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Militär

Phalanx CIWS

BeschreibungGeschichteDesignFunktionsweiseVersionenTechnische DatenMunitionBetreiberCenturion C-RAM

Beschreibung

Das Mk 15 Phalanx CIWS (Close-in Weapon System) ist ein Nahbereichsverteidigungssystem zur automatisierten Abwehr von eingehenden Bedrohungen, wie zum Beispiel Anti-Schiffs-Raketen (Anti-ship Missile, AShMs), Luft-Boden-Raketen (Air-to-surface Missile; ASM), Flugzeugen, Skimmer oder kleinen Booten.

Es besteht aus einer radargesteuerten sechsläufigen Gatling-Maschinenkanone, die auf einem schwenkbaren Sockel montiert ist.

Aufgrund der charakteristischen tonnenförmigen Radarkuppel und automatischen Funktionsweise, wird das Waffensystem oft auch als R2-D2 bezeichnet, nach dem Droiden aus den Star-Wars-Filmen.

Geschichte

Der erste Prototyp des Systems wurde der U.S. Navy 1973 zur Erprobung auf dem Lenkwaffen-Zerstörer USS King (DDG-41) der Farragut Klasse zur Verfügung gestellt. Es wurde festgestellt, dass Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich waren. Das Einsatztauglichkeitsmodell schloss 1977 an Bord des Zerstörers USS Bigelow (DD-942) de Forrest-Sherman Klasse erfolgreich seine Einsatzerprobung ab und übertraf die Spezifikationen für Wartung, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Es folgte eine weitere erfolgreiche Evaluierung und das Waffensystem wurde 1978 für die Produktion zugelassen.

Das erste vollständig ausgerüstete Schiff war der Flugzeugträger USS Coral Sea (CV-43) der Midway Klasse im Jahr 1980. Die U.S. Navy begann 1984 mit der Ausrüstung der Schiffe, die sich nicht im Kampfeinsatz befanden.

Inzwischen setzt die U.S. Navy das System auf allen Überwasserkampfschiffen ein, mit Ausnahme der Zumwalt Klasse (Destroyer, DDG) und San-Antonio Klasse (Amphibious Transport Dock, LPD). Weitere Nutzer sind u.a. die U.S. Coast Guard (USCG), die Royal Navy, die Royal Australian Navy, Japan, Südkorea und Taiwan.

Design

Grundlage des Systems ist die sechsläufige 20 mm Gatling-Maschinenkanone M61A1 Vulcan (GAU-4), die seit 1959 in verschiedenen taktischen Flugzeugen der U.S. Air Force eingesetzt wird und mit einem Ku-Band-Feuerkontrollradarsystem zur Zielerfassung und -verfolgung verbunden ist.

Dieses bewährte System wurde mit einer speziell angefertigten Lafette kombiniert, die schnelle Höhen- und Quergeschwindigkeiten ermöglicht, um ankommende Ziele zu verfolgen. Die Lafette ist eine in sich geschlossene Einheit, in der die Maschinenkanone, ein automatisches Feuerleitsystem und alle anderen wichtigen Komponenten untergebracht sind, so dass sie mit Hilfe ihres computergesteuerten Radarsystems automatisch suchen, erkennen, bestätigen, verfolgen und schießen kann.

Aufgrund des in sich geschlossenen Systems eignet es sich ideal für Unterstützungsschiffe, die über keine integrierten Zielsysteme und im Allgemeinen nur über begrenzte Sensoren verfügen. Die gesamte Einheit hat eine Masse von 5.600 bis 6.100 kg (12.400 bis 13.500 lb).

Funktionsweise

Das Phalanx CIWS ist als letzte Verteidigungslinie konzipiert. Aufgrund der Konstruktionskriterien ist seine effektive Reichweite im Vergleich zur Reichweite moderner Luft-Boden-Raketen (ASM) sehr gering und liegt zwischen 2 bis 9 km (1,1 bis 4,8 sm).

Das System benötigt nur minimale Eingaben vom Schiff, so dass es trotz einer Beschädigung des Schiffes (z.B. Ausfall von Radarsystemen, Combat Information Center) eigenständig funktionieren kann. Für den Betrieb sind lediglich eine dreiphasige 440-V-Wechselstromversorgung bei 60 Hz und Wasser (zur Kühlung der Elektronik) erforderlich. Solange also ausreichend Kühlwasser, notwendiger Strom und Munition zur Verfügung stehen, werden weitere Angriffe automatisch abwehren.

Für den vollen Betrieb, einschließlich einiger nicht wesentlicher Funktionen, verfügt es auch über Eingänge über den wahren Kompasskurs des Schiffes und 115 V AC für das WinPASS-Subsystem.

WinPASS (Windows-based Parameter Analysis and Storage Subsystem) ist ein in die lokale Kontrollstation eingebauter Sekundärcomputer, mit dem Techniker verschiedene Tests der Systemhardware und -software zu Wartungs- und Fehlerbehebungszwecken durchführen können. Es speichert auch Daten von allen Einsätzen, die das System durchführt, damit sie später analysiert werden können.

Radarsysteme

Das Phalanx CIWS verfügt über zwei Antennen, die bei der Bekämpfung von Zielen zusammenwirken.

Die erste Antenne, die für die Suche zuständig ist, befindet sich innerhalb des Radoms auf der Waffensteuerungsgruppe. Dieses Suchsystem liefert dem CIWS-Computer Informationen über Peilung, Entfernung, Geschwindigkeit, Kurs und Höhe potenzieller Ziele. Diese Informationen werden analysiert, um festzustellen, ob das erkannte Objekt vom System bekämpft werden kann und soll.

Sobald der Computer ein gültiges Ziel identifiziert hat, bewegt sich die Lafette in Richtung des Ziels und übergibt das Ziel ab einer Entfernung von etwa 8 km dann an die Verfolgungsantenne (Tracking-Antenne). Diese ist äußerst präzise, überblickt aber einen viel kleineren Bereich. Das Tracking-Subsystem beobachtet das Ziel, bis der Computer feststellt, dass die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Treffers maximiert ist. Dann feuert das System je nach den vorgegebenen Bedingungen des Bedieners entweder automatisch in etwa 2 km Entfernung oder empfiehlt dem Bediener das Feuer zu eröffnen. Während es 75 Schuss pro Sekunde abfeuert, verfolgt das System die auslaufenden Geschosse und 'läuft' auf dem Ziel.

Kontaktzielidentifizierung

Das Phalanx CIWS kann keine Identifizierung von Freund oder Feind durchführen, auch bekannt als IFF (Identification friend or foe). Es verfügt nur über die Daten, die es in Echtzeit von den Radarsystemen sammelt, um zu entscheiden, ob das Ziel eine Bedrohung darstellt und es zu bekämpfen. Ein Kontakt muss mehrere Kriterien erfüllen, damit das System ihn als Ziel ansieht:

1. Vergrößert oder verkleinert sich die Reichweite des Ziels im Verhältnis zum Schiff?
Das Suchradar des CIWS sieht Kontakte, die sich außerhalb der Reichweite befinden, und verwirft sie. Das System greift ein Ziel nur an, wenn es sich dem Schiff nähert.

2. Ist der Kontakt in der Lage zu manövrieren, um das Schiff zu treffen?
Wenn ein Kontakt nicht direkt auf das Schiff zusteuert, prüft das CIWS seinen Kurs im Verhältnis zum Schiff und seine Geschwindigkeit. Es entscheidet dann, ob der Kontakt noch ein Manöver durchführen kann, um das Schiff zu treffen.

3. Bewegt sich der Kontakt zwischen der minimalen und der maximalen Geschwindigkeit?
Das CIWS ist in der Lage, Ziele zu bekämpfen, die sich in einem breiten Geschwindigkeitsbereich bewegen, der jedoch nicht unendlich groß ist. Das System verfügt über eine Höchstgeschwindigkeitsgrenze für Ziele. Wenn ein Ziel diese Geschwindigkeit überschreitet, wird es vom CIWS nicht angegriffen. Das System verfügt auch über eine Zieluntergrenze für die Mindestgeschwindigkeit, unterhalb derer es keinen Kontakt herstellt. Der Bediener kann die Mindest- und Höchstgeschwindigkeit innerhalb der Grenzen des Systems einstellen.

Handhabungssystem für Munition

Das Munitionshandhabungssystem besteht aus zwei Förderbandsystemen. Das erste transportiert die Munition aus der Magazintrommel zur Maschinenkanone, das zweite transportiert leere Patronen oder nicht abgefeuerte Munition zum anderen Ende der Trommel.

Versionen

Block 0 Die erste einsatzbereite Version umfasste das ursprüngliche Such-/Ziel-Radar sowie die 20 mm Gatling Maschinenkanone M61A1 mit 989 Schuss und einer Feuerrate von 3000 Schuss/min.
Block 1Es wurde ein neues Suchradar eingebaut, welches genauer arbeitet, einen weiteren Suchradius abdeckt und mehr Möglichkeiten hat, hochfliegende Flugkörper zu erfassen. Die Läufe der Kanone wurden besser fixiert, was die Reichweite und Präzision erhöht. Des Weiteren wurde die Feuerrate von 3.000 auf 4.500 Schuss/min erhöht. Anstatt der Munition auf Basis von abgereichertem Uran wurde Wolframmunition eingeführt, wobei auch das Magazin von 960 auf 1.500 Schuss vergrößert wurde.
Block 1AUm die Rechenleistung weiter zu erhöhen, wurde das System mit einem High Order Language Computer ausgerüstet, der besser und schneller auf manövrierende, schnelle Ziele reagieren kann. Das Feuerleitsystem konnte nun auch mit einem RAM-Starter gekoppelt werden, um diesen mit Zieldaten zu versorgen.
Block 1BDas Hauptmerkmal dieser Version ist das seitlich montierte FLIR- und AAVT (Automatic Acquisition Video Tracker)-System. Hauptzweck ist die bessere Erfassung von Seeminen, Drohnen, Flugzeugen, kleinen Booten und Hubschraubern, die das System nun autonom bekämpfen kann. Das FLIR/AAVT-System verbessert außerdem die Leistungsfähigkeit gegenüber modernen, überschallschnellen Flugkörpern, da diese nun durch eine zusätzliche EO-Zielerfassung schneller und präziser bekämpft werden können. Zusätzlich wurde ein neuer Munitionstyp eingeführt, der in Tests der U.S. Navy hinsichtlich der Abschusswahrscheinlichkeit (engl. kill probability) an die Leistung von 30 mm Munition heranreicht. Auch die Effektivität der Maschinenkanone wurde ein weiteres Mal gesteigert und weist nun etwa 35% weniger Streuung auf als das Basismodell. In der Baseline 1 Ausführung wird auch die neu entwickelte Radaranlage des SeaRAM CIWS implementiert.

Technische Daten

MaschinenkanoneBlock 0Block 1ABlock 1BBlock 2
Lauflänge:1.520 mm1.520 mm1.520 mm1.981 mm
Kadenz:3.000 Schuss/min3.000 Schuss/min
oder
4.500 Schuss/min
3.000 Schuss/min
oder
4.500 Schuss/min
3.000 Schuss/min
oder
4.500 Schuss/min
Magazinkapazität:989 Schuss1.550 Schuss1.550 Schuss1.550 Schuss
Mündungsgeschwindigkeit:1.113 m/s1.113 m/s1.113 m/s1.113 m/s
Maximale Reichweite:5.500 m5.500 m5.500 m5.500 m
Feuerreichweite:ca. 3.500 mca. 3.500 mca. 3.500 mca. 3.500 m
Zerstörungsreichweite:ca. 1.500 mca. 1.500 mca. 1.500 mca. 1.500 m
Streuung:1,2 mrad0,8 mrad0,8 mrad0,8 mrad
LafetteBlock 0Block 1ABlock 1BBlock 2
Beweglichkeit horizontal:± 150°± 150°± 150°± 150°
Beweglichkeit vertikal:-10° bis +80°-20° bis +80°-20° bis +80°-25° bis +80°
Geschwindigkeit horizontal:100°/sec100°/sec100°/sec115°/sec
Geschwindigkeit vertikal:86°/sec86°/sec86°/sec115°/sec
Drehradius:3,48 m3,48 m3,48 mk. A.
Such- / FeuerleitsensorenBlock 0Block 1ABlock 1BBlock 2
Frequenzbereich:12-18 GHz12 - 18 GHz12 - 18 GHz12 - 18 GHz
Verfolgungsgenauigkeit:2 - 3 mrad2 - 3 mrad2 - 3 mrad2 - 3 mrad
Betriebsmodi:• MTI
• Impuls/Doppler
• Monopuls
• MTI
• Impuls/Doppler
• Monopuls
• MTI
• Impuls/Doppler
• Monopuls
• MTI
• Impuls/Doppler
• Monopuls
FLIRBlock 0Block 1ABlock 1BBlock 2
Frequenzbereich:2,5 - 38 THz
Infrarot Frequenzbereich:8 - 12 µm
Verfolgungsgenauigkeit:0,01 - 0,05 mrad
EnergiebedarfBlock 0Block 1ABlock 1BBlock 2
Suchmodus:18 kW18 kW18 kW18 kW
Verfolgungsmodus:70 kW70 kW70 kW70 kW

Munition

BezeichnungMk 149Mk 149-2Mk 149-4Mk 244-0 ELC
Typ:APDSAPDSAPDSAPDS
Kaliber:20 mm20 mm20 mm20 mm
Patronengewicht:263 g263 g263 gk. A.
Patronenlänge:168 mm168 mm168 mm< 168 mm
Projektilgewicht:100 g100 g100 g150 g
Projektillänge:102 mm102 mm102 mm> 102 mm
Penetratormaterial:abgereichertes Uranabgereichertes UranWolframcarbidWolframcarbid
Penetratorkaliber:12,75 mm12,75 mm12,75 mm17,60 mm
Penetratorgewicht:70 g70 g70 g105 g
Verwendung:Block 0Block 0Block 1 / Block 1ABlock 1B

Betreiber

LandTypKlasseAktivim BauGeplant
AustralienDDGLenkwaffen-ZerstörerHobart3
FFGLenkwaffen-FregatteCity3
LSDDocklandungsschiffBay1
AORVersorgungstankerSupply2
ChileDDGLenkwaffen-ZerstörerAdelaide2
GriechenlandFFGLenkwaffen-FregatteElli9
FFGLenkwaffen-FregatteHydra4
AORVersorgungstankerEtna1
IsraelFFLGLenkwaffen-KorvetteSa'ar 53
JapanDDGLenkwaffen-ZerstörerAtago2
DDGLenkwaffen-ZerstörerHatakaze2
DDGLenkwaffen-ZerstörerKongo4
DDGLenkwaffen-ZerstörerMaya2
DDHHubschrauber-ZerstörerHyūga2
DDHHubschrauber-ZerstörerIzumo2
DDZerstörerAsagiri6
DDZerstörerAsahi2
DDZerstörerHatsuyuki8
DDZerstörerMurasame9
DDZerstörerTakanami5
DEGeleitzerstörerAbukuma6
DEGeleitzerstörerAkizuki4
LSTPanzerlandungsschiffOsumi3
KanadaFFGLenkwaffen-FregatteHalifax12
FFGLenkwaffen-Fregatte15
NeuseelandFFFregatteAnzac2
PolenFFGLenkwaffen-FregatteOliver Hazard Perry2
PortugalFFFregatteVasco da Gama3
SüdkoreaFFGLenkwaffen-FregatteDaegu53
FFGLenkwaffen-FregatteIncheon6
LHCAmphibisches AngriffsschiffDokdo2
AOESchnelles KampfunterstützungsschiffSoyang1
ThailandFFGLenkwaffen-FregatteBhumibol Adulyadej1?
FFFregatteKnox2
TaiwanDDGLenkwaffen-ZerstörerKidd4
FFGLenkwaffen-FregatteOliver Hazard Perry8
FFFregatteKnox6
FFFregatteKang Ding (La Fayette)6
PGGLenkwaffen-PatrouillenbootTuo Chiang22
LPDAmphibisches DockschiffYushan1
LSDDocklandungsschiffAnchorage1
AOESchnelles KampfunterstützungsschiffPanshih1
GroßbritannienCVNAngriffsflugzeugträgerQueen Elizabeth2
DDGLenkwaffen-ZerstörerDaring6
FFGLenkwaffen-FregatteCity44
LPDAmphibisches DockschiffAlbion2
LSDDocklandungsschiffBay3
AOESchnelles KampfunterstützungsschiffTide4
AORVersorgungstankerWave2

Centurion C-RAM

Auf der Suche nach einer Lösung für die ständigen Raketen- und Mörserangriffe auf Stützpunkte im Irak forderte die U.S. Army im Mai 2004 im Rahmen ihrer Initiative zur Bekämpfung von Raketen, Artillerie und Mörsern ein schnell einsetzbares Abwehrsystem. Das Endergebnis dieses Programms war das Centurion C-RAM. Es ist im Grunde eine terrestrische Version des Phalanx CIWS und bereits im November desselben Jahres einem Proof-of-Concept-Test unterzogen. Der Einsatz im Irak begann 2005, wo es zum Schutz von vorgeschobenen Stützpunkten und anderen wichtigen Einrichtungen in und um die Hauptstadt Bagdad eingesetzt wurde.

Israel kaufte ein einzelnes System zu Testzwecken und erwog Berichten zufolge den Kauf des Systems zur Abwehr von Raketenangriffen und zur Verteidigung wichtiger Militäreinrichtungen. Aufgrund der Entwicklung und Leistung des israelischen Iron-Dome-Systems wurde der Kauf oder Einsatz von Centurion nicht weiter verfolgt.

Jedes Centurion-System besteht aus einem modifizierten Phalanx CIWS Block 1B, das von einem angeschlossenen Generator angetrieben wird und auf einem Anhänger montiert ist, um Mobilität zu gewährleisten. Es ist mit der gleichen 20 mm Gatling Maschinenkanone M61A1 ausgestattet und ebenfalls in der Lage, 4.500 20 mm Geschosse pro Minute abzufeuern. Wie die Version der Marine verwendet es ein Ku-Band-Radar und eine Wärmebildkamera (FLIR), um ankommende Geschosse zu erkennen und zu verfolgen. Das System ist auch in der Lage, Oberflächenziele zu bekämpfen und kann eine Elevation von minus 25 Grad zu erreichen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen den land- und seegestützten Varianten ist die Wahl der Munition. Während die Phalanx-Systeme der Marine panzerbrechende Wolframgeschosse abfeuern, verwendet das Centurion-System 20 mm HEIT-SD Geschosse (High-Explosive Incendiary Tracer, Self-Destruct), die ursprünglich für das M163 Vulcan Air Defense System entwickelt wurde. Diese Geschosse explodieren beim Aufprall auf das Ziel oder beim Ausbrennen der Leuchtspur, wodurch das Risiko von Kollateralschäden durch Geschosse, die ihr Ziel nicht treffen, erheblich reduziert wird.

Laut Berichten zufolge, ist ein Centurion-System in der Lage, ein Gebiet von 1,3 km² (0,5 sq mi) zu verteidigen.

Im Jahr 2008 gab es mehr als 20 Systeme zum Schutz von Stützpunkten im Einsatzgebiet des U.S. Central Command. Aufgrund des Erfolgs von wurden im September 2008 23 weitere Systeme bestellt.

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