[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes
vor Flugkörpern mit spektral filternden IR-Zielsuchköpfen.
[0002] In der Gefechtsituation müssen Schiffe vor einem Angriff durch Raketen, die mit IR-Suchköpfen
ausgestattet sind, geschützt werden. Suchköpfe identifizieren ihr Ziel aufgrund einer
Strahlung, die das Schiff von der Umgebung unterscheidet. In neuerer Zeit wurden hierzu
Suchköpfe verwendet, die auf zwei Frequenzen arbeiten, sogenannte Zweifarbensuchköpfe.
Diese Suchköpfe werten die IR-Strahlung sowohl im kurzwelligen Bereich, d. h. ca.
0,9 bis 3 µm, als auch im mittelwelligen Bereich, ca. 3 bis 5 µm, aus. Das Verhältnis
von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung ist ein charakteristischer Parameter,
mit dem ein Schiff sehr gut von Scheinzielen und der Strahlung von Sonnenreflexen
auf der Wasseroberfläche unterschieden werden kann. Die Sonnenreflexion auf dem Wasser
liefert im wesentlichen nur Strahlung im Bereich des kurzwelligen IR, so daß das Verhältnis
von kurzwelliger IR-Strahlung zu mittelwelliger IR-Strahlung stark in Richtung kurzwelliger
IR-Strahlung verschoben ist. Zum Schutz von Schiffen abgefeuerte IR-Scheinziele besitzen
ebenfalls Strahlungsanteile im kurzwelligen IR-Bereich. Ein Schiff weist dagegen in
der Regel praktisch keine Strahlung im kurzwelligen IR-Bereich auf, sendet jedoch
viel Strahlung im mittelwelligen IR-Bereich aus, so daß es hier zu einer starken Verschiebung
in Richtung des Anteils an mittelwelligem IR kommt. Diese Verschiebung können die
"intelligenten" Suchköpfe auswerten.
[0003] Aus DE-OS 36 08 578 ist es bekannt, Schiffe vor einem Angriff durch Infrarot gesteuerte
Angriffswaffen zu schützen, indem in einer Entfernung vom Schiff eine Wärmequelle
angeordnet wird, die die IR-Signatur des Schiffes übertreffen soll und den Flugkörper
ablenken soll. Diese IR-Strahlungsquelle wird so angeordnet, daß sie einerseits vom
Suchkopf als zum Schiff gehörig erkannt wird und andererseits einen Strahlungsschwerpunkt
bietet, zu dem der Flugkörper fliegt, wobei bei einer etwaigen Detonation am Schiff
selbst kein Schaden angerichtet werden soll.
[0004] Aus "Wehrtechnik", 2/89, Seiten 48 bis 54 ist bekannt, Schiffe vor mit Suchköpfen
versehenen Flugkörpern zu schützen, indem Flächenflares ausgestoßen werden, die eine
Wärmeabstrahlung haben, die der IR-Signatur des Schiffes nachgebildet ist, um auf
diese Weise den Suchkopf auf diese Flares zu lenken.
[0005] DE-OS 32 17 336 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tarnen von Wasserfahrzeugen,
bei dem Seewasser hochgepumpt und unter Bildung eines außerhalb des Schiffes niedergehenden,
die zu tarnenden Bereiche abschirmenden Wasservorhanges ausgestoßen wird.
[0006] Aufgrund der physikalischen Gegebenheiten ist es nicht möglich, pyrotechnische Scheinziele
herzustellen, die eine ähnliche Signatur bzw. spektrale Strahlstärke wie ein Schiff
aufweisen. Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit dem Schiffe vor Flugkörpern mit Zweifarbensuchköpfen geschützt werden
können.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern
mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein auf dem
Schiff angeordneter Störsender zumindest zeitweise kurzwellige IR-Strahlung emittiert,
wobei die Strahlstärke des Störsenders derart eingestellt wird, daß das Verhältnis
von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung so verschoben wird, daß das Schiff
für den Zweifarben-IR-Zielsuchkopf nicht sicher als Ziel erkennbar ist.
[0008] Es wurde gefunden, daß man Flugkörper mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen von einem
Angriff auf ein Schiff ablenken kann, wenn man das Schiff mit einer Strahlungsquelle
versieht, die IR-Strahlung praktisch ausschließlich im kurzwelligen Bereich abgibt,
da auf diese Weise das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung
so weit verschoben werden kann, daß ein mit zwei IR-Frequenzen arbeitender Suchkopf
das Schiff nicht sicher als Ziel erkennt. Der Suchkopf muß sich daher ein anderes
Ziel suchen, das der ihm vorgegebenen Signatur entspricht. Dies sind beispielweise
Wolken oder Inseln, die die einfallende solare Strahlung absorbieren, ohne sie zu
reflektieren und deshalb im Infrarot-Bereich Eigenstrahler sind, die annähernd Schwarzkörper-Charakteristik
aufweisen. Ihre IR-Strahlung liegt daher in einem Bereich, der sie für den Suchkopf
als Ziel attraktiv macht. Findet der Suchkopf kein Ziel, so fliegt er unter ständigem
weiteren "Suchen" mittels Inertialnavigation weiter und behält seine vorhergehende
kinematische Flugkurve. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Suchkopf gezielt
von dem Schiff abgezogen, indem synchron zum Betrieb des kurzwelligen Störsender IR-Scheinziele
abgesetzt werden.
[0009] Der erfindungsgemäß eingesetzte IR-Störsender gibt bevorzugt IR-Strahlung im Bereich
von 0,9 bis 3 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 2,5 µm ab, emittiert jedoch
nicht im mittelwelligen oder langwelligen IR-Bereich. Der IR-Störsender besteht bevorzugt
aus einer Strahlungsquelle, die im gewünschten Bereich emittiert und von einem oder
mehreren Filtern, der (die) für mittel- und langwellige IR-Strahlung und/oder sichtbares
Licht undurchlässig ist (sind), umgeben ist.
[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als kurzwellige
IR-Strahlung emittierende Quelle ein Schwarzkörperstrahler verwendet. Als Schwarzkörperstrahler
im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden solche Strahlungsquellen bezeichnet, die
eine Strahlung abgeben, die in etwa der Strahlung eines schwarzen Strahlers entspricht.
Bevorzugt werden Schwarzkörperstrahler verwendet, die eine Strahlstärke von mindestens
80 W/sr im kurzwelligen IR-Bereich haben. Besonders bevorzugt sind Schwarzkörperstrahler,
deren Abstrahlung in alle relevanten Raumrichtungen gewährleistet ist. Bevorzugt wird
hierzu eine Vorrichtung eingesetzt, die aus einem Rohr besteht, dessen Oberfläche
auf eine Temperatur von ca. 900 bis 1100°C beheizbar ist. In diesem Temperaturbereich
liegt das Strahlungsmaximum des Rohrs im kurzwelligen IR-Bereich. Das Rohr kann beispielsweise
aus Metall, Keramik oder Quarz hergestellt sein. Um mittelwellige und langwellige
IR-Strahlung herauszufiltern, ist das beheizbare Rohr bevorzugt von einem Mantel aus
normalem optischen Glas umgeben. Der Glasmantel ist in einer solchen Entfernung vom
Rohr angeordnet, daß das Glas nicht schmilzt. Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform
um diesen Schwarzkörperstrahler ein Rotfilter angeordnet, der die sichtbare Strahlung
im Bereich von bis zu ca. 900 nm herausfiltert, so daß die Vorrichtung keine anderen
Strahlen abgibt, die für den Zielsuchkopf ein Ziel bieten könnten oder in anderer
Weise auf das Schiff aufmerksam machen könnten. Die Erhitzung des Rohres kann elektrisch,
pyrotechnisch oder auch über einen Gasbrenner erfolgen. Um den Emissionsgrad des Rohres
zu verbessern, kann die Oberfläche des Rohres eine V-förmige Struktur oder eine hexagonale
Trichterstruktur haben. Ebenso können als IR-Strahlungsquellen statt eines Schwarzkörperstrahlers
andere thermische Strahler mit entsprechend hohen Strahlstärken im kurzwelligen Infrarot-Bereich,
wie z. B. Wolfram-Bandlampen, Nernst-Stifte und Xenon-Bogenlampen, aber auch pyrotechnische
Strahlungsquellen, eingesetzt werden.
[0011] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
als kurzwellige IR-Strahlung emittierende Strahlungsquelle ein pyrotechnischer Brandsatz
eingesetzt, der eine sehr hohe Strahlstärke im kurzwelligen IR-Bereich aufweist. Besonders
bevorzugt werden gleichzeitig mit der Zündung des pyrotechnischen Brandsatzes an sich
bekannte IR-Scheinziele ausgestoßen, deren Brenndauer und zeitlicher Strahlstärkeverlauf
des pyrotechnischen Brandsatzes entspricht und deren Strahlstärke im mittel- und langwelligen
Infrarot höher ist als die des zu schützenden Schiffes. Die Brenndauer und Strahlstärke
sowohl des pyrotechnischen Brandsatzes als auch des IR-Scheinzieles können anhand
von Radiometermessungen optimal eingestellt werden. Durch diese Maßnahme stellt für
den Zweifarbensuchkopf, aufgrund des Verhältnisses von kurzwelliger zu mittelwelliger
IR-Strahlung, das IR-Scheinziel ein attraktiveres Ziel dar als das Schiff. Pyrotechnische
Brandsätze, die für diese bevorzugte Ausführungsform geeignet sind, sind an sich bekannt.
Geeignet sind z. B. Zusammensetzungen, die ca. 50 % Magnesium und 50 % Polytetrafluorethylen
enthalten.
[0012] Zur Erhöhung des Wirkungsgrades in einer Bedrohungsrichtung ist es ebenso möglich,
die Strahlung durch die Verwendung von Spiegeln bzw. Reflektoren zu bündeln und dadurch
zu verstärken.
[0013] Der kurzwellige IR-Strahlung emittierende IR-Störsender (Figur 1) wird auf dem Schiff
so angebracht, daß eine ungehinderte Abstrahlung in alle Richtungen gewährleistet
ist. Bevorzugt wird die Strahlungsquelle in der Nähe von oder direkt am Strahlungsschwerpunkt
des Schiffes angebracht. Eine bevorzugte Stelle, die beide Forderungen erfüllt, ist
der Kamin des Schiffes.
[0014] Um das Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung, die von dem Schiff
emittiert wird, weiter zu verbessern, wird in einer bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig
mit der Emission der kurzwelligen IR-Strahlung der Schiffsrumpf gekühlt, was zu einer
Herabsetzung der mittel- und langwelligen IR-Strahlung führt. Hierzu wird der Schiffsrumpf
mit angesaugtem Meerwasser gespült. Hierfür eignet sich die auf allen größeren Schiffen
installierte ABC-Dekontaminationsanlage. Durch das Spülen mit Meerwasser wird die
Temperatur des Schiffsrumpfes der Temperatur des Meerwassers angeglichen, wodurch
sich für einen Zielsuchkopf die Konturen zwischen Meer und Schiff verwischen.
[0015] Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen
Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Strahlungsquelle, die kurzwellige IR-Strahlung
emittiert.
[0016] Eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit IR-Zielsuchköpfen,
die insbesondere geeignet ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist
gekennzeichnet durch ein Rohr, das auf eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100°C
beheizbar ist und von einem Mantel aus normalem optischem Glas umgeben ist, und zusätzlich
einen Rotfilter, der für Strahlung im Bereich von < 900 nm undurchlässig ist, aufweist.
Diese Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um das Verhältnis von kurzwelliger zu
mittelwelliger IR-Strahlung in den kurzwelligen Bereich zu verschieben und damit die
Trefferwahrscheinlichkeit für Zweifarbensuchköpfe herabzusetzen.
[0017] Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Figur 1
gezeigt. Ein Keramikrohr 1, das auf ca. 1000°C beheizbar ist und eine Oberfläche von
ca. 470 cm² aufweist, ist von einem Glaszylinder 2, der aus normalem optischem Glas
besteht und somit für mittel- und langwellige IR-Strahlung undurchlässig ist, umgeben.
Der Glaszylinder 2 befindet sich in einem solchen Abstand von dem Keramikrohr 1, daß
er bei der Aufheizung des Keramikrohrs 1 nicht schmelzen kann. Der Glaszylinder 2
ist von einem Rotfilter 3 umgeben, der für sichtbare Strahlung im Bereich unter 900
nm undurchlässig ist. Das Keramikrohr 1 ist über eine Stange 4 exponiert am Schiff
befestigt. Die Beheizung des Keramikrohrs 1 erfolgt über einen Heizanschluß 5.
[0018] Mit dem erfindungsgemäß eingesetzten IR-Störsender gelingt es, eine solche Strahlstärke
im Bereich des kurzwelligen IR bereitzustellen, daß das Verhältnis an kurzwelligen
IR-Strahlen zu mittelwelligen IR-Strahlen, die vom Schiff abgegeben werden, in einen
solchen Bereich verschoben wird, daß für einen Zweifarbensuchkopf eine Unterscheidung
zwischen Schiff, Sonnenreflexen und IR-Scheinzielen schwierig bis unmöglich wird und
dadurch die Trefferwahrscheinlichkeit entscheidend gesenkt wird.
[0019] Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt,
die es mit relativ einfachen Mitteln erlauben, ein Schiff vor dem Angriff von Flugkörpern
mit Zweifarben-Zielsuchköpfen zu schützen.
1. Verfahren zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit Zweifarben-IR-Zielsuchköpfen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Schiff angeordneter Störsender zumindest zeitweise kurzwellige IR-Strahlung
emittiert, wobei die Strahlstärke des Störsenders derart eingestellt wird, daß das
Verhältnis von kurzwelliger zu mittelwelliger IR-Strahlung so verschoben wird, daß
das Schiff für den Zweifarben-IR-Zielsuchkopf nicht sicher als Ziel erkennbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der IR-Störsender ausschließlich IR-Strahlung im Bereich von 0,9 bis 3 µm emittiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle des IR-Störsenders eine Wolfram-Bandlampe, ein Nernst-Stift,
eine Xenon-Bogenlampe, ein pyrotechnischer Brandsatz oder ein Schwarzkörperstrahler
ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zur Emission des Störsenders IR-Scheinziele abgeschossen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstärkeverlauf des kurzwelligen Störsenders mit dem des IR-Scheinzieles
synchron ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Schwarzkörperstrahler mit einer Abstrahlung von mindestens
80 W/sr im kurzwelligen IR-Bereich ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwarzkörperstrahler ein Rohr ist, das auf eine Temperatur von mehr als 900°C
beheizbar ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle sich am oder nahe dem Strahlungsschwerpunkt des Schiffes befindet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Emission der kurzwelligen IR-Strahlung der Schiffsrumpf gekühlt
wird, indem er mit Meerwasser bespült wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Strahlungsquelle umfaßt, die kurzwellige IR-Strahlung emittiert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle des IR-Störsenders zur Abblockung mittel- und langwelliger IR-Strahlung
von einem Filter, bevorzugt aus optischem Glas, umgeben ist und zur Eliminierung von
sichtbarem Licht gegebenenfalls von einem Rotfilter umhüllt ist.
12. Vorrichtung zum Schutz eines Schiffes vor Flugkörpern mit IR-Zielsuchköpfen, insbesondere
zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Rohr (1), das auf eine Temperatur im Bereich von 900 bis 1100°C beheizbar ist
und von einem Mantel (2) aus normalem optischem Glas umgeben ist, und zusätzlich einen
Rotfilter (3), der für Strahlung im Bereich von < 900 nm undurchlässig ist, aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprühe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlcharakteristik durch Reflektoren oder Spiegel in die jeweilige Bedrohungsrichtung
gebündelt ist.