Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug und ein Verfahren mit einem integrierten Signaturmanagementsystem.

Die Optimierung einzelner Komponenten bezüglich der Signaturen ist bekannt. Der einfachste und bekannteste Fall ist, dass ein Unterseeboot, welches unentdeckt bleiben will, mit extrem geringer Geschwindigkeit fährt, um möglichst keine Geräusche zu erzeugen. Die Motorleistung, somit die Geschwindigkeit, wird somit in der Abhängigkeit von der zu tolerierenden Geräuschemission gewählt. Dieses spielt selbstverständlich vor allem für militärische Wasserfahrzeuge eine Rolle, die üblicherweise unentdeckt bleiben wollen. Prinzipiell wäre das auch für zivile Wasserfahrzeuge sinnvoll, hierbei jedoch nicht zur Vermeidung der Entdeckung, sondern zur Reduktion der Störung. Beispielsweise könnten so auf einer Wal-Wanderroute Emissionen vermieden werden, die einen störenden Einfluss auf die Meeressäuger haben können, oder wenigstens weitestgehend reduziert werden. Auf Grund der größeren Bedeutung wird im Folgenden insbesondere auf die Anwendung auf militärischen Wasserfahrzeugen eingegangen.

Die heutige Bedrohungslage für militärische Wasserfahrzeuge, sowohl Überwasserschiffe als auch Unterseeboote ist jedoch vielfältiger geworden. Während ganz klassisch die visuelle Erfassung und später Radar und Sonar dominant waren, werden heute sehr unterschiedliche Sensoren eingesetzt, um andere Schiffe zu entdecken. Das führt wiederum dazu, dass eine größere Anzahl an möglichen Emissionen reguliert werden muss, wenn man eine Entdeckung vermeiden möchte. Es ist daher wünschenswert, die Bedrohungslage zunehmen ganzheitlich zu betrachten.

Aus der DE 10 2016 202 781 A1 ist eine Vorrichtung zur integrierten Darstellung von Informationen auf einem Wasserfahrzeug bekannt.

Aus der DE 10 2016 202 784 A1 ist ein Verfahren zu einer Routenberechnung bekannt.

Aus der DE 10 2020 200 471 A1 ist ein militärisches Wasserfahrzeug mit Sensoren bekannt. Aus der DE 10 2008 051 308 A1 ist ein Unterseeboot mit einer Anlage zur Ausbringung von Gas bekannt.

Aus der US 6 456 269 B1 ist ein Fluxgate-Magnetfeldsensor bekannt, der ferromagnetisches Testmaterial in seinen magnetischen Schaltkreis integriert.

Aus der DE 10 2016 202 781 A1 ist eine Vorrichtung zur integrierten Darstellung von Informationen auf einem Wasserfahrzeug bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ganzheitliches Signaturmanagementsystem bereitzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Wasserfahrzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 17 genannten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug weist ein System zur elektronischen Datenverarbeitung auf. Üblicherweise besteht das System zur elektronischen Datenverarbeitung aus einer Mehrzahl an einzelnen Komponenten, die über wenigstens ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Oftmals kann das System zur elektronischen Datenverarbeitung aus zwei getrennten und nur bedingt verbundenen Teilsystemen bestehen, einem sogenannten roten Netz und einem sogenannten schwarzen Netz. Während das rote Netz ein reines schiffsinternes Netz ist, an das insbesondere alle sicherheitskritischen Schiffsbestandteile angeschlossen sind. Hierdurch werden insbesondere alle Daten im roten Netz geschützt, deren Verlust einen Nachteil für die äußere Sicherheit darstellen könnte. Das schwarze Netz hingegen ist üblicherweise zu Kommunikation nach außen ausgelegt und daher prinzipiell offener und damit angreifbarer. Zwischen dem roten Netz und dem schwarzen Netz ist ein Datenaustausch üblicherweise nur sehr restriktiv möglich, um einem Angriff auf das rote Netz von außen zu verhindern. Das erfindungsgemäße System zur elektronischen Datenverarbeitung umfasst somit alle miteinander verbundenen Datenverarbeitungsvorrichtungen des Wasserfahrzeugs. Das Wasserfahrzeug weist Sensoren auf. Die wichtigsten Sensoren von Wasserfahrzeugen sind insbesondere Sonarsensoren, Radar, Antennen zum Beispiel zu Funkaufklärung, Kameras im sichtbaren Bereich und/oder im Infrarotbereich, Anemometer, und viele mehr. Die Sensoren dienen also eindeutig zur Aufklärung der Umgebung, diese dienen der Erfassung und Bewertung von Gefahren. Die Sensoren dienen somit nicht zur Eigenbilderfassung, sondern zur Erfassung der externen Welt. Daher könnten die Sensoren auch als Umgebungssensoren bezeichnet werden. Es handelt sich also nicht im systeminterne Sensoren, wie beispielsweise ein Thermoelement in einem Kühlraum, welches beim Überschreiten einer Temperatur ein Kühlgerät anschaltet und beim Unterschreiten einer zweiten dieses Kühlgerät wieder deaktiviert. Das System zur elektronischen Datenverarbeitung ist mit den Sensoren zur Übernahme der von den Sensoren erfassten Daten verbunden. Die Sensoren erfassen Daten und senden diese dann in verarbeitbarer Form an das System zur elektronischen Datenverarbeitung. Beispielsweise und insbesondere ist jedem Sensor eine spezifische Datenverarbeitungsvorrichtung innerhalb des Systems zur Datenverarbeitung zugeordnet und diese miteinander verbunden. Beispielsweise sind die Sonarsensoren mit einer Sonardatenverarbeitungsvorrichtung verbunden. Das Wasserfahrzeug weist Aktivelemente auf. Aktivelemente sind im Sinne der Erfindung weit zu verstehen. Unter Aktivelement ist alles zu verstehen, was eine Auswirkung in der physischen Welt hat, also außerhalb der reinen Datenverarbeitung. Ein Aktivelement ist zum Beispiel der Motor, mit dem der Vortrieb erzeugt werden kann. Ein anderes Aktivelement kann zum Beispiel ein Waffensystem sein. Ein Aktivelement kann aber auch ein Druckluftkompressor, ein Kühlraum, ein aktives Element des elektrischen Verteilnetzes oder eine Türschließvorrichtung sein. Ebenso zählen im Sinne der Erfindung auch aktive Sendeantennen zu den Aktivelementen, da diese dazu ausgebildet sind, beispielsweise elektromagnetische Strahlung auszusenden. Das System zur elektronischen Datenverarbeitung ist zur Ansteuerung der Aktivelemente ausgebildet und dazu mit den Aktivelementen zur Ansteuerung verbunden. Beispielsweise kann über einen Fahrstand als Bestandteil des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung der Fahrmotor angesteuert und so das Wasserfahrzeug bewegt werden. Die Aktivelemente weisen wenigstens erste Zustände und zweite Zustände auf. Beispielsweise kann ein Hangartor offen oder geschlossen sein, Beispielsweise kann eine Wandkühlvorrichtung, welche die Außenhaut mit Wasser zur Kühlung besprüht, eingeschaltet oder ausgeschaltet sein. Die Signatur des Wasserfahrzeugs ist in den ersten Zuständen und den zweiten Zuständen unterschiedlich. Ist beispielsweise das Hangartor offen, so sind zwar beispielsweise Flugoperationen möglich, durch das offene Hangartor wird jedoch der Radarquerschnitt negativ beeinflusst, die Signatur deutlich schlechter. Ist das Hangartor geschlossen, so ist die Signatur minimiert, der Radarquerschnitt minimal, aber eben auch keine Flugoperationen möglich. Wird die Außenhaut mit Wasser durch eine Wandkühlvorrichtung besprüht, so wird die thermische Signatur reduziert. Auf der anderen Seite wird Energie benötigt und ständig Wasser auf das Wasserfahrzeug gefördert, sodass man dieses nun tun sollte, wenn die thermische Signatur auch wirklich relevant ist. Es gibt also gute Gründe, warum die Aktivelemente nicht unbedingt in der für die Signatur optimalen Zuständen sind.

Erfindungsgemäß weist das System zur elektronischen Datenverarbeitung ein Signaturmanagementsystem auf. Das Signaturmanagementsystem ist somit ein integraler Bestandteil des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung und ist dazu ausgerichtet, die erfassten Daten oder eine Auswertung aus den erfassten Daten übermittelt zu bekommen, diese mittels Algorithmen zu bewerten und Daten zur Signaturoptimierung auszugeben. Dabei können die erfassten Daten sowohl direkte Sensordaten als auch Daten von Systemen aus der Auswertung der Sensordaten umfassen. Beispielsweise können es die Sonardaten sein oder die Daten von mittels dieser Sonardaten identifizierter Kontakte. Die Algorithmen können sowohl Daten aus Datenbanken berücksichtigen, als auch mathematische Modelle umfassen. Insbesondere umfassen die mathematischen Modelle Modellierungen der eigenen Signatur in Abhängigkeit der Betriebsparameter des Wasserfahrzeugs. Die Ausgabe der Daten zur Signaturoptimierung und somit zur Veränderung der Ansteuerung der Aktivelemente zur Veränderung der Signatur des Wasserfahrzeugs durch Änderung der Zustände der Aktivelemente kann sowohl die unmittelbare Wirkverbindung zwischen Signaturmanagementsystem umfassen als auch die mittelbare Wirkverbindung zwischen Signaturmanagementsystem und dem Aktivelement umfassen. Die mittelbare Wirkverbindung kann dabei einen manuellen Schritt zur Ansteuerung der Aktivelemente umfassen, das Ergebnis des Signaturmanagementsystems wird beispielsweise einer Person als Vorschlag angezeigt, wobei die Person dann die vorgeschlagenen Maßnahmen ergreifen kann. Bei einer unmittelbaren Wirkverbindung kann das Signaturmanagementsystem die errechneten Maßnahmen direkt und automatisch ergreifen und direkt in die Anlagensteuerung eingreifen. Das Signaturmanagementsystem ist zur Veränderung der Ansteuerung der Aktivelemente zur Veränderung der Signatur des Wasserfahrzeugs durch Änderung der Zustände der Aktivelemente durch das System zur elektronischen Datenverarbeitung ausgebildet. Das Signaturmanagementsystem ist somit ein integraler Bestandteil und verbindet somit eine Vielzahl an Systemen. Hierdurch kann wesentlich schneller, effizienter und gezielter eine Anpassung der eigenen Signatur möglich. Wird beispielsweise durch das Sonarsystem eines Unterseebootes ein Schallkontakt erfasst und dieser im System zur elektronischen Datenverarbeitung als feindliche Fregatte erkannt, so kann das Signaturmanagementsystem unmittelbar darauf reagieren und beispielsweise den Kühlraum abschalten. Dieser wird die Temperatur auch nach dem Abschalten noch halten, eine unnötige Geräuschentwicklung kann aber verwiesen werden. Oder in einem anderen Beispiel erfasst das Radar einer Fregatte ein sich näherndes Flugzeug, so kann das Signaturmanagementsystem beispielsweise Hangartore schließen, um so den Radarquerschnitt zu reduzieren. Es werden also zeit- und situationsabhängig gezielt Aktivelemente angesteuert, um gezielte Veränderungen in der Signatur zu erreichen, um so eine gezielte Unterschreitung einer Entdeckungswahrscheinlichkeit zu erreichen. Es geht eben nicht darum, eine Pumpe beispielsweise permanent oder nur aufgrund einer allgemeinen Vorgabe zu regeln, beispielsweise um getaucht bei geringer Fahrt immer eine Schallreduktion zu realisieren, sondern vielmehr um eine gezielte Reaktion auf eine mittels der Sensoren erfassten Bedrohungslage.

Somit ist erfindungsgemäß nicht nur die Signaturoptimierung eines Einzelsystems möglich, sondern durch den integrativen Ansatz ein ganzheitliches Signaturmanagement.

Das Signaturmanagementsystem dient auf Wasserfahrzeugen zur operationellen Effektivität und Überlebensfähigkeit. Die Signaturen eines Wasserfahrzeugs sind ein wesentliches Konstruktionsmerkmal. Die Fähigkeit, verdeckte Operationen durchzuführen, bezieht sich direkt auf die Signatur. Dies gilt besonders beispielsweise für Unterwassereinheiten. Die "Nicht-Ortbarkeit" einer Unterwassereinheit, ist seine Daseinsberechtigung. Wäre die Unterwassereinheit leicht detektierbar, würde es als Seekriegsmittel entbehrlich sein. Der operative Vorteil beispielsweise einer Unterwassereinheit gegenüber anderen Seekriegsmitteln besteht in der hohen Ortungs- und Bekämpfungsreichweite. Demgegenüber stand die geringe Ortbarkeit der eigenen Unterwassereinheit durch gegnerische Über- und Unterwassereinheiten, landgestützte Einheit und luftgestützte Einheiten. Das operative Umfeld ändert sich rasant, die Bedrohungen durch see-, luft- und landgestützte Einheiten haben zugenommen.

Signaturen können je nach Betriebs- und Einschaltzustand und Alterung der Aktivelemente variieren. Die Funktionskette, bestehend aus der eigenen Signatur, die Ausbreitung der eigenen Signatur und die Empfindlichkeit gegnerischer Sensoriken, ist letztlich der relevante Faktor. Daher sind Kenntnisse der Ausbreitungsbedingungen in der Umwelt und Bedrohungsdaten von größter Bedeutung. Nicht zuletzt ist die Balance zwischen der eigenen Empfindlichkeit und der eigenen Sensorleistung relevant. Sie ist ein entscheidender Faktor, um taktischen Vorsprung und Selbstschutz zu erlangen und zu erhalten. Eine Beurteilung sowohl der gegnerischen Sensorleistung als auch deren Empfindlichkeit ist eine wichtige Grundlage für die Planung und Durchführung von Operationen.

Sämtliche Module des Signaturmanagementsystems dienen der Erfassung, Verarbeitung, Berechnung, Speicherung und Verteilung von Daten. Für individuelle Signaturen werden Kenngrößen ermittelt, hinsichtlich Änderung, Anfälligkeit und Empfindlichkeit. Die in Echtzeit durchgeführten Berechnungen aktueller Signaturwerte, Anfälligkeit und Empfindlichkeit extensiver Kenngrößen basiert auf Informationen über Umwelt, Betriebs- und Einschaltzustand und der Signatur mit dem Ziel, die Signatur zu überwachen und an die taktische Situation anzupassen.

Die Signatur eines Wasserfahrzeugs beinhaltet die Veränderung der physikalischen Umgebungsparameter, die sich aus seiner Anwesenheit ergibt. Solche Veränderung können von gegnerischen Uberwasser- und Unterwassereinheiten detektiert und somit für die Aufklärung- und den Waffeneinsatz genutzt werden. Das Signaturmanagementsystem umfasst eine ausgewogene Berücksichtigung aller relevanten Signaturen, die Kontrolle und die Reduzierung der Signaturen während des gesamten Lebenszyklus unter Berücksichtigung der Operation, Aufgabe, Fähigkeit, Seegebiet und Umweltbedingungen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die nicht-akustische Signatur auf. Die nicht-akustische Signatur umfasst insbesondere den Radarquerschnitt oder die Wärmeemission. Aufgrund der zunehmenden Anzahl an Detektionsverfahren, die eingesetzt werden, ist gerade dieser Bereich von zunehmender Bedeutung aber auch von wachsender Komplexität. Ein wichtiger Baustein hierfür ist vor allem die Eigenkenntnis, die in dem Modul für die nichtakustische Signatur vorhanden sein muss. Beispielsweise muss bekannt sein, wenn das Wasserfahrzeug beispielsweise einen Hangar aufweist, wie der Radarquerschnitt mit geöffnetem Hangartor und wie groß der Radarquerschnitt mit geschlossenem Hangartor ist. Kurz gesagt muss das Modul für die nicht-akustische Signatur wissen, welche Maßnahmen zur Reduzierung der nicht-akustischen Signatur ergriffen werden können und welchen Effekt diese haben. Hierzu weist das Modul für die nicht-akustische Signatur bevorzugt eine Datenbank auf, in welcher Maßnahmen zur Reduzierung der nichtakustischen Signatur und deren Wirkung erfasst sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die nicht-akustische Signatur zur Reduzierung der thermischen Signatur ausgebildet. Das Modul für die nichtakustische Signatur kann also bevorzugt nicht nur Maßnahmen vorschlagen, sondern diese bevorzugt selbsttätig ergreifen. Diese verkürzt deutlich die Reaktionszeit des Systems, sodass auf eine sich schnell ändernde Bedrohungslage schneller reagiert werden kann. Dieses kann auch gerade in einer asymmetrischen Bedrohungslage vorteilhaft sein. Beispielsweise und bevorzugt ist das Modul für die nicht-akustische Signatur zur Anpassung der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs und/oder zum Besprühen der Außenhaut des Wasserfahrzeugs zur Kühlung ausgebildet. Durch die Fahrtrichtung wird die der Sonne entgegen gerichtete Oberfläche bestimmt. Durch eine Änderung der Fahrtrichtung kann ein starkes Aufheizen und damit eine leichtere IR- Erkennbarkeit vermeiden werden. Dieses ist besonders bevorzugt, wenn das Wasserfahrzeug nur mit sehr geringer Geschwindigkeit unterwegs ist, da sonst die Position zu stark verändert wird oder ein vorgegebenes Ziel nichterreicht wird. Eine weitere Option ist die aktive Kühlung mit Wasser, wozu beispielsweise auch eine Feuerlöschvorrichtung verwendet werden kann. Durch das aufgesprühte Wasser kommt es zu einer Abkühlung, insbesondere auf die Umgebungstemperatur, sodass die Infrarot- Signatur kurzfristig und schnell reduziert werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die nicht-akustische Signatur zur Reduzierung des Radarquerschnitts zum Verschließen von Öffnungen, insbesondere durch Tore, ausgebildet. Die Außenhülle eines Schiffes, beispielsweise einer Fregatte, ist heute üblicherweise bezüglich des Radarquerschnitts optimiert. Jedoch gibt es beispielsweise größere Öffnungen für Hubschrauber oder kleinere Boote, die geöffnet werden können. Bei geöffneten Toren erzeugen diese oftmals ein sehr klares Radarbild. Daher kann der Radarquerschnitt durch Schließen der Tore schnell wieder verkleinert werden, beispielweise wenn ein Flugkörper erfasst wird, der sich nähert. Die Wirkung einer Gegenmaßnahme kann dadurch verbessert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die akustische Signatur auf. Die akustische Signatur ist aufgrund der guten und schnellen Schallübertragung und der konstanten Schallerzeugung durch den Propeller eines Wasserfahrzeugs eine der wichtigsten Signaturen, weshalb diese zumeist gesondert betrachtet wird. Auf der anderen Seite ist gerade die akustische Signatur aufgrund ihrer Bedeutung in der Vergangenheit vergleichsweise gut erfasst und wird auch heute, jedoch isoliert, betrachtet, wie beispielsweise aus der DE 10 2022 203 332 im Zusammenhang mit einem Verstellpropeller bekannt. Neu ist nun die Integration in das Gesamtsystem, sodass beispielsweise die bekannte Einstellung des Pitch-Winkels des Propellers in Abhängigkeit von detektierten und identifizierten Feindkontakten erfolgen kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die akustische Signatur zur Reduzierung der akustischen Signatur ausgebildet, indem eine Anpassung oder Abschaltung von Aktivelementen erfolgt. Beispielsweise und insbesondere sind die Aktivelemente ausgewählt aus der Gruppe umfassend Antrieb, Kompressor, Verdichter, Klima- und Wärmetechnik. Beispielsweise können insbesondere Klima- und Wärmetechnik einfach kurzfristig abgeschaltet werden, beispielsweise die Kühlung von Kühlräumen. Eine Erhöhung der Temperatur wird für eine kurzfristige Reduktion der akustischen Signatur in diesem Fall in Kauf genommen. Der Antrieb kann wie bekannt beispielsweise verlangsamt werden. Alternativ kann beispielsweise der Pitch-Winkel bei einem Verstellpropeller angepasst werden, um leiser aber gegebenenfalls mit höherem Verbrauch zu fahren.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul zur Missionsplanung auf. Hierdurch ist es möglich, Route und Signatur aufeinander anzupassen. Beispielsweise kann die Route um beispielsweise bekannte Ortungspunkte so geplant werden, dass in diesem Bereich je nach Planung der Kurs weiträumiger gewählt wird, falls Aktivelemente benötigt werden, welche eine Detektion ermöglichen würden. Alternativ können solche Aktivelemente in einer langfristigen Planung in solchen Bereichen abgeschaltet werden, um einen kürzeren Kurs zu nehmen. Durch den hochintegrativen Charakter des Signaturmanagementsystems kann so eine gegenseitige Optimierung erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul zur Missionsplanung zur Berechnung der Entdeckungswahrscheinlichkeit entlang einer geplanten Route und der Berücksichtigung der vorhandenen Energiereserven ausgebildet. Energiereserven umfassen bei einem Unterseeboot insbesondere die in den Batterien gespeicherte Energie, zusätzlich die beispielsweise über eine Brennstoffzelle erzeugbare Energie. Für die größere Mission kann auch der Dieselvorrat für Überwasserfahrt als Energiereserve Berücksichtigung finden. Daher kann die Energiereserve auch von der Fahrtweise (aufgetaucht oder unter Wasser) abhängig sein. Daher kann bei der Missionsplanung auch eine Planung unter Berücksichtigung von Tauchfahrt, Schnorchelfahrt und Überwasserfahrt zur optimalen Nutzung der Energiereserven erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul zur Missionsplanung zur Berücksichtigung die Wetterprognose bei der Routenplanung ausgebildet. Das Wetter ist nicht nur für die Fahrt selber relevant, es hat auch unmittelbaren Einfluss auf die Signatur beziehungsweise die Entdeckungswahrscheinlichkeit. Während beispielsweise starker, turbulenter Wind für eine schnelle Vermischung von Abgasen führt und so die thermische Signatur verringern helfen kann, kann eine sehr kalte Umgebung die Entdeckungswahrscheinlichkeit erhöhen. In völlig glatter See ist das Heckwasser eines Schiffes deutlich besser und länger zu sehen als in einer stürmischen See. Regen und Wolken können weiter die Entdeckung im sichtbaren Bereich erschweren, während klares Wetter eine optische Erkennung begünstigt. Es kann daher bei der Routenplanung sinnvoll sein, gezielt Bereiche mit Wetterereignissen auszusuchen, welche die Signatur positiv beeinflussen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul zur Missionsplanung zur Einschaltplanung der Aktivelemente ausgebildet. Beispielsweise können dadurch Kühlräume in Zeiten gekühlt werden, in denen die Signatur weniger kritisch ist. In Zeiten, in denen ein hohes Risiko zu erwarten ist, können dann diese Aktivelemente, zum Beispiel ein Kühlraum, abgeschaltet werden. Man verlagert also nicht vermeidbare Emissionen, die eine Entdeckung ermöglichen auf Zeiten, in denen dieses weniger kritisch ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul zur Feindbewertung auf. Feindbewertung bedeutet, dass einem Kontakt vermutete Fähigkeitswerte zugeordnet werden. Ist beispielsweise ein Schiff als Unterseeboot-Jagdeinheit klassifiziert, so ist davon auszugehen, dass dieses Schiff ein besseres Sonar aufweisen wird als beispielsweise ein Einsatzgruppenversorger. Daher wäre in diesem Fall der Abstand größer zu wählen oder die Signatur deutlich zu reduzieren, um einer Entdeckung zu entgehen. Insbesondere im Bereich der nichtakustischen Signatur wird hierbei die Bewertung gegnerischer Schiffe zunehmend komplexer. Daher weist das Modul zur Feindbewertung bevorzugt eine Datenbank auf. Die Datenbank zu Feindeinheiten weist vermutete Detektionsreichweiten nach Detektionsarten auf. Hierdurch kann wenigstens eine relative Abschätzung ermöglicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das System zur elektronischen Datenverarbeitung zusätzlich ein oder mehr Systeme auf ausgewählt aus der Gruppe Sensorsystem, Waffen leitsystem, Navigationssystem, Kommunikationssystem. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das System zur elektronischen Datenverarbeitung eine Visualisierungsvorrichtung auf. Insbesondere dient die Visualisierungsvorrichtung zur Anzeige der Route, beispielsweise und bevorzugt in Form einer interaktiven Karte. Besonders bevorzugt ist die Visualisierungsvorrichtung auf der Brücke angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul zur Missionsplanung in einem Sensorkontrollsystem (Sensor Command an Control System, SCCS) integriert. Derartige Systeme finden sich bereits heute üblicherweise an Bord von militärischen Wasserfahrzeugen, sodass eine Integration in die gesamten Schiffssysteme hierdurch erleichtert ist.

Das Signaturmanagementsystem kann beispielsweise mit einigen oder allen der nachfolgenden Module ausgerüstet sein:

Modul für die Missionsplannung

Modul für die nicht-akustische Signatur

Modul für die akustische Signatur

Modul für die Bedrohungsanalyse

Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung

Modul für zukünftige Anwendungen

Beispielhafte Ausführungsformen des Moduls für die Missionsplannung sollen im Folgenden dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul zur Missionsplanung auf. Hierdurch ist es möglich eine Fahrbereichsberechnung (Prognose) auf allen geplanten Wegpunkten im Offline Mode für die Planung an Land sowie eine Fahrbereichsberechnung auf allen Wegpunkten und auf jeder Schiffsposition im Online Mode, für die Nutzung auf See durchzuführen, einschließlich der Überwachung der Aktivelemente, unter Berücksichtigung der Umweltbedingungen. Die Fahrbereichsberechnungen und die Überwachungsergebnisse der Betriebs- und Einschaltzustände der Aktivelemente werden zur weiteren Verarbeitung an das Modul für die Visulisierung, Überwachung und Steuerung übertragen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul zur für die Missionsplanung eine oder mehrere der nachfolgenden Aufgaben ausgebildet:

Fahrbereichsberechnung (Prognose) auf Start-/ Zielpunkt und auf allen geplanten Wegpunkten im Offline Mode für die Planung an Land,

Fahrbereichsberechnung auf Start-/ Zielpunkt, auf allen Wegpunkten und auf jeder Schiffsposition im Online Mode, für die Nutzung auf See, und die

Überwachung der Betriebs- und Einschaltzustände der Aktivelemente unter Berücksichtigung der Umweltbedingungen,

Übertragung der Fahrbereichsberechnungen und Überwachungsergebnisse an das Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung.

Die Energiereserven einer Unterwassereinheit umfassen beispielsweise insbesondere die in den Batterien gespeicherte Energie, der gelagerte Kraftstoff in den Bunkern und die gelagerten Reaktanten, Sauerstoff und Wasserstoff, in die dafür vorgesehenen Speicher für den außenluftunabhängigen Antrieb. Die Energiereserven sind abhängig von den Betriebszuständen der Aktivelemente. Das Modul zur Missionsplanung berechnet optimale Fahrbereiche entlang einer geplanten oder gefahrenen Route unter Berücksichtigung der vorhandenen Energiereserven und Umweltbedingungen.

Hohe Seewassertemperaturen beispielsweise führen zu einem erhöhten Energieverbrauch (Hotel Load) weil die an Bord vorhandenen Aktivelemente ausreichend mit Wasser gekühlt werden müssen. Zusätzlich zugeschaltete Kühlkompressoren sorgen dann für eine ausreichende Kühlung der Aktivelemente, erhöhen aber zeitgleich die akustische Zielpegel Signatur. Es kann daher bei der Routenplanung sinnvoll sein, gezielt Bereiche auszusuchen, welche die Signatur positiv beeinflussen.

Hierzu weist das Modul für die Missionsplanung eine Datenbank auf, mit Seegebietsdaten wie beispielsweise Temperaturen, Antriebsleistungsdaten und Einschaltlisten für jede Betriebsart.

Beispielhafte Ausführungsformen des Moduls für die nicht-akustische Signatur sollen im Folgenden dargestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die nicht-akustische Signatur auf.

Das Modul für die nicht-akustische Signatur kann beispielsweise und insbesondere die Messung und Berechnung der nachfolgenden nicht- akustischen Signaturen umfassen:

Infrarot-Signatur visuelle Signatur Radarrückstreuquerschnitt elektromagnetischen Signatur

Diese Signaturen können von feindlichen Über- und Unterwassereinheiten, von luftgestütze Einheiten wie Seefernaufklärer und U-Jagd-Hubschrauber und von landgestützte Einheiten detektiert werden. Insbesondere nutzen Seeminen die elektromagnetische Signatur zur Wachschaltung und/oder Zündung aus.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die nicht-akustische Signatur für die Berechnung und den Soll-Ist-Vergleich der nicht-akustischen Signatur mit zuvor eingestellten Schwellenparametern für die maximal zulässige Detektionswahrscheinlichkeit ausgebildet. Weiter kann eine Übertragung des Soll-Ist Vergleichs der nicht-akustischen Signatur insbesondere mit vorgeschlagenen Maßnahmen bei Überschreitung der Signaturen beispielsweise an das Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, übergeben werden. Das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung ergreift dann Maßnahmen, wenn zuvor eingestellte Schwellenparameter überschritten wurden, in Abhängigkeit der gewählten Betriebsart „Automatik“ oder „Semi- Automatik.

Das Modul für die Nicht- Akustische Signatur weist beispielsweise und insbesondere eine historische Datenbank auf.

Die Infrarot- Signatur und die visuelle Signatur ist die Strahlstärke-Differenz zwischen Wasserfahrzeug und Hintergrund und ist stark abhängig von äußeren Einflüssen und kann beispielsweise durch eine aktive Kühlung oder Erwärmung reduziert werden. Bei der Infrarot-Signatur und der visuellen Signatur wird unterschieden zwischen der direkten Signatur (Hotspot), der indirekten Signatur und der visuellen Signatur.

Ein Wasserfahrzeug erzeugt beispielsweise eine direkte Signatur (Hotspot) durch seine Ausfahrgeräte, weil diese mit elektronischen Komponenten ausgerüstet sind. Diese elektronischen Komponenten geben Wärme ab und können von feindlichen Über- und Unterwassereinheiten sowie luftgestütze Einheiten detektiert werden. Die direkte Signatur kann reduziert werden beispielsweise durch Abschalten von elektronischen Komponenten oder einfach durch Einfahren der Ausfahrgeräte.

Die indirekte Signatur wird von einem Wasserfahrzeug erzeugt, wenn beispielsweise der Turm oder Ausfahrgeräte durch die Wasseroberfläche brechen. Es entstehen sogenannte White Water und Kelvin Wellen oder Thermal Wakes, die abhängig sind von der Ausfahrgerätekonstellation und von der Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs und können ebenfalls von feindlichen Über- und Unterwassereinheiten sowie luftgestützen Einheiten detektiert werden. Die indirekte Signatur kann reduziert werden beispielsweise durch die Reduzierung der Ausfahrgerätekonstellation oder durch Reduzierung der Geschwindigkeit oder einfach durch Einfahren der Ausfahrgeräte.

Die visuelle Signatur wird von einem Wasserfahrzeug erzeugt, wenn sich beispielsweise turbulente Wellen, Wasserwirbel oder sehr wellige Wasseroberflächen bilden, beispielsweise hervorgerufen durch eine sehr nahe unter der Wasseroberfläche fahrende Unterwassereinheit. Es ist auch möglich, dass die Silhouette einer Unterwassereinheit durch die Wasseroberfläche scheint. Die visuelle Signatur kann von feindlichen Überund Unterwassereinheiten sowie luftgestützen Einheiten detektiert werden. Die visuelle Signatur kann reduziert werden beispielsweise durch die Reduzierung der Geschwindigkeit nahe der Wasseroberfläche oder einfach durch Änderung der Tauchtiefe.

Der Radarrückstreuquerschnitt eines Objekts wird bestimmt durch:

Reflexionsgrad geometrischen Querschnitt

Aspektwinkel Daher basiert das Konzept zur Verringerung der Signatur auf einem geringen geometrischen Querschnitt und einem reduzierten Reflexionsvermögen durch die Verwendung von radarabsorbierendem Material (RAM). Sowohl die Größe als auch die Fähigkeit, RAM aufzutragen, stehen oft im Widerspruch zu den Anforderungen an die Sensorfähigkeiten. Es geht um ein strategisches Gleichgewicht zwischen der eigenen Fähigkeit, Ziele im Fernbereich detektieren zu können, was in der Regel große Antennen impliziert und folglich das Risiko erhöht, aufgrund der großen Antennen, entdeckt zu werden. Luftgestützte U-Jagdeinheiten nutzen das X-Band (8,2-12,4 GHz) um Ausfahrgeräte von Unterwassereinheiten aufzuspüren. Um die Reflektivität gegen anfliegende Flugkörper im K _u -Band (12,4-18 GHz) ebenfalls zu verringern, ist die RAM Beschichtung kombiniert. Weitere Maßnahmen sind die Auswahl optimierter Bauformen der Ausfahrgeräte von Unterwassereinheiten, während der Designphase. Die Außenhülle, beispielsweise die einer Überwassereinheit, ist heute üblicherweise bezüglich des Radarrückstreuquerschnitts optimiert. Jedoch gibt es beispielsweise größere Öffnungen für Bordhubschrauber oder Boote, die geöffnet werden können. Bei geöffneten Toren erzeugen diese oftmals ein sehr klares Radarbild. Daher kann der Radarrückstreuquerschnitt durch Schließen der Tore reduziert werden, beispielweise wenn die Überwassereinheit von einem Flugkörper angegriffen wird. Die Wirkung einer Gegenmaßnahme kann dadurch verbessert werden.

Die elektromagnetischen Singnatur hat beispielsweise und insbesondere die nachfolgenden Erscheinungsformen:

1 ) Magnetische Signatur a) Statischer Magnetismus (SM) i) Permanent Magnetismus ii) Induzierter Magnetismus iii) Wirbelstrom Magnetismus iv) DC-Streufelder v) Korrosionsbedingt b) Alternierender Magnetismus (AM) i) AC-Streufeld ii) Korrosionsbedingt 2) Elektrische Signatur a) Statisch Elektrisch (SE) i) Korrosionsbedingt ii) DC-Streufeld b) Alternierend Elektrisch (AE) i) Korrosionsbedingt ii) AC-Streufeld

Auf einzelne Punkte soll im Folgenden exemplarisch eingegangen werden.

Magnetische Signatur

Statischer Magnetismus (SM)

Permanent Magnetismus

Eisen, welches sich für kurze Zeit in einem starken oder langen Zeitraum in einem schwachen Magnetfeld befindet, wird zu einem Dauermagneten. Ursachen sind gleichbleibender Einfluss des Erdmagnetfeldes durch lange Liegezeiten an einem Ort, insbesondere die Herstellungsphase in der Werft. Hier wirken sich verstärkend auch noch ständige Erschütterungen und Stromzuführungen beispielsweise durch Elektroschweißanlagen.

Induzierter Magnetismus

Im Schiff werden durch das Erdmagnetfeld als äußeres Magnetfeld, abhängig von Richtung und Stärke, also dem Magnetfeld am Standort des Wasserfahrzeugs, Elementarmagnete ausgerichtet. Der induzierte Magnetismus ist also vom Standort, der Lage und vom Kurs des Wasserfahrzeugs abhängig.

Wirbelstrom Magnetismus

Durch die Eigenbewegung des Wasserfahrzeugs wird in den Metallplatten und Blechen des Rumpfes und der Aufbauten sowie in Rahmenkonstruktionen ständig die wirksame Feldliniendichte des Erdmagnetfeldes geändert. Es wird somit permanent Wirbelstrom induziert, der seinerseits wieder ein Magnetfeld erzeugt. Wirbelstrommagnetismus ist von der Eigenbewegung, insbesondere durch Schlingern und Stampfen bei hohen Fahrstufen und hohem Seegang, abhängig. DC- Streufeld Magnetismus

Alle Korrosionsströme, elektrischen Anlagen und Geräte erzeugen ein elektromagnetisches Feld. Diese Felder sind von den Betriebsarten abhängig.

Korrosionsbedingter Magnetismus

Einen sehr starken Einfluss haben Korrosionsströme, die wegen unterschiedlicher Metalle (Schiffsrumpf, Opferanoden) im Seewasser entstehen. Die Auswirkungen dieser Ströme sind vielfältig und erzeugen statische Magnetfelder durch Ausgleichsströme.

Alternierender Magnetismus (AM)

AC-Streufeld Magnetismus

Alle elektrischen Metalle und Leiter, Stromversorgungsanlagen, Motoren erzeugen ein eigenes elektrisches/ magnetisches Feld, auch Streufeld genannt. Die Richtung der einzelnen Felder hängt von der Bauart und der Stromrichtung ab. Diese Streufelder können erhebliche Größen annehmen und können nicht vernachlässigt werden.

Korrosionsbedingter Magnetismus

Einen sehr starken Einfluss haben Korrosionsströme, die wegen unterschiedlicher Metalle (Schiffsrumpf, Opferanoden) im Seewasser entstehen. Die Auswirkungen dieser Ströme sind vielfältig und erzeugen alternierende Magnetfelder durch Ausgleichsströme.

Elektrische Signatur (UEP Underwater Electrical Potential)

Statisch elektrisch (SE)

Korrosionsbedingt und DC-Streufeld

Alle elektrischen Metalle und Leiter, Stromversorgungsanlagen, Motoren erzeugen ein eigenes elektrisches/ magnetisches Feld, auch Streufeld genannt. Die Richtung der einzelnen Felder hängt von der Bauart und der Stromrichtung ab. Diese Streufelder können erhebliche Größen annehmen und können nicht vernachlässigt werden. Einen sehr starken Einfluss haben Korrosionsströme, die wegen unterschiedlicher Metalle (Schiffsrumpf, Opferanoden) im Seewasser entstehen. Die Auswirkungen dieser Ströme sind vielfältig und erzeugen statische Magnetfelder durch Ausgleichsströme. Alternierend elektrisch (AE)

Korrosionsbedingt und AC- Streufeld

Die sehr niederfrequenten elektromagnetischen Wellen, die aus einer langsam ändernden Wechselwirkung zwischen elektrischem Potential und dem magnetischen Feld entstehen, beispielsweise durch einen drehenden Propeller, erzeugen diese sehr Tieffrequente Elektromagnetische Abstrahlungen (TEA) oder auch Extremely Low Frequency Electromagnetic (ELFE) genannt. Diese Signatur hat eine hohe Reichweite Unterwasser.

Das Wasserfahrzeug wird nach Fertigstellung und auch nach während der Nutzungsphase regelmäßig einer magnetischen Behandlung unterzogen, zur Beseitigung des Permanentmagnetismus. Ziel der Behandlung ist es, die Beseitigung des magnetischen Restfeldes in seiner Gesamtheit. Das Restmagnetfeld sollte gleichmäßig, symmetrisch und so stabil wie möglich entlang des gesamten Wasserfahrzeugs sein. Die Wirksamkeit der magnetischen Behandlung ist die Minimierung der statischen magnetischen Signatur. Sie ist nicht zeitstabil, sollte regelmäßig während der Nutzungsphase wiederholt werden. Ebenfalls muss das Seegebiet in dem das Wasserfahrzeug operiert berücksichtigt werden, aufgrund des induzierten Anteils der statischen magnetischen Signatur. Die Statische magnetische Signatur ändert sich bei einem Wasserfahrzeug aufgrund der Magnetostriktion während des Betriebs.

Die elektromagnetische Signatur wird unter Verwendung eingebauter Magnetsensoren ermittelt und eingestellt. Informationen über Schiffskonfiguration und Einstellungen sowie Umweltinformationen werden über Schnittstellen zu verschieden Schiffssystemen und einer Datenbank bereitgestellt.

Ein Wasserfahrzeug, das mit einer magnetischen Eigenschutz-Anlage (MES) ausgerüstet ist, hat die Aufgabe die Verringerung der statischen magnetischen Signatur unter Berücksichtigung der Änderung der statischen magnetischen Signatur. Hierfür ist ein Abgleich des Messbereichs ist notwendig. Diese Systeme funktionieren nur auf Wasserfahrzeugen in amagnetischer Bauweise.

Die Aufgabe des Signaturmanagementsystems kann die Erfassung und Speicherung von magnetischen Sensordaten, die Schätzung der magnetischen Signatur in Echtzeit als Funktion des Betriebszustands der Aktivelemente umfassen. Zum Beispiel kann ein Kühlraum abgeschaltet werden. Man verlagert also nicht vermeidbare Emissionen, die eine Entdeckung ermöglichen auf Zeiten, in denen dieses weniger kritisch ist, die Echtzeit-Anpassung der tatsächlichen magnetischen Signatur, die Vorhersage der magnetischen Signatur in Abhängigkeit des Betriebszustandes unter Verwendung historisch aufgezeichneter Daten.

Weitere Aufgaben können die Überwachung der magnetischen Eigenschutz-Anlage (MES) umfassen. Sie sind beispielsweise und insbesondere die Alarmierung bei Abweichungen in der magnetischen Signatur und im Besonderen die Bereitstellung von Signaturinformationen für die Abschätzung und Vorhersage bei Minenpassagen und die Abschätzung und Vorhersage der Detektionsempfindlichkeit von luftgestützte Einheiten, wie Seefernaufklärer und U-Jagd-Hubschrauber.

Beispielhafte Ausführungsformen des Moduls für die akustische Signatur sollen im Folgenden dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die akustische Signatur auf.

Das Modul für akustische Signatur umfasst beispielsweise und insbesondere die Messung und Berechnung der nachfolgenden akustischen Signaturen:

Akustische Zielpegel-Signatur

Akustische Zielmaß-Signatur

Hydrodynamische/ Seismische Signatur

Diese Signaturen können von feindlichen Über- und Unterwassereinheiten, von luftgestütze Einheiten wie Seefernaufklärer und U-Jagd-Hubschrauber, von landgestützte Einheiten mit Hydrofonketten sowie Effektoren, wie Seeminen, anlaufenden Leichtgewichts- und Schwergewichtstorpedos und Sonarbojen, detektiert werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die akustische Signatur für die Berechnung und den Soll-Ist-Vergleich der akustischen Signatur mit zuvor eingestellten Schwellenparametern für die Aktivelemente ausgebildet. Weiter ist das Modul für die akustische Signatur für die Übertragung des Soll-Ist-Vergleichs der akustischen Signatur und insbesondere einschließlich vorgeschlagener Maßnahmen bei Überschreitung des Signaturschwellwertes an das Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung ausgebildet. Das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung ergreift dann Maßnahmen, wenn zuvor eingestellte Schwellenparameter überschritten wurden, in Abhängigkeit der gewählten Betriebsart „Automatik“ oder „Semi- Automatik.

Das Modul für die Akustische Signatur weist insbesondere und bevorzugt historische Datenbanken auf.

Die akustische Zielpegel-Signatur (Water Borne Noise_WBN) gliedert sich insbesondere in die nachfolgenden Signaturen:

Flow Noise (FN)

Propeller noise (PN)

Structure Borne Noise (SBN)

Air Borne Noise (ABN)

Fluid Borne Noise (FBN)

Flow noises (Swath Effects/ Wake/ Wirbelschleppen) sind hydrodynamische Geräusche und werden durch turbulente Grenzschichten zwischen Schiffskörper und Wasser erzeugt. Sie sind fahrtabhängig. Mögliche Entstehungsursachen sind fluktuierende Fließgeschwindigkeit des Wassers entlang der Schiffshülle beziehungsweise des Druckköpers, Erregungen mechanischer Komponenten, sowie Geräusche an Ein- und Auslässen als auch strömungsbedingte Kavitation zählen dazu. Hydrodynamische Geräusche spielen nur einen geringen Anteil am Gesamtschiff. Sie werden oftmals von Maschinen- und Propellergeräuschen überlagert. Sie spielen aber eine bedeutende Rolle bei eigenen Sonaranlagen. Die Wirkungsweise von Sonaranlagen wird besonders bei hohen Geschwindigkeiten stark beeinflusst. Die Detektion von Wirbelschleppen (Swath Effekten) spielen in der U-Jagd eine große Rolle. Diese hydrodynamischen Wirbelschleppensignaturen werden zur Klassifizierung bekannter aber auch unbekannter Wirbelschleppen aus hydrodynamischen Signalmessungen verwendet. . Quellen für diese Signatur sind beispielsweise Schiffs- und Bootsgeometrie sowie Aktivelemente aus der Gruppe der schiffstechnischen Systeme.

Maßnahmen zur Reduzierung von Flow Noises (Wirbelschleppen) sind beispielsweise eine geänderte Bootsgeometrie, Geschwindigkeitsreduzierung, größere Tauchtiefe, kleine Ruderlagen oder kleine Kurs- und Tiefenmanöver.

Die Strategie zur Erkennung von Wirbelschleppen basiert auf der Grundlage eines Strömungsmodells zu Erkennung „von Kärmän'schen Wirbelschleppen“. Die Erstellung einer Wirbelschleppenklassifizierungsdatenbank für hydrodynamische Wirbelschleppensignaturen zur Klassifizierung unbekannter Wirbelschleppen aus Signalmessungen schließt dieses ein.

Propeller noises (PN) sind Kavitation und Schallabstrahlung des Propellers. Im unteren Frequenzbereich treten die Drehfrequenzen des Antriebsmotors und Blattdrehfrequenzen auf. Propellerblätter geraten in Resonanz durch breitbandige Anregung der Strömung. Bei synchroner Anregung, aufgrund der Strömungs-Blatt- Wechselwirkung entsteht eine selbsterhaltende Schwingung mit sehr hohem Pegel (Singen). Das kontinuierliche Spektrum wird direkt im Wasser erzeugt und ist von der Drehzahl und der Wassertiefe abhängig. Der Propeller wird auch durch die hydrodynamische Interaktion, das heißt durch schwankende Nachstromfelder des Wasserfahrzeugs beeinflusst. Die variierenden Druckfelder haben einen Einfluss auf das Verhalten des Hinterschiffs. Propeller-Kavitation sind Vakuumblasen, die aufgrund eines starken Druckabfalls an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Oberfläche zerplatzen beziehungsweise kollabieren, sobald sie wieder normalen Drücken ausgesetzt sind. Ein solcher Vorgang erzeugt eine akustische und seismische "Schockwelle", die benachbarte Strukturen beschädigen kann. Quellen für diese Signatur ist der Propeller des Aktivelements aus der Gruppe der schiffstechnischen Systeme.

Maßnahmen zur Reduzierung von Propeller Noises (Kavitation und Eigenfrequenzen) sind beispielsweise eine geänderte Propellergeometrie, Geschwindigkeitsreduzierung, Kavitationskontroller, größere Tauchtiefe, kleine Ruderlagen oder kleine Kurs- und Tiefenmanöver sowie Einstellwinkel der Ruderblätter. Überwassereinheiten können beispielsweise durch Zuschalten eines sogenannten „Prairie-Masker-System“ abgestrahlte Geräusche vermindern und ihre Propeller-Blattkonfiguration maskieren. Dadurch wird ihre Signatur verringert.

Hierzu weist das Modul für die akustische Signatur beispielsweise und bevorzugt eine Datenbank auf, auch mit historischen Informationen aus früheren Konstruktionen, in welche Maßnahmen zur Reduzierung der akustischen Signatur und deren Wirkung erfasst sind.

Structure Borne Noises (SBN) sind Maschinengeräusche. Sie entstehen durch Antriebsund Hilfsmaschinen und werden als Vibrationen über den Schiffskörper in das Wasser übertragen. Die Maschinen erzeugen vorwiegend Schwingungen bei Einzelfrequenzen oder harmonischen Grundfrequenzen. Diese Linien sind zeitlich sehr stabil und werden als Klassifizierungsmittel verwendet. Ursachen für Maschinengeräusche sind rotierende Unwuchten in Aggregaten, Reibung der Welle, Stoßanregungen in Aggregaten, Kavitation in Pumpen, Rohrleitungen und Ventilen sowie Transienten der Ruderanlage und mechanische Defekte. Ursachen sind auch von der Besatzung erzeugten Geräusche beispielsweise beim Wachwechsel sowie allgemeine Aktivitäten wie Bewegungen im Boot.

Quellen für diese Signatur sind beispielsweise Aktivelemente aus der Gruppe Führungsund Waffeneinsatzsystem, schiffstechnische System und Schiffs- beziehungsweise Bootsgeometrie.

Maßnahmen zur Reduzierung von Structure Borne Noises (Körperschall) sind Schalldämm-Modul, doppelt elastische Lagerungen, einzeln elastische Lagerungen, Floating Decks, flexible Schlaufen für die Verkabelung bei elastisch gelagerten Systemen und eine aktive Schallannullierung. Hierzu weist das Modul für die akustische Signatur bevorzugt eine Datenbank auf, auch mit historischen Informationen aus früheren Konstruktionen, in welche Maßnahmen zur Reduzierung der akustischen Signatur und deren Wirkung erfasst sind.

Die Strategie zur Erkennung von Körperschall basiert beispielsweise auf den nachfolgenden Datenbanken:

Datenbank für Geräuschquellen (Maschinen)

Datenbank für akustische Impedanz elastischer Lagerungen

Datenbank der Schiffsbaustruktur

Datenbank der sekundären Übertragungswege

Numerische Modelle der Schwingungsanalyse zur Modalanalyse von Schiffbaustrukturen, Abstrahlung von akustischem Lärm, Finite-Elemente-Analyse der Energie sowie statistische Energieanalyse unterstützen die Reduzierung der Signatur.

Air Borne Noises (ABN) sind Schallwellen, die durch die Raumluft aufgenommen, übertragen und an Hindernissen reflektiert werden. Quellen für diese Signatur sind beispielsweise Aktivelemente aus der Gruppe der schiffstechnischen Systeme.

Maßnahmen zur Reduzierung von Air Borne Noises (Luftschall) sind beispielsweise Schalldämpfer, floating decks und aktive Schallannullierung.

Hierzu weist das Modul für die Akustische Signatur bevorzugt eine Datenbank auf, auch mit historischen Informationen aus früheren Konstruktionen, in welche Maßnahmen zur Reduzierung der akustischen Signatur und deren Wirkung erfasst sind.

Fluid Borne Noises (FBN) tragen wesentlich zum Luftschall und Körperschall in Fluidstromsystemen bei. Fluid Borne Noises können zu Ermüdung von System komponenten führen. Durch passive und aktive Maßnahmen kann diese Signatur reduziert werden.

Hydrauliksysteme werden zur Reduzierung der Signatur in Passive- und Aktive Maßnahmen eingeteilt. Passive Maßnahmen sind beispielsweise:

Verminderung des Pumpenvolumenstroms

Verminderung der Motordrehzahl

Tuning der Schaltung um Resonanzbedingungen zu vermeiden Verwendung eines Schalldämpfers oder Pulsationsdämpfers Einsatz von Kompensatoren und Akkumulatoren

Passive Systeme wie Schalldämpfer, Pulsationsdämpfer, Akkumulatoren und Kompensatoren haben sich als wirksam erwiesen. Sie erfordern jedoch eine Abstimmung auf bestimmte Systeme. Allerdings sind diese Maßnahmen ungeeignet für Systeme mit hoher Dynamik. Sie beeinträchtigen die dynamische Reaktion.

Aktive Maßnahmen umfasst beispielsweise:

Steuergeräte

Quellen für diese Signatur sind beispielsweise Aktivelemente aus der Gruppe der schiffstechnischen Systeme.

Die akustische Zielmaß-Signatur ist ein Rückstreuphänomen, welches von der Geometrie des Objektes abhängig ist. Die akustische Zielmaß-Signatur, auch Target Echo Strength genannt, hat einen wesentlichen Einfluss ob ein Wasserfahrzeug mit einer Aktivsonaranlage detektiert werden kann. Primäre Bedrohungen für Unterwassereinheiten sind beispielsweise Überwassereinheiten, die mit Sonaranlagen im hohen, mittleren und/oder niedrigen Frequenzbereich ausgestattet sind. Auch Seeminen können mit einer kleinen aktiven Sonaranlage ausgestattet sein. Dabei ist es ist nicht zwingend erforderlich, dass sich der Sender am Ort des Empfängers befindet (mono- bzw. multistatisches Prinzip). Der Nachteil einer aktiven Sensorik ist der Energieverbrauch und der Eigenverrat, wenn die Anlage ständig aktiv ist.

Anlaufende Leicht- und Schwergewichtstorpedos mit ihrem aktiven Torpedosonar sind eine weitere Bedrohung, sowohl für Überwasser- als auch Unterwassereinheiten. Durch den Einsatz neuer bi-/multistatischer Sonarortungsverfahren ändert sich die Bedrohungslage für Unterwassereinheiten. Das bi-/multistatische Ortungsverfahren ist eine Entkopplung von Sender (TX) und Empfänger (RX). Die verdeckt operierende Einheit ist der eigentliche Nutznießer dieses Verfahrens. Von ihm geht die größte Gefahr aus (silent shooter). Durch Algorithmen des bistatischen Empfängers wird dieser dazu befähigt, neben der Ortung des direkten Schalleinfalls (direct blast) auch den aus dem Umfeld reflektierten und zeitversetzt eintreffenden bistatischen Schall zu detektieren. Diese beiden Signale werden mit dem ursprünglichen gesendeten Aktivsignal korreliert und Echos erkannt. Das bi-/multistatische Ortungsverfahren erhöht die Detektionsreichweite. Somit ändert sich das operative Umfeld für das Unterseeboot. U- Jagdeinheiten operieren entweder im kooperativen oder nicht-kooperativen Verfahren. Im kooperativen Verfahren agieren die U-Jagd-Überwassereinheit und die U-Jagd- Unterwassereinheit als koordinierter U-Jagdverband. Im nicht-kooperativen Verfahren operiert die Unterwassereinheit unabhängig und nutzt den bistatischen Schalleinfall zur bistatischen Ortung (Ping Steel). Dieses Verfahren steht sowohl einem freundlichen als auch einer feindlichen Unterwassereinheit Verfügung.

Mögliche Maßnahmen um die akustische Zielmaß-Signatur zu reduzieren sind beispielsweise für eine Unterwassereinheit eine geänderte Bootsgeometrie mit reflexionsmindernde Beschichtung (Tarnkappenkonzept). Das Tarnkappenkonzept reduziert die Detektionswahrscheinlichkeit wesentlich. Möglich wäre auch eine reflexionsmindernde Beschichtung oder schallannullierende Beschichtung, ohne die Bootsgeometrie zu verändern. Das Prinzip der aktiven Schallannullierung (Active Cancellation) beruht darauf, dass der ankommende Schall am Ziel überwacht wird. Mit Hilfe einer eigenen Schallquelle am Zielkörper wird ein identisches, um 180 ° phasenverschobenes Signal erzeugt. Beide Schallsignale überlagern sich (destruktive Interferenz) und löschen sich im besten Falle gegenseitig aus. Der Schall wird somit am Ziel vernichtet, es findet theoretisch keine Reflexion statt. Das Verfahren erfordert schnelle, kostenintensive Mess-, Regelungs- und Wandlertechnik am Zielkörper und ist für die Verringerung von Reflexionen an großen und komplexen Sonarzielen daher nicht von Bedeutung. Die hydrodynamischen/seismischen Signatur, auch Drucksignatur genannt, wird erzeugt durch ein fahrendes Wasserfahrzeug. Das Wasserfahrzeug erzeugt ein dynamisches Strömungssystem, wobei durch eine Strömung ein Unterdrück erzeugt wird. Die Verdrängung führt zur Beschleunigung der Wasserteilchen (Strömung) und führt zur Verminderung des Drucks. Der entstehende Unterdrück ist proportional zur Größe und Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs.

Eine ändernde Propellerbelastung erzeugt ein schwankendes Nachstromfeld am Hinterschiff des Wasserfahrzeugs. Es werden variierende Druckfelder erzeugt, die sich auf das Hinterschiff auswirken (Hydrodynamische Interaktion).

Der dynamische Druckverlauf den ein Wasserfahrzeug erzeugt, beispielsweise eine Überwassereinheit, ist von Wellenbewegungen überlagert. In großen Wassertiefen ist die Wellenbewegung denen eines Wasserfahrzeugs sehr ähnlich (Dünungssee). Diese Signatur hängt ab von der Schiffs- beziehungsweise Bootsgeometrie, Tiefgang, Tauchtiefe, Roll, Pitch, Geschwindigkeit, Seegang und Eigenschiffs- beziehungsweise Bootsmanövern.

Beispielhafte Ausführungsformen des Moduls für die Bedrohungsanalyse sollen im Folgenden dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die Bedrohungsanalyse auf. Hierdurch ist es möglich, die Zieldaten, Klassifizierungsdaten und Bedrohungsanalysedaten aus dem Führungs- und Waffeneinsatzsystem in das Modul für die Bedrohungsanalyse zu übertragen. Die Vorbedingung für die Übertragung der Daten ist, dass der Kontakt und/oder die Kontakte als feindlich klassifiziert worden sind. Das Modul für die Bedrohungsanalyse führt selbstständig und unabhängig eine Bedrohungsanalyse durch, die es mit den übertragenen Daten und mit den Inhalten eigener Datenbanken vergleicht. Daraus folgt die Berechnung der Entfernung (Gefahrenkreis), auf der das eigene Wasserfahrzeug detektiert werden kann unter Einsatz eigner Datenbanken, in denen Daten der Empfindlichkeit gegnerischer Sensoriken, Effektoren und Detektions- und Waffeneinsatzreichweiten gespeichert sind. Bedrohungsanalyse bedeutet, dass einem Kontakt Fähigkeitswerte zugeordnet werden. Ist beispielsweise ein Kontakt als feindliche U-Jagdeinheit klassifiziert worden, so ist davon auszugehen, dass diese U-Jagdeinheit eine bessere Sonarperformance aufweist als beispielsweise ein Einsatzgruppenversorger. Daher wäre in diesem Fall eine Umgehung des Gegners zu wählen oder die Signatur deutlich zu reduzieren, um einer Entdeckung zu entgehen. Insbesondere im Bereich der nicht-akustischen Signatur wird hierbei die Bewertung gegnerischer Uberwasser- und Unterwassereinheiten sowie luftgestützter Einheiten zunehmend komplexer. Eine besondere Bedrohung sind Seeminen sowie Sonarbojen und anlaufende Leicht- und Schwergewichtstorpedos.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Modul für die Bedrohungsanalyse die den nachfolgenden Datenbanken auf:

Datenbank mit Informationen zur Empfindlichkeit gegnerischer Sensoriken

Datenbank mit Informationen zu gegnerischen Detektionsreichweiten

Datenbank mit Informationen zu gegnerischen Waffeneinsatzreichweiten

Datenbank mit Informationen zu gegnerischen Effektoren (Seeminen, Leicht- und Schwergewichtstorpedos, Sonarbojen)

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die Bedrohungsanalyse für eine oder mehrere, bevorzugt alle, der nachfolgenden Aufgaben ausgebildet: a) Übernahme der Ausbreitungsbedingungen aus dem Aktivelement b) Übernahme der Zieldaten, Klassifizierungsdaten und Bedrohungsanalysedaten aus dem Aktivelement c) Automatische Bedrohungsanalyse und Vergleich mit den Inhalten eigener Datenbanken und Vergleich der übertragenen Daten aus dem Aktivelement d) Automatische Berechnung der Entfernung (Gefahrenkreis) auf der das eigene Schiff/ Boot detektiert werden kann. e) Die Ausgabe der Bedrohungsanalyse erfolgt in das Modul für die Visulisierung, Überwachung und Steuerung Beispielhafte Ausführungsformen des Moduls für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung sollen im Folgenden dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Signaturmanagementsystem ein Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung auf. Hierdurch ist die Visualisierung der Analyse- und Berechnungsergebnisse aus den weiteren Modulen und die Bewertung der Analyse- und Berechnungsergebnisse für eine verbesserte Entscheidungsfindung sowie die Überwachung und Steuerung der Aktivelemente. Das Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung ist eine Interaktionskomponente zur Interaktion zwischen Besatzung und dem Signaturmanagementsystem.

Die Darstellung der Analyse- und Berechnungsergebnisse aus den weiteren Modulen erfolgt bevorzugt in einem umschaltbaren 2D/3D Modell, unterlegt mit grafischen und numerischen Daten sowie unterlegter elektronischer Seekarte, um Gefährdungspotentiale im Nah- und Fernfeld zu präsentieren.

Ein wesentliches Merkmal des Moduls für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung ist es, eine automatische Prognose zu berechnen, für die Dauer der Maßnahmen die ergriffen werden können zur Reduzierung der Eigensignatur, um sich der Detektion des Gegners zu entziehen. Der Anwender entscheidet im operationellen Betrieb, insbesondere in Bedrohungslagen, wie das Signaturmanagementsystem zur Steuerung der Aktivelemente reagieren soll oder kann selber darauf reagieren. Hierbei hat der Anwender die Möglichkeit im Signaturmanagementsystem zwischen der Betriebsart „Automatik“ oder „Semi- Automatik“ (Veto Recht) auszuwählen. Dies ist notwendig, beispielsweise in Gefechtslagen oder in besonderen Sicherheitslagen.

In der Betriebsart „Automatik“ führt das Signaturmanagementsystem die notwendigen Maßnahmen zur Steuerung der Aktivelemente selbstständig aus, um beispielsweise Energiereserven einzusparen und/oder Eigensignaturen zur reduzieren. Dementsprechend werden Warn- und Alarm-Meldungen im Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung generiert und die Maßnahmen, die vom Signaturmanagementsystem ergriffen worden sind. Wenn die Funktion „Automatik“ gewählt worden ist, ist ein Umschalten auf die Funktion „Semi- Automatik“ (Veto Recht) jederzeit möglich, was dazu führt, dass es zu einem Abbruch eingeleiteter Maßnahmen kommt und veränderte Betriebs- und Einschaltzustände in den Aktivelementen automatisch wiederherstellt werden.

Die Funktion „Semi-Automatik“ kann notwendig sein, wenn gewisse Umstände, beispielsweise in besonderen Bedrohungslagen, es nicht zulassen, dass das Signaturmanagementsystem automatisch Betriebs- und Einschaltzustände der Aktivelemente verändert, um beispielsweise Energiereserven einzusparen und/oder Eigensignaturen zur reduzieren. Dementsprechend werden Warn- und Alarm Meldungen im Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung generiert und die Maßnahmen, die hätten ergriffen werden können.

Die Vergabe der Funktion „Automatik“ und/oder „Semi- Automatik“ (Veto Recht) ist für eine automatische oder semi- automatische Teilsteuerung ausgesuchter Aktivelemente möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung für eine, mehrere oder alle der nachfolgenden Aufgaben ausgebildet: a) Übertragung der Ausbreitungsdaten Umwelt aus dem Aktivelement in das Modul für die Bedrohungsanalyse b) Übertragung der Ziel-, Klassifizierungs- und Bedrohungsanalysedaten aus dem Aktivelement in das Modul für die Bedrohungsanalyse c) Übertragung der Ausbreitungsdaten Umwelt aus dem Modul für die Bedrohungsanalyse in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung d) Übertragung der Ziel-, Klassifizierungs- und Bedrohungsanalysedaten aus dem Modul für die Bedrohungsanalyse in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung e) Berechnung der Bedrohungsanalyse in Modul für die Bedrohungsanalyse und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung f) Berechnung des Fahrbereichs-, Betriebs- und Einschaltzustand in Modul für die Missionsplanung und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung g) Berechnung und Soll-Ist-Vergleich der nicht-akustischen Signatur mit den zuvor eingestellten Schwellenparametern in Modul für die nicht-akustische Signatur und die Übertragung des Soll-Ist-Vergleichs der nicht-akustischen Signatur und die Übertragung vorgeschlagener Maßnahmen bei Überschreitung der Signaturen, in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung h) Berechnung und Soll-Ist-Vergleich der akustischen Signatur mit den zuvor eingestellten Schwellenparametern in Modul für die akustische Signatur und die Übertragung des Soll-Ist-Vergleichs der akustischen Signatur und vorgeschlagener Maßnahmen bei Überschreitung der Signaturen, in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung i) Berechnung zukünftiger Anwendungen in Modul für zukünftige Anwendungen und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung j) Visualisierung der Analyse- und Berechnungsergebnisse in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, aus den weiteren Modulen k) Automatische und/oder manuelle Bewertung der Analyse- und Berechnungsergebnisse zur Entscheidungsfindung, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung l) Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen bei Bedrohung oder Sofortbedrohung, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung m) Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn Energiereserven nicht mehr ausreichend sind, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung n) Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn zuvor festgelegte Schwellenparameter der nicht-akustischen Signatur überschritten werden, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung o) Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn zuvor festgelegte Schwellenparameter der nicht- akustischen Signatur überschritten werden, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung p) Automatische Steuerung der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Automatik“, wenn das Signaturmanagementsystem notwendige Maßnahmen selbstständig ausführen soll q) Semi-automatische Steuerung der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Semi-Automatik“ (Veto Recht), wenn das Signaturmanagementsystem notwendige Maßnahmen nicht selbstständig ausführen soll r) Umschaltung von der Funktion „Automatik“ nach „Semi-Automatik“ (Veto Recht) in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, wenn es die Situation es erfordert, was dazu führt, dass es zu einem Abbruch eingeleiteter Maßnahmen kommt und veränderte Betriebs- und Einschaltzustände in den Aktivelementen automatisch in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, wiederhergestellt werden s) Automatische und/ oder semi-automatische Steuerung ausgesuchter Teilsysteme der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Automatik“ und/oder „Semi- Automatik“ t) Darstellung der Analyse- und Berechnungsergebnisse aus den weiteren Modulen, in einem umschaltbaren 2D/3D Modell, unterlegt mit grafischen und numerischen Daten sowie unterlegter elektronischer Seekarte um Gefährdungspotentiale im Nah- und Fernfeld zu präsentieren, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung.

Zusätzlich kann ein Modul für zukünftige Anwendungen vorgesehen sein. Für die Auslegung eines Gesamtsystems einer Überwasser- und Unterwassereinheit ist es unabdingbar, eine genaue Anforderungsanalyse durchzuführen, um zielorientierte Lösungen anzubieten. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, laufend die Gültigkeit angenommener Anforderungen zu hinterfragen. Mit diesem Modul ist es möglich besondere Kunden Anforderungen und sich ändernde Bedrohungslagen umzusetzen.

Das Signaturmanagementsystem ist beispielsweise mit dem Führungs- und Waffeneinsatzsystem, dem schiffstechnischen System und der Schiffs- und Bootsgeometrie verbunden ist. Das Signaturmanagementsystem ist für die Überlebensfähigkeit und den Missionserfolg von Bedeutung. Ein wesentliches Ergebnis ist beispielsweise Berechnung einer Prognose für die Dauer der Maßnahmen die ergriffen werden können, zur Reduzierung der Eigensignatur, um sich der Detektion des Gegners zu entziehen. Dazu verarbeitet das Signaturmanagementsystem die zuvor in den verschiedenen Modulen berechneten Prozesse und visualisiert die Analyse- und Berechnungsergebnisse in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung zur weiteren Analyse und Bewertung für eine verbesserte Entscheidungsfindung. Warn- und Alarm-Meldungen erscheinen, wenn Energiereserven nicht mehr ausreichend sind, wenn zuvor festgelegte Schwellen der nicht- akustischen und akustischen Signatur überschritten werden sowie bei Bedrohungen und Sofortbedrohungen. Der Anwender entscheidet im operationellen Betrieb, wie das Signaturmanagementsystem zur Steuerung der Aktivelemente reagieren soll, mit der zuvor eingestellten Betriebsart, „Automatik“ oder „Semi-Automatik“ (Veto Recht). Die Funktion „Semi-Automatik“ kann notwendig sein, wenn gewisse Umstände, beispielsweise bei besonderen Bedrohungslagen, es nicht zulassen, dass das Signaturmanagementsystem automatisch die Betriebs- und Einschaltzustände der Aktivelemente verändert, um beispielsweise Energiereserven einzusparen und/oder Eigensignaturen zur reduzieren. Dementsprechend erscheinen Warn- und Alarm-Meldungen im Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung. In der Betriebsart „Automatik“ führt das Signaturmanagementsystem die notwendigen Maßnahmen zur Steuerung der Aktivelemente selbstständig aus, um beispielsweise Energiereserven einzusparen und/oder Eigensignaturen zur reduzieren. Dementsprechend erscheinen Warn- und Alarm Meldungen im Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, welche Maßnahmen vom Signaturmanagementsystem ergriffen werden und worden sind. Wenn die Funktion „Automatik“ ausgewählt worden ist, ist ein Umschalten auf die Funktion „Semi- Automatik“ jederzeit möglich, was dazu führt, dass es zu einem Abbruch eingeleiteter Maßnahmen kommt und veränderte Betriebs- und Einschaltzustände in den Aktivelementen automatisch wiederherstellt werden, beispielsweise in besonderen Situationen. Die Vergabe der Funktion „Automatik“ und/oder „Semi-Automatik“ (Veto Recht) kann für eine automatische oder semi-automatische Steuerung der Aktivelemente im operationellen Betrieb einzeln vergeben werden. Sämtliche Module des Signaturmanagementsystems dienen der Erfassung, Verarbeitung, Berechnung, Speicherung und Verteilung von Daten. Für individuelle Signaturen werden Kenngrößen ermittelt, hinsichtlich Änderung, Anfälligkeit und Empfindlichkeit. Die in Echtzeit durchgeführten Berechnungen aktueller Signaturwerte, Anfälligkeit und Empfindlichkeit extensiver Kenngrößen basiert auf Informationen über Umwelt, Betriebs- und Einschaltzustand und der Signatur mit dem Ziel, die Signatur zu überwachen und an die taktische Situation anzupassen. Das Signaturmanagementsystem umfasst insbesondere eine ausgewogene Berücksichtigung aller relevanten Signaturen, die Kontrolle und die Reduzierung der Signaturen während des gesamten Lebenszyklus unter Berücksichtigung der Operation, Aufgabe, Fähigkeit, Seegebiet und Umweltbedingungen.

Beispielsweis ist das Signaturmanagementsystems die Nutzung eigener Datenbanken ausgelegt. Die Datenbanken sind für die Speicherung aktueller Signalmessungen und für die Vergleichsmöglichkeiten aktueller und historischer Signalmessungen ausgelegt, beispielsweise:

Datenbank Geräuschquellen (Maschinen)

Datenbank akustische Impedanz elastischer Lagerungen

Datenbank der Schiffsbaustruktur

Datenbank der sekundären Übertragungswege

Weiter beispielsweise ist Signaturmanagementsystems für die Nutzung eigner Modelle und Analyseapplikationen ausgelegt, beispielsweise:

Strömungsmodell

Numerisches Modell der Schwingungsanalyse zur Modalanalyse von Schiffbaustrukturen

Analyse Applikation für Abstrahlung von akustischem Lärm

Analyse Applikation für die Finite-Elemente-Analyse der Energie

Analyse Applikation für die Statistische Energieanalyse

Weiter beispielsweise ist das Signaturmanagementsystem ausgelegt für die Nutzung eigener Datenbanken für die Speicherung aktueller Zielparameter und für Vergleichsmöglichkeiten aktueller und historisch abgespeicherten Zieldaten, beispielsweise:

Datenbank mit Informationen zur Empfindlichkeit gegnerischer Sensoriken, Datenbank mit Informationen zu gegnerischer Detektionsreichweiten, Datenbank mit Informationen zu gegnerischer Waffeneinsatzreichweiten, Datenbank mit Informationen zu gegnerischer Effektoren (Seeminen, Leicht- und Schwergewichtstorpedos, Sonarbojen). In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs mit einem Signaturmanagementsystem. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Vorgeben einer maximal zulässigen Detektionswahrscheinlichkeit, b) Ermitteln der Zustände der Aktivelemente, c) Abschätzen der eigenen Signatur, d) Vergleich der eigenen Signatur nach Schritt c) mit der in Schritt a) vorgegebenen Detektionswahrscheinlichkeit, e) Beim Feststellen der Überschreitung in Schritt d) Anpassen der Zustände der Aktivelemente zur Anpassung der Signatur zur Unterschreitung der maximal zulässigen Detektionswahrscheinlichkeit.

Wesentlich ist also die gezielte Anpassung der Zustände zur Unterschreitung einer Detektionswahrscheinlichkeit. Somit dient das Verfahren dazu, die eigene Signatur an eine externe Lage (beispielsweise Abstand und Fähigkeit fremder Fahrzeuge) anzupassen, um eienr Entdeckung wahrscheinlich zu entgehen.

Hierbei kann das Signaturmanagement diese Schritte kontinuierlich durchführen. Diese Schritte können auch bei einer Situationsänderung, beispielsweise bei einem neuen Kontakt zu einem anderen Wasserfahrzeug oder Flugzeug, durchgeführt werden. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich können die Schritte b) bis e) auch prädiktiv durchgeführt werden. Somit wird zum Beispiel im Rahmen einer Routenplanung festgelegt, welche Aktivelemente wann und in welchem Umfang benutzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird prädiktiv in der Missionsplanung eine Einschaltplanung der Aktivelemente erstellt. Dieses hat den Vorteil., dass beispielweise bei einem Kühlraum Zeiten geplant werden können, in denen dieser abgeschaltet werden kann, insbesondere außerhalb der Essenszubereitungszeiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Route so geplant werden, dass ein größerer Abstand zu potentiellen Gegnern eingehalten wird, wenn beispielsweise der Kühlraum wieder gekühlt werden muss. Es kommt also bevorzugt zu einer Wechselwirkung zwischen Einschaltplanung und Routenplanung. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt im Schritt e) ein Anpassen der thermischen Signatur durch Änderung der Fahrtrichtung. Dieses kann in zwei Weisen erfolgen. Zum einen kann vermieden werden, dass eine Seite ständig der Sonne zugewandt ist, sodass diese zu stark erhitzt wird, insbesondere, dass Bug oder Heck zur Sonne zeigen, um die Absorption der Sonnenstrahlung zu minimieren. Zum anderen kann eine von der Sonne aufgeheizte Seite im Fall einer Bedrohung von dieser Bedrohung weggedreht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt im Schritt e) ein Anpassen des Radarquerschnitts durch ein Verschließen von Öffnungen, insbesondere durch Tore.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs mit einem Signaturmanagementsystem. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Vorgeben einer maximal zulässigen Detektionswahrscheinlichkeit, b) Ermitteln der Zustände der Aktivelemente, c) Abschätzen der eigenen Signatur, d) Vergleich der eigenen Signatur nach Schritt c) mit der in Schritt a) vorgegebenen Detektionswahrscheinlichkeit, e) Beim Feststellen der Überschreitung in Schritt d) Anpassen der Aktivelemente zur Unterschreitung, wobei die Schritte a) bis e) insbesondere einzelne, mehrere oder alle der folgenden Schritte aufweisen können.

Insbesondere umfasst Abschätzen der eigenen Signatur in Schritt c) und der Vergleich der eigenen Signatur nach Schritt c) mit der in Schritt a) vorgegebenen Detektionswahrscheinlichkeit in Schritt d):

I. Übertragung der Ziel-, Klassifizierungs- und Bedrohungsanalysedaten aus dem Aktivelement in das Modul für die Bedrohungsanalyse,

II. Übertragung der Ausbreitungsdaten Umwelt aus dem Modul für die Bedrohungsanalyse in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung, III. Übertragung der Ziel-, Klassifizierungs- und Bedrohungsanalysedaten aus dem Modul für die Bedrohungsanalyse in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

IV. Berechnung der Bedrohungsanalyse in Modul für die Bedrohungsanalyse und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

V. Berechnung des Fahrbereichs-, Betriebs- und Einschaltzustand in Modul für die Missionsplanung und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

VI. Berechnung und Soll-Ist-Vergleich der nicht-akustischen Signatur mit den zuvor eingestellten Schwellenparametern in Modul für die nicht-akustische Signatur und die Übertragung des Soll-Ist-Vergleichs der nicht-akustischen Signatur und die Übertragung vorgeschlagener Maßnahmen bei Überschreitung der Signaturen, in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

VII. Berechnung und Soll-Ist-Vergleich der akustischen Signatur mit den zuvor eingestellten Schwellenparametern in Modul für die akustische Signatur und die Übertragung des Soll-Ist- Vergleichs der akustischen Signatur und vorgeschlagener Maßnahmen bei Überschreitung der Signaturen, in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

VIII. Berechnung zukünftiger Anwendungen in Modul für zukünftige Anwendungen und Übertragung in das Modul für Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

Zusätzlich kann das Verfahren einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweisen:

IX. Visualisierung der Analyse- und Berechnungsergebnisse in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, aus den weiteren Modulen,

X. Automatische und/oder manuelle Bewertung der Analyse- und Berechnungsergebnisse zur Entscheidungsfindung, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

XI. Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen bei Bedrohung oder Sofortbedrohung, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, XII. Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn Energiereserven nicht mehr ausreichend sind, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

XIII. Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn zuvor festgelegte Schwellenparameter der nicht-akustischen Signatur überschritten werden, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

XIV. Generierung von Warn- und Alarm-Meldungen, wenn zuvor festgelegte Schwellenparameter der nicht-akustischen Signatur überschritten werden, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung,

Beim Feststellen der Überschreitung in Schritt d) kann das Anpassen der Aktivelemente zur Unterschreitung in Schritt e) beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweisen:

XV. Automatische Steuerung der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Automatik“, wenn das Signaturmanagementsystem notwendige Maßnahmen selbstständig ausführen soll,

XVI. Semi-automatische Steuerung der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Semi- Automatik“ (Veto Recht), wenn das Signaturmanagementsystem notwendige Maßnahmen nicht selbstständig ausführen soll,

XVII. Umschaltung von der Funktion „Automatik“ nach „Semi-Automatik“ (Veto Recht) in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, wenn es die Situation es erfordert, was dazu führt, dass es zu einem Abbruch eingeleiteter Maßnahmen kommt und veränderte Betriebs- und Einschaltzustände in den Aktivelementen automatisch in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, wiederhergestellt werden,

XVIII. Automatische und/oder semi-automatische Steuerung ausgesuchter Teilsysteme der Aktivelemente in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung, mit der Funktion „Automatik“ und/oder „Semi- Automatik“,

XIX. Darstellung der Analyse- und Berechnungsergebnisse aus den verschiedenen Modulen, in einem umschaltbaren 2D/3D Modell, unterlegt mit grafischen und numerischen Daten sowie unterlegter elektronischer Seekarte um Gefährdungspotentiale im Nah- und Fernfeld zu präsentieren, in Modul für die Visualisierung, Überwachung und Steuerung.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 Wasserfahrzeug

Fig. 2 System zur elektronischen Datenverarbeitung

Fig. 3 Unterseeboot

In Fig. 1 ist ein beispielhaftes Wasserfahrzeug 10 gezeigt, im gezeigten Beispiel ein Überwasserschiff. Das Wasserfahrzeug 10 weist ein System zur elektronischen Datenverarbeitung 20 auf. Dieses kann sich über das gesamte Wasserfahrzeug 10 erstrecken, wobei große Teile üblicherweise im Bereich der Brücke angeordnet sind. Das Wasserfahrzeuge 10 weist Sensoren. Beispielhaft sind hier ein Sonar 32 und ein Radar 34 gezeigt. Die von den Sensoren erfassten Daten werden an ein Sensorsystem 50 innerhalb des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung 20 übertragen und dort ausgewertet. Die Sensoren selbst können auch beispielsweise innerhalb des schwarzen Netzes, also innerhalb des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung 20 angeordnet sein. Das Sensorsystem 50 erzeugt aus den reinen erfassten Messwerten üblicherweise klassifizierte Informationen und ist daher üblicherweise im roten Netz des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung 20 angeordnet. Weiter weist das Wasserfahrzeug 20 Aktivelemente auf, hier beispielhaft gezeigt sind der Motor 42 mit einem Propeller 44 für den Vortrieb, ein Hangartor 46 sowie ein Effektor 48. Ein Ansteuerungssystem 60 innerhalb des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung 20 dient zur Ansteuerung der Aktivelemente. Wesentlicher Punkt ist, dass zentral ein Signaturmanagementsystem 70 innerhalb des Systems zur elektronischen Datenverarbeitung 20 angeordnet ist, also zum einen Zugriff auf die Informationen hat, welche durch die Sensoren erfasst und das Sensorsystem 50 ausgewertet wurden und auf der anderen Seite über das Ansteuerungssystem 60 in der Lage ist, die Signatur des Wasserfahrzeugs 10 gezielt zu verändern, je nach vorliegender Bedrohungslage. Fig. 2 zeigt das System zur elektronischen Datenverarbeitung 20 mit einigen Modulen. Diese Module können bevorzugt innerhalb des Signaturmanagementsystems 70 angeordnet sein. Insbesondere sind ein Modul zur Missionsplanung 100, ein Modul für die nicht-akustische Signatur 102, Modul für die akustische Signatur 104, ein Modul zur Feindbewertung 106 und ein Visualisierungsmodul 108 vorhanden. Das Modul zur Missionsplanung 100 umfasst beispielsweise Kartenmaterialien, Modelle zur Verbrauchsberechnung und dergleichen. Weiter kann das Modul zur Missionsplanung 100 ein Wetterprognosemodul aufweisen oder mit einem Wetterprognosemodul verbunden sein. Modul für die nicht-akustische Signatur 102 dient insbesondere zur Bewertung der nicht-akustischen Signatur und zur lagebedingten Optimierung der nichtakustischen Signatur. Analog gilt dieses für das Modul für die akustische Signatur 104. Weiter ist ein Modul zur Feindbewertung 106, welches insbesondere die durch das Sensorsystem 50 erkannten Kontakte hinsichtlich deren Fähigkeit zur sensorischen Erfassung des Wasserfahrzeugs 10 bewertet, insbesondere unter Berücksichtigung von Position und bevorzugt auch von vorhergesagter Bewegung. Das Visualisierungsmodul 108 dient dazu, diese Informationen beispielsweise auf der Brücke zur Verfügung zu stellen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Wasserfahrzeug 10 dargestellt hier. Im Gegensatz zum im Fig. 1 gezeigten Beispiel handelt es sich um ein Unterseeboot. Ansonsten gelten die zuvor gemachten Ausführungen analog.

Bezugszeichen

10 Wasserfahrzeug

20 System zur elektronischen Datenverarbeitung

32 Sonar 34 Radar 42 Motor 44 Propeller 46 Hangartor 48 Effektor 50 Sensorsystem 60 Ansteuerungssystem 70 Signaturmanagementsystem

100 Modul zur Missionsplanung

102 Modul für die nicht-akustische Signatur

104 Modul für die akustische Signatur 106 Modul zur Feindbewertung

108 Visualisierungsmodul