EP1544096A2 - Verfahren zum Prüfen der Zerstörung einer Seemine - Google Patents

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EP1544096A2 EP04029038A EP04029038A EP1544096A2 EP 1544096 A2 EP1544096 A2 EP 1544096A2 EP 04029038 A EP04029038 A EP 04029038A EP 04029038 A EP04029038 A EP 04029038A EP 1544096 A2 EP1544096 A2 EP 1544096A2
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explosive charge
signal
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G7/00—Mine-sweeping; Vessels characterised thereby
    • B63G7/02—Mine-sweeping means, Means for destroying mines
    • B63G7/08—Mine-sweeping means, Means for destroying mines of acoustic type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63G7/00—Mine-sweeping; Vessels characterised thereby
    • B63G7/02—Mine-sweeping means, Means for destroying mines

Definitions

  • the invention relates to a method for testing the Destruction of a sea mine, which by means of an explosive charge is blown in the preamble of claim 1 defined genus.
  • Maritime mines are equipped by accordingly Mine hunting boats initially located by means of a sensor and then identified, the identification by optical Means like TV camera in a mine-controlled Underwater vehicle (drone) or visual contact by divers, he follows.
  • the mine is fought, for example, by attaching an adhesive charge by a Diver, by depositing a Minneverschungsladung (MVL) at the location of the identified mine by means of a Underwater vehicle or by a remote controlled Underwater vehicle with integrated explosive charge, the on the mine is being steered, being at a given distance from the mine the explosive charge is ignited.
  • MDL Minneverschungsladung
  • the invention has for its object to provide a method for Examination of the destruction of a sea mine by blasting specify with that without significant delay after Blasting the destruction of the mine found relatively safe can be.
  • the inventive method has the advantage that Receive side clearly detected in the received signal can be whether only the explosive or explosive charge detonates or a Sympathiedetonation the mine took place Has. It makes use of the fact that the Explosion of an explosive charge a characteristic Pressure signature generated as a spherical wave in the water spreads and only at a great distance its property, e.g. by damping, loses. The explosives triggered detonation wave spreads in the water with a much higher in comparison to the speed of sound Speed off, for example, at a speed of about 5000 m / s, the propagation velocity in the essentially of the type of explosive or explosive depends. Because z. B.
  • the receiver in the Close range of blasting typically within a radius of 300 to 500 m, is located and the detonation wave itself as a shock wave at the speed mentioned in the water spreads, the detonation of the explosive charge can on the one hand and the Sympathiedetonation of the mine on the other hand as temporally offset detonation events in the received signal be detected.
  • the received signal two Detonation events detectable, so can with large Security a destruction of the mine can be assumed.
  • Time lag between the Detonation events on a time window or Time interval for example, be about 200 to 300 microseconds can, ensures that one on the first Detonation event due to the explosion of the explosive charge goes back, next second detonation event too actually triggered by the Sympathiedetonation the mine has been. Will only be a single in the time interval Detonation event detected, so the mine is very great security not blown up, so not destroyed Service.
  • the time window within which the detonation events lie, depending on the distance between Explosive charge and sea mine at the moment of ignition of the Explosive charge and the type of explosive of the explosive charge established.
  • a sufficient time window is the Time window chosen less than 2 ms, where in typical Use cases, the time window is about 200 to 300 microseconds.
  • Fig. 1 and Fig. 2 is a mine hunting situation schematically sketched in plan view and side view, in which a Overwater ship trained mine hunting boat 11 with a suspendable, via an unwinding cable 16 with the Mine hunting boat 11 connected, remote controlled Underwater vehicle 12, a so-called drone, to evacuate a Sea area of sea mines is used.
  • a mine 13 of the Sea area designed lakes is shown in Fig. 1 and 2 represented, as mine type a ground mine assumed is, which is stored on the seabed 15.
  • the Mine hunting boat 11 has a so-called mine hunting sonar 18, with the anchored in the sea area or on the seabed 15 deposited mines 13 are detected and classified can.
  • Ground mines lying in on the seabed 15 deposited sediment 14 are penetrated by a so-called sediment sonar, e.g. in the underwater vehicle installed, acoustically detected and classified.
  • the underwater vehicle 12 exposed by the mines hunting boat 11 is directed to the mine 13 out, the underwater vehicle 12 always brought against the flow 17 to the mine 13 becomes.
  • About the cable 16, for example, a Fiber optic cable can be found while a permanent Communication between mine-hunting boat 11 and Underwater vehicle 12 instead.
  • the mine 13 is through the Underwater vehicle 12 identified, and the Underwater vehicle 12 is caused by mine-hunting boat 11, an explosive charge 20, in the exemplary embodiment, a so-called.
  • Mine destruction charge to settle at the site of the mine 13, where usually settling the explosive charge 20 in one Distance a from 0.5 to 1.5 m away from the mine 13 is made. After discontinuation of the explosive charge 20 is the Underwater vehicle 12 from the mine hunting boat 11 caught up again.
  • the explosive charge is in Underwater vehicle integrated, and the latter is at the Blasting the mine 13 with destroyed.
  • the destruction of the mine 13 is in all cases by Remote ignition of the explosive charge 20 from the mine hunting boat 11 off triggered, the mine hunting boat 11 a certain distance, the size of the explosive charge 20 and the mine type depends on the location of the mine 13 complies.
  • At the usual used mine destruction charges is the distance to be maintained approx. 300 to 500 m, measured from the Projection point of the mine 13 on the water surface 19.
  • the mine 13 By the detonation of the explosive charge 20, the mine 13 to Detonation, the so-called Sympathiedetonation brought.
  • the blast triggered pressure waves the so-called. Detonation waves, spreading as spherical shockwaves in the water at a very high speed, the much larger than the speed of sound in the water and e.g.
  • Fig. 4 and 5 is an example of a Received signal shown schematically, in which within the Time window ⁇ only one detonation event (Fig. 4) or two Detonation events (Fig. 5) were detected.
  • the Locating the detonation events can be different Way in the signal processing 23 are performed. So can e.g. the maximums of the signal amplitude, the maxima of the signal amplitude Amount of the signal amplitude, the maxima of the signal level or the maximums of the envelope of the received signal used become.
  • the time window ⁇ is dependent on the distance a between explosive charge 20 and mine 13 and the nature of Explosive of the explosive charge 20 set.
  • Time window ⁇ selected with less than 2 ms.
  • a middle Distance of a 1 m between explosive charge 20 and mine 13 and at a propagation velocity of the detonation wave in Water of 5000 m / s is the time offset ⁇ t the two detonation events about 200 ⁇ s, so that at one Sympathy toning of the mine 13 both detonation events fall into the spanned time window ⁇ .

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Prüfen der Zerstörung einer mittels einer Sprengladung (20) gesprengten Seemine (13) werden zur zeitsparenden und zuverlässigen Feststellung der Zerstörung der Seemine (13) die bei der Sprengung ausgelösten Druckwellen mittels eines im Seegebiet minenfern platzierten Empfängers (21) als Empfangssignal aufgefasst. Das Empfangssignal wird auf das Auftreten von Detonationsereignissen innerhalb eines Zeitfensters untersucht und das Vorhandensein von zwei Detonationsereignissen als Minenzerstörung angezeigt (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Zerstörung einer Seemine, die mittels einer Sprengladung gesprengt wird, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Seeminen werden durch entsprechend ausgerüstete Minenjagdboote zunächst mittels eines Sensors geortet und dann identifiziert, wobei die Identifikation durch optische Mittel, wie TV-Kamera in einem zur Mine gesteuerten Unterwasserfahrzeug (Drohne) oder Sichtkontakt durch Taucher, erfolgt. Nach Identifikation der Mine wird die Mine bekämpft, beispielsweise durch Anbringen einer Haftladung durch einen Taucher, durch Absetzen einer Minnevernichtungsladung (MVL) am Ort der identifizierten Mine mittels eines Unterwasserfahrzeugs oder durch ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug mit integrierter Sprengladung, das auf die Mine gelenkt wird, wobei in einem vorgegebenen Abstand von der Mine die Sprengladung gezündet wird. Der Erfolg der Bekämpfung der Mine, also deren Zerstörung, wird je nach eingesetztem Sprengverfahren auf unterschiedliche Weise nachträglich festgestellt. Bei Sprengung mittels Haftladung, die eine deutlich kleinere Menge an Explosivstoff besitzt als die Mine, wird die Zerstörung der Mine durch die Gesamtwirkung der Detonation beurteilt. Eine starke Detonation lässt den sicheren Schluss zu, dass die Mine in einer Sympathiedetonation durch die Haftladung zerstört worden ist. Liegt das Sprengladungsgewicht der Mine etwa in der gleichen Größenordnung wie die Minenvernichtungsladung, lässt die Beobachtung der Detonationswirkung, z.B. Wasserfontäne, Stärke des Schocks, keinen sicheren Rückschluss auf die erfolgreiche Bekämpfung der Mine zu. Bei Sprengung durch Minenvernichtungsladungen, die eine relativ große Menge an Explosivstoff besitzen, je nach Bauart z.B. ca. 40 kg oder ca. 130 kg TNT-Äquivalent, wird daher der Bereich der Mine nach der Sprengung mit dem Sonar beleuchtet. Der Einsatz des Sonars ist aber erst nach einer sehr langen Zeitspanne nach Sprengung mit Aussicht auf Erfolg möglich, da durch die Sprengung aufgeworfenes Sediment sich erst wieder ablagern und der durch die Sprengung erzeugte Blasenschleier sich erst wieder auflösen muss, bevor ein aussagefähiges Sonarbild aus dem Bereich der Mine erhalten werden kann. Im Falle von im Sediment vergrabenen Minen kann auch mit der nachträglichen Sonarbeleuchtung des Minengebiets eine Aussage über die Zerstörung der Mine nicht mit absoluter Sicherheit gegeben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung der Zerstörung einer Seemine durch Sprengung anzugeben, mit dem ohne nennenswerten Zeitverzug nach Sprengung die Zerstörung der Mine relativ sicher festgestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass empfangsseitig im Empfangssignal eindeutig festgestellt werden kann, ob nur die Explosiv- oder Sprengladung detoniert ist oder auch eine Sympathiedetonation der Mine stattgefunden hat. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, dass die Explosion einer Sprengladung eine charakteristische Drucksignatur erzeugt, die sich als Kugelwelle im Wasser ausbreitet und erst in großer Entfernung ihre Eigenschaft, z.B. durch Dämpfung, verliert. Die vom Explosivstoff ausgelöste Detonationswelle breitet sich im Wasser mit einer im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit deutlich höheren Geschwindigkeit aus, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 5000 m/s, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit im wesentlichen von der Art des Explosiv- oder Sprengstoffes abhängt. Da z. B. beim Einsatz von Minenvernichtungsladungen der Abstand zwischen abgelegter Sprengladung und Mine typischerweise ca. 0,5 bis 1,5 m beträgt, der Empfänger im Nahbereich der Sprengung, typischerweise in einem Umkreis von 300 bis 500 m, angeordnet ist und die Detonationswelle sich als Stoßwelle mit der genannten Geschwindigkeit im Wasser ausbreitet, kann die Detonation der Sprengladung einerseits und die Sympathiedetonation der Mine andererseits als zeitlich versetzte Detonationsereignisse im Empfangssignal detektiert werden. Sind im Empfangssignal zwei Detonationsereignisse feststellbar, so kann mit großer Sicherheit eine Zerstörung der Mine angenommen werden. Infolge der Einengung des Zeitversatzes zwischen den Detonationsereignissen auf ein Zeitfenster oder Zeitintervall, das beispielsweise ca. 200 bis 300 µs betragen kann, wird sichergestellt, dass ein auf ein erstes Detonationsereignis, das auf die Explosion der Sprengladung zurückgeht, folgendes zweites Detonationsereignis auch tatsächlich von der Sympathiedetonation der Mine ausgelöst worden ist. Wird in dem Zeitintervall nur ein einziges Detonationsereignis detektiert, so ist die Mine mit sehr großer Sicherheit nicht gesprengt, also nicht zerstört worden.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Zeitfenster, innerhalb dessen die Detonationsereignisse liegen müssen, in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Sprengladung und Seemine im Moment des Zündens der Sprengladung und der Art des Explosivstoffes der Sprengladung festgelegt. Als ausreichendes Zeitfenster wird das Zeitfenster kleiner 2 ms gewählt, wobei in typischen Anwendungsfällen das Zeitfenster ca. 200 bis 300 µs beträgt.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1
eine Draufsicht einer Minenjagdsituation mit Minenjagdfahrzeug, ferngelenktem Unterwasserfahrzeug und Seemine,
Fig. 2
eine Seitenansicht der Minenjagdsituation gemäß Fig. 1,
Fig. 3
ein Blockschaltbild des am Minenjagdfahrzeugs installierten Empfängers,
Fig. 4
ein am Empfänger abgenommenes Empfangssignal bei ausschließlicher Detonation einer am Minenort abgesetzten Sprengladung,
Fig. 5
das am Empfänger abgenommene Empfangssignal bei Detonation der Sprengladung und Sympathiedetonation der Mine.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist schematisch eine Minenjagdsituation in Draufsicht und Seitenansicht skizziert, bei der ein als Überwasserschiff ausgebildetes Minenjagdboot 11 mit einem aussetzbaren, über ein sich abspulendes Kabel 16 mit dem Minenjagdboot 11 verbundenen, ferngelenkten Unterwasserfahrzeug 12, einer sog. Drohne, zur Räumung eines Seegebiets von Seeminen eingesetzt ist. Eine Mine 13 der im Seegebiet ausgelegten Seeminen ist in Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei als Minenart eine Bodenmine angenommen ist, die auf dem Meeresboden 15 abgelegt ist. Das Minenjagdboot 11 verfügt über ein sog. Minenjagdsonar 18, mit dem im Seegebiet verankerte oder auf dem Meeresboden 15 abgelegte Minen 13 detektiert und klassifiziert werden können. Bodenminen, die in auf dem Meeresboden 15 abgelagertes Sediment 14 eingedrungen sind, werden mittels eines sog. Sedimentsonars, das z.B. im Unterwasserfahrzeug installiert ist, akustisch detektiert und klassifiziert.
Das vom Minen jagdboot 11 ausgesetzte Unterwasserfahrzeug 12 wird zur Mine 13 hin gelenkt, wobei das Unterwasserfahrzeug 12 immer gegen die Strömung 17 an die Mine 13 herangeführt wird. Über das Kabel 16, das beispielsweise ein Glasfaserkabel sein kann, findet dabei eine permanente Kommunikation zwischen Minenjagdboot 11 und Unterwasserfahrzeug 12 statt. Die Mine 13 wird durch das Unterwasserfahrzeug 12 identifiziert, und das Unterwasserfahrzeug 12 wird vom Minenjagdboot 11 veranlasst, eine Sprengladung 20, im Ausführungsbeispiel eine sog. Minenvernichtungsladung, am Ort der Mine 13 abzusetzen, wobei üblicherweise das Absetzen der Sprengladung 20 in einem Abstand a von 0,5 bis 1,5 m von der Mine 13 entfernt vorgenommen wird. Nach Absetzen der Sprengladung 20 wird das Unterwasserfahrzeug 12 vom Minenjagdboot 11 wieder eingeholt. In einer alternativen Ausführung ist die Sprengladung im Unterwasserfahrzeug integriert, und letzteres wird bei der Sprengung der Mine 13 mit vernichtet.
Die Vernichtung der Mine 13 wird in allen Fällen durch Fernzünden der Sprengladung 20 vom Minenjagdboot 11 aus ausgelöst, wobei das Minenjagdboot 11 eine gewisse Distanz, die von der Größe der Sprengladung 20 und der Minenart abhängt, vom Ort der Mine 13 einhält. Bei den üblicherweise verwendeten Minenvernichtungsladungen beträgt der einzuhaltende Abstand ca. 300 bis 500 m, gemessen von dem Projektionspunkt der Mine 13 auf die Wasseroberfläche 19. Durch die Detonation der Sprengladung 20 wird die Mine 13 zur Detonation, der sog. Sympathiedetonation, gebracht. Die durch die Sprengung ausgelösten Druckwellen, die sog. Detonationswellen, breiten sich als kugelförmige Stoßwellen im Wasser mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus, die wesentlich größer als die Schallgeschwindigkeit im Wasser ist und z.B. 5000 m/s beträgt. Diese Detonationswellen werden von einem Empfänger 21 im Minenjagdboot 11, das sich im Nahbereich der Sprengung befindet, aufgefasst. Der Empfänger 21 weist hierzu - wie dies im Blockschaltbild der Fig. 3 skizziert ist - einen breitbandigen elektroakustischen Wandler, üblicherweise Hydrofon 22 genannt, und eine dem Ausgang des Hydrofons 22 nachgeordnete, elektrische Signalverarbeitung 23 sowie eine Anzeigevorrichtung 24 zur Darstellung des Ergebnisses der Minenvernichtungsaktion auf. Mittels der Signalverarbeitung 23 wird das Empfangssignal des Empfängers 21 auf das Auftreten von Detonationsereignissen innerhalb eines Zeitfensters τ untersucht. Werden innerhalb des Zeitfensters τ zwei Detonationsereignisse gefunden, so wird in der Anzeigevorrichtung 24 die Zerstörung der Mine 13 angezeigt. Wird innerhalb des Zeitfensters τ nur ein Detonationsereignis festgestellt, so wird in der Anzeigevorrichtung 24 angezeigt, dass die Sprengung nicht zu einer Vernichtung der Mine 13 geführt hat.
In Fig. 4 und 5 ist jeweils ein Beispiel für ein Empfangsignal schematisch dargestellt, bei dem innerhalb des Zeitfensters τ nur ein Detonationsereignis (Fig. 4) bzw. zwei Detonationsereignisse (Fig. 5) festgestellt wurden. Durch die Diracstoß-ähnlichen Amplitudenspitzen im Empfangssignal können die Detonationsereignisse sehr gut erkannt werden. Das Auffinden der Detonationsereignisse kann auf verschiedene Weise in der Signalverarbeitung 23 durchgeführt werden. So können z.B. die Maxima der Signalamplitude, die Maxima des Betrags der Signalamplitude, die Maxima des Signalpegels oder die Maxima der Hüllkurve des Empfangssignals herangezogen werden.
Das Zeitfenster τ wird in Abhängigkeit von dem Abstand a zwischen Sprengladung 20 und Mine 13 und der Art des Explosivstoffes der Sprengladung 20 festgelegt. Als ein ausreichend kleines Zeitfenster τ, in dem Detonationsereignisse festgestellt werden müssen, wird ein Zeitfenster τ mit kleiner 2 ms gewählt. Bei einem mittleren Abstand von a = 1 m zwischen Sprengladung 20 und Mine 13 und bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der Detonationswelle im Wasser von 5000 m/s beträgt der zeitliche Versatz Δt der beiden Detonationsereignisse ca. 200 µs, so dass bei einer Sympathiedetonation der Mine 13 beide Detonationsereignisse in das aufgespannte Zeitfenster τ fallen.
In Ergänzung des Verfahrens kann durch Auswertung des auf die Sympathiedetonation der Mine 13 zurückgehenden zweiten Detonationsereignisses im Empfangssignal mit Hilfe einer Datenbasis oder eines Expertensystems der Explosivstoff der detonierten Mine 13 nach Menge und/oder Art bzw. Klasse klassifiziert werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Prüfen der Zerstörung einer Seemine (13), die mittels einer Sprengladung (20) gesprengt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sprengung ausgelöste Druckwellen mittels eines im Seegebiet minenfern platzierten Empfängers (21) als Empfangsignal aufgefasst werden und dass das Empfangssignal auf das Auftreten von Detonationsereignissen innerhalb eines Zeitfensters (τ) untersucht und das Vorhandensein von zwei Detonationsereignissen als Minenzerstörung angezeigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfester (τ) in Abhängigkeit von dem Abstand (a) zwischen Sprengladung (20) und Seemine (13) und der Art des Explosivstoffs der Sprengladung (20) festgelegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster kleiner als 2 ms gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auffinden der Detonationsereignisse Maxima der Signalamplitude, des Betrags der Signalamplitude, des Signalpegels oder der Hüllkurve des Empfangssignals herangezogen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroakustische Empfänger (21) mit einer breitbandigen Empfangscharakteristik ausgestattet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (21) mindestens einen elektroakustischen Wandler (22) und eine dem Wandler (22) nachgeschaltete elektrische Signalverarbeitung (23) für das elektrische Ausgangssignal des Wandlers (22) aufweist.
EP04029038A 2003-12-19 2004-12-08 Verfahren zum Prüfen der Zerstörung einer Seemine Expired - Lifetime EP1544096B1 (de)

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