EP4161826A2 - Tiefenvariables schleppsonar sowie verfahren zum betreiben - Google Patents

Tiefenvariables schleppsonar sowie verfahren zum betreiben

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Publication number
EP4161826A2
EP4161826A2 EP21728862.0A EP21728862A EP4161826A2 EP 4161826 A2 EP4161826 A2 EP 4161826A2 EP 21728862 A EP21728862 A EP 21728862A EP 4161826 A2 EP4161826 A2 EP 4161826A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
watercraft
depth
sonar
immersion body
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21728862.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hauschildt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4161826A2 publication Critical patent/EP4161826A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/56—Towing or pushing equipment
    • B63B21/66—Equipment specially adapted for towing underwater objects or vessels, e.g. fairings for tow-cables
    • B63B21/663—Fairings
    • 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
    • B63G2009/005—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines of sonic watch equipment, e.g. low-frequency or sonar

Definitions

  • the invention relates to a towing sonar which can be towed behind a watercraft to detect sound, at least the area of the towing sonar with the hydrophones being able to be brought into different water depths in an adjustable manner.
  • Conventional towing sonars usually have a buoyancy-neutral receiving antenna with hydrophones, the running depth (towing depth) of which is set by the length and / or the density of the towing cable deployed and the speed of the tugboat.
  • the running depth is always a compromise between the coverage of the water column and the maximum horizontal detection range.
  • thermocline acts like a reflective horizontal partition for sonar location, whereby the water-borne sound is deflected into a series of curves that curve up to the surface of the water and the seabed.
  • sonars can only locate on the side of the thermocline on which they are located. Convergence zones are created in particular by the fact that sound beams in the water are bent in such a way that blind zones and zones with compression are created. While the compaction effect enables occasionally higher localization ranges, the blind or shadow zones prevent continuous localization.
  • a watercraft can travel in waters of different depths.
  • shallow regions near the coast for example also in the Baltic Sea, the shallow water depth means that a towed sonar should be towed in a comparatively shallow water depth.
  • deep water for example in areas of the North Sea or the Atlantic, it can be advantageous to drag the tow sonar at a shallow or greater depth.
  • a drum for a towed antenna is known from DE 10 2016 109 108 A1
  • a towing sonar with a first antenna and a second antenna is known.
  • Antennas can be used in different water depths via coupling elements.
  • a device for positioning seismic equipment in a predetermined underwater position is known from US Pat. No. 5,532,975 A.
  • a towed body with a variable-angle rudder is known from WO 2019/121743 A1.
  • a device for checking a towed cable is known from US Pat. No. 3,605,647 A.
  • a device for automatically coupling and uncoupling a towed sonar is known from WO 2008/043823 A1. For reasons of durability and ease of use, it is desirable to be able to reach different water depths in a simple manner and without manual conversion.
  • the object of the invention is to provide a towing sonar that can be operated easily at different water depths without having to change the length of the towing cable or the towing speed or the diving depth of a towing watercraft.
  • the watercraft according to the invention has a tow sonar.
  • the drag sonar can be picked up by a drum, for example.
  • the watercraft can pick up and deploy the towing sonar.
  • the tow sonar can be connected to the watercraft, that is to say, for example, brought to the place of use with the help of another vehicle and deployed behind the watercraft and connected to it.
  • This embodiment is particularly preferred in the case of small watercraft, very particularly in the case of unmanned watercraft.
  • submarines which, due to the mission, are connected to a tow sonar that cannot be picked up by the submarine, in particular before the mission in the port. This has the advantage that space and weight can be saved in the submarine.
  • the towing sonar is permanently arranged behind the submarine, which must also be taken into account when navigating.
  • All watercraft that are used in particular to combat submarines can be considered as watercraft.
  • ASW Anti Submarine Warfare
  • it concerns cruisers, destroyers, frigates, corvettes and submarines as well as unmanned watercraft.
  • the tow sonar can also be pulled by other ships in the formation.
  • an unmanned vehicle can be deployed as a signal transmitter from a ship and the towing sonar can be connected to the ship. In this way, you often get a higher detection probability of submarines in the area without revealing your own position. If the data cannot then be evaluated directly on the watercraft, they can then also be transferred to another further watercraft, in particular to another watercraft with an active sonar.
  • the towing sonar has a pull cable area and an antenna area.
  • the towing sonar can preferably also have an end cable behind the antenna area. With its flow resistance, the end rope ensures that the towing sonar is as straight as possible.
  • the towed sonar can have a sonar transmission device.
  • the towing sonar can also be used for active sonar procedures.
  • the disadvantage of all active sonar methods is that one's own location is inevitably betrayed by the active emission of sound and thus leads to a hazard for the watercraft. This is therefore particularly preferred when the watercraft is an unmanned watercraft.
  • the pull cable area of the towing sonar is arranged between the watercraft and the antenna area of the towing sonar.
  • the pull cable area creates a distance between the watercraft and the antenna area. This minimizes the influence of the watercraft's own noise on the antenna area.
  • the pull cable area is also there to compensate for a difference in height between the watercraft and the antenna area. In this area, the pull cable area usually runs diagonally through the water, since a difference in height has to be compensated for.
  • the antenna area should be arranged horizontally and as straight as possible.
  • a first immersion body is arranged in front of the antenna area and / or a second immersion body is arranged behind the antenna area.
  • a first immersion body is preferably arranged in front of the antenna area and a second immersion body is arranged behind the antenna area or, very particularly preferably, a first immersion body is arranged in front of the antenna area, particularly preferably a first immersion body is arranged only in front of the antenna area.
  • the immersion body or the immersion body has at least one depth adjustment device. While the depth at which the antenna area is towed is conventionally set via the parameters towing speed of the watercraft, density of the antenna area, density of the pull cable area and length of the pull cable area (often varies over the length delivered by a drum), the immersion body has a Depth setting device, an active setting of the depth is possible at least partially independently of the aforementioned parameters.
  • the immersion body, or the immersion body has at least one first environmental sensor for detecting an environmental measurement variable.
  • An ambient measured variable is a measured variable of the environment, of the surrounding water, for example pressure, temperature, salinity. However, it can also be the speed of sound, for example, which is influenced, for example, by temperature and salt content.
  • An ambient measured variable therefore includes in particular no property, no state or no manipulated variable of the immersion body itself, that is to say, for example, the angle of a rudder.
  • the first environment sensor is selected from the group comprising pressure sensors, salinity sensors, sound velocity sensors, temperature sensors, conductivity sensors, optical sensors, and flow sensors.
  • the first environmental sensor is preferably selected from the group comprising pressure sensors, salinity sensors, sound velocity sensors, temperature sensors,
  • the first environment sensor is particularly preferably selected from the group comprising salinity sensor, sound velocity sensor, temperature sensor, conductivity sensor.
  • stratifications of water with different temperatures or salinity can represent a barrier to sound due to the change at the stratification boundary.
  • the speed of sound in water changes with temperature and salt content, so that reflective layers arise at cracks, so that sound through such layers cannot or at least not reliably be detected.
  • Such layers can even lead to local clouding, so that these layers can even be optically perceptible and detectable. It can therefore be advantageous to directly measure the variable that leads to this effect, for example the temperature or the salt content, in order to stay safely below or above such a stratification, for example below or above a thermocline.
  • the salt content can, for example, be determined either directly, for example using sensors that are selective to sodium ions, or, for example, indirectly using a conductivity detector.
  • a simple depth measurement for example by means of a pressure sensor, is easier to implement.
  • This sensor could be provided redundantly, that is to say twice.
  • An optical sensor in particular an upwardly directed optical sensor, could also determine the diving depth through the absorption of sunlight, in particular in conjunction with a second optical sensor on board the watercraft.
  • a sensor that determines the speed of sound would have the advantage that it would directly record the essential variable, regardless of whether it changes due to a change in temperature or a change in the salt content.
  • a sonar can be used if it is specifically designed to detect the ground. In this way, a safe distance above the ground can be maintained in shallow water, for example. In this way, damage to the drag sonar can be avoided.
  • the immersion body has at least one second environment sensor, the second environment sensor being different from the first environment sensor and the second environment sensor being selected from the group consisting of pressure sensor, salinity sensor, sound velocity sensor, temperature sensor, conductivity sensor, optical sensor, flow sensor, sonar .
  • the watercraft With the watercraft according to the invention, it is possible to use a towing sonar, both in shallow water and in deep water, without this having to be converted, for example, or without significant restrictions in the Cruising speed at different depths comes. It is also possible to use the antenna area of the towing sonar in a targeted manner at a certain water depth, that is to say, for example, optionally above or below a thermocline.
  • the invention thus enables the flexible use of a towing sonar, for example on a frigate, both in deep water, for example in the Atlantic, and in shallow water, for example in the Baltic Sea.
  • the invention can also be used when a submarine is selected as the watercraft, for example, to use the submarine on one side of a thermocline and the antenna area of the towing sonar above or below it on the other side of the thermocline.
  • the depth adjustment device is selected from the group comprising depth rudder and ballast tank.
  • the immersion body preferably has both a depth rudder and at least one, better still two, ballast tanks.
  • the diving body can change the diving depth in a targeted manner. As a result, it pulls the antenna area connected to it to this depth, so that the depth of the antenna area can be selected and set via the immersion body. In this way, the area from which sound can be received can then also be specifically selected.
  • the combination of a down elevator and ballast tank is particularly beneficial, as the down elevator can enable the depth to be changed quickly and in a targeted manner.
  • the diving depth can be kept stable for a long time using a ballast tank.
  • a ballast tank which increases the flow resistance and thus increases the energy consumption of the watercraft and reduces its top speed.
  • the immersion body particularly preferably has only the depth rudder and no ballast tank as a depth adjustment device, since this allows the system to be kept simple and small.
  • the immersion body additionally has a rudder.
  • the antenna area can be shifted laterally parallel to the direction of travel of the watercraft. This has great advantages especially in two application scenarios. In shallow water it is thus possible to close the antenna area from the wake of the towing watercraft remove.
  • this lateral distance between the line of travel of the watercraft and the towing line of the antenna area can mislead a potential enemy about the position of the towing watercraft, since he would expect the towing watercraft in a straight line in front of the actively transmitting towing sonar. Even if a potential enemy takes this possibility into account, there is a significantly increased uncertainty about the position of the towing watercraft, since, for example, it is unclear whether the towing sonar will be pulled to starboard or port.
  • the immersion body has a control device.
  • the control device is designed to read out the first environmental sensor and to control the depth adjustment device.
  • the immersion body can therefore automatically control and, if necessary, actively control a predetermined depth-correlated environmental measurement variable, which can also be the depth itself.
  • the watercraft has a control device.
  • the control device is designed to read out the first environmental sensor and to control the depth adjustment device.
  • the immersion body can be connected to the towing sonar in a reversible and detachable manner.
  • the immersion body is unmanned, particularly preferably autonomous, can be brought to the drag sonar and can be connected to the drag sonar.
  • the tow sonar must therefore be able to be wound onto a drum in a simple form. But it will be in this form technically difficult to arrange an immersion body in a tow sonar.
  • the immersion body is therefore preferably equipped with a drive system and preferably has the shape of a torpedo.
  • the immersion body can be deployed from a weapon barrel.
  • the immersion body can then either be guided by wire or brought autonomously to the towing sonar and coupled to it. In the case of wire steering, the wire is then cut so that the barrel can be closed.
  • the drive system can also be used to change the antenna area even more quickly.
  • the drag sonar runs through the immersion body.
  • the immersion body is reversibly detachable when winding up and reversibly connectable to the towing sonar when winding down. Examples of such compounds are known to the person skilled in the art, for example, from WO 2008/043823 A1, the disclosure content of which is hereby included in its entirety. This is particularly preferred if the watercraft is a submarine. In this case, the immersion body remains outside of the submarine after the towing sonar has been wound up.
  • the pull cable area has a data connection between the watercraft and the immersion body, the immersion body being controllable via the data connection.
  • Data lines run in the towing cable area in order to route the sonar data from the antenna area into the watercraft.
  • the integration of a corresponding data connection for the immersion body is therefore very simple.
  • direct control and thus setting of the immersion depth of the antenna area can also be easily implemented directly from the sonar system.
  • a connection for supplying energy to the immersion body can also be provided.
  • the various systems can be connected to the watercraft via separate energy supplies through the pull cable area, so that control only takes place via the energy provided to the individual systems.
  • a pump in the immersion body can be temporarily supplied with energy, which pumps water out of a ballast tank and thus causes a reduction in the diving depth.
  • a servomotor of a down rudder or rudder can also be supplied with energy in order to bring about the resulting change. The information is thus only transmitted through the transmission of energy.
  • the data connection can be established by an electrically conductive cable. This can be a pure data connection. Alternatively, an energy-carrying line can also be used to transport the data over the same line in addition to the energy transfer.
  • the data connection can also be established by a fiber optic cable.
  • a data connection between the watercraft and the immersion body is established by means of an acoustic modem, the immersion body being controllable via the data connection.
  • the immersion body has an active sonar. This can be advantageous especially if the towing sonar is pulled on a different side of a thermocline than the watercraft is.
  • the watercraft has two towing sonars, of which at least one towing sonar has a diving body, preferably both towing sonars are each equipped with at least one diving body.
  • both towing sonars are each equipped with at least one diving body.
  • the immersion body does not have any gas-filled areas.
  • the first immersion body is preferably completely encapsulated or flushed with water.
  • gas-filled areas By dispensing with gas-filled areas, a sudden change in the speed of sound at the boundary between solid and gaseous is avoided, thus reducing the reflectivity for sound waves and thus the signature of the immersion body.
  • This embodiment is particularly preferred for the passive embodiment. In the case of an active sonar on board the immersion body, it reveals its position by emitting the sound waves, so that signature optimization is unnecessary.
  • the power supply takes place via a power cable in the pull cable area, the power cable having at least four cores and the power cable each having two cores with the same polarity, with cores of opposite polarity being adjacent to one another.
  • the power cable having at least four cores and the power cable each having two cores with the same polarity, with cores of opposite polarity being adjacent to one another.
  • These four wires are arranged at the corners of a square so that wires with the same potential are diagonally opposite one another. This reduces the electromagnetic signature.
  • the invention relates to a method for operating a watercraft according to the invention.
  • the method has the following steps: a) deployment of the towing sonar, b) specification of a depth-correlated ambient measurement variable, c) control of the depth resulting from the depth-correlated ambient measurement variable with the aid of the depth setting device, d) continuous measurement of a measurement variable that is correlated to the depth-correlated ambient measurement variable the first environmental sensor, e) evaluating the measured variable and checking whether a depth adjustment needs to be carried out and, if necessary, actuating the depth setting device.
  • the depth-correlated ambient measured variable specified in step b) can be, for example, the depth itself, an ambient pressure, an ambient temperature, an ambient conductivity or a salt content.
  • the depth-correlated environmental measurement variable can be changed at any point in time, for example in order to continue the search with the drag sonar at a different depth and thus, for example, in a different slice. The method then jumps back to step b), followed by the approach to the new depth in step c).
  • a local change in the measured environmental variable can also be specified with particular preference. This can be advantageous, for example, if the drag sonar is to be arranged, for example, below a first thermocline, that is to say a first strong temperature change layer.
  • thermocline Since the exact position of this thermocline is usually not due to the seasonal changes, for example is exactly known, it can also be specified that the towing sonar should be kept at a depth just below a sudden change in, for example, the temperature or the salinity or the speed of sound. In this case, the towing sonar is lowered until the measured ambient variable has a corresponding predetermined change. This makes it possible to correctly position a towing sonar, even if the exact stratification of the water is not known at first.
  • Steps d) and e) represent a control loop to hold the towing sonar in the desired position.
  • the continuous measurement in step d) does not have to be uninterrupted. Rather, this can also happen in intervals, with the interval lengths being able to be adapted. In particular, the length of the interval can be made dependent on the variability of the measured variable. If there are only very slight fluctuations, measurements are taken, for example, in a minute interval; if more pronounced changes occur, the interval is changed to 10 seconds, for example, or even greater changes to 1 second or uninterrupted.
  • control loop makes it possible, in particular, by specifying, for example, a temperature or a salinity, to remain specifically below or above a stratification, regardless of the water depth at which it is located.
  • the depth profile of the measured variable is determined during step c).
  • the temperature or salinity curves are often only known to a limited extent. It is therefore advantageous to record this profile in the current situation and to be able to use this information to adapt the further mission.
  • the determination of the depth profile can be repeated regularly when the depth changes.
  • a first depth is initially specified and the depth profile of the measured variable is determined during step c).
  • the ideal position for the hydrophones is then determined from this depth profile and then, for example, the temperature or salinity of this position as depth-correlated Ambient metric specified.
  • a sufficiently deep first depth is selected in the first step in order to be sure that the desired transition in the water is passed through and thus measured.
  • the watercraft has a first immersion body and a second immersion body, with coordination for the simultaneous change in depth taking place between the first immersion body and the second immersion body.
  • a watercraft 10 for example a frigate, with a tow sonar.
  • the towing sonar has a pull cable area 30 and an antenna area 40.
  • the towing sonar has a diving body 20, which is shown enlarged in FIG.
  • the immersion body 20 is detachably connected to the antenna area 40 and the pull cable area 30.
  • the immersion body 20 is separated.
  • the immersion body 20 has a down rudder 50 and a rudder 70 as well as a ballast tank 60.
  • FIG. 3 An example of a submarine 12 is shown in FIG. 3.
  • the immersion body 20 is coupled laterally to the drag sonar.
  • the immersion body 20 is deployed separately from the tow sonar via the weapon barrel of the submarine 12 and only coupled under water.
  • a coupling at the water surface is theoretically conceivable when a submarine 12 has surfaced.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug (10) mit einem Schleppsonar, wobei das Schleppsonar einen Zugkabelbereich (30) und einen Antennenbereich (40) aufweist, wobei der Zugkabelbereich (30) des Schleppsonars zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Antennenbereich (40) des Schleppsonars angeordnet ist, wobei vor dem Antennenbereich (40) ein erster Tauchkörper (20) und/oder hinter dem Antennenbereich (40) ein zweiter Tauchkörper (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) wenigstens eine Tiefeneinstellvorrichtung aufweist.

Description

Tiefenvariables Schleppsonar sowie Verfahren zum Betreiben
Die Erfindung betrifft ein Schleppsonar, welches hinter einem Wasserfahrzeug zur Erfassung von Schall geschleppt werden kann, wobei wenigstens der Bereich des Schleppsonars mit den Hydrophonen in verschiedene Wassertiefen einstellbar verbringbar ist.
Herkömmliche Schleppsonare weisen üblicherweise eine auftriebsneutrale Empfangsantenne mit Hydrophonen auf, deren Lauftiefe (Schlepptiefe) durch die Länge und/oder die Dichte des ausgebrachten Schleppkabels und die Fahrtgeschwindigkeit des Schleppschiffes eingestellt wird. Hierbei ist die Lauftiefe immer ein Kompromiss zwischen der Abdeckung der Wassersäule und der maximalen horizontalen Ortungsreichweite.
Allgemein hängt die Ortungsleistung vom Schallgeschwindigkeitsverlaufprofil über die Wassertiefe ab. Eine Störung der Ortung kann dadurch auftreten, dass Schallanomalien an einer sogenannten Thermokline und/oder Konvergenzzone (Übergang von Wasserschichten mit unterschiedlicher Temperatur, Druck etc.) entstehen. Eine Thermokline wirkt aufgrund der lokal hohen Brechung der Schallwellen wie eine spiegelnde horizontale Trennwand für die Sonarortung, wobei der Wasserschall zu einer Serie von Kurven abgelenkt wird, welche sich bis zur Wasseroberfläche und zum Meeresgrund krümmen. Mit Ausnahme von sehr engen Winkeln können Sonare lediglich auf der Seite der Thermokline orten, auf welcher diese sich selbst befinden. Konvergenzzonen entstehen insbesondere dadurch, dass Schallstrahlen im Wasser derart gebogen werden, dass Blindzonen und Zonen mit Verdichtung entstehen. Während der Verdichtungseffekt vereinzelt höhere Ortungsreichweiten ermöglicht, verhindern die Blind- oder Schattenzonen eine durchgehende Ortung.
Zum anderen kann ein Wasserfahrzeug in Gewässern mit unterschiedlichen Tiefen unterwegs sein. In flachen küstennahen Regionen, beispielsweise auch in der Ostsee, führt die geringe Wassertiefe dazu, dass ein Schleppsonar in vergleichsweise geringer Wassertiefe geschleppt werden soll. Im Tiefwasser, beispielsweise in Bereichen der Nordsee oder des Atlantiks, kann es vorteilhaft sein, das Schleppsonar auf geringer oder in größerer Tiefe zu schleppen. Aus der DE 10 2016 109 108 A1 ist eine Trommel für eine Schleppantenne bekannt
Aus der DE 10 2015 116 750 A1 ist ein Schleppsonar mit einer Schallwandleranordnung mit einem Spannrahmen bekannt.
Aus der DE 10 2015 115693 A1 ist ein Schleppsonar mit einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne bekannt. Über Kopplungselemente können Antennen in verschieden Wassertiefen eingesetzt werden.
Aus der US 5,532,975 A ist eine Vorrichtung zur Positionierung von seismischem Equipment in einer vorbestimmten Unterwasserposition bekannt.
Aus der WO 2008/043823 A1 ist die Anordnung einer tiefenvariablen Vorrichtung an einem Schleppseil bekannt.
Aus der WO 2019/121743 A1 ist ein Schleppkörper mit einem winkelveränderlichen Ruder bekannt.
Aus der DE 197 19 306 A1 ist ein Schleppkörper mit einem akustischen Sendeteil bekannt.
Aus der US 3 605 647 A ist eine Vorrichtung zur Kontrolle eines geschleppten Kabels bekannt.
Aus der US 4 197 591 A ist das gleichzeitige Schleppen von mehreren Unterwasserschleppkörpern bekannt.
Aus der WO 2008/043823 A1 ist eine Vorrichtung zum Automatischen An- und Abkoppeln eines geschleppten Sonars bekannt. Aus Gründen der Haltbarkeit und der Einsatzfreundlichkeit ist es wünschenswert, unterschiedliche Wassertiefen auf einfache Weise und ohne manuelle Umrüstung erreichen zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schleppsonar zur Verfügung zu stellen, welches einfach auf verschiedenen Wassertiefen betrieben werden kann, ohne dass die Länge des Schleppkabels oder die Schleppgeschwindigkeit beziehungsweise die Tauchtiefe eines schleppenden Wasserfahrzeugs verändert werden muss.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Wasserfahrzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug weist ein Schleppsonar auf. Das Schleppsonar kann dabei beispielsweise über eine Trommel aufnehmbar sein. In diesem Fall kann das Wasserfahrzeug das Schleppsonar aufnehmen und aussetzen. In einer alternativen Ausführungsform kann das Schleppsonar mit dem Wasserfahrzeug verbunden werden, also zum Beispiel mit Hilfe eines anderen Fahrzeuges zum Einsatzort verbracht und hinter dem Wasserfahrzeug ausgebracht und mit diesem verbunden werden. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei kleinen Wasserfahrzeugen, ganz besonders bei unbemannten Wasserfahrzeugen bevorzugt. Es gibt aber auch Unterseeboote, die missionsbedingt mit einem nicht durch das Unterseeboot aufnehmbaren Schleppsonar, insbesondere vor der Mission im Hafen, verbunden werden. Dieses hat den Vorteil, dass im Unterseeboot Platz und Gewicht gespart werden kann. Auf der anderen Seite nimmt man den Nachteil in Kauf, dass das Schleppsonar permanent hinter dem Unterseeboot angeordnet ist, was auch bei der Navigation berücksichtigt werden muss.
Als Wasserfahrzeug kommen alle Wasserfahrzeuge in Betracht, die insbesondere zur Bekämpfung von Unterseebooten eingesetzt werden (Anti Submarine Warfare, ASW). Beispielsweise und insbesondere handelt es sich um Kreuzer, Zerstörer, Fregatten, Korvetten und Unterseeboote sowie unbemannte Wasserfahrzeuge. Aber gerade in den aktuellen Zeiten, in denen zunehmend bistatische Verfahren an Bedeutung gewinnen, da die Ortbarkeit der Unterseeboote immer weiter reduziert wird, kann das Schleppsonar auch von weiteren Schiffen im Verband gezogen werden. Beispielsweise kann ein unbemanntes Fahrzeug als Signalgeber von einem Schiff ausgesetzt werden und das Schleppsonar mit dem Schiff verbunden sein. Auf diese Weise erhält man oftmals eine höhere Detektionswahrscheinlichkeit von im Gebiet befindlichen Unterseebooten ohne die eigene Position zu offenbaren. Sofern die Daten dann nicht unmittelbar auf dem Wasserfahrzeug ausgewertet werden können, können diese dann auch auf ein anderes weiteres Wasserfahrzeug übertragen werden, insbesondere an ein anderes Wasserfahrzeug mit einem Aktivsonar.
Das Schleppsonar weist einen Zugkabelbereich und einen Antennenbereich auf. Das Schleppsonar kann bevorzugt zusätzlich hinter dem Antennenbereich ein Endseil aufweisen. Das Endseil sorgt durch seinen Strömungswiderstand dafür, dass das Schleppsonar in einer möglich gerade gestreckten Form ist. Zusätzlich kann das Schleppsonar eine Sonarsendevorrichtung aufweisen. Flierdurch kann das Schleppsonar auch für Aktivsonarverfahren verwendet werden. Nachteil aller Aktivsonarverfahren ist jedoch, dass der eigene Standort durch das aktive Aussenden von Schall zwangsweise verraten wird und somit zu einer Gefährdung für das Wasserfahrzeug führt. Daher ist dieses besonders bevorzugt, wenn das Wasserfahrzeug ein unbemanntes Wasserfahrzeug ist.
Der Zugkabelbereich des Schleppsonars ist zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Antennenbereich des Schleppsonars angeordnet. Durch den Zugkabelbereich wird zum einen ein Abstand zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Antennenbereich geschaffen. Hierdurch wird die Beeinflussung des Antennenbereichs durch die Eigengeräusche des Wasserfahrzeugs minimiert. Zusätzlich ist der Zugkabelbereich auch dazu da, um einen Höhenunterschied zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Antennenbereich auszugleichen. In diesem Bereich verläuft der Zugkabelbereich üblicherweise schräg durch das Wasser, da ein Höhenunterschied ausgeglichen werden muss. Der Antennenbereich sollte aber für die beste Auswertung der empfangenen Daten horizontal und in einer möglich gerade gestreckten Form angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist vor dem Antennenbereich ein erster Tauchkörper und/oder hinter dem Antennenbereich ein zweiter Tauchkörper angeordnet. Hierbei ist bevorzugt vor dem Antennenbereich ein erster Tauchkörper und hinter dem Antennenbereich ein zweiter Tauchkörper angeordnet oder ganz besonders bevorzugt vor dem Antennenbereich ein erster Tauchkörper angeordnet, besonders bevorzugt ist nur vor dem Antennenbereich ein erster Tauchkörper angeordnet. Der Tauchkörper beziehungsweise die Tauchkörper weist wenigstens eine Tiefeneinstellvorrichtung auf. Während herkömmlicher weise die Tiefe, in welcher der Antennenbereich geschleppt wird über die Parameter Schleppgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs, Dichte des Antennenbereichs, Dichte des Zugkabelbereichs und Länge des Zugkabelbereichs (oftmals variiert über die von einer Trommel abgegebene Länge) eingestellt wird, ist über den Tauchkörper mit einer Tiefeneinstellvorrichtung eine aktive Einstellung der Tiefe wenigstens partiell unabhängig von den vorgenannten Parametern möglich. Der Tauchkörper, beziehungsweise die Tauchkörper, weist wenigstens einen ersten Umgebungssensor zur Erfassung einer Umgebungsmessgröße auf.
Eine Umgebungsmessgröße ist eine Messgröße der Umgebung, des umgebenden Wassers, also beispielsweise Druck, Temperatur, Salzgehalt. Es kann sich aber beispielsweise auch um die Schallgeschwindigkeit handeln, welche beispielsweise durch Temperatur und Salzgehalt beeinflusst wird. Eine Umgebungsmessgröße umfasst somit insbesondere keine Eigenschaft, keinen Zustand oder keine Stellgröße des Tauchkörpers selbst, also beispielsweise den Winkel eines Ruders.
Insbesondere ist der erste Umgebungssensor ausgewählt aus der Gruppe umfassend Drucksensor, Salinitätssensor, Schallgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor, Leitfähigkeitssensor, optischer Sensor, Strömungssensor. Bevorzugt ist der erste Umgebungssensor ausgewählt aus der Gruppe umfassend Drucksensor, Salinitätssensor, Schallgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor,
Leitfähigkeitssensor, Strömungssensor. Besonders bevorzugt ist der erste Umgebungssensor ausgewählt aus der Gruppe umfassend Salinitätssensor, Schallgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor, Leitfähigkeitssensor. Insbesondere Schichtungen aus Wasser mit unterschiedlicher Temperatur oder Salzgehalt können durch die Veränderung an der Schichtungsgrenze eine Barriere für Schall darstellen. Die Schallgeschwindigkeit in Wasser ändert sich mit Temperatur und Salzgehalt, sodass an Sprungstellen Reflexionsschichten entstehen, sodass Schall durch solche Schichten nicht oder wenigstens nicht zuverlässig detektiert werden kann. Solche Schichten können sogar zu einer lokalen Trübung führen, sodass diese Schichten sogar optisch wahrnehmbar und detektierbar sein können. Es kann daher vorteilhaft sein, die Größe, die zu diesem Effekt führt, direkt zu messen, beispielsweise die Temperatur oder den Salzgehalt, um somit sicher unter oder über einer solchen Schichtung, beispielsweise unterhalb oder oberhalb einer Thermokline, zu bleiben. Hierdurch kann es zuverlässiger sein, diese Schichten gezielt anzusteuern, da die Höhe dieser Schichten veränderlich ist. Der Salzgehalt kann beispielsweise entweder direkt, beispielsweise über Natriumionen selektive Sensoren, oder beispielsweise indirekt über einen Leitfähigkeitsdetektor bestimmt werden. Eine einfache Tiefenmessung, beispielsweise mittels eines Drucksensors ist jedoch einfacher zu realisieren. Dieser Sensor könnte redundant, also doppelt, vorgesehen sein. Ebenso könnte ein optischer Sensor, insbesondere in nach oben gerichteter optischer Sensor die Tauchtiefe durch die Absorption des Sonnenlichts, insbesondere in Verbindung mit einem zweiten optischen Sensor an Bord des Wasserfahrzeugs, ermitteln. Ein die Schallgeschwindigkeit ermittelnder Sensor hätte den Vorteil, dass hiermit unmittelbar die wesentliche Größe erfasst wird, unabhängig davon, ob diese sich durch Temperaturänderung oder Änderung des Salzgehaltes ändert. Ein Sonar kann verwendet werden, sofern dieses gezielt zur Detektion des Bodens ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise im Flachwasser ein sicherer Abstand über Grund gehalten werden. Hierdurch kann eine Beschädigung des Schleppsonars vermieden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Tauchkörper wenigstens einen zweiten Umgebungssensor auf, wobei der zweite Umgebungssensor von dem ersten Umgebungssensor verschieden ist und wobei der zweite Umgebungssensor ausgewählt ist aus der Gruppe Drucksensor, Salinitätssensor, Schallgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor, Leitfähigkeitssensor, optischer Sensor, Strömungssensor, Sonar.
Mit dem erfindungsgemäßen Wasserfahrzeug ist es möglich, ein Schleppsonar einzusetzen, sowohl im Flachwasser wie im Tiefwasser, ohne dass dieses beispielsweise umgerüstet werden muss oder ohne dass es zu deutlichen Restriktionen bei der Fahrtgeschwindigkeit bei verschiedenen Tiefen kommt. Es ist weiter möglich, den Antennenbereich des Schleppsonars gezielt auf einer bestimmten Wassertiefe, also beispielsweise wahlweise oberhalb oder unterhalb einer Thermokline einzusetzen. Somit ermöglicht die Erfindung den flexiblen Einsatz eines Schleppsonars beispielsweise an einer Fregatte sowohl im Tiefwasser, beispielsweise im Atlantik, als auch im Flachwasser, beispielsweise in der Ostsee. Ebenso kann die Erfindung dafür verwendet werden, wenn als Wasserfahrzeug ein Unterseeboot ausgewählt wird, das Unterseeboot beispielsweise auf der einen Seite einer Thermokline und den Antennenbereich des Schleppsonars entsprechend darüber oder darunter auf der anderen Seite der Thermokline einzusetzen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Tiefeneinstellvorrichtung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefenruder und Ballasttank. Bevorzugt weist der Tauchkörper sowohl ein Tiefenruder als auch wenigstens einen, besser zwei Ballasttanks auf. Mit Hilfe eines Tiefenruders und/oder eines Ballasttanks kann der Tauchkörper gezielt die Tauchtiefe verändern. Dadurch zieht dieser den damit verbundenen Antennenbereich auf diese Tiefe, sodass über den Tauchkörper die Tiefe des Antennenbereichs ausgewählt und eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann dann eben auch der Bereich, aus dem Schall empfangen werden kann, gezielt ausgewählt werden. Die Kombination aus Tiefenruder und Ballasttank ist besonders günstig, da das Tiefenruder eine schnelle gezielte Änderung der Tiefe ermöglichen kann. Auf der anderen Seite kann die Tauchtiefe über einen Ballasttank über lange Zeit stabil gehalten werden. Zusätzlich entfällt dann die Notwendigkeit, kontinuierlich mit einem Tiefenruder steuern zu müssen, was den Strömungswiderstand erhöht und damit den Energieverbrauch des Wasserfahrzeugs erhöht und dessen Spitzengeschwindigkeit reduziert. Besonders bevorzugt weist der Tauchkörper lediglich das Tiefenruder und keinen Ballasttank als Tiefeneinstellvorrichtung auf, da hierdurch das System einfach und klein gehalten werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Tauchkörper zusätzlich ein Seitenruder auf. Mit einem zusätzlichen Seitenruder kann der Antennenbereich seitlich parallel zur Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs verschoben werden. Dieses hat insbesondere bei zwei Einsatzszenarien große Vorteile. Im Flachwasser ist es so möglich, den Antennenbereich aus dem Kielwasser des ziehenden Wasserfahrzeugs zu entfernen. Zum anderen kann diese seitliche Distanz zwischen der Fahrtlinie des Wasserfahrzeugs und der Schlepplinie des Antennenbereichs im Falle eines Aktivsonars einen potentiellen Feind über die Position des schleppenden Wasserfahrzeugs täuschen, da dieser das schleppende Wasserfahrzeug in gerader Linie vor dem aktiv sendendem Schleppsonar erwarten würde. Selbst wenn ein potentieller Feind diese Möglichkeit berücksichtigt, ergibt sich eine deutlich gesteigerte Unsicherheit über die Position des schleppenden Wasserfahrzeugs, da beispielsweise unklar ist, ab das Schleppsonar nach steuerbord oder backbord verschoben gezogen wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Tauchkörper eine Steuervorrichtung auf. Die Steuervorrichtung ist zur Auslesung des ersten Umgebungssensors und zur Ansteuerung der Tiefeneinstellvorrichtung ausgebildet. Der Tauchkörper kann also selbsttätig eine vorgegebene tiefenkorrelierte Umgebungsmessgröße, welche auch die Tiefe selbst sein kann, kontrollieren und gegebenenfalls aktiv steuern.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserfahrzeug eine Steuervorrichtung auf. Die Steuervorrichtung ist zur Auslesung des ersten Umgebungssensors und zur Ansteuerung der Tiefeneinstellvorrichtung ausgebildet. Vorteil ist, dass somit alle Informationen direkt und unmittelbar in der Einsatzzentrale vorliegen. Zusätzlich ist gerade bei größeren Tiefenanpassungen diese Information auch für die Auswertung der Sonardaten des Schlappsonars relevant, da bei größeren Änderungen nicht mehr von einer geraden, horizontalen Anordnung der Hydrophone ausgegangen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Tauchkörper reversibel lösbar mit dem Schleppsonar verbindbar. Ganz besonders bevorzugt ist der Tauchkörper unbemannt, besonders bevorzugt autonom, an das Schleppsonar verbringbar und mit dem Schleppsonar verbindbar. Gerade im Bereich der Anwendung in einem Unterseeboot ist es nicht möglich, bei Ausbringen oder Einholen des Schleppsonars Bauteile, zum Beispiel einen Sender für ein Aktivsonar oder eben einen Tauchkörper manuell anzukoppeln oder abzukoppeln. Das Schleppsonar muss also in einer einfachen Form auf eine Trommel aufgewickelt werden können. In dieser Form wird es aber technisch schwierig, einen Tauchkörper in einem Schleppsonar anzuordnen. Daher ist der Tauchkörper bevorzugt mit einem Antriebssystem ausgestattet und weist vorzugsweise die Form eines Torpedos auf. Auf diese Weise kann der Tauchkörper aus einem Waffenrohr ausgebracht werden. Anschließend kann der Tauchkörper entweder drahtgelenkt oder autonom an das Schleppsonar verbracht und an dieses angekoppelt werden. Im Falle einer Drahtlenkung wird danach der Draht gekappt, um das Waffenrohr schließen zu können. Außerdem kann das Antriebssystem auch dazu genutzt werden, noch schneller Flöhenänderungen des Antennenbereichs vornehmen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft das Schleppsonar durch den Tauchkörper. Der Tauchkörper ist beim Aufwinden reversibel lösbar und beim Abwinden reversibel verbindbar mit dem Schleppsonar. Beispiele für solche Verbindungen sind dem Fachmann beispielsweise aus der WO 2008/043823 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollständig mit umfasst wird. Besonders bevorzugt ist dieses, sofern das Wasserfahrzeug ein Unterseeboot ist. In diesem Fall verbleibt der Tauchkörper nach dem Aufwinden des Schleppsonars außerhalb des Unterseebootes.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Zugkabelbereich eine Datenverbindung zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Tauchkörper auf, wobei der Tauchkörper über die Datenverbindung steuerbar ist. Im Zugkabelbereich verlaufen Datenleitungen, um die Sonardaten aus dem Antennenbereich in das Wasserfahrzeug zu leiten. Daher ist die Integration einer entsprechenden Datenverbindung für den Tauchkörper sehr einfach. Hierdurch ist eine direkte Steuerung und damit Einstellung der Tauchtiefe des Antennenbereichs auch direkt aus dem Sonarsystem leicht umsetzbar. Optional kann zusätzlich auch eine Verbindung zur Energieversorgung des Tauchkörpers vorgesehen sein. Alternativ können die verschiedenen Systeme über getrennte Energieversorgungen durch den Zugkabelbereich mit dem Wasserfahrzeug verbunden sein, sodass eine Steuerung nur über die bereitgestellte Energie an die einzelnen Systeme erfolgt. Beispielsweise kann zeitweise eine Pumpe im Tauchkörper mit Energie versorgt werden, welche Wasser aus einem Ballasttank heraus fördert und so eine Verringerung der Tauchtiefe bewirkt. Ebenso kann ein Stellmotor eines Tiefenruders oder Seitenruders mit Energie versorgt werden, um die daraus resultierende Änderung zu bewirken. Die Information wird somit nur durch die Übertragung von Energie übertragen. io
Die Datenverbindung kann durch ein elektrisch leitfähiges Kabel gebildet werden. Hierbei kann es sich um eine reine Datenverbindung handeln. Alternativ kann auch eine energieführende Leitung verwendet werden, um die Daten zusätzlich zum Energietransfer über die selbe Leitung zu transportieren. Die Datenverbindung kann weiter durch ein Glasfaserkabel gebildet werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung wird eine Datenverbindung zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Tauchkörper mittels eines Akustikmodem gebildet, wobei der Tauchkörper über die Datenverbindung steuerbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Nachrüstbarkeit für bestehende Anlagen, ohne das Zugkabel verändern zu müssen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Tauchkörper ein Aktivsonar auf. Gerade wenn das Schleppsonar auf einer anderen Seite einer Thermokline gezogen wird als sich das Wasserfahrzeug befindet, kann dieses vorteilhaft sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserfahrzeug zwei Schleppsonare auf, von denen wenigstens ein Schleppsonar einen Tauchkörper aufweist, bevorzugt beide Schleppsonare mit jeweils mindestens einem Tauchkörper ausgestattet sind. Hierdurch ist es möglich ein erstes Schleppsonar beispielsweise oberhalb einer Thermokline einzusetzen und das zweite Schleppsonar beispielsweise unterhalb einer Thermokline. Hierdurch wird es für ein feindliches Unterseeboot extrem schwierig, sich der Ortung zu entziehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Tauchkörper keine gasgefüllten Bereiche auf. Bevorzugt ist der erste Tauchkörper vollständig vergossen oder wasserdurchspült. Durch den Verzicht auf gasgefüllte Bereiche wird eine sprunghafte Änderung der Schallgeschwindigkeit an der Grenze zwischen fest und gasförmig vermieden und so die Reflektivität für Schallwellen reduziert und somit die Signatur des Tauchkörpers. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt für die passive Ausführungsform. Im Falle eines Aktivsonars an Bord des Tauchkörpers verrät dieser seine Position bereits durch das Aussenden der Schallwellen, sodass eine Signaturoptimierung verzichtbar ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Energieversorgung über ein Stromkabel im Zugkabelbereich, wobei das Stromkabel wenigstens vieradrig ausgebildet ist und wobei das Stromkabel jeweils zwei Adern mit gleicher Polarität aufweist, wobei jeweils Adern mit entgegengesetzter Polarität zueinander benachbart sind. Im Falle von vier Adern ergeben sich zwei Adern mit einem hohen Potential (+) und zwei mit einem niedrigen Potential (-). Diese vier Adern sind an den Ecken eines Quadrats angeordnet, sodass Adern mit gleichem Potential sich diagonal gegenüberliegen. Hierdurch wird eine Reduktion der elektromagnetischen Signatur erreicht.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Ausbringen des Schleppsonars, b) Vorgeben einer tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße, c) Ansteuern der aus der tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße ergebenden Tiefe durch den Tauchkörper mit Hilfe der Tiefeneinstellvorrichtung, d) Kontinuierliches Messen einer zur tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße korrelierten Messgröße mit dem ersten Umgebungssensor, e) Auswerten der Messgröße und prüfen, ob eine Tiefenanpassung durchgeführt werden muss und wenn notwendig ansteuern der Tiefeneinstellvorrichtung.
Die in Schritt b) vorgegebene tiefenkorrelierte Umgebungsmessgröße kann beispielsweise die Tiefe selbst, ein Umgebungsdruck, eine Umgebungstemperatur, eine Umgebungsleitfähigkeit oder ein Salzgehalt sein. Selbstverständlich kann die tiefenkorrelierte Umgebungsmessgröße zu jedem Zeitpunkt geändert werden, beispielsweise um die Suche mit dem Schleppsonar auf einer andere Tiefe und damit beispielsweise in einer anderen Schicht fortzusetzen. Dann springt das Verfahren wieder in Schritt b), gefolgt von dem Ansteuern der neuen Tiefe in Schritt c). Besonders bevorzugt kann aber auch eine lokale Änderung der Umgebungsmessgröße vorgegeben werden. Dieses kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn das Schleppsonar beispielsweise unterhalb einer ersten Thermokline, also einer ersten starken Temperaturänderungsschicht, angeordnet werden soll. Da durch die beispielsweise jahreszeitlichen Veränderungen die exakte Lage dieser Thermokline üblicherweise nicht exakt bekannt ist, kann auch vorgegeben werden, dass das Schleppsonar auf einer Tiefe knapp unterhalb einer schlagartigen Änderung beispielsweise der Temperatur oder des Salzgehalts oder der Schallgeschwindigkeit gehalten werden soll. In diesem Fall erfolgt ein Absenken des Schleppsonars solange, bis die erfasste Umgebungsmessgröße eine entsprechende vorgegebene Änderung aufweist. Hierdurch ist es möglich, ein Schleppsonar richtig zu positionieren, auch wenn die exakte Schichtung des Wassers zunächst nicht bekannt ist.
Die Schritte d) und e) stellen eine Kontrollschleife dar, um das Schleppsonar in der gewünschten Position zu halten. Hierbei muss das kontinuierliche Messen in Schritt d) nicht ununterbrochen erfolgen. Vielmehr kann dieses auch in Intervallen passieren, wobei die Intervalllängen angepasst werden können. Insbesondere kann die Intervalllänge von der Veränderlichkeit der Messgröße abhängig gemacht werden. Treten nur sehr geringe Schwankungen auf, wird beispielsweise in einem Minutenintervall gemessen, treten stärkere Änderungen auf wird das Intervall beispielsweise auf 10 Sekunden oder bei noch stärkeren Änderungen auf 1 Sekunde oder auf ununterbrochen umgestellt.
Die Verwendung einer solchen Kontrollschleife ermöglicht es insbesondere auch durch Vorgabe beispielsweise einer Temperatur oder einer Salinität gezielt unterhalb oder oberhalb einer Schichtung zu bleiben, unabhängig davon, auf welcher Wassertiefe diese sich befindet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Schrittes c) das Tiefenprofil der Messgröße ermittelt. Oftmals sind die Verläufe von Temperatur oder Salinität nur begrenzt bekannt. Es ist daher vorteilhaft, dieses Profil in der aktuellen Situation zu erfassen und diese Information zur Anpassung der weiteren Mission verwenden zu können. Die Bestimmung des Tiefenprofils kann dabei regelmäßig bei Tiefenänderungen wiederholt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird zunächst eine erste Tiefe vorgegeben und während Schritt c) das Tiefenprofil der Messgröße ermittelt. Aus diesem Tiefenprofil wird dann die ideale Position für die Hydrophone ermittelt und dann entsprechend beispielsweise die Temperatur oder Salinität dieser Position als tiefenkorrelierte Umgebungsmessgröße vorgegeben. Hierzu wird im ersten Schritt eine ausreichend tiefe erste Tiefe gewählt, um sicher zu sein, dass der gewünschte Übergang im Wasser durchfahren und so vermessen wird.
In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserfahrzeug einen ersten Tauchkörper und einen zweiten Tauchkörper auf, wobei eine Abstimmung zur gleichzeitigen Tiefenänderung zwischen dem ersten Tauchkörper und dem zweiten Tauchkörper erfolgt.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Wasserfahrzeug mit Schleppsonar und Tauchkörper Fig. 2 Tauchkörper
Fig. 3 Unterseeboot mit Schleppsonar und Tauchkörper
In Fig. 1 ein Wasserfahrzeug 10, beispielsweise eine Fregatte, mit einem Schleppsonar. Das Schleppsonar weist einen Zugkabelbereich 30 auf sowie einen Antennenbereich 40. Zusätzlich weist das Schleppsonar einen Tauchkörper 20 auf, der in Fig. 2 vergrößert gezeigt ist. Der Tauchkörper 20 ist lösbar mit dem Antennenbereich 40 und dem Zugkabelbereich 30 verbunden. Um das Schleppsonar auf einer Winde auf dem Wasserfahrzeug 10 aufzurollen, wird der Tauchkörper 20 abgetrennt. Der Tauchkörper 20 weist ein Tiefenruder 50 und ein Seitenruder 70 sowie einen Ballasttank 60 auf. Über eine Datenleitung in dem Zugkabelbereich 30 werden diese Bestandteile durch das Wasserfahrzeug 10 gesteuert, sodass die Tauchtiefe des Antennenbereichs 40 gezielt eingestellt werden kann.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für ein Unterseeboot 12 gezeigt. Im Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Tauchkörper 20 seitlich an das Schleppsonar angekoppelt. Der Tauchkörper 20 wird hierbei über das Waffenrohr des Unterseebootes 12 getrennt vom Schleppsonar ausgebracht und erst unter Wasser gekoppelt. Selbstverständlich ist auch eine Kopplung an der Wasseroberfläche bei einem aufgetauchten Unterseeboot 12theoretisch denkbar. Bezugszeichen 10 Wasserfahrzeug 12 Unterseeboot 20 Tauchkörper
30 Zugkabelbereich 40 Antennenbereich 50 Tiefenruder 60 Ballasttank 70 Seitenruder

Claims

Patentansprüche
1. Wasserfahrzeug (10) mit einem Schleppsonar, wobei das Schleppsonar einen Zugkabelbereich (30) und einen Antennenbereich (40) aufweist, wobei der Zugkabelbereich (30) des Schleppsonars zwischen dem Wasserfahrzeug (10) und dem Antennenbereich (40) des Schleppsonars angeordnet ist, wobei vor dem Antennenbereich (40) ein erster Tauchkörper (20) und/oder hinter dem Antennenbereich (40) ein zweiter Tauchkörper (20) angeordnet ist, wobei der Tauchkörper (20) wenigstens eine Tiefeneinstellvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) wenigstens einen ersten Umgebungssensor zur Erfassung einer Umgebungsmessgröße aufweist.
2. Wasserfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefeneinstellvorrichtung ein Tiefenruder (50) ist.
3. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) zusätzlich ein Seitenruder (70) aufweist.
4. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zur Auslesung des ersten Umgebungssensors und zur Ansteuerung der Tiefeneinstellvorrichtung ausgebildet ist.
5. Wasserfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zur Auslesung des ersten Umgebungssensors und zur Ansteuerung der Tiefeneinstellvorrichtung ausgebildet ist.
6. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umgebungssensor ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Drucksensor, Salinitätssensor, Schallgeschwindigkeitssensor, Temperatursensor, Leitfähigkeitssensor, optischer Sensor, Strömungssensor.
7. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) reversibel lösbar mit dem Schleppsonar verbindbar ist.
8. Wasserfahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleppsonar durch den Tauchkörper (20) verläuft, wobei der Tauchkörper 20 beim Aufwinden reversibel lösbar und beim Abwinden reversibel verbindbar mit dem Schleppsonar ist.
9. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugkabelbereich (30) eine Datenverbindung zwischen dem Wasserfahrzeug (10) und dem Tauchkörper (20) aufweist, wobei der Tauchkörper (20) über die Datenverbindung steuerbar ist.
10. Wasserfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper (20) ein Aktivsonar aufweist.
11. Verfahren zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Ausbringen des Schleppsonars, b) Vorgeben einer tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße, c) Ansteuern der aus der tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße ergebenden Tiefe durch den Tauchkörper (20) mit Hilfe der Tiefeneinstellvorrichtung, d) Kontinuierliches Messen einer zur tiefenkorrelierten Umgebungsmessgröße korrelierten Messgröße mit dem ersten Umgebungssensor, e) Auswerten der Messgröße und prüfen, ob eine Tiefenanpassung durchgeführt werden muss und wenn notwendig ansteuern der Tiefeneinstellvorrichtung.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes c) das Tiefenprofil der Messgröße ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug (10) einen ersten Tauchkörper (20) und einen zweiten Tauchkörper (20) aufweist, wobei eine Abstimmung zur gleichzeitigen Tiefenänderung zwischen dem ersten Tauchkörper (20) und dem zweiten Tauchkörper (20) erfolgt.
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