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Die Erfindung bezieht sich auf das Zerstören von Seeminen mittels einer Hohlladung auf einem Unterwasserfahrzeug.
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Unterwasserfahrzeuge können für die Zerstörung von Seeminen mit einer Hohlladung ausgestattet sein, mit der die Seemine zerstört werden kann. Die Hohlladung wird typischerweise mittels eines Aufprallauslösers gezündet. In diesem Fall wird das Unterwasserfahrzeug bei der Zerstörung der Seemine ebenfalls zerstört.
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Die Hohlladung wird verwendet, um die Seemine sicher durch eine große, punktuelle Energieeinwirkung zu zerstören, indem die Seemine zur Detonation gebracht wird. Dies wird als sympathetische Zündung bezeichnet. Es gibt jedoch Konstellationen, in denen die Seemine nicht zur Detonation gebracht werden, aber dennoch unschädlich gemacht werden soll. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Seemine in der Nähe von Infrastruktur, beispielsweise einem Brückenpfeiler, einer Gasleitung oder einer Telekommunikationsleitung, liegt. Hier kann es das Ziel sein, nur die Elektronik der Seemine zu zerstören. Beispielsweise wird ein Loch in die Hülle der Seemine gerissen, durch die Wasser in die Seemine eindringt und die Elektronik zerstört, ohne jedoch den Sprengstoff der Seemine zur Detonation zu bringen. Mit den bekannten, auf Unterwasserfahrzeugen verwendeten Hohlladungen ist das Zerstören solcher Seeminen nicht möglich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für das Zerstören von Seeminen zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ausführungsbeispiele zeigen ein Unterwasserfahrzeug zur Zerstörung von Seeminen. Das Unterwasserfahrzeug weist eine Hohlladung und eine Steuereinheit auf. Die Hohlladung umfasst einen Trichter, Sprengstoff und zwei Zünder (d.h. einen ersten Zünder und einen zweiten Zünder). Als Trichter wird ein Konus bzw. ein konusförmiges Objekt bezeichnet, das nicht massiv ist, sondern nur eine Mantelfläche und optional eine Deckfläche aufweist. Als Trichter ist ein (Hohl-) Kegel oder ein (Hohl-) Kegelstumpf geeignet. Grundfläche und/oder optional Deckfläche des Trichters sind typischerweise nicht materiell, sondern ergeben sich aus einer Verbindung der jeweiligen Enden der Mantelfläche. In anderen Worten sind Grundfläche und/oder optional Deckfläche des Trichters typischerweise nicht physikalisch vorhanden, sondern nur virtuell. Die Deckfläche kann jedoch auch physikalisch vorhanden sein.
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Der Sprengstoff ist um die Mantelfläche des Trichters herum angeordnet. Insbesondere schließt der Sprengstoff die gesamte, nach außen gerichtete Mantelfläche ein. Der erste Zünder ist an einem verjüngten Ende des Trichters angeordnet. D.h. der erste Zünder befindet sich an der Spitze bzw. der Deckfläche des Trichters. Der zweite Zünder ist beabstandet von dem ersten Zünder. D.h., der zweite Zünder befindet sich an einer anderen Position relativ zu dem Trichter als der erste Zünder und beide Zünder liegen auch nicht direkt nebeneinander. Die Hohlladung entspricht demnach bekannten Hohlladungen, ergänzt um den zweiten Zünder.
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Für das Auslösen der Zünder gibt es zwei Optionen:
- a) Die Steuereinheit steuert wahlweise den ersten Zünder an, um den Sprengstoff an dem verjüngten Ende des Trichters zu zünden und eine gerichtete Sprengung zu erhalten. Alternativ steuert die Steuereinheit den zweiten Zünder an, um den Sprengstoff an der Stelle zu zünden, an der der zweite Zünder angeordnet ist. In diesem Fall kann das Auslösen beider Zünder automatisch oder per Fernzündung erfolgen. Eine automatische Zündung tritt beispielsweise bei Einsetzen eines vorbestimmten Ereignisses ein. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Aufprall des Unterwasserfahrzeugs detektiert wird. Der Detektor zur Detektion des Aufpralls kann ein elektrisches Signal erzeugen und die Steuereinheit kann dann basierend auf dem elektrischen Signal den ersten Zünder ansteuern. So kann in der Steuereinheit beispielsweise eine Bedingung hinterlegt sein, unter der der erste Zünder auslösen darf, beispielsweise um eine ungewollte Zündung zu verhindern. Ein solcher Zünder kann als elektronischer Aufprallzünder bezeichnet werden.
- b) Der erste Zünder ist ausgebildet, bei einem Aufprall des Unterwasserfahrzeugs zu zünden, um den Sprengstoff an dem verjüngten Ende des Trichters zu zünden und eine gerichtete Sprengung zu erhalten. D.h. der erste Zünder kann durch einen Aufprall des Unterwasserfahrzeugs auf die Mine gezündet werden. Die Steuereinheit steuert den zweiten Zünder an, um den Sprengstoff an der Stelle zu zünden, an der der zweite Zünder angeordnet ist. In diesem Fall kann von einem mechanischen Aufprallzünder gesprochen werden.
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Idee ist es, neben der bekannten Zündung der Hohlladung an dem verjüngten Ende, die die Hohlladung wegen ihrer durch den Trichter hindurch gerichteten Sprengung so effektiv macht, einen weiteren Zündungspunkt des Sprengstoffs der Hohlladung vorzusehen. Der zweite Zündungspunkt resultiert in einer anderen Art der Sprengung als der durch den Trichter hindurch gerichteten Sprengung. Vorteilhafterweise trifft bei dieser anderen Art der Sprengung durch den zweiten Zünder weniger Energie auf der Seemine auf, also bei der Zündung der Hohlladung durch den ersten Zünder.
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In Ausführungsbeispielen ist der zweite Zünder derart angeordnet ist, dass das Zünden des Sprengstoffs in einer diffusen Sprengung resultiert. Die diffuse Sprengung wird auch als Blast bezeichnet. Dies ist vorteilhaft, um die gesamte Energie des Sprengstoffs der Hohlladung auf eine möglichst große Fläche im Raum zu verteilen. Durch den Abstand des Unterwasserfahrzeugs zu der Seemine kann die Energie eingestellt werden, die noch auf die Seemine auftrifft.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist der zweite Zünder innerhalb einer Projektion der Mantelfläche angeordnet. Die Projektion erfolgt in eine Ebene parallel zu einer Mittelachse des Trichters. So ist der zweite Zünder beabstandet von dem ersten Zünder angeordnet. Die Mittelachse des Trichters ist die Gerade, die den Mittelpunkt der Grundfläche mit der Spitze bzw. dem Mittelpunkt der Deckfläche verbindet. Diese Anordnung des Zünders ist eine Möglichkeit, eine diffuse Sprengung der Hohlladung zu erzielen.
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Vorteilhafterweist ist der zweite Zünder derart innerhalb einer Projektion der Mantelfläche angeordnet, dass der zweite Zünder einen Abstand von mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% oder mindestens 30%, einer Höhe des Trichters zu dem verjüngten Ende des Trichters und optional ebenfalls zu der Grundfläche des Trichters aufweist, damit der zweite Zünder beabstandet von dem ersten Zünder angeordnet ist. Ausgangspunkt für die Messung des Abstands zu dem verjüngten Ende des Trichters kann die Spitze bzw. der Mittelpunkt der Deckfläche des Trichters sein. Als Abstand kann der euklidische Abstand angesehen werden. Bevorzugt wird als Abstand jedoch nur die Komponente des euklidischen Abstands angesehen, die senkrecht zu der Grundfläche des Trichters liegt. Als Höhe des Trichters wird die Distanz (bzw. der Abstand) zwischen Mittelpunkt der Grundfläche und der Spitze bzw. dem Mittelpunkt der Deckfläche angesehen.
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In Ausführungsbeispielen ist der zweite Zünder Teil einer Mehrzahl von Zündern, die jeweils beabstandet von dem ersten Zünder angeordnet sind. Dies kann so betrachtet werden, dass die Hohlladung eine Mehrzahl von zweiten Zündern aufweist. Die Steuereinheit steuert die Zünder der Mehrzahl von Zündern in zeitlich vorbestimmter Reihenfolge an. Dies beinhaltet auch, dass die Zünder der Mehrzahl von Zündern gleichzeitig angesteuert werden können. Das Zünden der Zünder in zeitlich vorbestimmter Reihenfolge ist vorteilhaft, um den Sprengstoff in einer vorbestimmten Form zur Detonation zu bringen. So kann beispielsweise eine Richtwirkung erzeugt werden. Die Richtwirkung ergibt sich bei zwei Zündpunkten beispielweise senkrecht zu einer Verbindungslinie beider Zündpunkte.
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Bevorzugt sind die Zünder der Mehrzahl von Zündern äquidistant angeordnet. In diesem Fall gibt es keine durch die Anordnung der Zünder ausgelöste Vorzugsrichtung der Sprengung.
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Ferner können die Zünder der Mehrzahl von Zündern in einer Ebene angeordnet sein, die parallel zu einer Grundfläche des Trichters liegt. In anderen Worten sind die Zünder der Mehrzahl von Zündern lateral umlaufend in der Ebene angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel können zwei Zünder symmetrisch in der Ebene angeordnet sein.
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Bevorzugt sind die Zünder der Mehrzahl von Zündern derart innerhalb einer Projektion der Mantelfläche angeordnet, dass die Zünder der Mehrzahl von Zündern einen Abstand von mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% oder mindestens 30%, einer Höhe des Trichters zu einer Grundfläche und dem verjüngten Ende des Trichters aufweisen, damit die Zünder der Mehrzahl von Zündern beabstandet von dem ersten Zünder angeordnet sind. In einem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wurde dieses Ausführungsbeispiel bereits für den zweiten Zünder erläutert. Diese Ausführungen gelten analog für die weiteren Zünder der Mehrzahl von Zündern.
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In Ausführungsbeispielen sind der erste und der zweite Zünder, und optional, d.h. in Ausführungsbeispielen mit einer Mehrzahl von Zündern, auch die weiteren Zünder der Mehrzahl von Zündern elektrische Zünder. Die Steuereinheit ist ausgebildet, ein elektrisches Signal auszugeben, um entweder den ersten Zünder oder den zweiten Zünder und die optionalen weiteren Zünder anzusteuern. Dies ist vorteilhaft, um ein kontrolliertes alternatives (und nicht gleichzeitiges) Auslösen der beiden Zünder zu ermöglichen.
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Analog ist ein Verfahren zur Zerstörung von Seeminen mittels einer auf einem Unterwasserfahrzeug angeordneten Hohlladung umfassend einen Trichter und Sprengstoff, der um eine Mantelfläche des Trichters herum angeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Navigieren des Unterwasserfahrzeugs in eine Sprengposition. Abhängig von einer gewünschten Sprengwirkung wird (entweder) a) der Sprengstoff an einem verjüngten Ende des Trichters gezündet oder b) der Sprengstoff an einem anderen Punkt als dem verjüngten Ende des Trichters gezündet.
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In einem Ausführungsbeispiel schlägt das Unterwasserfahrzeug für Schritt a) mit einer Nase auf die Seemine auf. Durch das Auftreffen der Nase des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine wird das Zünden des Sprengstoffs an dem verjüngten Ende des Trichters ausgelöst.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Zünden des Sprengstoffs gemäß Schritt a) automatisch oder ferngesteuert, wenn das Unterwasserfahrzeug derart auf die Seemine ausgerichtet ist, dass eine Projektion des ersten Zünders durch einen Mittelpunkt einer Grundfläche des Trichters auf die Seemine gerichtet ist.
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In Ausführungsbeispielen fährt das Unterwasserfahrzeug für Schritt b) bis auf einen vorbestimmten Abstandskorridor an die Seemine heran. Dort, d.h. wenn der Abstandskorridor erreicht wird, wird der Sprengstoff automatisch oder ferngesteuert gezündet.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittdarstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit einer Hohlladung.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Unterwasserfahrzeugs 20. Der Schnitt erfolgt durch eine Längsachse des Unterwasserfahrzeugs 20. In dem Unterwasserfahrzeug 20 ist eine Hohlladung 22 angeordnet. Mittels der Hohlladung 22 können Seeminen zerstört werden. Die Hohlladung 22 umfasst einen Trichter 24, Sprengstoff 26 sowie einen ersten Zünder 28 und einen zweiten Zünder 30.
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Der Sprengstoff ist um eine Mantelfläche 32 des Trichters angeordnet. Es sei angemerkt, dass der Trichter in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nur aus der Mantelfläche 32 besteht. Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, dass an dem verjüngten Ende des Trichters 24 eine Deckfläche vorgesehen sein kann. Ferner ist es möglich, statt des offenbarten (Hohl-) Kegelstumpfs als Trichter auch einen (Hohl-) kegel vorzusehen.
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Ferner umfasst das Wasserfahrzeug 20 eine Steuereinheit 34. Die Steuereinheit 34 kann den zweiten Zünder 30 ansteuern, um den Sprengstoff 26 an der Stelle zu zünden, an der der zweite Zünder 30 angeordnet ist. Zur Ansteuerung des zweiten Zünders 30 ist eine, bevorzugt elektrische, Verbindung 36 vorgesehen.
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Optional kann die Steuereinheit 34 auch den ersten Zünder 28 ansteuern, um den Sprengstoff 26 an dem verjüngten Ende des Trichters 24 zu zünden. Zur Ansteuerung des ersten Zünders 28 ist die optionale, bevorzugt elektrische, Verbindung 38 vorgesehen.
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Die Steuereinheit 34 kann, gesteuert durch entsprechende, nicht gezeigte, Sensoren, das Ansteuern des ersten und/oder des zweiten Zünders 28, 30 automatisch vornehmen. Alternativ kann die Steuereinheit 34 den Befehl zum Ansteuern des ersten und/oder des zweiten Zünders 28, 30 ferngesteuert erhalten. Zur Fernsteuerung kann das Unterwasserfahrzeug mit einem Kabel, beispielsweise einem Lichtwellenleiter, mit einer Kommandozentrale, z.B. einem Schiff, verbunden sein.
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Das Umschalten zwischen der Ansteuerung des ersten Zünders und des zweiten Zünders ist mittels eines stilisierten Schalters 44 dargestellt. Der Schalter 44 kann entsprechend der Darstellung des Doppelpfeils 46 zwischen der dargestellten Stellung zur Zündung des zweiten Sensors 30 und einer Stellung zur Zündung des ersten Sensors 28 schalten. Die Schaltmöglichkeit ist gemäß nachfolgend beschriebener Ausgestaltung mittels Aufschlagzünders jedoch optional.
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Ferner kann der erste Zünder 28 ausgebildet sein, bei einem Aufprall des Unterwasserfahrzeugs 20 zu zünden. Hierzu kann der Zünder 28 als mechanischer Aufprallzünder ausgebildet sein. Dies kann als Alternative zur Steuerung per Steuereinheit angesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, dass durch den Aufprall des Unterwasserfahrzeugs ein Sensor aktiviert wird (z.B. mechanisch oder als Näherungssensor), woraufhin die Steuereinheit 34 den ersten Sensor 28 auslöst. In diesem Fall ist kein mechanischer Aufprallzünder notwendig, um den gleichen Effekt zu erzielen. Vielmehr kann von einem elektrischen Aufprallzünder gesprochen werden. Letzteres hat den Vorteil, dass die Zündung durch einen weiteren Parameter (z.B. Zündung erlaubt / Zündung nicht erlaubt) in der Steuereinheit freigegeben werden kann. Dies ermöglicht es, eine ungewollte Zündung zu verhindern.
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Das Zünden des ersten Zünders 28 resultiert in der bekannten, gerichteten Sprengung (z.B. in Form eines kumulativen Metallstrahls) ausgehend von dem verjüngten Ende des Trichters durch die Mitte der Grundfläche des Trichters. D.h. die Wirkung der Sprengung verläuft entlang des Doppelpfeils 40, der die Höhe des Trichters 24 anzeigt. Ferner liegt der Doppelpfeil 40 ebenfalls auf der Mittelachse des Trichters 24. Um eine Beschleunigungsstrecke für den sich verformenden Trichter bei der Zündung durch den ersten Zünder 28 zu schaffen, kann die Hohlladung 22 eine Haube 42 aufweisen.
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Das Zünden des zweiten Zünders resultiert in einer abweichenden Sprengung. Insbesondere erfolgt mit der in 1 dargestellten Anordnung des zweiten Zünders innerhalb einer Projektion der Mantelfläche in eine Ebene parallel zu der Mittelachse des Trichters eine diffuse Sprengung. Diese Sprengung wird auch als Blast bezeichnet. Die Ebene, in die die Projektion erfolgt, liegt beispielsweise auf der Außenseite des Sprengstoffs. Der Sprengstoff kann dazu eine rotationssymmetrische, insbesondere zylinderförmige, Mantelfläche aufweisen.
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Ferner ist optional ein weiterer (zweiter) Zünder dargestellt. Der zweite Zünder ist dann Teil einer Mehrzahl von Zündern. Es ist demnach möglich, beispielweise auch zwei oder mehr weitere Zünder einzusetzen. Für die weiteren Zünder gilt die Beschreibung zu dem zweiten Zünder analog. Entsprechend ist zwischen dem weiteren Zünder 48 und der Steuereinheit 34 eine weitere, insbesondere elektrische, Verbindung 36` gezeigt.
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Zur Orientierung kann das Unterwasserfahrzeug Wasserschallwandler aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann das Unterwasserfahrzeug zur Orientierung eine Kamera aufweisen. Zur Identifikation der Seemine kann das Unterwasserfahrzeug Wasserschallwandler aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann das Unterwasserfahrzeug zur Orientierung eine Kamera aufweisen. Die für die Orientierung und/oder die Identifikation der Seemine können die gleichen Wasserschallwandler bzw. die gleiche Kamera verwendet werden. Sowohl die Kamera als auch die Wasserschallwandler sind in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Die offenbarten (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unter Wasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler können, Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechenden elektrischen Signal (z.B. Spannung oder Strom), das Wasserschallsignal, umwandeln. Überdies ist es möglich, dass die Schallwandler eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umwandeln können. Die Schallwandler können demnach als Wasserschallempfänger und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Als sensorisches Material können die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, aufweisen. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dt.: Schall-Navigation und -Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind bevorzugt nicht für medizinische Anwendungen geeignet bzw. werden nicht für medizinische Anwendungen eingesetzt.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Unterwasserfahrzeug
- 22
- Hohlladung
- 24
- Trichter
- 26
- Sprengstoff
- 28
- erster Zünder
- 30
- zweiter Zünder
- 32
- Mantelfläche
- 34
- Steuereinheit
- 36
- Verbindung
- 38
- Verbindung
- 40
- Doppelpfeil (Höhe bzw. Mittelachse des Trichters)
- 42
- Haube
- 44
- Schalter
- 46
- Doppelpfeil (Schalterstellungen)
- 48
- weiterer (zweiter) Zünder
