[0001] Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für ein piezoelektrisches Hydrophon
an Seeminen, Torpedos oder Unterwasserprojektilen.
[0002] Bekannt sind Unterwasserwaffen wie Minen, die ein oder mehrere Hydrophone zur akustischen
Zielerkennung oder Zielortung aufweisen. Am Hydrophon ist eine Auswerteschaltung angeschlossen,
die aus der Stärke, der Frequenz oder der Richtung des Schalls auf die Entfernung
oder die Art des Ziels schliesst. Für die Berechnung ist es häufig notwendig, die
eigene Wassertiefe zu kennen. Dazu werden bisher eigene Tiefensensoren verwendet,
die aus der Deformation eines elastischen Elements (Dose, Membran oder Feder) den
statischen Druck und damit die Wassertiefe anzeigen. Das Meßsignal wird meistens als
eine elektrische Grösse geliefert. Der Tiefensensor ist ein eigenes Bauteil, das das
Gesamtsystem verteuert, Platz im Gefechtskopf beansprucht und Kapazität der Bordbatterie
benötigt.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tiefensensor für Unterwasserwaffen zu schaffen,
der preisgünstig und klein ist, der wenig Strom braucht und zuverlässig über lange
Zeit mit einer Genauigkeit von ca.
± 0,1 m funktioniert.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss von einem Tiefensensor mit den in den Ansprüchen
genannten Merkmalen gelöst.
[0005] Die erfindungsgemässe Auswerteschaltung nutzt die im Piezokristall des schon vorhandenen
Hydrophons vom Wasserdruck verursachte Ladungsverschiebung, wodurch freie Ladungen
an den Grenzflächen auftreten als Tiefeninformation. über einen hochohmigen Verstärker
(Ladungsverstärker) wird die dem Wasserdruck entsprechende Spannung an Elektroden
abgegriffen und einer weiterverarbeitenden Elektronik im Waffenrechner zugeführt.
Die Ausnutzung des Gleichspannungsanteils des Hydrophons erspart ein eigenes, separates
Bauteil zur Tiefenmessung.
[0006] Das Abfragen der Tiefeninformation ( = Messen der Ladungsverschiebung) kann periodisch
erfolgen, wobei die erste Messung die absolute Tiefe angibt. Diese wird gespeichert,
die Ladung auf dem Kristall wird niederohmig abgeleitet.
[0007] Ändert sich die Tiefenlage einer Mine am Seegrund nicht, so ist auch bei der nächsten
Abfrage keine Ladungsverschiebung festzustellen. Treten jedoch Ladungsverschiebungen
auf, so deutet ihr Vorzeichen auf ein weiteres Absinken oder auf einen Bergeversuch,
worauf der Rechner entsprechend reagieren kann.
[0008] Die Abfrageperiode wird bei sich bewegenden Projektilen oder Torpedos wesentlich
kürzer eingestellt, z.B. jede Sekunde, als bei Minen (stündlich bis täglich), die
eine lange Lebensdauer bei relativ geringen Tiefenänderungen aufweisen. Die Auswerteschaltung
kann mit einer Automatik ausgerüstet sein, die bei grösseren Druckänderungen (Tiefenänderungen)
z.B. durch Überspannungen den Rechner einschaltet, der in der Regel zum Sparen von
Batteriekapazität ausgeschaltet ist. Bei Projektilen oder Torpedos kann z.B. auch
der piezoelektrische Aufschlagsensor als Meßgerät für die Tiefe verwendet werden.
[0009] Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsgebiete ergeben sich aus der nachfolgend
beschriebenen Figur.
[0010] Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Hydrophonauswerteschaltung, die zugleich
als Tiefensensor einer Seemine dient. Im Minengehäuse 2 befindet sich direkt an einer
Aussenwand ein piezoelektrisches Hydrophon 4, das über eine Frequenzweiche 8 und einen
Verstärker 10 elektrische Wechselsignale, die den Umgebungsgeräuschen entsprechen,
an den Horcheingang 12 eines Waffenrechners 14 liefert, wo die Signale nach Intensität
und Frequenzspektrum analysiert werden. Der Rechnerausgang 16 führt zum Zündmechanismus.
Erfindungsgemäss wird das piezoelektrische Hydrophon 4 auch zum Messen der Tiefe verwendet.
Dazu sind im Gleichspannungsausgang 18 der Frequenzweiche 8 ein rechnergesteuerter
Schalter 6 und ein hochohmiger Verstärker 20 vorgesehen.
[0011] Nach einer vorprogrammierten Zeit nach Abwurf der Mine 2 schliesst der Rechner 14
den Schalter 6. Das der Ladung am Piezokristall entsprechende Ausgangssignal des Verstärkers
20 wird im Rechner 14 gespeichert. Der Kristall wird anschliessend entladen (eine
Vorrichtung dazu ist nicht gezeigt).
[0012] Spätere Messungen, die nach vorprogrammierten Zeiten erfolgen, registrieren jede
Veränderung der Tiefe, die grösser als
± 0,1 m ist.
1. Auswerteschaltung für ein piezoelektrisches Hydrophon an Seeminen, Torpedos oder
Unterwasserprojektilen, dadurch gekennzeichnet, dass am piezoelektrischen Hydrophon
(4) für die akustische Zielerfassung zusätzlich gleichspannungsmässig (8) ein hochohmiger
Verstärker (20) für die Erfassung der der Wassertiefe proportionalen Ladungsverschiebung
angekoppelt ist.
2. Auswerteschaltung für einen piezoelektrischen Aufschlagsensor an Seeminen, Torpedos
oder Unterwasserprojektilen, dadurch gekennzeichnet, dass am piezoelektrischen Aufschlagsensor
gleichspannungsmässig ein hochohmiger Verstärker (20) für die Erfassung der der Wassertiefe
proportionalen Ladungsverschiebung angekoppelt ist.
3. Auswerteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Tiefensignal periodisch abgefragt wird, wobei die Ladung im Hydrophon (4)
oder im Aufschlagsensor nach jeder Messung gelöscht werden kann.
4. Auswerteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Spannungssignal den Rechner (14) der Waffe selbsttätig einschaltet.
