A T L A S E L E K T R O N I K G m b H

Bremen

GERäT ZUM AUSBRINGEN UND TRACKEN EINES UNBEMANNTEN

UNTERWASSERFAHRZEUGS

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Ausbringen und Tracken eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Unbemannte Unterwasserfahrzeuge, die z. B. zur Minenvernichtung eingesetzt und von einer luft- oder wassergestützten Plattform aus, wie Hubschrauber oder Oberflächenschiff, ferngelenkt werden, werden von der Plattform aus ins Wasser gelassen. Hierzu dient ein Ausbringgerät, das einen das Unterwasserfahrzeug in einer Halterung aufnehmenden Träger aufweist, der an einem Haltekabel befestigt ist. Das Haltekabel wird von der Plattform aus abgespult. Das Ausbringgerät ist vorteilhaft mit einer Trackvorrichtung ausgestattet, die es erlaubt, das ins Wasser eingesetzte und vom Ausbringgerät sich entfernende unbemannten Unterwasserfahrzeug zu tracken, d. h. fortlaufend dessen Position zu bestimmen. Die Trackvorrichtung, die nach dem SSBL- oder USBL-Prinzip arbeitet, weist mehrere im Abstand voneinander angeordnete Hydrophone zum Empfangen der von einem am Unterwasserfahrzeug angeordneten Responder ausgesendeten Schallimpulse auf. Aus dem zeitverschobenen Empfang der Schallimpulse und der daraus resultierenden Phasenverschiebung zwischen den elektrischen Hydrophon-

ausgangssignalen wird der Peilwinkel zum Unterwasserfahrzeug und aus der Laufzeit der Schallimpulse zwischen Responder und Trackeinrichtung die Entfernung des Unterwasserfahrzeugs berechnet .

Bei einem System zum Aufspüren und Vernichten von Seeminen (EP 0 535 044 Bl) wird das mit einer Sprengladung ausgerüstete unbemannte Unterwasserfahrzeug von einer unter Wasser schwimmenden Plattform aus ferngelenkt und die Position des Unterwasserfahrzeugs mit einer auf der Plattform angeordneten Trackvorrichtung, die in der vorstehenden beschriebenen Weise arbeitet, fortlaufend bestimmt. Die Plattform besitzt ein Ausbringgerät zum Einsetzen des Unterwasserfahrzeugs ins Wasser.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine solche Unterwasserplattform mit Trackeinrichtung selbst als Ausbringgerät für ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug auszubilden. Die Unterwasserplattform ist an einem Ausbringseil befestigt und wird z. B. von einem Hubschrauber ins Wasser abgesetzt. Die Haltevorrichtung für das unbemannte Unterwasserfahrzeug ist an der Unterseite der Plattform angeordnet, und die Plattform ist mit einem elektromotorischen Eigenantrieb ausgerüstet. Nach Aussetzen der Plattform und deren Lösen vom Ausbringseil wird die Plattform mittels vertikal und horizontal wirkender Manöverierantriebe um ihre Roll- Nick- und Gierachse stabilisiert. Durch diese damit einhergehende Raumstabilisierung der Trackeinrichtung ist eine genaue Positionsbestimmung des Unterwasserfahrzeugs auch unter ungünstigen Seewetterbedingungen möglich, und die Gefahr eines Trackverlusts, also des Abreißens der akustischen Verbindung zwischen Unterwasserfahrzeug und Trackeinrichtung,

stark reduziert. Ein solches raumstabilisiertes Ausbringgerät ist bei relativ großem Volumen schwergewichtig und fertigungstechnisch sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leichtes, baukleines Ausbringgerät mit Trackvorrichtung für ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug zu schaffen, das auch zur Handhabung auf kleinen Plattformen geeignet ist und ein akustisch ungestörtes Arbeiten der Trackvorrichtung gewährleistet .

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Gerät zum Ausbringen und Tracken eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs hat den Vorteil, dass durch das Schwenken des Trägers nach Freigabe des Unterwasserfahrzeugs die Trackvorrichtung sich an dem tiefstliegenden Punkt des Trägers befindet und die akustische Leistung der Trackvorrichtung, insbesondere die akustische Verbindung zum Unterwasserfahrzeug nicht oder nur wenig durch Bauelemente am Träger, wie die Halterung für das Unterwasserfahrzeug, gestört wird. Durch den langgestreckten, vertikal ins Wasser eintauchenden Träger, an dessen unterem Ende die Trackvorrichtung angeordnet ist, ist diese ausreichend stabil im Wasser gehalten, so dass eine zuverlässige Positionsvermessung des Unterwasserfahrzeugs gewährleistet ist. Ein z.B. als dreiachsig stabilisierter Kompaß ausgebildeter Lagesensor in der Trackvorrichtung gibt Informationen über die Ausrichtung der Hydrophonanordnung der Trackeinrichtung, die dann in die Auswertung der Phasenverschiebung der elektrischen Hydrophonausgangssignale einbezogen wird.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ausbringgeräts mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trackvorrichtung an demjenigen Ende des Trägers angeordnet, das dem das Heck des unbemannten Unterwasserfahrzeug fassenden Teil der Haltevorrichtung zugekehrt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Trackvorrichtung beim Ausklinken des Unterwasserfahrzeugs aus der Haltevorrichtung, was durch Abschwenken des den Bug des Unterwasserfahrzeugs greifenden vorderen Teils der Haltevorrichtung herbeigeführt wird, nicht beschädigt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Schwenkvorrichtung eine Feder auf, die durch vorzugsweise manuelles überführen des Trägers in seine Ausbringstellung spannbar ist. In dieser Ausbringstellung wird der Träger mittels einer lösbaren Verriegelungsvorrichtung am Haltekabel verriegelt .

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden naher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausbringgeräts in seiner Ausbringstellung mit einem in einer Haltevorrichtung aufgenommenen, unbemannten Unterwasserfahrzeug,

Fig. 2 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 nach Ausklinken des Unterwasserfahrzeugs aus der Haltevorrichtung im Moment des Eintauchens des Unterwasserfahrzeugs ins Wasser,

Fig. 3 eine gleiche Darstellung wie in Figur 1 bei ins Wasser ausgesetztem Unterwasserfahrzeug und in Trackstellung sich befindlichem Ausbringgerät,

Fig. 4 eine schematisierte, vergrößerte Darstellung des Ausschnitts IV in Fig. 1.

Das in Fig. 1 in perspektivischer Seitenansicht zu sehende Gerät 11 zum Ausbringen und Tracken eines baukleinen, unbemannten Unterwasserfahrzeugs 10 weist einen langgestreckten, schmalen, plattenförmigen Träger 12 auf, an dessen Unterseite eine Haltevorrichtung 13 zum Einklinken des Unterwasserfahrzeugs 10 angeordnet ist. Auf seiner Oberseite trägt der Träger 12 etwa mittig zwei einander beabstandet gegenüberliegende Befestigungsflansche 14, zwischen die eine Befestigungslasche 15 eintaucht. Durch die beiden Befestigungsflansche 14 und die Befestigungslasche 15 ist ein Drehbolzen 16 hindurchgeführt, durch den der Träger 12 schwenkbar an der Befestigungslasche 15 gehalten ist. Die Befestigungslasche 15 bildet das geräteseitige, freie Ende eines Haltekabels 17, mit dem der Träger 12 mit Unterwasserfahrzeug 10 von einer Plattform aus zu Wasser gelassen wird. Im allgemeinen besitzt die Plattform hierzu eine Kabelwinde, mittels welcher das Haltekabel 17 gefiert und wieder eingeholt werden kann. Im Innern des Haltekabels 17 verlaufen Signal- und Stromversorgungsleitungen. Die Plattform kann luftgestützt oder wassergestützt, z. B. ein

Hubschrauber oder ein Oberflächenschiff sein. Zwischen Haltekabel 17 und Befestigungslasche 15 ist im allgemeinen noch ein Dämpfungsglied 18 angeordnet, um Stöße auf das Ausbringgerät 11 beim schnellen Stoppen des Ausfahrvorgangs weitgehend zu mindern.

Die Haltevorrichtung 13 weist ein am Träger 12 fest angeordnetes hinteres Halteglied 131 und ein am Träger 12 schwenkbar angeordnetes vorderes Halteglied 132 auf. Zum Schwenken des vorderen Halteglieds 132 ist mindestens ein Hydraulik- oder Pressluftzylinder 19 vorgesehen, der über mindestens eine Kolbenstange an dem am Träger 12 schwenkbeweglich gelagerten vorderen Halteglied 132 angreift.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird das Unterwasserfahrzeug 10 mit seinem Heck in das hintere Halteglied 131 und mit seinem Bug in das vordere Halteglied 132 eingeklinkt, indem das vordere Halteglied 132 nach unten geschwenkt und damit die Haltevorrichtung 13 geschlossen wird. Zum Ausklinken des Unterwasserfahrzeugs 10 wird mittels des Hydraulik- oder Pressluftzylinders 19 das vordere Halteglied 132 wenig nach oben geschwenkt, wodurch das vordere Halteglied 132 den Bug des Unterwasserfahrzeugs 10 freigibt und letzteres auf Grund seines Gewichtes aus dem hinteren Halteglied 131 herausfällt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt.

Das Unterwasserfahrzeug 10 ist im Ausführungsbeispiel über ein querschnittskleines Signalkabel mit dem Ausbringgerät 11 verbunden. üblicherweise wird als Signalkabel ein Glasfaserkabel 24 verwendet, das bei Fahrt des Unterwasserfahrzeugs 10 von zwei Glasfaserspulen abgezogen wird. Die eine Glasfaserspule befindet sich im Heck des Unterwasserfahrzeugs 10 und die andere Glasfaserspule ist in

einem am Träger 12 angeordneten Spulentopf 21 untergebracht. Der Spulentopf 21 ist in einem Käfig 22 aufgenommen und gegen Herausfallen verriegelt. Mit Aufschwenken oder unmittelbar nach Aufschwenken des vorderen Halteglieds 132 der Haltevorrichtung 13 wird auch die Verriegelung des Spulentopf 21 im Käfig 22 gelöst, so dass der Spulentopf 21 aus dem Käfig herausfällt und ins Wasser 40 absinkt bis ein zwischen Spulentopf 21 und Träger 12 vorhandenes Verbindungskabel 23 straff gespannt ist (Fig. 3) . Sobald der Spulentopf 21 seine Endlage im Wasser 40 erreicht hat und die Elektroantriebe des Unterwasserfahrzeugs 10 aktiviert sind, spult sich das Glasfaserkabel 24 aus dem Spulentopf 21 aus und wickelt sich gleichzeitig von der im Heck des Unterwasserfahrzeugs 10 angeordneten Glasfaserspule ab, so dass das Glasfaserkabel 24 nicht oder nur wenig auf Zug belastet wird.

Der Träger 12 trägt an seinem hinteren freien Ende, an dem auch der Käfig 22 angeordnet ist, eine Trackvorrichtung 25 zum Verfolgen des sich entfernenden Unterwasserfahrzeugs. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfasst die Trackvorrichtung 25 eine Hydrophonanordnung 26, die über das freie Ende des Trägers 12 hinausragt und einen Lagesensor 27, der z. B. ein 3-achsig stabilisierter Kompass ist. In bekannter Weise besteht die Hydrophonanordnung 26 aus einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Hydrophonen, die von einem am Unterwasserfahrzeug 10 angeordneten Responder 28 ausgesendete Schallimpulse empfängt. Eine der Hydrophonanordnung nachgeschaltete Auswerteeinheit 29 berechnet aus den Phasenverschiebungen zwischen den elektrischen Hydrophonausgangssignalen unter Berücksichtigung der Ausrichtung der Hydrophonanordnung, die von dem Lagesensor 27 gemessen wird, einen Peilwinkel zum Unterwasserwasserfahrzeug 10. Die Schallimpulse werden über

das Glasfaserkabel 24 im Responder 28 elektrisch ausgelöst, und die Auswerteeinheit 29 misst die Laufzeit der Schallimpulse vom Unterwasserfahrzeug 10 zu der Hydrophonanordnung 26 und berechnet daraus die Entfernung des Unterwasserfahrzeugs 10 zum Ausbringgerät 12. Aus Peilwinkel und Entfernung kann jederzeit die Position des Unterwasserfahrzeugs 10 festgestellt werden.

Zwischen Träger 12 und Haltekabel 17, genauer gesagt zwischen dem Träger 12 und der Befestigungslasche 15 am Haltekabel 17, ist eine Schwenkvorrichtung 30 zum Schwenken des Trägers 12 aus seiner Ausbringstellung, in welcher das Unterwasserfahrzeug 10 aus der Haltevorrichtung 13 ausklinkbar ist, in eine Trackstellung, in welcher die Trackvorrichtung 25 maximal unterhalb des Anlenkpunktes des Träger 12 am Haltekabel 17, also maximal unterhalb des Drehbolzens 16 liegt. Da der Träger 12 in seiner Ausbringstellung etwa rechtwinklig zum Haltekabel 17 ausgerichtet ist, dreht die Schwenkvorrichtung 30 den Träger 12 um ca. 90 Grad. Die Schwenkvorrichtung 30 ist in der Ausbringstellung des Trägers 12 bei geschlossener Haltevorrichtung 13 inaktiv und wird mit oder nach öffnen der Haltevorrichtung 13 und dem damit verbundenen Ausklinken des Unterwasserfahrzeugs 10 aktiviert.

Die Schwenkvorrichtung 30 weist eine Feder 32, die in der Ausbringstellung des Trägers 12 gespannt ist, und eine lösbare Verrieglungsvorrichtung 31 auf, die bei gespannter Feder 32 den Träger 12 in dessen Ausbringstellung am Haltekabel 17, genauer gesagt am Befestigungsflansch 14 des Haltekabels 17, verriegelt (Fig. 4). Im schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder 32 als Spiralfeder 33 ausgebildet, deren innerer Federschenkel 331

an der Befestigungslasche 15 und deren äußerer Federschenkel 332 an dem in Fig. 4 vorderen Befestigungsflansch 14 des Trägers 12 festgelegt ist. Die Verriegelungsvorrichtung 31 weist ein federbelastetes Sperrglied 34, das an dem in Fig. 4 hinteren Befestigungsflansch 14 axial verschiebbar angeordnet ist, und eine mit dem Sperrglied 34 zusammenwirkende Verriegelungsnut 35 auf, die in der Befestigungslasche 15 ausgebildet ist.

In der in Fig. 4 dargestellten Ausbringstellung des Trägers 12 ist das vordere Ende des Sperrglieds (34) durch die Verriegelungsfeder 36 in die Verriegelungsnut 35 eingeschoben. Dadurch sind Träger 12 und Haltekabel 17 miteinander fest verbunden. Im Ausführungsbeispiel kann die Verrieglungsvorrichtung 31 mittels eines Elektromagneten 37 gelöst werden, der bei Bestromung das den Anker des Elektromagneten 37 bildende Sperrglied 34 aus der Verriegelungsnut 35 aushebt. Unter der Wirkung der Spiralfeder 33 schwenkt der vom Unterwasserfahrzeug 10 befreite Träger 12 in Richtung Pfeil 38 in Fig. 4. Das die Trackvorrichtung 25 tragende Ende des Trägers 12 schwenkt nach unten und taucht in das Wasser 40 ein, wie dies in Fig. 3 illustriert ist. Die Befestigungslasche 15 weist eine zweite Verriegelungsnut 39 auf, die um 90° Umfangswinkel gegenüber Verriegelungsnut 35 versetzt ist. Bei der Schwenkbewegung des Trägers 12 relativ zur Befestigungslasche 15 am Haltekabel 17 fällt bei entregtem Elektromagneten 37 das federbelastete Sperrglied 34 in die zweite Verriegelungsnut 39 ein und arretiert den etwa parallel zum Haltekabel 17 ausgerichteten Träger 12 in dieser in Fig. 3 dargestellten Stellung.

Soll ein Unterwasserfahrzeug 10 von einer Plattform aus in einem Seegebiet abgesetzt werden, so wird zunächst der Träger 12 manuell in eine Drehlage geschwenkt, in welcher er etwa horizontal ausgerichtet ist. Bei dieser Schwenkbewegung des Trägers 12 wird die Spiralfeder 33 gespannt, und am Ende des Schwenkweges wird die Verriegelungsvorrichtung 31 wirksam, indem das Sperrglied 34 unter der Wirkung der Verriegelungsfeder 36 in die Verriegelungsnut 35 einfällt. Nunmehr wird das Unterwasserfahrzeug 10 in die Haltevorrichtung 13 eingesetzt und die Haltevorrichtung 13 durch Abschwenken des vorderen Halteglieds 132 geschlossen. Der Spulentopf 31 wird in den Käfig 20 eingesetzt und darin ebenfalls arretiert.

Nunmehr wird von der Plattform aus durch Fieren des Haltekabels 17 das Ausbringgerät 11 mit in der Haltevorrichtung 13 eingeklinktem Unterwasserfahrzeug 10 auf die Wasseroberfläche 41 herabgelassen. Eine auf dem Träger 12 angeordnete Auslöse-Steuereinheit 42 aktiviert den Hydraulikoder Pressluftzylinder 19, der das vordere Halteglied 132 nach oben schwenkt, so dass es vom Bug des Unterwasserfahrzeugs 10 abhebt. Das freigegebene Unterwasserfahrzeug 10 fällt aus dem hinteren Halteglied 131 heraus und taucht durch die Oberfläche 41 hindurch ins Wasser ein, wie dies in Fig. 2 illustriert ist. Mit Herausfallen des Unterwasserfahrzeugs 10 wird auch der Spulentopf 21 freigegeben, der aus dem Käfig 22 herausfällt und ebenfalls durch die Wasseroberfläche 41 hindurch in das Wasser 40 eintaucht, um dann bis zum Spannen des Verbindungskabels 23 abzusinken. Nach Herausfallen des Unterwasserfahrzeugs 10 und des Spulentopfes 21 wird durch die Auslöse-Steuereinheit 42 der Elektromagnet 37 bestromt, wodurch das Sperrglied 34 aus der Verriegelungsnut 35 ausgezogen wird. Die gespannte

Spiralfeder 33 dreht den Träger (12) in Richtung Pfeil 38 (Fig. 4), bis das federbelastete Sperrglied 34 in die zweite Verriegelungsnut 39 einfällt. Die Trackvorrichtung 35 liegt maximal unterhalb des Drehbolzens 16 und taucht durch die Wasseroberfläche 41 hindurch ins Wasser 40 ein. Das Haltekabel 17 wird nunmehr weiter gefiert, bis das gesamte Ausbringgerät unter die Wasseroberfläche abgetaucht ist. Die Trackvorrichtung 25 nimmt eine optimale Lage unterhalb der Wasseroberfläche 41 ein und kann eine ungestörte, akustische Verbindung zum Responder 28 des Unterwasserfahrzeugs 10 während der Fahrt des Unterwasserfahrzeugs 10 aufrechterhalten.