DE102014103601A1

DE102014103601A1 - Vorrichtung zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche

Info

Publication number: DE102014103601A1
Application number: DE102014103601.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk Ewers; Wolfram Determann
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-09-17
Also published as: KR20160133443A; EP3120415A1; AU2015233788A1; AU2015233788B2; US10173760B2; US20170088243A1; WO2015139943A1; KR101934172B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung eine Verkleidungsplatte, welche an Schiffsaufbauten oder Transportgut des Marineschiffes montierbar ist, aufweist, wobei die Verkleidungsplatte für Radarstrahlen durchlässig ist, wobei die Vorrichtung ferner ein Reflexionsmittel aufweist, welche Radarstrahlen reflektiert und wobei ferner das Reflexionsmittel in die Verkleidungsplatte eingebettet ist und zumindest teilweise gegenüber einer Haupterstreckungsebene der Verkleidungsplatte geneigt ausgerichtet ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche eines Marineschiffes aus, welches ein Reflexionsmittel zur Reflexion von Radarstrahlen aufweist.
Bei Marineschiffen, welche insbesondere einer militärischen Nutzung unterliegen, ist man bestrebt, die effektive Radarrückstrahlfläche (RCS – Radar Cross Section) zu minimieren, um die Ortung des Marineschiffes zu erschweren. Die Radarortung basiert auf dem Prinzip, wonach Radarwellen als Primärwellen von einem Radargerät ausgestrahlt werden und von dem zu ortenden Objekt reflektiert, sowie als Sekundärwellen in Form von Radarechos zurückgestrahlt werden. Die Sekundärwellen werden von dem Radargerät detektiert und hieraus Informationen über die Entfernung des Objekts, die Richtung zum Objekt und ggf. über die Größe und Kontur des Objekts gewonnen werden. Die Radarortung wird nun dadurch erschwert, dass weniger Radarechos in Richtung des ortenden Radargeräts reflektiert werden. Man spricht dann davon, dass die effektive Rückstrahlfläche (RCS) oder die Radarsignatur verringert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Oberflächen des Marineschiffes, d.h. insbesondere des Rumpfes, der Aufbauten und etwaiger auf Deck befindlicher Transportgüter, sphärisch und ohne rechten Winkel ausgebildet sind, um isotrope Reflexionen zu begünstigen. Diese Designvorgaben lassen sich jedoch nicht immer erfüllen. Auf heutigen Marineschiffen wird beispielsweise Transportgut häufig in auf Deck festgelaschten standardisierten ISO-Containern transportiert, welche gemäß ihrer Norm stets quaderförmig ausgebildet sind, so dass ein strikter Verzicht auf rechte Winkel und die Realisierung von sphärischen Oberflächen nicht praktikabel ist.
Zur Lösung dieses Problems sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Verkleidungselemente zur Verkleidung von Schiffsteilen bekannt, wobei die Verkleidungselemente derart aufgebaut sind, dass sie einfallende Radarwellen absorbieren und somit die Erzeugung von Radarechos unterdrückt wird. Solche Verkleidungselemente sind vergleichsweise kostenintensiv und aufwändig.
Aus der Druckschrift WO 2005 / 020 373 A1 geht ferner ein Verkleidungselement zur Reduktion der Radarrückstrahlfläche hervor, welches aus einem unregelmäßigen Raster aus einzelnen radarreflektierenden Elementen besteht, die winklig angeordnet sind, um die einfallenden Radarwellen in verschiedenste Raumrichtungen zu reflektieren und somit ein eindeutiges Radarecho zu unterbinden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass keine glatte Oberfläche realisierbar ist und ein erheblicher Platzbedarf besteht.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, welche einerseits die effektive Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes reduziert und andererseits einen geringen Platzbedarf und ein geringes Gewicht aufweist, sowie flexibel nachrüstbar und kostengünstig ist. Zudem soll trotz der Vorrichtung ein im Wesentlichen neutrales bzw. übliches äußeres Erscheinungsbild des Marineschiffes ermöglicht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes aufweisend eine Verkleidungsplatte, welche an Schiffsaufbauten oder Transportgut des Marineschiffes montierbar ist, wobei die Verkleidungsplatte für Radarstrahlen durchlässig ist, wobei die Vorrichtung ferner ein Reflexionsmittel aufweist, welches Radarstrahlen reflektiert, und wobei das Reflexionsmittel in die Verkleidungsplatte eingebettet ist und zumindest teilweise gegenüber einer Haupterstreckungsebene der Verkleidungsplatte geneigt ausgerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass das Reflexionsmittel in die Verkleidungsplatte integriert ist, so dass die Oberfläche der Verkleidungsplatte keine Bereiche mit gegenüber der Haupterstreckungsebene geneigter Ausrichtung umfasst. Auf diese Weise kann ein neutrales bzw. übliches äußeres Erscheinungsbild des Marineschiffes hinsichtlich Form und Farbgebung beibehalten werden und gleichzeitig die Radarrückstrahlfläche (RCS = Radar Cross Section) verringert werden, da der radarreflektierende Teil gegenüber der Haupterstreckungsebene teilweise geneigt ist und somit die einfallenden Radarstrahlen nicht unmittelbar zurück zum Sender der Radarwellen reflektiert werden. Mit anderen Worten: Das Reflexionsmittel insbesondere derart ausgebildet, dass entlang einer zur Haupterstreckungsebene im Wesentlichen senkrechten Einfallsrichtung auf das Reflexionsmittel einfallende Radarstrahlen von dem Reflexionsmittel in eine von der antiparallelen Einfallsrichtung abweichende Ausfallsrichtung reflektiert werden. Die Integration des Reflexionsmittels in die Verkleidungsplatte hat zudem den Vorteil, dass die Vorrichtung in einfacher und flexibler Weise nachgerüstet werden kann, da die Verkleidungsplatte hierfür lediglich an den entsprechenden Schiffsaufbauten und/oder Transportgütern montiert werden muss. Auch für Transportgüter in Form von standardisierten ISO-Containern lässt sich das Radarecho durch die Verkleidung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Tarnkappe verringern. Eine kostenintensive Umgestaltung der Schiffsgeometrie oder Transportgutgeometrie, beispielsweise in Objekte mit ausschließlich sphärischen Oberflächen, kann somit vorteilhafterweise entfallen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Reflexionsmittel ein Sägezahnprofil aufweist. Durch das Sägezahnprofil kann in besonders effizienter Weise ein Reflexionsmittel bereitgestellt werden, bei welchem die Reflexionsflächen stets gegenüber der Haupterstreckungsebene geneigt sind und somit eine Reflexion von einfallenden Radarstrahlen direkt zurück zum Sender unterdrückt wird. Gleichzeitig wird durch das Sägezahnprofil verhindert, dass die Dicke des Reflexionsmittels senkrecht zur Haupterstreckungsebene zu groß wird und somit die Montage erschwert wird. Das Sägezahnprofil wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass das Reflexionsmittel aus einer Mehrzahl von ersten und zweiten Reflexionsschrägen aufgebaut ist, welche abwechselnd entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Reflexionsmittels angeordnet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene und der ersten Reflexionsschräge ein erster Winkel und wobei jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene und der zweiten Reflexionsschräge ein zweiter Winkel ausgebildet ist, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel ungleich sind und wobei insbesondere der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel ist. In vorteilhafter Weise sind die ersten und zweiten Reflexionsschrägen somit unterschiedlich relativ zur Haupterstreckungsebene geneigt. Denkbar ist, dass der erste Winkel zwischen 5 und 60 Grad und besonders bevorzugt zwischen 10 und 30 ganz besonders bevorzugt zwischen 15 und 25 Grad liegt und/oder dass der zweite Winkel zwischen 60 und 100 Grad und besonders bevorzugt zwischen 70 und 90 ganz besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 85 Grad liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verkleidungsplatte eine im Wesentlichen starre Sandwichplatte umfasst. In vorteilhafter Weise ist die Verkleidungsplatte somit vergleichsweise leicht und kann kostengünstig hergestellt werden. Die Sandwichplatte weist vorzugsweise zwei Deckschichten und einen zwischen den beiden Deckschichten angeordneten Kern auf. Die Deckschichten umfassen vorzugsweise jeweils glasfaserverstärkten Kunststoff, während der Kern vorzugsweise einen Schaumkern umfasst. Das Reflexionsmittel ist insbesondere in den Kern eingebettet. Die Oberfläche der Verkleidungsplatte kann somit an die übliche optische Erscheinung des Marineschiffes angepasst werden. Durch die Leichtbauweise der Verkleidungsplatte kann die Verkleidungsplatte auch an beweglichen Teilen, wie beispielsweise Luken oder Klappen, montiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Reflexionsmittel eine leitfähige Folie umfasst. Denkbar ist beispielsweise, dass das Reflexionsmittel eine Metalleinlage, ein Gewebe und/oder eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffeinlage umfasst. In vorteilhafter Weise wird somit einerseits ein hoher Reflexionsgrad des Reflexionsmittels erreicht und andererseits eine kostengünstige und einfache Fertigung.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Marineschiff aufweisend einen Schiffsaufbau oder Transportgut, an welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung montiert ist. In vorteilhafter Weise sind die Schiffsaufbauten und/oder auf dem Schiff angeordneten Transportgüter mit der erfindungsgemäße Vorrichtung verkleidet, so dass das Radarecho des Marineschiffs reduziert ist und das Marineschiff somit wesentlich schlechter mittels Radar zu orten ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Teilansicht eines Marineschiffes mit einer Vorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung 1 zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes 14 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Vorrichtung 1 weist eine Verkleidungsplatte 2 auf, welche in Form einer starren oder halbstarren Sandwichplatte ausgebildet ist. Die Verkleidungsplatte 2 umfasst hierfür zwei Deckschichten 3 aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und einem Kern 4, der zwischen den beiden Deckschichten 3 angeordnet ist. Der Kern 4 umfasst einen Schaumkern, vorzugsweise einen Polyurethanschaum (PUR). Durch den Verbund der Deckschichten 3 mit dem Schaumkern ergibt sich für die Verkleidungsplatte 2 eine hohe Tragfähigkeit und eine große Steifigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht. Zudem ist die Verkleidungsplatte 2 für Radarstrahlen 6 durchlässig, so dass von der planen Oberfläche der Verkleidungsplatte 2, die sich entlang einer Haupterstreckungsebene 7 erstreckt, kein nennenswertes Radarecho ausgeht.
Die Verkleidungsplatte 2 ist dazu vorgesehen, an Schiffsaufbauten (17) des Marineschiffs 14 oder an Transportgütern (18), welche auf Deck des Marineschiffs 14 transportiert werden, zu montieren, um deren effektive Radarrückstrahlfläche (RCS – Radar Cross Section) zu reduzieren (siehe 2). Durch das geringe Gewicht der Verkleidungsplatte 2 wird die Montage erheblich vereinfacht. Die plattenförmige Ausformung ermöglicht zudem eine einfache Montage oder Nachrüstung an planen Oberflächen. Auch eine Befestigung an Montageöffnungen, Klappen oder in Nischen ist realisierbar. Die glatte Oberfläche der Verkleidungsplatte 2 ermöglicht zudem, eine Beschichtung oder Farbgebung der Verkleidungsplatte 2, die an das übliche optische Erscheinungsbild eines Marineschiffs 14 angepasst ist. Auf diese Weise kann die Verkleidungsplatte 2 beispielsweise in Marinegrau ausgeführt werden.
Die Verkleidungsplatte 2 weist ferner ein Reflexionsmittel 5 auf, welches in den Schaumkern 4 integriert bzw. eingeklebt ist. Das Reflexionsmittel 5 ist in Form einer Metalleinlage ausgebildet, wodurch Radarstrahlen 6 von dem Reflexionsmittel 5 reflektiert werden. Das Reflexionsmittel 5 ist in Form eines Sägezahnprofils bzw. gestuft ausgebildet, so dass die Oberflächenteilbereiche des Reflexionsmittels 5 stets gegenüber der Haupterstreckungsebene 7 der Verkleidungsplatte 2 geneigt sind. Alternativ umfasst das Reflexionsmittel 5 ein Gewebe (Gaze) und/oder eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffeinlage (CFK).
Damit die Verkleidungsplatte 2 trotzdem entlang einer zur Haupterstreckungsebene 7 senkrechten Richtung möglichst dünn ausgebildet werden kann, ist das Reflexionsmittel 5 aus einer Mehrzahl von ersten und zweiten Reflexionsschrägen 8, 9 aufgebaut, welche abwechselnd entlang einer zur Haupterstreckungsebene 7 parallelen Haupterstreckungsrichtung 10 des Reflexionsmittels 5 angeordnet sind. Dabei ist jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene 7 und der ersten Reflexionsschräge 8 ein erster Winkel 11 und wobei jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene 7 und der zweiten Reflexionsschräge 9 ein zweiter Winkel 12 ausgebildet ist, wobei der erste Winkel 11 stets kleiner als der zweite Winkel 12 ist. Ferner ist die Fläche der zweiten Reflexionsschräge 9 stets kleiner als die Fläche der ersten Reflexionsschräge 8.
Die gegenüber der Haupterstreckungsebene 7 geneigten Reflexionsschrägen 8, 9 sorgen dafür, dass entlang einer zur Haupterstreckungsebene 7 im Wesentlichen senkrechten Einfallsrichtung auf das Reflexionsmittel 5 einfallende Radarstrahlen 6 von dem Reflexionsmittel 5 in eine von der antiparallelen Einfallsrichtung abweichende Ausfallsrichtung reflektiert werden. Mit anderen Worten: Radarstrahlen 6, welche von einer Radarquelle 13 ausgesendet und senkrecht auf die Verkleidungsplatte 2 eintreffen, werden nicht frontal zurück zur Radarquelle 13 reflektiert, sondern von dem Reflexionsmittel 5 in andere Raumrichtungen mit zur Haupterstreckungsebene 7 parallelen Richtungsanteilen gelenkt. Die hat den Vorteil, dass ein mit der Radarquellen 13 verbundenes Radargerät ein geringeres Radarecho erhält und die Radarortung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 versehenen Marineschiffes 14 erschwert wird. Die effektive Radarrückstrahlfläche (RCS) des Marineschiffes 14 wird also erheblich reduziert.
In 2 ist eine schematische Teilansicht eines Marineschiffes 14 mit einer Vorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 entspricht der anhand von 1 vorstehend erläuterten Vorrichtung 1 zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes 14.
Im vorliegenden Beispiel ist ein Teil des Schiffsrumpfes 15, sowie das Deck 16 des Marineschiffes 14 gezeigt. Die Verkleidungsplatten 2 sind dabei an vertikalen Flächen von Schiffsaubauten 17 und auf Deck 16 befestigten Transportgütern 18 montiert, um die einfallenden Radarstrahlen von Radarquellen 13 anderer Schiffe nicht zurück in Richtung dieser Radarquellen 13 zu reflektieren, sondern in andere Raumrichtungen zu werfen und somit die Radarortung des Marineschiffes 14 zu erschweren.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Verkleidungsplatte
3: Deckschicht
4: Kern
5: Reflexionsmittel
6: Radarstrahlen
7: Haupterstreckungsebene
8: Erste Reflexionsschräge
9: Zweite Reflexionsschräge
10: Haupterstreckungsrichtung
11: Erster Winkel
12: Zweiter Winkel
13: Radarquelle
14: Marineschiff
15: Schiffsrumpf
16: Deck
17: Aufbauten
18: Transportgut
19: Wasserlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/020373 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur Reduktion der effektiven Radarrückstrahlfläche (RCS) eines Marineschiffes (14) aufweisend eine Verkleidungsplatte (2), welche an Schiffsaufbauten (17) oder Transportgut (18) des Marineschiffes (14) montierbar ist, wobei die Verkleidungsplatte (2) für Radarstrahlen (6) durchlässig ist, wobei die Vorrichtung (1) ferner ein Reflexionsmittel (5) aufweist, welches Radarstrahlen (6) reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmittel (5) in die Verkleidungsplatte (2) eingebettet ist und zumindest teilweise gegenüber einer Haupterstreckungsebene (7) der Verkleidungsplatte (2) geneigt ausgerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Reflexionsmittel (5) derart ausgebildet ist, dass entlang einer zur Haupterstreckungsebene (7) im Wesentlichen senkrechten Einfallsrichtung auf das Reflexionsmittel (5) einfallende Radarstrahlen (6) von dem Reflexionsmittel (5) in eine von der antiparallelen Einfallsrichtung abweichende Ausfallsrichtung reflektiert werden.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (5) ein Sägezahnprofil aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (5) aus einer Mehrzahl von ersten und zweiten Reflexionsschrägen (8, 9) aufgebaut ist, welche abwechselnd entlang der Haupterstreckungsrichtung (10) des Reflexionsmittels (5) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene (7) und der ersten Reflexionsschräge (8) ein erster Winkel (11) und wobei jeweils zwischen der Haupterstreckungsebene (7) und der zweiten Reflexionsschräge (5) ein zweiter Winkel (12) ausgebildet ist, wobei der erste Winkel (11) und der zweite Winkel (12) ungleich sind und wobei insbesondere der erste Winkel (11) kleiner als der zweite Winkel (12) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Winkel (11) zwischen 5 und 60 Grad und besonders bevorzugt zwischen 10 und 30 ganz besonders bevorzugt zwischen 15 und 25 Grad liegt und/oder wobei der zweite Winkel (12) zwischen 60 und 100 Grad und besonders bevorzugt zwischen 70 und 90 ganz besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 85 Grad liegt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verkleidungsplatte (2) eine im Wesentlichen starre Sandwichplatte umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Sandwichplatte zwei Deckschichten (3) und einen zwischen den beiden Deckschichten (3) angeordneten Kern (4) aufweist, wobei die Deckschichten (3) vorzugsweise jeweils glasfaserverstärkten Kunststoff umfassen und/oder wobei der Kern (4) vorzugsweise einen Schaumkern umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (5) eine leitfähige Folie umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (5) eine Metalleinlage, ein Gewebe und/oder eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff-einlage umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reflexionsmittel (5) innerhalb des Kerns (4) angeordnet ist.
Marineschiff (14) aufweisend einen Schiffsaufbau (17) oder Transportgut (18), an welchem eine Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche montiert ist.