[0001] Die Erfindung betrifft einen Täuschkörper zum Schutz von Objekten mittels Absorption
elektromagnetischer Strahlung und beschäftigt sich mit einem Täuschkörper als Gegenmaßnahme
zum Schutz von Objekten gegen radargestützte Raketen, Flugkörper oder dergleichen
Flugobjekte, insbesondere mit der Schaffung eines Täuschkörpers zur Ausbildung einer
Schutzwolke oder Schutzwand, mit der hochfrequente, nichtsichtbare Strahlungen absorbiert
werden können. Des Weiteren beschäftigt sich die Erfindung mit der Erhöhung der Wirkung
dieser Täuschkörper durch Verwendung von frequenzspezifisch angepassten chiralen,
radarabsorbierenden Materialien (CHIRRAM).
[0002] Bei Angriffen einer radargestützten Rakete etc., insbesondere auf mobilen Plattformen,
wie Schiffe, Flugzeuge und Fahrzeuge als auch stationären Gebäuden sind mehrere Gegenmaßnahmen
bekannt.
[0003] In einer ersten Variante sieht man als Gegenmaßnahme den Abschuss sogenannter Düppel
aus metallischen Fasern, wie Staniol, zur Ausbildung einer Wolke vor, die einen größeren
Radarquerschnitt hat als das ursprüngliche Ziel (
http://de.wikipedia.org./wiki/Düppel (Radartäuschung)),
US 6,876,320,
US 2008/0198060,
US 2009/02511353).
[0004] Alternativ werden auch Flugkörper verschossen, die das ankommende Radarsignal aufnehmen,
analysieren und ein Täuschsignal senden (
US 5,388,783,
US 6,628,239,
US 2009/0189799) oder ein ankommendes Signal retrodirektiv abstrahlen (Radarcorner, VAN-Atta-Array,
US 3,496,570,
US 3,731,313,
US 3,938,151).
[0005] Eine direkte Bekämpfungsart ist das Verschießen von Raketen durch eigene Waffensysteme,
wie Maschinenkanonen.
[0006] Auch Jammer kommen zum Einsatz, die das ankommende Radarsignal aufnehmen, analysieren
und dann ein Täuschsignal senden (
US 3,258,771,
US 3,896,438,
US 3,958,241,
US 4,126,862,
US 4,646,098).
[0007] Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen einfachen Täuschkörper aufzuzeigen,
der zum Schutz eines Objektes eingesetzt werden kann.
[0008] Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen
sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
[0009] Hier greift die Erfindung auf neuere Maßnahmen zur Tarnung von Objekten zurück, der
sogenannten Tarnkappentechnologie, wobei auf den Oberflächen der Objekte bzw. Plattformen
aufgebracht sind, die aus absorbierenden Materialien in Dickschicht- oder Komposit-Technologie
bestehen. Dabei handelt es sich um isotrope Medien und Dielektrika, wie Salisbury
Screen, Jaumann Absorber, Dallenbach Layer aus extrudierten/geschäumten Kunststoffen,
Graphiten (
http://de.wikipedia.org/wiki/Tarnkappentechnik,
US 4,606,848). Auch magnetische Absorber und anisotrope Medien, wie Ferrite (
US 3,662,387) sowie bianisotrope, chirale Absorber finden Einsatz (
US 4,606,848).
[0010] Grundsätzlich sind hochfrequenzabsorbierende Materialien auf spezifische Frequenzbänder
ausgelegt. Bei der Tarnkappentechnologie beispielsweise entspricht der Radarquerschnitt
eines F-117 Jets etwa dem eines Insektes bei 10 GHz. Bei Frequenzen von unter 2 GHz
reduziert sich jedoch das absorbierende Verhalten und wird stark abhängig von der
Schichtdicke und Wahl des absorbierenden Materials. Diese beeinflussen jedoch maßgeblich
die Kosten, die Masse sowie Manövrierfähigkeit eines insbesondere mobilen Systems
gegen radargestützte Flugkörper. Auch wird nur ein frequenzeingeschränkter Schutz
gewährleistet.
[0011] Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, einen Täuschkörper zu schaffen, der
hochfrequente (nichtsichtbare) elektromagnetische Strahlungen ähnlich der Tarnung
absorbieren kann, sodass ein zu schützendes Objekt hinter einer durch die Täuschkörper
geschaffenen Tarn-Wolke für ein radargelenktes Flugobjekt etc. nicht sichtbar ist.
Damit wird im Gegensatz zu bekannten Schutzmaßnahmen kein Scheinziel erzeugt, sondern
das Objekt selbst "versteckt".
[0012] Zur Schaffung einer derartigen Wolke ist der Einsatz von chiralen Materialien im
Täuschkörper vorgesehen. Um eine effektiv wirkende Wolke auch in hochfrequenten Bereich
zu schaffen, wird die Wirkung von insbesondere chiralen radarabsorbierenden Materialien
erhöht. Dazu gibt es beispielsweise mehrere Ansätze. Als einfach beherrschbar haben
sich die Erhöhungen der wirksamen Schichtdicken, insbesondere bei Frequenzen unterhalb
von 2 GHz, gezeigt. Auch der Einsatz von chiralen Metallhelices frequenzspezifischer
Größe ermöglichen - je nach Einsatz der Flugkörper-Radare - die Anpassung der Wolke
auf den Radarsuchkopf.
[0013] Letztgenannter Ansatz - der Einsatz von metallischen Helices - soll nunmehr näher
betrachtet werden.
[0014] Ein chirales Material wird üblicherweise durch eine Vielzahl regellos orientierter,
elektrisch leitender chiraler Objekte gebildet, die in ein homogenes isolierendes
Wirtsmaterial - zum Beispiel PU-Schäume - eingebettet sind.
[0015] Chirale Objekte, wie beispielsweise ein metallischer Helix, weisen eine Wechselwirkung
mit einer elektromagnetischen Welle auf. Das elektrische Wechselfeld influenziert
Ladungen, die einen Strom zur Folge haben, der nicht nur in den geraden Stücken der
Helix fließt, sondern auch im kreisförmigen Segment. Folglich kommt es neben der elektrischen
auch zu einer magnetischen Polarisation. Die vom magnetischen Wechselfeld induzierte
Spannung führt analog zu einer magnetischen und einer zusätzlichen elektrischen Polarisation
mit umgekehrten Vorzeichen.
[0016] Ein Material, aufgebaut aus chiralen Objekten ist somit in der Lage, sowohl die elektrische
Verschiebungsdichte als auch die magnetische Induktion über elektrische Feldstärke
und magnetische Feldstärke zu beeinflussen, was in der Praxis auch als magneto-elektrische
Kopplung bezeichnet wird.
[0017] Ist das chirale Objekt beispielsweise ein Kupferhelix, so hat sich gezeigt, dass
dieser für sich oder im Ensemble nur für bestimmte Frequenzen einer anregenden elektromagnetischen
Welle in Resonanz ist (kommt). Infolge dessen ist ein dispersives Verhalten des chiralen
Materials zu erwarten. Der qualitative Verlauf der komplexen Stoffparameter - Permittivität,
Permeabilität und Chiralität als Funktion der Frequenz - gibt die Materialresonanzen
an.
[0018] Die Imaginärteile, die Verlusten entsprechen, besitzen ihr Maximum in der Resonanz.
Diverse frequenzabhängige Reflexionen bei verschiedenen chiralen Absorbern zeigt beispielsweise
die
US 5,202,535 auf.
[0019] Diese chiralen Objekte können beispielsweise durch Ausstoß und Bildung einer sogenannten
chiralen Wolke entsprechender Dichte und Dimensionen oder mit frequenzspezifischer
Grö-βe der chiralen Metallhelices umgesetzt werden. Ein bevorzugt impulsartiger Ausstoß
und Beschleunigung der letztgenannten Metallhelices kann durch Abschuss von Granaten,
Munition, Flugkörper, Wirkkörper oder dergleichen geschaffen werden, welche die Helices
definiert ausstoßen. Ein Ausstoß mittels Luftdruck, d.h., mit Hilfe von zwischengespeichertem
komprimiertem Gas ist gleichfalls möglich. Mit Pumpen, Gebläsen, Kompressoren etc.
ist neben einem impulsartigen Ausstoß ein dauerhaftes Ausstoßen realisierbar. Weitere
Möglichkeiten sind Katapulte, Bögen etc., also mittels Federkraft oder dergleichen
vorgespannte Systeme, sowie Railguns (schlagartige elektromechanische Umformung gespeicherter
elektrischer Energie) und Kombinationen der vorgenannten Möglichkeiten.
[0020] Damit soll ein flexibler Einsatz von Täuschkörpern gegenüber Radarerkennungen geschaffen
werden - basierend auf die Ausbildung einer Wolke mit einem erhöhten oder verkleinerten
Radarquerschnitt geschaffen durch chirale Objekte. Das System ermöglicht zugleich
eine einfache Nachrüstbarkeit für jegliche zu schützende Objekte sowie die Nutzung
der vorhandenen Ausstoßmechanismen.
[0021] Anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher
erläutert werden. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine prinzipielle Darstellung der Ausbildung einer chiralen Wolke,
- Fig. 1a
- eine Darstellung der Wechselwirkung einer Helix aus Fig. 1,
- Fig. 2 a-c
- Anwendungen für die chirale Wolke aus Fig. 1.
[0022] Fig. 1 zeigt eine ausgebildete chirale Wolke 1, die aus Täuschkörpern 2, hier aus
wenigstens einem metallischen Helix 2a, gebildet wird. Die chirale Wolke 1 selbst
wird in Ausmaß und Wirkung entsprechend der Dichte (Anzahl, Menge) und Dimensionierung
(bauliche Abmessungen) der Helices 2a bestimmt.
[0023] Fig. 1a zeigt das Verhalten von magnetischem Wechselfeld H und elektrischem Wechselfeld
E beim Auftreffen einer entsprechenden Strahlung anhand einer metallischen Helix mit
einer Windung. Mit P ist die elektrische Polarisation, mit M die magnetische Polarisation
gekennzeichnet. Der Strom i wirkt in der Darstellung von unten auf den Helix 2a ein.
Zur Erhöhung der Wirkung der Wolke 1 werden bevorzugt metallische Helices 2a unterschiedlicher
Dichte, Größe und / oder Anordnung ausgestoßen.
[0024] Alternativ besteht die Möglichkeit, mit den metallischen Helices 2a eine chirale
Wolke 1 auszubilden, die den Radarquerschnitt aufgrund der Absorption der elektromagnetischen
Wellen derart verkleinert, sodass entweder benachbarte Strukturen oder kein Ziel (Objekt
3-5) erfasst werden. Das eigentliche Objekt 3-5 ist hinter der chiralen Wolke 1 verborgen
und kann sich im Schatten der Wolke 1 aus der Gefahrenzone entfernen. Der Schutz bzw.
die Schutzzeit kann durch Vergrößerung der Wolke 1 verlängert werden. Entsprechend
der Entfernungsrichtung des Objektes 3-5 kann der Verlauf der Wolke 1 gelegt werden
durch Aussto-βen von nachfolgenden Täuschkörpern 2.
[0025] Das Ausstoßen kann wie bereits beschrieben mit Hilfe unterschiedlicher Vorrichtungen
erfolgen. Bevorzugt wird ein impulsartiger Ausstoß sowie Beschleunigung.
[0026] Anwendungen findet eine derartige Wolke 1 beispielsweise zum Tarnen eines Schiffes
3, eines Fahrzeuges 4 und / oder eines Flugzeuges 5 (Fig. 2a-c). Spätestens mit dem
Erkennen einer Gefahr 6, hier ein Flugkörper, werden über eine nicht näher dargestellte
Vorrichtung die Täuschkörper 2 ausgestoßen, sodass sie ihrer Aufgabe entsprechend
die chirale Wolke 1 zwischen dem zu schützenden Objekt 3-5 bilden. Diese absorbiert
die vom Flugkörper 6 ausgesendete Strahlung 7 derart, dass das Flugobjekt 6 das zu
schützende Objekt 3-5 als solches nicht "sieht" also wahrnimmt.
[0027] Es versteht sich, dass die vorgeschlagene Idee sich auch auf Bedrohungen anwenden
lässt, die mittels separat angestrahlter und am Objekt 3-5 reflektierter Strahlung
arbeiten, ähnlich endphasengelenkter Flugkörper (
DE 196 04 745 C1). In diesem Fall fängt die Wolke 2 die vom Objekt 3-5 reflektierte Strahlung ab,
absorbiert diese, sodass die gesteuerte Bedrohung das Objekt 3-5 ebenfalls nicht "sehen"
kann (nicht näher dargestellt).
1. Täuschkörper (2) zum Schutz eines Objektes stationärer als auch mobiler Art (3-5)
durch Ausbildung einer Wolke vor einer radargestützten Bedrohung (6), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Helix (2a) einen Täuschkörper (2) der chiralen Wolke (1) bildet, wodurch
die von der Bedrohung (6) ausgesendete elektromagnetische Strahlung oder eine zu empfangene
Strahlung absorbiert wird.
2. Täuschkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Helix (2a) ein metallischer Helix (2a) ist.
3. Täuschkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Helix (2a) ein Kupferhelix ist.
4. Täuschkörper nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Entfernungsrichtung des Objektes (3-5) der Verlauf der Wolke (1)
gelegt werden kann durch Ausstoßen von nachfolgenden Täuschkörpern 2.
5. Täuschkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Täuschkörper (2) mittels bekannten und / oder vorhandenen Vorrichtungen am Objekt
(3-5) verbracht und / oder ausgestoßen werden kann.