Sonoboje sind Einweg-Meeresmessgeräte, die zur Erfassung akustischer oder umweltbezogener Daten sowie zur Weiterleitung dieser Daten an entfernte Plattformen im Rahmen von Operationen zur U-Boot-Abwehr (ASW) eingesetzt werden. Zu diesen Systemen gehören passive und gerichtete Sensoren zur akustischen Erkennung und Peilungsbestimmung, aktive Sonarbojen zur Echoentfernungsmessung, multistatische Sender- und Empfängerkonfigurationen sowie Bathythermographen zur Beurteilung der Schallausbreitung unter Wasser.
Auf dieser Seite werden Hersteller und Anbieter von Sonarbojen vorgestellt, deren Systeme die Erkennung, Ortung, Klassifizierung und Verfolgung von U-Booten sowie die Analyse von Zielbewegungen und die Gebietsüberwachung unterstützen.
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Fortschrittliche Missionssysteme für Streitkräfte in den Bereichen Land, Luft, See und Weltraum
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Eine Sonoboy ist ein Einweg-Messgerät, das im Meer ausgesetzt wird, um akustische oder umweltbezogene Informationen zu erfassen und an eine entfernte Verarbeitungsplattform weiterzuleiten. In der U-Boot-Abwehr (ASW) ermöglichen Sonoboys es Seeaufklärungsflugzeugen und Hubschraubern, verteilte Sensorfelder aufzubauen, ohne das Luftfahrzeug selbst ins Wasser bringen zu müssen. Die US-Marine beschreibt Sonoboje als aus der Luft abgeworfene elektromechanische Sensoren, die dazu dienen, akustische Unterwasserinformationen an entfernte Verarbeitungsstellen weiterzuleiten.
Moderne ASW-Sonoboje-Systeme vereinen Unterwassersensoren, Signalverarbeitungselektronik, Funkkommunikation, Auftriebsvorrichtungen, Stromversorgungen und Ausbringungsmechanismen in einem kompakten Gehäuse. Verschiedene Sonarbojen-Typen unterstützen passives Abhören, aktive Echoortung, multistatische Operationen, Umweltmessungen und Spezialmissionen. Der Einsatz von Sonarbojen kann daher auf die akustische Umgebung sowie auf die jeweilige Aufgabe der Erkennung, Ortung, Klassifizierung oder Verfolgung zugeschnitten werden.
Die Sonarboje von ASELSAN, die aselBUOY 100 P.
Passive Sonoboje nehmen Unterwasser-Schallenergie auf, ohne selbst Sonarsignale auszusenden. Sie können Maschinen, Antriebe und andere akustische Signaturen erkennen, während sie akustisch passiv bleiben. Herkömmliche LOFAR-Sonarbojen verwenden omnidirektionale Hydrophone für die Low Frequency Analysis and Recording (LOFAR), wobei die empfangenen akustischen Informationen zur Verarbeitung an die Überwachungsplattform übertragen werden.
Richtungsabhängige passive Systeme ergänzen die akustische Erkennung um Peilinformationen. Die DIFAR-Sonoboy, kurz für „Directional Frequency Analysis and Recording“ (DIFAR), kombiniert den passiven akustischen Empfang mit einer richtungsabhängigen Erfassung, sodass Bediener die Peilung eines Kontakts abschätzen können. Mehrere gerichtete Sonoboje können die Lokalisierung und Verfolgung unterstützen und ermöglichen es einem Flugzeug gleichzeitig, ein breiteres akustisches Feld zu überwachen. In Unterlagen der US-Marine wird die AN/SSQ-53-Familie als gerichtete passive Sonoboje bezeichnet.
Eine aktive Sonoboje sendet akustische Energie ins Wasser aus und empfängt Echos von unter Wasser befindlichen Objekten. Befehlsaktivierte aktive Sonoboje (CASS) ermöglichen es der Überwachungsplattform, bestimmte Aspekte der aktiven Übertragung nach dem Ausbringen zu steuern. Die DICASS-Sonoboy, kurz für „Directional Command Activated Sonobuoy System“ (DICASS), liefert aktive Entfernungs-, Peilungs- und Doppler-Daten, die bei der Ortung und Verfolgung hilfreich sein können.
Kombinierte Sonoboje integrieren komplementäre akustische Funktionen innerhalb einer ASW-Architektur, sodass aktive und passive Informationen zum gleichen taktischen Lagebild beitragen können. Die Kombination von Erfassungsmodi kann größere Flexibilität bieten, wenn Umweltbedingungen, das Verhalten des Ziels oder Missionsanforderungen den Einsatz einer einzigen akustischen Technik unzureichend machen.
Bei der multistatischen U-Boot-Abwehr (ASW) wird die akustische Quelle von einem oder mehreren Empfängern getrennt. Sender-Sonoboje senden akustische Signale aus, während Empfänger-Sonoboje die daraus resultierenden Echos an anderen Positionen im Feld erfassen. Die ADAR-Sonoboy, kurz für „Air Deployable Active Receiver“ (ADAR), ist ein passives akustisches Empfangselement, das im Rahmen multistatischer aktiver Operationen eingesetzt wird und selbst kein aktiver Sender ist. Diese verteilte Geometrie kann die Flexibilität der großflächigen akustischen Suche verbessern.
Bathythermograph-Sonoboje messen die Wassertemperatur in Abhängigkeit von der Tiefe und liefern damit Umweltinformationen, die zur Beurteilung der akustischen Ausbreitung unter Wasser herangezogen werden. Temperaturgradienten und Thermoklinen können Schall brechen und die effektive Sensortiefe sowie die Sonarleistung erheblich beeinflussen. Bathythermograph-Daten helfen daher den Besatzungen bei der Auswahl geeigneter Taktiken für den Einsatz von Sonarbojen, anstatt U-Boote direkt zu orten.
Sonoboje für Spezialmissionen sind für Anforderungen ausgelegt, die über die Kernfunktionen der passiven, aktiven, multistatischen und bathythermographischen Sonoboje hinausgehen. Zu ihren Funktionen können Umweltmessungen, Kommunikation, akustische Signalisierung, Tests oder andere missionsspezifische Erfassungsaufgaben gehören. Die individuellen Spezifikationen der Sonobojen hängen von der vorgesehenen Plattform, dem akustischen Einsatzzweck, der Einsatztiefe, der Betriebsdauer und den Schnittstellenanforderungen ab.
Sonobojen für die U-Boot-Abwehr (ASW) sorgen für eine verteilte akustische Abdeckung des gesamten Einsatzgebiets. Passive Sensoren suchen nach charakteristischen Unterwassergeräuschen, während aktive Systeme Reflexionen erfassen, die durch ausgesendete akustische Energie erzeugt werden. Der Sensortyp und die Platzierung der Sonoboje werden entsprechend der zu erwartenden akustischen Umgebung und den Suchanforderungen ausgewählt.
Die Erkennung stellt fest, dass ein potenzielles Ziel vorhanden ist, während die Lokalisierung dessen Position mit größerer Genauigkeit bestimmt. Peilrichtungen, aktive Reichweiten und Messungen mehrerer Sonoboje können miteinander korreliert werden, um die Position eines Ziels zu verfeinern und die Positionsunsicherheit zu verringern.
Die akustische Signalverarbeitung hilft den Bedienern dabei, U-Boot-Kontakte von Überwasserschiffen, biologischen Geräuschen, Umwelteinflüssen und anderen akustischen Quellen zu unterscheiden. Bei der Klassifizierung können Frequenzmerkmale, Toninformationen, Breitband-Signaturen, Doppler-Verhalten sowie über mehrere Sensoren gesammelte Beobachtungen herangezogen werden.
Sobald ein Kontakt lokalisiert und klassifiziert wurde, können aufeinanderfolgende Sonarbojen-Erfassungen dazu beitragen, die Spur des U-Boots während seiner Bewegung aufrechtzuerhalten. Flugzeuge können entlang der voraussichtlichen Route zusätzliche Sensoren einsetzen, um den akustischen Kontakt aufrechtzuerhalten und das taktische Lagebild zu aktualisieren.
Die Zielbewegungsanalyse nutzt aufeinanderfolgende Beobachtungen, um Kurs, Geschwindigkeit und Position eines U-Boots im Zeitverlauf abzuschätzen. Peilungen und Entfernungsangaben von entsprechend positionierten Sensoren können diese Schätzungen verbessern, insbesondere wenn mehrere Beobachtungen geometrisch unterschiedliche Messwerte liefern.
Sonarbojenfelder können entlang wahrscheinlicher Transitrouten angeordnet oder über ein festgelegtes Suchgebiet verteilt werden. Sperrmuster legen den Schwerpunkt auf die Erkennung entlang einer Linie oder eines Engpasses, während Konfigurationen zur Flächensuche eine breitere Abdeckung bieten. Die effektive Gestaltung der Muster hängt von der Sensorleistung, den akustischen Bedingungen, den verfügbaren Sonarbojen und der Größe des Überwachungsgebiets ab.
Obwohl sich die Konstruktionen erheblich unterscheiden, kombinieren die meisten Sonoboy-Systeme mehrere mechanische, akustische, elektronische und kommunikationstechnische Elemente.
| Sonobuoy-Komponente | Funktion |
| Hydrofone und akustische Wandler | Erfassen den akustischen Druck unter Wasser, während Wandler in aktiven Systemen zudem akustische Signale aussenden und die resultierenden Echos empfangen können. |
| Vertikale und gerichtete akustische Arrays | Bieten Richtempfindlichkeit, Strahlformung oder verbesserte Peilinformationen. |
| Akustische Quellenbaugruppen | Erzeugen kontrollierte Unterwassersignale für den Betrieb von aktiven und multistatischen Sonarsystemen. |
| Signalaufbereitung und Bordelektronik | Verstärken, aufbereiten, codieren und verwalten die Sensorausgänge vor der Übertragung. |
| Funksender und Antennen | Übertragen akustische oder Umgebungsdaten an einen Sonarbojen-Empfänger an Bord der Überwachungsplattform. |
| Stromversorgungen und Batterien | Versorgung mit elektrischer Energie für Sensorik, Elektronik, Kommunikation und Steuerungsfunktionen. |
| Auftriebssysteme | Halten die Sonobojen-Schwimmer und die Antenne an der erforderlichen Position an der Meeresoberfläche. |
| Fallschirme und Absenksysteme | Sofern vorhanden, steuern sie den Abstieg aus der Luft ins Wasser und schützen den Sensor während des Ausbringens der Sonoboy. |
| Tiefeneinstellmechanismen | Positionieren Sie Hydrophone, Wandler oder Arrays in der gewählten Betriebstiefe. |
| Umwelt- und Temperatursensoren | Messen Parameter, die zur Charakterisierung der Wassersäule und der akustischen Umgebung dienen. |
Interoperabilität ist wichtig, da Sonoboje mit Abschussvorrichtungen, Empfangssystemen, Verarbeitungshardware und multinationalen ASW-Architekturen kompatibel sein müssen. Zu den wichtigsten Aspekten zählen:
Für Hersteller von Sonarbojen umfasst die Einhaltung der geltenden Spezifikationen mehr als nur die akustische Leistung. Physikalische Schnittstellen, Kommunikationskompatibilität, Speicherkonfiguration sowie das Transportrohr oder der Abschussbehälter der Sonarboje können die Integration in die Plattform beeinflussen.
Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt zunehmend auf der Verbesserung dezentraler Sensorik, Verarbeitung, Kommunikation und Plattformintegration, anstatt einzelne Sonarbojen der Marine als isolierte akustische Sensoren zu betrachten.
NAVAIR strebt zudem Verbesserungen im Bereich der Multi-Static Active Coherent (MAC)-ASW an, darunter Verbesserungen der Signalverarbeitung, erweiterte Suchfähigkeiten, Störsignalreduzierung sowie die Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen. Diese Entwicklungen untermauern die anhaltende Bedeutung von Sonobojen als dezentrale Erfassungselemente innerhalb zunehmend integrierter Unterwasserkriegführungssysteme.
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