EP4103290B1 - Verfahren zur minimierung eines detonationsschadens auf einem wasserfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur minimierung eines detonationsschadens auf einem wasserfahrzeug Download PDF

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EP4103290B1
EP4103290B1 EP21703655.7A EP21703655A EP4103290B1 EP 4103290 B1 EP4103290 B1 EP 4103290B1 EP 21703655 A EP21703655 A EP 21703655A EP 4103290 B1 EP4103290 B1 EP 4103290B1
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EP
European Patent Office
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time
watercraft
liquid mist
ein
room
Prior art date
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EP21703655.7A
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French (fr)
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EP4103290C0 (de
EP4103290A1 (de
Inventor
Jens Ballé
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4103290A1 publication Critical patent/EP4103290A1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A62C3/10—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles in ships
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0072—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using sprayed or atomised water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • 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
    • B63G13/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels; Vessels characterised thereby
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems

Definitions

  • the invention relates to a method in which the generation of a liquid mist is used to minimize the effect of a detonation in the watercraft.
  • liquid mist can be used to influence the propagation of a detonation wave and thus minimize damage.
  • the object of the invention is to create a method that enables a reduction of detonation damage by forming a liquid mist and, at the same time, minimizes the collateral damage caused by the liquid.
  • the object of the invention is not to compete with short-range defense systems or to take countermeasures, but rather to reduce damage after their failure and thus to minimize the damage caused by the impact of a missile.
  • Watercraft within the meaning of the invention are in particular military watercraft, in particular military surface vehicles, for example and preferably cruisers, destroyers, frigates, corvettes, task force supply ships, minesweepers, minehunters, aircraft carriers, helicopter carriers, amphibious warships, landing ships, battleships.
  • military surface vehicles for example and preferably cruisers, destroyers, frigates, corvettes, task force supply ships, minesweepers, minehunters, aircraft carriers, helicopter carriers, amphibious warships, landing ships, battleships.
  • the vessel has n spaces R n , where n is a natural number.
  • a specific space is determined by numbering the spaces.
  • a vessel has 10 spaces.
  • R i is the i-th space of the vessel, where i is a natural number between 1 and n.
  • Rooms within the meaning of the invention are spaces inside the watercraft, for example the bridge, mess, galley, quarters, corridors, engine rooms, and the like. Rooms are therefore interior spaces of the watercraft, which, like a hangar, can also have a large opening to the outside.
  • a room usually has walls, a floor, and a ceiling. Rooms usually have a door for entry, although there are also rooms on a watercraft that can only be entered through an opening in the ceiling, for example a battery room. Room is therefore to be understood in the sense of a room.
  • the database contains the time information t R1 , t R2 , ... t Rn-1 , t Rn for each of the rooms R 1 , R 2 , ... R n-1 , R n .
  • the time t Ri for the room R i results from the time required to generate a liquid mist in the room R i . This time depends, for example, on the size of the room and the number of sprinkler systems that can be used to generate the liquid mist.
  • time information tRi does not have to be stored for every room Ri of the watercraft.
  • rooms that are internal or permanently below the waterline can be excluded if an impact by a missile is considered unrealistic.
  • rooms in which liquid mist cannot and should not be generated could be excluded, for example, IT rooms that have an automatic extinguishing device using CO2 .
  • At least the spaces R i are covered which are arranged on the outside of the watercraft in the above-water area.
  • Flying objects encompass all possible threats, from warheads, grenades, cruise missiles, rockets, and even aircraft. These can be purely ballistic, actively controlled, or ballistic with control capabilities, with the control capabilities being either active or passive.
  • the spaces R 1 , R 2 , ... R n-1 , R n can also be grouped into functional groups or connected locations and accessed together.
  • the ammunition depots, ship sections, or external spaces on the port or starboard side can form common groups. It is essential to group the spaces in such a way that the spread of damage to the ship is slowed and the damage itself is reduced. Criteria for forming space groups can be the ship's structural layout.
  • Another advantage of the invention is that this additional protection is undetectable to an enemy.
  • Virtually all larger military vessels are equipped with both a radar system and a sprinkler system capable of generating a liquid mist. However, these are usually integrated into different and strictly separate ship systems. While the combat management system is connected to the radar, an integrated platform management system controls the firefighting equipment.
  • Such a military vessel can easily be equipped with a control system for implementing the method according to the invention.
  • this system is not detectable by an external enemy, meaning that the weakened detonation effect of a warhead is unpredictable for the enemy in the field.
  • step h a liquid mist is created inside at least one room and thus inside the watercraft.
  • This is disadvantageous for two reasons. First, unused extinguishing water can cause damage, ranging from electronic devices to paper documents and food. or clothing. On the other hand, water also enters the interior of the watercraft, something that is usually avoided for the sake of buoyancy.
  • the core of the invention is to accept these disadvantages in exchange for minimizing the effect of a warhead detonation.
  • the aim here is not, or at least not primarily, to extinguish a potential fire before it starts, but rather to mitigate the propagation of a pressure wave or a plasma lance generated by a warhead, thus reducing the primary damage caused by a warhead.
  • Steps b) and c) are preferably carried out using radar, optical sensors, and/or acoustic sensors. Steps b) and c) are particularly preferably carried out using radar.
  • the determination of the movement in step c) can be based either on two time-spaced measurements and the measured position difference. It can also be done directly, for example, using frequency shift (Doppler effect).
  • steps b) and c) are performed by a second vessel, for example, and in particular, an escort vessel, such as a destroyer, and the acquired data is then transferred to the first vessel, such as a task force support vessel, which does not have a radar system of its own, or at least not a comparable one.
  • step e) can also be performed on the second vessel.
  • step h) a liquid mist is not only generated in room R i , but that in the event of an acute threat this may be carried out in neighboring rooms, for example in rooms R i-1 and R i+1 .
  • steps f) to h) are preferably carried out for each room R i-1 , R i and R i+1 . This results in a time t 0,Ri-1 for room R i -1 , a time t 0,Ri for room R i and a time t 0,Ri+1 for room R i+1 .
  • step b) measures can be taken after step b) to prevent the missile from impacting, for example, using short-range defense systems to attempt to destroy the missile before it reaches the watercraft.
  • Countermeasures can also be used to deceive the missile's homing function and thus guide the missile away from the watercraft.
  • These measures can also be carried out in parallel with step h). Although water damage has already occurred in the affected areas, preventing the impact is still always the best option.
  • the method according to the invention thus represents an additional and downstream line of defense to conventional short-range defense systems and countermeasures.
  • steps c) to e) are continuously repeated to detect changes in movement. This allows both course corrections by the flying object and changes in movement of the watercraft to be taken into account. This is preferred because even simple artillery shells, particularly in versions with increased range, possess a certain degree of maneuverability. And with anti-ship missiles, powerful maneuvers to overcome hard-kill defenses are common today, especially when approaching targets. If the change in step e) identifies a different space R i , steps f) and g) are also performed again.
  • continuous observation of the flying object can also determine that it has been eliminated, for example, by a hard kill, and that a further threat no longer exists.
  • the The method according to the invention is then preferably stopped as quickly as possible in order to avoid unnecessary water damage.
  • the generation of the liquid mist continues for a period ⁇ t On .
  • fire monitoring is carried out in the room R i to determine whether the impact has triggered a fire in the room R i in question. If a fire is detected, the generation of the liquid mist continues beyond time t On + ⁇ t On . If no fire is detected, the generation of the liquid mist stops at time t On + ⁇ t On .
  • steps b) and c) are carried out by a combat management system.
  • the combat management system on a military vessel comprises the controls, for example, of the sensors for detecting the threat situation, such as radar, as well as the control of the effectors, such as guns, missiles, or close-range defense systems.
  • the combat management system is therefore specially shielded for security reasons to prevent any unwanted external interference.
  • Steps d) to h) are carried out by a control system.
  • the control system can, in particular, be designed as a standalone system in order to carry out only this part of the method according to the invention outside of the other ship systems, which enables optimal integration into the security architecture and optimal retrofitability.
  • the combat management system and the control system are connected only via a unidirectional connection for transmitting data from the combat management system to the control system.
  • Unidirectional connections are established, for example, via so-called data diodes and ensure that, for example, no malware can be transferred from the control system to the combat management system, thus fully guaranteeing the security of the system.
  • the generation of a liquid mist in step h) by a control system occurs when the control system transmits a fire alarm to the firefighting system.
  • the firefighting system then initiates firefighting measures that lead to the generation of the liquid mist.
  • the sprinkler system in room R i is activated.
  • a non-conductive fluid is used to generate the liquid mist, for example CF 3 CF 2 C(O)CF(CF 3 ) 2 .
  • the watercraft has a supply of non-conductive fluid to enable generation of the liquid mist at least from t 0 to t Ein + ⁇ t Ein . If the non-conductive fluid is used up, further firefighting can also be carried out with fresh water or sea water. Damage, for example to electronics, is then accepted, since an arbitrarily large supply of non-conductive fluid is not practical and firefighting takes priority over damage caused by extinguishing water.
  • heading and speed data of the watercraft are used to determine the collision location in step d).
  • the current heading allows for an accurate prediction of the future location of the watercraft. While this information can only be predicted from the past for the flying object, this additional information is available to the watercraft for its own future, which increases the prediction probability.
  • a watercraft 10 is shown in a highly schematic manner.
  • the watercraft 10 has a radar 40 which is controlled via a combat management system 50.
  • the combat management system 50 is connected to a control system 30 via a data diode 60.
  • the combat management system 50 transmits information about approaching flying objects 80 to the control system 30 via the data diode 60.
  • the control system 30 has a database in which the time information t Ri is stored for all rooms R i of the watercraft 10. If the control system 30 identifies a room R i that is threatened by an approaching flying object 80 and is to be protected by a liquid mist, the control system 30 transmits a fictitious fire alarm for the room R i to the integrated platform management system 70 at time t 0 .
  • the integrated platform management system 70 controls a firefighting system, which also includes the firefighting equipment B i in the rooms R i . Through the simulated fire alarm, the integrated platform management system 70 activates the firefighting equipment B i in the affected room R i . As a result, a liquid mist is formed in the room R i at the exact moment t Ein at which the flying object 80 impacts the room R i , and the detonation effect is minimized.
  • Fig. 2 shows a first scenario with a purely ballistic flying object 80.
  • the flying object 80 is detected, and its direction and speed are determined.
  • This time t D is in Fig. 2a
  • the vessel 10 is not at rest, it moves forward, as shown in Fig. 2a above Fig. 2b to Fig. 2c is recognizable.
  • the control system 20 receives the information about this self-motion from the Integrated Platform Management System 70, the control system can already recognize the space R 5 as the impact location at time t D.
  • the remaining flight time of the flying object 80 is equal to the time required to create a liquid mist in the space R 5 , which is why the control system at this time initiates this.
  • the Fig. 2c then shows the impact at time t Ein , at which the liquid mist in space R 5 is fully formed.
  • Fig. 3 a slightly different picture emerges. Analogous to Fig. 2a is at time t D in Fig. 3 the flying object 80 is detected, direction and speed are determined and the impact for space R 5 is predicted. At this time, however, the flying object 80 changes its direction of flight slightly, which is detected by the radar 30 between t D and t 0. As a result, the impact prediction is changed to space R 3 and at time t 0 , which is in Fig. 3b which creates liquid mist in the space R 3. The impact of the flying object 80 into the space R 3 at time t Ein is shown in Fig. 3c to see.
  • a liquid mist can be generated in the spaces R 2 , R 3 , and R 4 at time t 0 . While this increases the damage caused by the liquid mist, a possible deviation of the flying object 80 from the predicted course still dampens the detonation, even if it impacts the space R 2 or R 4 . Spaces further away have too low a threat probability, so no liquid mist is generated there.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels genutzt wird, um die Wirkung einer Detonation im Wasserfahrzeug zu minimieren.
  • Theoretisch ist bekannt, dass Flüssigkeitsnebel eingesetzt werden können, um die Ausbreitung einer Detonationswelle zu beeinflussen und so Schäden zu minimieren.
  • Nachteilig ist, dass bei Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels praktisch immer Schäden entstehen, insbesondere sind elektronische Bauteile regelmäßig betroffen. Hinzu kommt, dass Löschflüssigkeit natürlich auch einen Einfluss auf die Schwimmfähigkeit haben kann.
  • Erschwerend kommt hinzu, dass hauptsichtlich militärische Schiffe über die notwendigen Vorrichtungen verfügen, anfliegende Bedrohungen zu identifizieren. Gerade auf diesen Schiffen sind jedoch die verschiedenen Schiffsysteme gegeneinander abgeschirmt, sodass eine einfache Integration erschwert ist.
  • Aus der US 2006/0196681 A1 ist die Unterdrückung eines Feuers mittels eines Wassernebels bekannt.
  • Aus der WO 2003/061769 A1 ist eine Feuerlöschvorrichtung sowie ein Feuerlöschverfahren bekannt.
  • Aus der US 2007/0159379 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Schutz eines Schiffes gegen Zielflugkörper bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, dass eine Reduktion der Detonationsschäden durch Bildung eines Flüssigkeitsnebels ermöglicht und gleichzeitig die durch die Flüssigkeit entstehenden Kollateralschäden minimiert. Aufgabe der Erfindung ist es eben nicht, in Konkurrenz zu Nahbereichsverteidigungssystemen oder Gegenmaßnahmen zu treten, sondern eine Schadensreduktion nach deren Versagen und somit dem erfolgten Einschlag eines Flugkörpers erzeugten Schaden zu minimieren.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schadensminimierung auf einem Wasserfahrzeug weist die folgenden Schritte auf:
    1. a) Bereitstellen des Wasserfahrzeugs und einer Datenbank, wobei das Wasserfahrzeug Räume Rn aufweist, wobei die Datenbank für wenigstens einen Raum Ri eine Zeitinformation tRi enthält, wobei die Zeitinformation tRi die Zeit ist, die benötigt wird, in dem Raum Ri, dem diese Zeitinformation tRi zugeordnet ist, einen Flüssigkeitsnebel zu erzeugen,
    2. b) Erkennen und Orten einer Bedrohung in Form eines Flugobjekts,
    3. c) Ermitteln der Bewegung des Flugobjekts,
    4. d) Ermitteln des Kollisionsorts zwischen dem Flugobjekt und dem Wasserfahrzeug,
    5. e) Ermitteln des Raumes Ri des Wasserfahrzeugs, der an den Kollisionsort angrenzend ist,
    6. f) Ermitteln der Zeitinformation tRi für diesen Raum Ri aus der Datenbank,
    7. g) Ermitteln des Zeitpunktes t0, zu dem das Flugobjekt eine Position erreicht hat, an welcher die Restflugzeit zum Kollisionsort der Zeitinformation tRi entspricht,
    8. h) Zum Zeitpunkt t0 oder zum Zeitpunkt t0 - Δt0 Beginn der Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels im Raum Ri, wobei Δt0 ein vorgegebenes Toleranzzeitintervall ist.
  • Wasserfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere militärische Wasserfahrzeuge, insbesondere militärische Überwasserfahrzeuge, beispielsweise und bevorzugt, Kreuzer, Zerstörer, Fregatten, Korvetten, Einsatzgruppenversorger, Minensuchboote, Minenjagdboote, Flugzeugträger, Hubschrauberträger, amphibische Kriegsschiffe, Landungsschiffe, Schlachtschiffe.
  • Das Wasserfahrzeug weist n Räume Rn auf, wobei n eine natürliche Zahl ist. Ein bestimmter Raum ergibt sich durch eine Nummerierung der Räume. Beispielsweise hat ein Wasserfahrzeug 10 Räume, Somit gibt es die Räume R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 und R10. Ri ist der i-te Raum des Wasserfahrzeugt, wobei i eine natürliche Zahl zwischen 1 und n ist.
  • Räume im Sinne der Erfindung sind Räume im Inneren des Wasserfahrzeugs, also beispielsweise die Brücke, Messe, Kombüse, Quartierte, Flure, Maschinenräume und dergleichen. Räume sind somit Innenräume des Wasserfahrzeugs, wobei diese, wie beispielsweise ein Hangar, auch eine große Öffnung nach außen aufweisen können. Ein Raum hat üblicherweise Wände, einen Boden und eine Decke. Räume weisen üblicherweise eine Tür zum Betreten auf, wobei es im einem Wasserfahrzeug auch Räume gibt, die beispielsweise nur durch eine Öffnung in der Decke zu betreten sind, beispielsweise ein Batterieraum. Raum ist daher im Sinne von Zimmer zu verstehen.
  • Virtuelle Positionen außerhalb des Wasserfahrzeugs, wie beispielsweise in der US 2007/0159379 A1 , sind keine Räume im Sinne der Erfindung.
  • Zu dem Räumen R1, R2, ... Rn-1, Rn sind in der Datenbank jeweils die Zeitinformation tR1, tR2, ... tRn-1, tRn abgelegt. Die Zeit tRi für den Raum Ri ergibt sich aus der Zeit, die zur Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels im Raum Ri benötigt wird. Diese Zeit hängt beispielsweise von der Raumgröße und beispielsweise der Anzahl der Sprinkleranlagen ab, welche für die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels verwendet werden können.
  • Hierbei muss nicht zu jedem Raum Ri des Wasserfahrzeugs eine Zeitinformation tRi hinterlegt sein. Beispielsweise können Räume ausgenommen werden, welche innenliegend sind oder permanent unterhalb der Wasserlinie liegen, wenn ein Einschlag eines Flugkörpers hier als unrealistisch angesehen wird. Ebenso könnten Räume ausgenommen werden, in denen kein Flüssigkeitsnebel erzeugt werden kann und soll, beispielsweise EDV-Räume, die über eine automatische Löschvorrichtung mittels CO2 verfügen. Es sind in der Datenbank somit vorteilhaft wenigstens die Räume Ri erfasst, welche über einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels verfügen.
  • Besonders bevorzugt sind wenigstens die Räume Ri erfasst, welche an der Außenseite des Wasserfahrzeugs im Überwasserbereich angeordnet sind.
  • Flugobjekte umfassen alle möglichen Bedrohungen von Gefechtsköpfen, Granaten, Marschflugkörper, Raketen bis zu Flugzeugen. Diese können rein ballistisch fliegen, aktiv fliegen oder ballistisch fliegen mit Steuermöglichkeiten, wobei die Steuermöglichkeiten aktiv oder passiv ausgeführt sein können.
  • Die Räume R1, R2, ... Rn-1, Rn können auch in funktionellen Gruppen oder zusammenhängenden Orten zusammengefasst sein und gemeinsam angesteuert werden. So können beispielsweise die Munitionslager, Schiffsektionen oder außenliegende Räume auf der Backbord- oder Steuerbordseite gemeinsame Gruppen bilden. Wesentlich ist dabei die Gruppen der Räume so zu bilden, dass die Ausbreitung des Schadens am Schiff verlangsamt und der Schaden reduziert wird. Kriterien für die Bildung von Raumgruppen kann dabei der strukturelle Aufbau des Schiffs sein.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist auch, dass dieser zusätzliche Schutz für einen Gegner nicht erkennbar ist. Praktisch alle größeren militärischen Wasserfahrzeuge verfügen sowohl über eine Radaranlage als auch über eine Sprinkleranlage, welche zur Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels geeignet ist. Diese sind jedoch üblicherweise in unterschiedliche und strikt getrennte Schiffsysteme integriert. Während das Combat Management System mit dem Radar verbunden ist, steuert ein Integriertes Plattformmanagementsystem die Brandbekämpfungsvorrichtungen. Ein solches militärisches Wasserfahrzeug kann leicht mit einem Kontrollsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet werden, was für einen Gegner von außen jedoch im Gegensatz zu einer stärken Panzerung beispielsweise nicht erkennbar ist, sodass die abgeschwächte Detonationswirkung eines Gefechtskopfes für den Gegner im Feld nicht vorhersehbar ist.
  • In Schritt h) wird somit ein Flüssigkeitsnebel im Inneren wenigstens eines Raumes und somit im Inneren des Wasserfahrzeugs erzeugt. Dieses ist prinzipiell auf zwei Gründen nachteilig. Zum einen kann nicht benötigtes Löschwasser Schäden verursachen, angefangen von elektronischen Geräten über Papierdokumente bis zu Lebensmitteln oder Bekleidung. Zum anderen gelangt aber so Wasser auch in das Innere des Wasserfahrzeugs, was üblicherweise im Sinne der Schwimmfähigkeit gerade vermieden wird. Kern der Erfindung ist nun, eben diese Nachteile billigend in Kauf zu nehmen, um dafür die Wirkung der Detonation eines Gefechtskopfes zu minimieren. Hierbei geht es nicht oder wenigstens nicht in erster Linie darum, ein potentiell entstehendes Feuer vor dessen entstehen zu bekämpfen, sondern vielmehr die Ausbreitung einer Druckwelle oder einer durch einen Gefechtskopf erzeugten Plasmalanze abzuschwächen und so bereits die Primärschäden durch einen Gefechtskopf zu reduzieren.
  • Schritte b) und c) werden bevorzugt mittels Radar, optischer Sensoren und/oder akustischer Sensoren durchgeführt. Besonders bevorzugt werden die Schritte b) und c) mittels Radar durchgeführt.
  • Das Ermitteln der Bewegung in Schritt c) kann entweder auf zwei zeitlich beabstandeten Messung und dem gemessenen Positionsunterschied erfolgen. Es kann aber auch direkt, beispielsweise mittels Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt), erfolgen.
  • Bevorzugt werden alle Verfahrensschritte auf einem Wasserfahrzeug durchgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, dass insbesondere in einem Konvoi die Schritte b) und c) durch ein zweites Wasserfahrzeug, beispielsweise und insbesondere ein Geleitschiff, beispielsweise ein Zerstörer, durchgeführt werden und die ermittelten Daten dann auf das erste Wasserfahrzeug, beispielsweise einen Einsatzgruppenversorger, übergeben werden, der selber nicht über eine oder wenigstens nicht über eine vergleichbare Radaranalage verfügt. Gegebenenfalls kann auch der Schritt e) auf dem zweiten Wasserfahrzeug durchgeführt werden.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass in Schritt h) nicht nur im Raum Ri ein Flüssigkeitsnebel erzeugt wird, sondern dass bei einer akuten Bedrohung dieses gegebenenfalls in Nachbarräumen, zum Beispiel in den Räumen Ri-1 und Ri+1 durchgeführt wird. Hierzu werden bevorzugt die Schritte f) bis h) für jeden Raum Ri-1, Ri und Ri+1 durchgeführt. Hierdurch ergibt sich für den Raum Ri-1 ein Zeitpunkt t0,Ri-1, für den Raum Ri ein Zeitpunkt t0,Ri und für den Raum Ri+1 ein Zeitpunkt t0,Ri+1.
  • Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass alle Räume ausgewählt werden, die innerhalb einer Schiffsektion oder eines absperrbaren Bereichs liegen. Damit wird erreicht, dass der Bereich über den sich eine Druckwelle oder ein Brand ausbreiten kann insgesamt bereits mit Flüssigkeitsnebels gefüllt ist und die Beschädigung über den gesamten Bereich verringert wird.
  • Selbstverständlich können nach Schritt b) weiter Maßnahmen ergriffen werden, um den Einschlag des Flugkörpers zu verhindern, also beispielsweise mit Nahbereichsverteidigungssystemen der Versuch unternommen werden, den Flugkörper vor Erreichen des Wasserfahrzeugs zu zerstören. Ebenso kann mit Hilfe von Gegenmaßnahmen versucht werden, die Zielsuchfunktion des Flugkörpers zu täuschen und den Flugkörper so von dem Wasserfahrzeug weg zu führen. Diese Maßnahmen können auch noch parallel zu Schritt h) durchgeführt werden. Zwar ist dann ein Wasserschaden in den betreffenden Räumen bereits eingetreten, die Vermeidung des Einschlages aber dennoch immer die beste Option. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine zusätzliche und nachgeschaltete Verteidigungslinie zu den herkömmlichen Systemen der Nahbereichsverteidigung und der Gegenmaßnahmen dar.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte c) bis e) kontinuierlich wiederholt, um Bewegungsveränderungen zu erfassen. Hierdurch können sowohl Kurskorrekturen durch das Flugobjekt als auch Bewegungsänderungen des Wasserfahrzeugs berücksichtigt werden. Dieses ist bevorzugt, da heute bereits einfache Artilleriegeschosse insbesondere in reichweitengesteigerter Version über ein gewisses Maß an Manövrierfähigkeit verfügen. Und bei Seezielflugkörpern sind gerade für den Zielanflug starke Manöver zur Überwindung von Hardkill Abwehrmaßnahmen heute üblich. Wird durch die Veränderung in Schritt e) ein anderer Raum Ri identifiziert, so werden die Schritte f) und g) ebenfalls erneut durchgeführt.
  • Ebenso kann durch eine kontinuierliche Beobachtung des Flugobjekts auch festgestellt werden, dass dieses beispielsweise durch einen Hardkill eliminiert werden konnte und eine weitere Bedrohung somit nicht mehr besteht. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren dann vorzugsweise schnellstmöglich abgebrochen, um unnötige Wasserschäden zu vermeiden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Einschlag des Flugobjekts in das Wasserfahrzeug zum Zeitpunkt tEin die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels für einen Zeitraum ΔtEin fortgesetzt. Während der Zeit von tEin bis tEin + ΔtEin wird eine Brandüberwachung im Raum Ri durchgeführt, um festzustellen, ob durch den Einschlag ein Brand im betreffenden Raum Ri ausgelöst wurde. Für den Fall, dass ein Brand festgestellt wurde, wird die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels über den Zeitpunkt tEin + ΔtEin fortgesetzt. Für den Fall, dass kein Brand festgestellt wurde, wird die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels zum Zeitpunkt tEin + ΔtEin eingestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte b) und c) durch ein Combat Management System durchgeführt. Das Combat Management System auf einem militärischen Wasserfahrzeug umfasst die Kontrollen zum Beispiel der Sensoren zur Erfassung der Bedrohungslage, zum Beispiel das Radar, sowie die Kontrolle der Effektoren, zum Beispiel Geschütze, Flugkörper oder Nahbereichsverteidigungssysteme. Das Combat Management System ist daher aus Sicherheitsgründen besonders abgeschirmt, um jeden ungewollten Eingriff von außen zu verhindern. Die Schritte d) bis h) werden durch ein Kotrollsystem durchgeführt. Das Kontrollsystem kann insbesondere als eigenständiges System ausgeführt sein, um lediglich diesen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens außerhalb der anderen Schiffssysteme auszuführen, was eine optimale Integration in die Sicherheitsarchitektur und eine optimale Nachrüstbarkeit ermöglicht. Das Combat Management System und das Kontrollsystem sind nur über eine unidirektionale Verbindung zur Übertragung von Daten vom Combat Management System auf das Kontrollsystem verbunden. Unidirektionale Verbindungen werden zum Beispiel über sogenannte Datendioden hergestellt und stellen sicher, dass beispielsweise keine Schadsoftware vom Kontrollsystem auf das Combat Management System übertragen werden kann und somit die Sicherheit des Systems vollständig gewährleistet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels in Schritt h) durch ein Kontrollsystem dadurch, dass das Kontrollsystem eine Feuermeldung an Brandbekämpfungssystem übergibt. Hierdurch leitet das Brandbekämpfungssystem Brandbekämpfungsmaßnahmen ein, die zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels führt. Beispielsweise und bevorzugt wird die Sprinkleranlage im Raum Ri aktiviert. Vorteil dieses Systems ist es, dass keine neuen Systeme auf dem Wasserfahrzeug eingebaut werden müssen außer einem Kontrollsystem. Das Kontrollsystem nutzt die bestehenden Schiffssysteme. Hierdurch wird Platz, Gewicht und Integrationskomplexität eingespart und eine optimale Nachrüstbarkeit ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels ein nichtleitfähiges Fluid eingesetzt, beispielsweise CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Beispielsweise und bevorzugt weist das Wasserfahrzeug einen Vorrat an nichtleitfähigem Fluid auf, um eine Erzeugung des Flüssigkeitsnebels wenigstens von t0 bis tEin + ΔtEin zu ermöglichen. Ist das nichtleitfähige Fluid aufgebraucht, kann die weitere Brandbekämpfung auch mit Frischwasser oder Seewasser durchgeführt werden. Schäden beispielsweise an Elektronik werden dann in Kauf genommen, da ein beliebig großer Vorrat an nichtleitfähigem Fluid nicht sinnvoll ist und die Brandbekämpfung Vorrang vor Schäden durch Löschwasser hat.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zur Ermittlung des Kollisionsortes in Schritt d) Kursdaten und Geschwindigkeitsdaten des Wasserfahrzeugs verwendet. Durch den anliegenden Kurs ist eine genaue Vorhersage des zukünftigen Aufenthaltsortes des Wasserfahrzeugs möglich. Während diese Informationen für das Flugobjekt nur auf der Vergangenheit prognostizierbar sind, stehen dem Wasserfahrzeug für die eigene Zukunft diese zusätzlichen Informationen zur Verfügung, was die Vorhersagewahrscheinlichkeit erhöht.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Fig. 1
    Wasserfahrzeug
    Fig. 2
    erstes Bedrohungsszenario
    Fig. 3
    zweites Bedrohungsszenario
  • In Fig. 1 ist ein Wasserfahrzeug 10 stark schematisiert dargestellt. Das Wasserfahrzeug 10 weist ein Radar 40 auf, welches über ein Combat Management System 50 gesteuert wird. Über eine Datendiode 60 ist das Combat Management System 50 mit einem Kontrollsystem 30 verbunden. Über die Datendiode 60 überträgt des Combat Management System 50 Informationen über heranfliegende Flugobjekte 80 an das Kontrollsystem 30. Das Kontrollsystem 30 weist eine Datenbank auf, in welcher für alle Räume Ri des Wasserfahrzeuges 10 die Zeitinformationen tRi abgelegt sind. Identifiziert das Kontrollsystem 30 einen Raum Ri, der durch ein herannahendes Flugobjekt 80 bedroht und durch einen Flüssigkeitsnebel geschützt werden soll, so übergibt das Kontrollsystem 30 eine fingierte Brandmeldung für den Raum Ri an das Integriertes Plattformmanagementsystem 70 zum Zeitpunkt t0. Das Integriertes Plattformmanagementsystem 70 weist die Kontrolle über ein Brandbekämpfungssystem auf, zu dem auch die Brandbekämpfungsmittel Bi in den Räumen Ri gehören. Durch die fingierte Brandmeldung aktiviert das Integriertes Plattformmanagementsystem 70 das Brandbekämpfungsmittel Bi in dem betroffenem Raum Ri. Dadurch ist in dem Raum Ri ein Flüssigkeitsnebel gebildet in genau dem Moment tEin, in dem das Flugobjekt 80 in dem Raum Ri einschlägt und die Detonationswirkung wird minimiert.
  • Fig. 2 zeigt ein erstes Szenario mit einem rein ballistischen Flugobjekt 80. Zu einem Zeitpunkt tD wird das Flugobjekt 80 detektiert, Richtung und Geschwindigkeit bestimmt. Dieser Zeitpunkt tD ist in Fig. 2a dargestellt. Da das Wasserfahrzeug 10 jedoch nicht in Ruhe ist, bewegt sich dieses fort, wie im Verlauf von Fig. 2a über Fig. 2b zu Fig. 2c erkennbar ist. Da das Kontrollsystem 20 die Information zu dieser Eigenbewegung vom Integrierten Plattformmanagementsystem 70 erhält, kann das Kontrollsystem bereits zu Zeitpunkt tD den Raum R5 als Einschlagsort erkennen. Zum in Fig. 2b gezeigtem Zeitpunkt t0 ist die verbleibende Restflugzeit des Flugobjektes 80 gleich der Zeit, welche benötigt wird, um einen Flüssigkeitsnebel im Raum R5 zu erzeugen, weshalb das Kontrollsystem zu diesem Zeitpunkt dieses einleitet. Die Fig. 2c zeigt dann den Einschlag zum Zeitpunkt tEin, bei dem der Flüssigkeitsnebel im Raum R5 vollständig ausgebildet ist.
  • In Fig. 3 zeigt sich ein minimal anderes Bild. Analog zu Fig. 2a wird zum Zeitpunkt tD in Fig. 3 das Flugobjekt 80 detektiert, Richtung und Geschwindigkeit bestimmt und der Einschlag für Raum R5 vorhergesagt. Zu diesem Zeitpunkt ändert aber das Flugobjekt 80 einmal leicht seine Flugrichtung, was durch das Radar 30 zwischen tD und t0 detektiert wird. Hierdurch wird die Einschlagsprognose auf den Raum R3 geändert und zum Zeitpunkt t0, der in Fig. 3b gezeigt ist, der Flüssigkeitsnebel im Raum R3 erzeugt. Der Einschlag des Flugobjekts 80 in den Raum R3 zum Zeitpunkt tEin ist in Fig. 3c zu sehen.
  • Um eine weitere Änderung der Flugbahn des Flugobjektes 80 mit abzudecken, die nicht vorhersagbar ist, kann zu Zeitpunkt t0 in den Räumen R2, R3 und R4 ein Flüssigkeitsnebel erzeugt werden. Hierdurch wird der Schaden durch den Flüssigkeitsnebel zwar erhöht, aber eine mögliche Abweichung des Flugobjekts 80 vom vorhergesagten Kurs führt immer noch zu einer Dämpfung der Detonation, auch bei einem Einschlag in den Raum R2 oder R4. Weiter entfernt liegende Räume weisen eine zu geringe Bedrohungswahrscheinlichkeit auf, sodass hier kein Flüssigkeitsnebel erzeugt wird.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Wasserfahrzeug
    20
    Datenbank
    30
    Kontrollsystem
    40
    Radar
    50
    Combat Management Systems
    60
    Datendiode
    70
    Integriertes Plattformmanagementsystem
    80
    Flugobjekt
    Ri
    Raum i (i ist eine natürliche Zahl)
    Bi
    Brandbekämpfungsmittel i (i ist eine natürliche Zahl)

Claims (7)

  1. Verfahren zur Schadensminimierung auf einem Wasserfahrzeug (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    a) Bereitstellen des Wasserfahrzeugs (10) und einer Datenbank (20), wobei das Wasserfahrzeug (10) Räume Rn aufweist, wobei die Datenbank (20) für wenigstens einen Raum Ri eine Zeitinformation tRi enthält, wobei die Zeitinformation tRi die Zeit ist, die benötigt wird, in dem Raum Ri, dem diese Zeitinformation tRi zugeordnet ist, einen Flüssigkeitsnebel zu erzeugen,
    b) Erkennen und Orten einer Bedrohung in Form eines Flugobjekts (80),
    c) Ermitteln der Bewegung des Flugobjekts (80),
    d) Ermitteln des Kollisionsorts zwischen dem Flugobjekt (80) und dem Wasserfahrzeug (10),
    e) Ermitteln des Raumes Ri des Wasserfahrzeugs (10), der an den Kollisionsort angrenzend ist,
    f) Ermitteln der Zeitinformation tRi für diesen Raum Ri aus der Datenbank (20),
    g) Ermitteln des Zeitpunktes t0, zu dem das Flugobjekt (80) eine Position erreicht hat, an welcher die Restflugzeit zum Kollisionsort der Zeitinformation tRi entspricht,
    h) Zum Zeitpunkt t0 oder zum Zeitpunkt t0 - Δt0 Beginn der Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels im Raum Ri, wobei Δt0 ein vorgegebenes Toleranzzeitintervall ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) bis e) kontinuierlich wiederholt werden, um Bewegungsveränderungen zu erfassen, wobei durch Veränderung in Schritt e) ein anderer Raum Ri identifiziert wird, die Schritte f) und g) durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschlag des Flugobjekts (80) in das Wasserfahrzeug (10) zum Zeitpunkt tEin die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels für einen Zeitraum ΔtEin fortgesetzt wird, wobei während der Zeit von tEin bis tEin + ΔtEin eine Brandüberwachung im Raum Ri durchgeführt wird und im Falle eines festgestellten Brandes die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels über den Zeitpunkt tEin + ΔtEin fortgesetzt wird, wobei im Falle keines festgestellten Brandes die Erzeugung des Flüssigkeitsnebels zum Zeitpunkt tEin + ΔtEin eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) durch ein Combat Management System (50) durchgeführt werden, wobei die Schritte d) bis h) durch ein Kotrollsystem durchgeführt werden, wobei das Combat Management System (50) und das Kontrollsystem (30) nur über eine unidirektionale Verbindung zur Übertragung von Daten vom Combat Management System (50) auf das Kontrollsystem (30) verbunden sind.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels in Schritt h) durch ein Kontrollsystem (30) dadurch erfolgt, dass das Kontrollsystem (30) eine Feuermeldung an Brandbekämpfungssystem übergibt und dadurch das Brandbekämpfungssystem Brandbekämpfungsmaßnahmen einleitet, die zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels führt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels ein nichtleitfähiges Fluid eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Kollisionsortes in Schritt d) Kursdaten und Geschwindigkeitsdaten des Wasserfahrzeugs (10) verwendet werden.
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