DE102008050377A1

DE102008050377A1 - Vorrichtung zur Vergrößerung des Aufklärungsradius' einer Basis

Info

Publication number: DE102008050377A1
Application number: DE102008050377A
Authority: DE
Inventors: Klaus Lamac
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: DE102008050377B4

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Vergrößerung des Aufklärungsradius' einer auf der Erdoberfläche befindlichen Basis (3) mit zumindest einer Sensoreinrichtung (40), zumindest einer Auswerteeinrichtung (8) sowie einer Datenübertragungseinrichtung (7) zum Datenaustausch zwischen der Sensoreinrichtung (40) und der Auswerteeinrichtung (8), wobei die zumindest eine Sensoreinrichtung (40) an einem gefesselten Flugkörper vorgesehen ist, der über zumindest eine Fesselleine (2) mit der Basis (3) verbunden ist, ist der Flugkörper von einem Drachen (1), vorzugsweise einem Lenkdrachen, gebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergrößerung des Aufklärungsradius' einer auf der Erdoberfläche befindlichen Basis, insbesondere eines Schiffs.
STAND DER TECHNIK
Aufklärung auf einem Schiff erfolgt heute entweder durch am Schiff angebrachte Sensoreinrichtungen oder durch bemannte/unbemannte Flugzeuge oder Hubschrauber. Flugzeuge und Hubschrauber sind jedoch nicht nur in der Anschaffung, sondern auch in den Einsatzkosten sehr teuer. Zudem erfordert der Einsatz von Flugzeugen oder Hubschraubern zur Aufklärung Start- und Landemöglichkeiten auf dem Schiff oder zumindest in dessen Nähe. Auch der Einsatz von unbemannten Flugkörpern, sogenannten Drohnen, ist aufwendig und teuer. Hinzu kommt, dass sowohl bemannte Hubschrauber, als auch bemannte und unbemannte Flugzeuge vom feindlichen Radar leicht zu orten sind. Außerdem ist die Einsatzdauer begrenzt, da der mitgeführte Treibstoff nur für einen bestimmten Zeitraum ausreicht.
Es ist bereits bekannt, Drachen als Hilfsantrieb für Schiffe vorzusehen. Diese Drachen sind auf maximale Zugkraft ausgelegt. Auch die Steuerung des Drachenflugs dieser bekannten Zugdrachen ist auf die Maximierung der Zugkraft ausgefegt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vergrößerung des Aufklärungsradius' einer auf der Erdoberfläche befindlichen Basis, insbesondere eines Schiffs, anzugeben, die es kostengünstig gestattet, einen größeren Aufklärungsradius um die Basis herum für einen möglichst langen Zeitraum zuverlässig zu überwachen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst.
VORTEILE
Durch den Einsatz eines Drachens, der über eine Fesselleine mit der Basis verbunden ist und der zumindest eine Sensoreinrichtung aufweist, die mittels einer Datenübertragungseinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, die entweder ihre ausgewerteten Daten zur Basis überträgt oder die selbst auf der Basis vorgesehen ist, wird auf einfache Weise und kostengünstig der Aufklärungsradius vergrößert. Dazu fliegt der mit der Sensoreinrichtung versehene Drachen in einer Höhe von beispielsweise 100 m bis 300 m über der Basis, wodurch der Abstand von der Sensoreinrichtung zum Horizont gegenüber einer unmittelbar an der Basis angebrachten Sensoreinrichtung deutlich vergrößert wird.
Da der Drachen seinen Auftrieb von dem über der Basis herrschenden Wind erhält, bedarf es keines aktiven Antriebs. Insbesondere beim Einsatz auf einem Schiff als Basis ergibt sich daraus der Vorteil, dass die Einsatzzeiten nicht durch Nachtanken unterbrochen werden müssen, wie dies beispielsweise bei Flugzeugen und Helikoptern erforderlich ist. Wenn der Drachen als Lenkdrachen ausgebildet ist, ist dessen Einsatz unabhängig von der vorherrschenden Windrichtung.
Vorzugsweise ist der als Lenkdrachen ausgebildete Drachen mit einer Steuereinheit zur Steuerung und/oder Fluglageregelung versehen. Diese Steuereinheit ermöglicht es, den Lenkdrachen in gewünschter Weise in den Wind zu steuern und durch eine Fluglageregelung eine stabile Positionierung des Lenkdrachens zu gewährleisten, damit optimale Arbeitsbedingungen für die Sensoreinrichtung gewährleistet sind.
Vorzugsweise steht die Steuereinheit zur Übertragung von Steuersignalen von der Bedieneinrichtung zur Steuereinheit mit einer Bedieneinrichtung auf der Basis in Verbindung, wobei in einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung der Steuersignale ausgebildet ist. Hierdurch kann eine Steuerung des Lenkdrachens von der Basis aus problemlos erfolgen.
Die Datenübertragungseinrichtung ist vorzugsweise von einem elektrischen oder optischen Signalkabel gebildet, das von der Basis zum Drachen verläuft. Diese kabelgebundene Datenübertragungseinrichtung vereinfacht die gesamte Vorrichtung, weil keine drahtlose Kommunikationsverbindung aufgebaut werden muss, die überdies von Störsendern beeinträchtigt werden könnte. Das Signalkabel kann mit der oder einer der Fesselleine(n) verbunden sein, wobei es bevorzugt in die Struktur der Fesselleine integriert ist.
Weiterhin kann ein elektrisches Kabel zur Spannungsversorgung für die Sensoreinrichtung und/oder die Steuereinheit mit der oder einer der Fesselleine(n) verbunden sein, wobei das elektrische Kabel vorzugsweise in die Struktur der Fesselleine integriert ist.
Zwar ist es grundsätzlich möglich, dass die Basis von einer erdgebundenen Bodenstation oder auch von einem niedrigfliegenden Luftfahrzeug, wie einem Luftschiff, gebildet ist, doch ist die Basis vorzugsweise ein Schiff oder Teil eines Schiffes.
Die Sensoreinrichtung weist bevorzugt ein aktives und/oder passives Radar auf. Sie kann aber alternativ oder zusätzlich auch ein optisches Bilderfassungssystem, wie beispielsweise eine Videokamera für sichtbares Licht oder Infrarotlicht aufweisen. Ebenso kann das optische Bilderfassungssystem von einem aktiven oder passiven Nachtsichtgerät gebildet sein.
In einer anderen Ausführungsform kann die Fesselleine oder zumindest eine der Fesselleinen als Tragseil ausgebildet sein und an diesem Tragseil kann ein Zugseil gehaltert sein. Dadurch bilden das Tragseil und das Zugseil eine Transporteinrichtung, mit der eine Nutzlast, wie beispielsweise die Sensoreinrichtung, zwischen der Basis und dem Drachen verfahren werden kann. Diese Ausführungsform gestattet es, den Drachen zunächst ohne die Nutzlast aufsteigen zu lassen, was zum Beispiel bei einem Drachen bei geringem Wind in Bodennähe hilfreich sein kann. Dann, wenn der Drachen in größerer Höhe stabil fliegt, zum Beispiel durch die stärkeren Winde in größerer Höhe, wird die Nutzlast mittels des Zugseils nach oben zum Drachen transportiert. Um die Energieversorgung und die Datenübertragung zu gewährleisten, kann in diesem Fall ein separates Kabel am Tragseil mit nach oben zum Drachen gezogen werden.
Alternativ ist am Drachen eine Andockstation zur mechanischen Halterung der Sensoreinrichtung vorgesehen, die mit der Datenübertragungseinrichtung verbunden ist, wobei die Andockstation und die Sensoreinrichtung jeweils mit entsprechenden elektrischen und/oder optischen Kontakteinrichtungen zur Ermöglichung des Datenaustausches zwischen der Sensoreinrichtung und der Andockstation und der Energieübertragung zur Sensoreinrichtung im angedockten Zustand der Sensoreinrichtung versehen ist.
Die Ausführungsform mit der separat aufsteigenden Nutzlast bietet zudem den Vorteil, dass die Nutzlast entsprechend den Einsatzanforderungen ausgewechselt werden kann, ohne dass der Drachen dazu geborgen, also zur Basis hinuntergebracht, werden muss.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit zur Bestimmung der Positionsdaten des lenkbaren Drachens ausgebildet, wozu sie vorzugsweise mit einer inertialen Messeinheit versehen ist. Eine derartige inertiale Messeinheit (IMU) ermöglicht die genaue Positionsbestimmung von Objekten, die von der Sensoreinrichtung erfasst werden.
Vorzugsweise ist eine Notabwurfeinrichtung für die Nutzlast, also für die Sensoreinrichtung und/oder die Steuereinheit vorgesehen, so dass diese bei einer unvorhergesehenen Trennung der Fesselleine(n) abgeworfen und beispielsweise an einem Fallschirm sicher zur Erdoberfläche zurückkehren und dort geborgen werden kann.
Die Steuereinheit, die Sensoreinheit und die Oberfläche des Drachens können zur Reduzierung der optischen Signatur mit Camouflage-Techniken versehen sein, um die Erkennung durch Dritte zu erschweren. Zusätzlich können die Steuereinheit und die Sensoreinrichtung beziehungsweise deren Gehäuse nach Stealth-Kriterien ausgelegt sein, so dass auch deren Erkennung durch Radar erschwert wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines über einem Schiff schwebenden Drachens;
2 eine vergrößerte Darstellung des Drachens aus 1; und
3 eine schematische Darstellung, die die Vergrößerung des Aufklärungsradius' zeigt.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 ist ein lenkbarer Drachen 1 (nachfolgend als Lenkdrachen bezeichnet) dargestellt, der mittels einer Fesselleine 2 an einem als Basis 3 dienenden Schiff 30 befestigt ist. Der Lenkdrachen 1 wird vom Schiff aus vorzugsweise automatisch gestartet, so dass er über dem Schiff schwebt und somit als Plattform für eine Aufklärungssensorik 4 dient. Der Lenkdrachen 1 ist bezüglich des Auftriebs so dimensioniert, dass die Aufklärungssensorik getragen werden kann. Die bevorzugte Flughöhe h des Aufklärungs-Lenkdrachen 1 liegt zwischen 100 m und 300 m über der Wasseroberfläche. Dadurch kann eine Aufklärungsreichweite von bis zu 300% gegenüber einer auf dem Schiff 30 herkömmlich angebrachten Aufklärungssensorik erzielt werden. Durch noch größere Flughöhen kann die Aufklärungsreichweite noch weiter gesteigert werden.
Der Lenkdrachen 1 ist mit einer Steuereinheit 5 versehen, die direkt unter dem Drachen angeordnet ist und mit Spannleinen 10 der Drachenwaage des Drachens derart verbunden ist, dass die Steuereinheit 5 auf die Spannleinen 10 eine positive oder negative Zugkraft aufbringen kann. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 5 nicht nur den Drachen 1 in eine vorgebbare Richtung lenken, sondern auch das Verbleiben des Drachens 1 am Zenitpunkt gewährleisten. Weiterhin dient die Steuereinheit 5 dazu, die Fluglage des Drachens 1 derart zu regeln, dass die Aufklärungssensorik 4 in eine gewünschte Blickrichtung ausgerichtet werden kann.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Lenkdrachens 1 aus 1.
Der Lenkdrachen 1 umfasst ein Drachensegel 12, das beispielsweise aus einem Stoff oder eine Kunststofffolie besteht. Dieses Drachensegel 12 ist über die Spannleinen 10, die gemeinsam die Drachenwaage bilden, mit der Steuereinheit 5, die in 2 nur schematisch dargestellt ist, verbunden. Die Steuereinheit 5 ist in einem Gehäuse 6 angeordnet, das außer der Steuereinheit 5 auch die Aufklärungssensorik 4 aufnimmt. Die Aufklärungssensorik 4 ist dabei unterhalb der Steuereinheit 5 im Gehäuse 6 angeordnet. Das Gehäuse 6 kann in Stealth-Technik ausgebildet sein, so dass es mittels Radar gar nicht oder nur erschwert zu orten ist.
Die Aufklärungssensorik 4 umfasst eine Sensoreinrichtung 40. Die Sensoreinrichtung 40 ist mittels eines Signalkabels 7, das in die Fesselleine 2 integriert ist, mit einer Auswerteeinrichtung 8 zur Datenübertragung verbunden, wobei die Auswerteeinrichtung 8 auf der vom Schiff 30 gebildeten Basis 3 vorgesehen ist. Die Auswerteeinrichtung 8 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform, bei der die Auswerteeinrichtung 8 nicht am Lenkdrachen 1, sondern an der Basis 3 vorgesehen ist, werden die gesamten von der Sensoreinrichtung 40 gelieferten Rohdaten durch die Datenübertragungseinrichtung 7 vom Lenkdrachen 1 zur Basis 3 geliefert. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Verlustes oder eines Notabwurfs der Sensoreinrichtung 40 beziehungsweise der Aufklärungssensorik 4 kein Datenverlust auftritt, da die gesamte Datenverarbeitung in der Basisstation, das heißt im vorliegenden Beispiel an Bord des Schiffes 30 durchgeführt wird.
In 1 schematisch dargestellt ist ebenfalls eine auf dem Schiff 30 vorgesehene Bedieneinrichtung 9 zur Bedienung der Steuereinheit 5. Die Bedieneinrichtung 9 ist dazu zur Übertragung von Steuersignalen mit der Steuereinheit 5 verbunden, wobei die Steuersignale mittels der Datenübertragungseinrichtung 7 übertragen werden. Die Bedieneinrichtung 9 kann mittels eines Joysticks oder anderer Betätigungseinrichtungen betätigt werden und ist vorzugsweise auf der Brücke des Schiffs 30 vorgesehen. Die Energie zur elektrischen Speisung der Aufklärungssensorik 4 und der Steuereinheit 5 kann entweder ebenfalls durch die Datenübertragungseinrichtung 7 übertragen werden, es kann aber auch ein separates elektrisches Kabel 7' an der Fesselleine 2 oder in diese integriert vorgesehen sein.
Das Segel 12 des Lenkdrachens 1 ist in Camouflage-Technik bedruckt, wodurch die Erkennbarkeit des Lenkdrachens und dessen Signatur deutlich erschwert wird. Ebenso kann auch die Oberfläche des Gehäuses 6 in Camouflage-Technik ausgebildet sein.
3 zeigt die Vergrößerung des Aufklärungsradius' R1 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem wesentlich geringeren Aufklärungsradius R0 bei der Anbringung der Aufklärungssensorik unmittelbar am Schiff 30. Bei dieser herkömmlichen Anordnung der Aufklärungssensorik unmittelbar auf dem Schiff 30 kann nur ein Schiff S0 entdeckt werden, das sich im Abstand R0 befindet. Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung hingegen kann auch noch ein Schiff S1 erkannt werden, das um mehr als die doppelte Strecke vom Schiff 30 entfernt ist, als das erste Schiff S0.
Zwar ist in der vorstehenden Beschreibung und in den Figuren der Lenkdrachen 1 nur als „Einleiner” beschrieben und dargestellt, der mit nur einer Fesselleine 2 mit der Basis 3 verbunden ist, doch ist die Erfindung auch auf sogenannte „Mehrleiner”-Lenkdrachen anwendbar, die über zwei oder mehr Fesselleinen mit der Basis verbunden sind. In diesem Fall kann die Steuereinheit 5 auf der Basis 3 vorgesehen sein, so dass die Flugregelung des Lenkdrachens von der Basis 3 aus erfolgt, wodurch das Gewicht des Lenkdrachens gegenüber der in 2 dargestellten Lösung deutlich reduziert wird. Bei einem Mehrleinen-Lenkdrachen mit vier Fesselleinen können die Vorteile sogenannter „Quad Kites” ausgenutzt werden, insbesondere der Rückwärtsflug und das sofortige Anhalten des Drachens.
Bei einer auf Auftrieb optimierten Drachenauslegung dürfte bereits eine Fläche des Drachensegels 12 von 1,5 m² bis 2,5 m² ausreichen, was eine Spannweite von etwa 2,5 m bis 3 m bedeutet. Bei speziell konstruierten Lifterdrachen kann die Größe des Drachensegels auf etwa 1,6 m × 1,2 m begrenzt werden, wobei bereits bei einer Windgeschwindigkeit ab 15 km/h ausreichend Auftrieb für das Tragen einer Aufklärungssensorik entsteht. Derartige Lenkdrachen mit nur geringer Größe des Drachensegels erleichtern und beschleunigen das Aussetzen und das Bergen des Lenkdrachens. Weiterhin wird durch diese kompakten Abmessungen auch die Signatur des Drachens minimiert, wodurch der Drachen, insbesondere wenn er in Camouflage-Technik eingefärbt ist, äußerst schwer zu erkennen ist.
Die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Lenkdrachen üben auf das Verhalten eines als Basis dienenden Schiffs nur einen vernachlässigbaren Einfluss aus, insbesondere wenn es sich bei dem Schiff um ein Kriegsschiff, beispielsweise eine Fregatte, handelt.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

1: Drachen
2: Fesselleine
3: Basis
4: Aufklärungssensorik
5: Steuereinheit
6: Gehäuse
7: Signalkabel
7': elektrisches Kabel
8: Auswerteeinrichtung
9: Bedieneinrichtung
10: Spannschnüre
12: Drachensegel
30: Schiff
40: Sensoreinrichtung
R0: Aufklärungsradius
R1: Aufklärungsradius
S0: Schiff
S1: Schiff

Claims

Vorrichtung zur Vergrößerung des Aufklärungsradius' einer Basis (3) mit – zumindest einer Sensoreinrichtung (40), – zumindest einer Auswerteeinrichtung (8) sowie – einer Datenübertragungseinrichtung (7) zum Datenaustausch zwischen der Sensoreinrichtung (40) und der Auswerteeinrichtung (8), – wobei die zumindest eine Sensoreinrichtung (40) an einem gefesselten Flugkörper vorgesehen ist, der über zumindest eine Fesselleine (2) mit der Basis (3) verbunden ist, – wobei der Flugkörper von einem Drachen (1) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drachen (1) als Lenkdrachen ausgebildet ist und mit einer Steuereinheit (5) zur Steuerung und/oder Fluglageregelung des Lenkdrachens (1) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) zur Übertragung von Steuersignalen von einer Bedieneinrichtung (9) zur Steuereinheit (5) mit der Bedieneinrichtung (9) auf der Basis (3) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (7) zur Übertragung der Steuersignale ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (7) von einem elektrischen oder optischen Signalkabel gebildet ist, das von der Basis (3) zum Drachen (1) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalkabel mit der oder einer der Fesselleine(n) (2) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalkabel in die Struktur der Fesselleine (2) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Kabel (7') zur Spannungsversorgung für die Sensoreinrichtung (40) und/oder die Steuereinheit (5) mit der oder einer der Fesselleine(n) (2) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kabel (7') in die Struktur der Fesselleine (2) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (3) ein Schiff (30) oder Teil eines Schiffes ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (40) ein aktives und/oder passives Radar aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (40) ein optisches Bilderfassungssystem aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fesselleine (2) oder zumindest eine der Fesselleinen als Tragseil ausgebildet ist und dass an diesem Tragseil ein Zugseil gelagert ist, so dass das Tragseil und das Zugseil eine Transporteinrichtung bilden, um eine Nutzlast, wie beispielsweise die Sensoreinrichtung (40), zwischen der Basis (3) und dem Drachen (1) verfahren zu können.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Drachen (1) eine Andockstation zur mechanischen Halterung der Sensoreinrichtung (40) vorgesehen ist und dass die Andockstation mit der Datenübertragungseinrichtung (7) verbunden ist, wobei die Andockstation und die Sensoreinrichtung (40) jeweils mit entsprechenden elektrischen und/oder optischen Kontakteinrichtungen zur Ermöglichung des Datenaustausches zwischen der Sensoreinrichtung (40) und der Andockstation im angedockten Zustand der Sensoreinrichtung (40) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) zur Bestimmung der Positionsdaten des lenkbaren Drachens (1) ausgebildet ist, wozu sie vorzugsweise mit einer inertialen Messeinheit versehen ist.