließlich aus einem Empfänger, einer sog. Schleppantenne 13 besteht, die von Schiff 10 in einem Schleppabstand s nachgeschleppt wird. Die Schleppantenne 13 ist an einem Schleppseil 14 befestigt. Am freien Ende der Schleppantenne 13 kann noch eine Schleppbremse 15 befestigt sein, die für eine verbesserte geradlinige Ausrichtung der Schleppantenne 13 sorgt.
Das mit der beschriebenen Sonareinrichtung ausgerüstete Überwasserschiff 10 besitzt damit einen Rundumschutz gegen angreifende Torpedos, die unabhängig von ihrer Konfiguration und Angriffsrichtung zuverlässig detektiert und geortet und durch Absetzen von Abwehreffektoren aktiv bekämpft werden. Ein in dem Überwachungssektor des Aktivsonars 11 anlaufender Torpedo wird von dem Aktivsonar 11 hochgenau vermessen, so dass zu jedem Zeitpunkt des Torpedolaufs dessen Position bekannt ist. In dem vor dem Schleppsonar 12 überwachten achterlichen Sektor des Überwasserschiffes 10, in dem das Aktivsonar 11 "blind" ist, werden die anlaufenden, häufig sehr lauten Torpedos ebenfalls detektiert und geortet. Dabei wird zunächst in bekannter Weise der anlaufende Torpedo 16 akustisch passiv gepeilt. In der Zeichnung ist der Peilwinkel mit ϕT angegeben. Zusätzlich wird die Frequenz fT mindestens einer vom Torpedo 16 abgestrahlten signifikanten Spektrallinie über die Zeit vermessen (fT(t)). Nunmehr wird aus der Peilwinkelauswanderungsgeschwindigkeit dϕT/dt, der Frequenz fT und der Änderungsgeschwindigkeit dfT/dt der Frequenz fT in bekannter Weise die Entfernung aT zum Torpedo 16 berechnet. Die Torpedoentfernung aT ergibt sich gemäß nachstehender Gleichung:
Figure 00060001
deren Herleitung im Einzelnen in der DE 35 19 269 C2 erläutert ist.
Mit dieser Berechnung der Torpedoentfernung aT ist zu jedem Zeitpunkt nach Auffassung des angreifenden Torpedos 16 durch das Schleppsonar 12 dessen Position nach Peilung und Entfernung bekannt, so dass sich bei Einstellen der Torpedoentfernung aT, die vom Einsatzbereich eines Abwehreffektors abgedeckt wird, letzterer zur Bekämpfung des Torpedos 16 vom Schiff 10 ausgesetzt oder abgeschossen wird.
Die Ortungsreichweite R der Schleppantenne 13 kann relativ klein gehalten werden, so dass für die Schleppantenne 13 ein nur relativ geringer technischer Aufwand erforderlich ist. Die minimale Reichweite der Schleppantenne 13 entspricht dem mit dem Sinus des halben Winkels α der achterlichen Lücke des Aktivsonars 11 multiplizierten Schleppabstand s des Schleppsonars 12 vom Schiff 10, also s • sin α/2. Üblicherweise wird die Reichweite R des Schleppsonars 12 etwas größer als diese minimale Reichweite gewählt.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Abwehr eines ein Schiff (10) angreifenden Torpedos (16) von dem angegriffenen Schiff (10) aus, bei dem der Torpedo (16) unter Verwendung einer schiffsgestützten Sonareinrichtung, die ein rundum mit einer achterlichen Lücke ortendes, bordgestütztes Aktivsonar (11) und ein im Abstand vom Schiff (10) nachgeschlepptes Schleppsonar (12) aufweist, geortet und mittels mindestens eines vom Schiff (10) absetzbaren Abwehreffektors bekämpft wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schleppsonar (12) ein im achterlichen Bereich des Schiffs (10) angreifender Torpedo (16) passiv gepeilt und die Frequenz (fT) mindestens einer von dem Torpedo (16) abgestrahlten, signifikanten Spektrallinie über der Zeit vermessen wird, daß aus der Pfeilwinkeländerungsgeschwindigkeit (dϕT/dt), der Frequenz (fT) der vermessenen Spektrallinie und deren Änderungsgeschwindigkeit (dfT/dt) in bekannter Weise die Entfernung (aT) zum Torpedo (16) fortlaufend berechnet und bei Erscheinen einer Torpedoentfernung aT, die vom Einsatzbereich des Abwehreffektors abgedeckt wird, die Absetzung des Abwehreffektors ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsreichweite des Schleppsonars (12) so gewählt ist, daß sie etwas größer ist als der mit dem Sinus des halben Winkels (α) der achterlichen Lücke des Aktivsonars (11) multiplizierte Schleppabstand (s) des Schleppsonars (12) vom Schiff (10).
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