DE2915121B3 - Verfahren und Einrichtung zum Start fernlenkbarer Raketen - Google Patents

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Seymour J. Framingham Engel
William M. Acton Foster
Carroll D. Weston Phillips
Clifton F. Marblehead Orchard
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Abstract

Verfahren zum Start fernlenkbarer Raketen eines Punktziel-Verteidigungssystems für Überwasserschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Raketen vor der Zündung des Raketenmotors in Abhängigkeit von einem Befehlssignal pneumatisch in vertikaler Richtung gestartet werden und daß die Raketen dann in Richtung auf ein Zielbojekt gelenkt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Start von Raketen eines Punktziel-Verteidigungssystems für Überwasserschiffe. Bei dem Verfahren werden radargelenkte Geschosse oder Raketen verwendet, welche angreifende Flugzeuge oder Raketen bzw. Geschosse abfangen und zerstören.
  • Mit fortschreitender Entwicklung von Flugzeugen und Raketen oder Geschossen und wirkungsvoller Angriffstaktiken ist es immer schwieriger geworden, eine zufriedenstellende Lösung des Problems einer zuverlässigen Luftverteidigung gegen Flugzeuge und Raketen zu schaffen. Insbesondere dann, wenn ein sogenanntes Punktziel-Verteidigungssystem für Schiffe oder Marinefahrzeuge bereitgestellt werden soll, ist es notwendig, die hohen Geschwindigkeiten und die geringen Flughöhen moderner Flugzeuge und Raketen in Rechnung zu stellen.
  • Eine grundlegende Schwierigkeit bei der Schaffung eines Punktziel-Verteidigungssystems für Überwasserschiffe ergibt sich aus der Tatsache, daß die Reaktionszeit (nämlich der Zeitzwischenraum zwischen Erfassung eines angreifenden Flugzeugs oder einer Rakete und dem Abschuß einer Abfangrakete in Richtung auf das Flugzeug oder die angreifende Rakete) bei einem solchen System extrem kurz sein muß, um allen möglichen Bedrohungen begegnen zu können. Eine kurze Reaktionszeit bedingt eine Verminderung der Gewichte und der Größen der Bauteile.
  • Der Faktor, welcher die Reaktionszeit begrenzt, ist in erster Linie die Zeit, welche nach Erfassung eines Zielobjektes erforderlich ist, um eine Abfangrakete tatsächlich auf den Treffpunkt hin auf den Weg zu bringen. Ungünstigerweise sind herkömmliche Abschußtechniken, bei welchen Abfangraketen auf Abschußrampen angeordnet sind, die so ausgebildet sind, daß sie die Abfangrakete zielend auf ihre anfänglich gewünschte Flugbahn ausrichten, im Betrieb zu langsam und für kleine Schiffe oder Marinefahrzeuge zu schwer. Weiter können bekannte Abschußeinrichtungen praktisch nicht so angeordnet werden, daß sie ein in alle Richtungen gehendes Schußfeld besitzen. Das bedeutet, daß sehr wahrscheinlich zu Beginn des Fluges nach dem Abschuß, wenn die auf die Steuerflächen einer Abfangrakete wirkenden aerodynamischen Kräfte noch recht klein sind, heftige Steuerbewegungen erforderlich sind, um die Abfangrakete auf die richtige Flugbahn in Richtung auf eine angreifende Rakete zu bringen. Ein derartiges Manöver bedingt selbstverständlich einen extrem hohen Treibstoffverbrauch und ist, soweit es überhaupt möglich ist, zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Start von Raketen eines Punktziel-Verteidigungssystems für Überwasserschiffe so zu gestalten, daß eine kurze Reaktionszeit im wesentlichen unabhängig von der Richtung zum Zielobjekt hin erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
  • Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es stellen dar:
  • 1 eine Skizze zur Erläuterung verschiedener Betriebsweisen des hier vorgeschlagenen Systems unter Zugrundelegung unterschiedlicher taktischer Situationen und
  • 2 und 3 Darstellungen der Bauteile des Abfang raketen-Feuerstandes des hier vorgeschlagenen Systems.
  • In 1 ist eine angenommene taktische Situation gezeigt, anhand welcher das hier vorgeschlagene Punktziel-Verteidigungssystem erläutert werden soll.
  • Auf dem Fahrzeug oder Schiff 100 sind eine Radarantennenanordnung 102, eine Feuerleitstation 104 und ein Raketenfeuerstand 106 montiert, welche in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, um das vorgeschlagene Punktziel-Verteidigungssystem zu verwirklichen.
  • Die Radarantennenanordnung 102 ist an entsprechendem Ort des Schiffes 100 auf einem Podest (nicht näher bezeichnet) befestigt, wobei sich die Anordnung vorzugsweise nahe der Feuerleitstation 104 befindet, um die Längen der Verbindungen zwischen der Radarantennenanordnung 102 und der Feuerleitstation 104 zu verringern. Die umlaufenden Antennen (in 1 nicht gezeigt können eine kontinuierliche Abtastbewegung in Azimutrichtung (vorliegend ein Umlauf in der Sekunde) durchführen.
  • Eine der umlaufenden Antennen (nachfolgend als die Radarantenne bezeichnet) ist eine planare Anordnung von Antennenelementen, welche elektronisch eine Abtastbewegung in Richtung des Höhenwinkels durchführt. Es sei bemerkt, daß die Abtastbewegung bezüglich des Höhenwinkels in Abhängigkeit von Steuersignalen erfolgt, welche von der Feuerleitstation 104 bereitgestellt werden, wobei eine Modifizierung durch Signale von Stellungsfühlern des Schiffes 100 geschieht, nämlich von Fühlern bezüglich der Roll- und Stampfbewegungen des Schiffes, wobei diese Fühler nicht gezeigt sind. Während also die Radarantenne eine kontinuierliche Abtastbewegung in Azimutrichtung durchführt, kann der Höhenwinkel des Richtstrahles der Antenne relativ zu einer geeigneten Bezugsebene oder Bezugsrichtung, beispielsweise der Ebene entsprechend dem Horizont des Radarsystems, entsprechend einem gewünschten Programm verändert werden, um eine Überprüfung in drei Dimensionen durchzuführen, und zwar (i) bezüglich fliegender Zielobjekte, etwa bezüglich eines an greifenden Flugzeugs 110 oder einer angreifenden Rakete 108, unter einem beliebigen Höhenwinkel innerhalb eines gewählten Höhenwinkelbereiches, (ii) bezüglich auf der Wasseroberfläche befindlicher Zielobjekte, etwa bezüglich eines Schiffes 112 oder einer Boje 114, oder (iii) bezüglich anderer Zielobjekte, beispielsweise einer Landmasse 116.
  • Die angreifende Rakete 108 fliegt von dem mit AM bezeichneten Erfassungspunkt aus direkt auf das Marinefahrzeug oder Schiff 100 zu und folgt dabei einer entsprechend bezeichneten Flugbahn. Der Höhenwinkel EL (AM), unter welchem die angreifende Rakete 108 erscheint, ist in der gewählten Darstellung kleiner als 4°. Der tatsähliche Höhenwinkel der angreifenden Rakete 108 kann von dem Schiff 100 aus nicht sehr genau gemessen werden.
  • In 1 ist weiter eine Abfangrakete 118 gezeigt, welche von dem Schiff 100 gestartet wurde und in der gewählten Darstellung gerade in die Endphase des Fluges in Richtung auf die angreifende Rakete 108 eintritt. Es sei bemerkt, daß in der beschriebenen taktischen Situation die Flugbahn der Abfangrakete 118 in der Endphase von oben auf die angreifende Rakete 108 herabführt. Dieser Flugbahnverlauf vergrößert den Streifwinkel oder Einfallswinkel des Richtstrahls von der Abfangrakete 118 in solchem Maße, daß Mehrfachwegreflexionen von der angreifenden Rakete 108 her unabhängig vom Zustand der Meeresoberfläche wenig Einfluß haben.
  • Die ersten Flugphasen der Abfangrakete 118 sind als Startphase und Flugphase im mittleren Flugbahnabschnitt zu bezeichnen. In der erstgenannten Flugphase wird die Abfangrakete 118 entsprechend den Befehlssignalen der Feuerleitstation 104 zunächst aus den vorhandenen Abfangraketen der Raketenabschußeinrichtung 106 ausgewählt und dann gestartet, was pneumatisch erfolgt, wobei die Startrichtung zunächst senkrecht zur Ebene des Decks des Schiffes 100 verläuft. Nachdem die Abfangrakete 118 von dem Schiff 100 freigekommen ist, wird der in der Zeichnung nicht dar gestellte Raketenmotor der Abfangrakete 118 gezündet. Nachdem der Raketenmotor gezündet ist, wird die Abfangrakete 118 zunächst auf die Flugbahn entsprechend der Flugphase im mittleren Flugbahnabschnitt ausgerichtet, was entweder durch Leitschaufeln im Auslaß des Raketenmotors oder durch Leitwerkflügel in Abhängigkeit von Befehlssignalen der Feuerleitstation 104 geschehen kann, wobei die Befehlssignale vor dem Raketenabschuß in einem an Bord befindlichen Rechner gespeichert sind.
  • 2 zeigt Einzelheiten der Raketenabschußstation 106 mit einer Anzahl von vorliegend 24 Raketenbehältern 6001 , 6002... 60024 , welche in der dargestellten Weise so angeordnet sind, daß die Raketenbehälter 6001 bis 60012 auf der Steuerbordseite des Schiffes 100 gelegen sind, während die Raketenbehälter 60013 bis 60024 auf der Backbordseite liegen. Jeder der Raketenbehälter 6001 bis 60024 enthält eine in 2 nicht dargestellte Rakete, welche sich auf einer pneumatischen Abschußrampe (ebenfalls nicht dargestellt, jedoch weiter unten im einzelnen im Zusammenhang mit 3 beschrieben) befindet. Die Raketenbehälter 6001 bis 60024 empfangen Befehlssignale, vorliegend ein Raketenauswahlsignal, ein Flugmodus-Auswahlsignal, Einstellsignale zur anfänglichen Antennenausrichtung und Startsignale, wobei diese Signale von der Radarsteuereinheit über Kabel 603 und 604, eine Anschlußeinheit 602 sowie ein Kabel 601 bezogen werden. Die Anschlußeinheit 602 ist zur Vereinfachung der Installation vorgesehen, so daß keine Leitungen von Backbord nach Steuerbord des Schiffes 100 gezogen werden müssen. Es sei hier nebenbei bemerkt, daß zwar in 2 nur Verbindungen zwischen den Kabelsträngen 603 und 604 einerseits und den innenliegenden Raketenbehältern 6001 bis 60024 eingezeichnet sind, daß aber praktisch jeder der Raketenbehälter 6001 bis 60012 mit dem Kabel 604 und jeder der Raketenbehälter 60013 bis 60024 mit dem Kabelstrang 603 Verbindung hat. Um weiter die erforderlichen Kabel zwischen den Raketenbehältern 6001 bis 60024 einerseits und der Radarsteuereinheit zu vermindern, werden zu den Raketenbehältern jeweils identische Befehls- und Ausrichtsignale übertragen. Das Raketenauswahlsignal von der Radarsteuereinheit 301 wird jedoch so codiert, daß nur ein nach rückwärts orientierter Empfänger und Decodierer der ausgewählten Rakete reagiert. Die Radarsteuereinheit liefert ferner über nicht dargestellte Kabel ein analoges Zündsignal zu dem jeweils ausgewählten Raketenbehälter. Dieses Zündsignal bewirkt die Zündung eines Sprengbolzens (nicht dargestellt, doch weiter unten im Zusammenhang mit 3 näher beschrieben), welcher sich in der pneumatischen Abschußrampe (ebenfalls nicht dargestellt) befindet.
  • 3 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des Rake- tenbehälters, vorliegend des Raketenbehälters 6001 . In dem Behälter befindet sich eine Rakete 610 und eine pneumatische Abschußrampe 611, welche nachfolgend einfach als Abschußrampe bezeichnet wird. Zwischen der Rakete 610 und der Abschußrampe 611 ist eine Leitschiene 612 angeordnet, welche mit einem nicht dargestellten Schlitz oder einer Nut versehen ist, welche in der Mitte der Leitschiene eingeformt ist und zu nachfolgend angegebenen Zwecken dient. Die Flanken der Führungsschiene 612 besitzen C-förmige Schlitze (nicht dargestellt), welche in die Schiene eingeformt sind und in welche entspre- chend geformte Führungsarme (ebenfalls nicht zeichnerisch wie- dergegeben) eingreifen, die an der Rakete 610 vor gesehen sind.
  • Die pneumatische Abschußrampe 611 enthält einen aus Metall gefertigten Hohlzylinder 613, einen Kolben 614, einen Absorberblock oder Dämpfer 615 und einen Füllblock 616. Letzterer ist ein ringförmiges Metallteil, vorliegend aus Stahl, welches mit einem eingeformten Füllkanal 617 und einem Auslaßkanal 618 versehen ist. Der Füllkanal 617 ist über ein nicht dargestelltes Ventil mit einem ebenfalls nicht wiedergegebenen Luftkompressor an Bord des Schiffes 100 (1) verbunden. Ein Dichtungsring 619 befindet sich in der dargestellten Weise zwischen dem Füllblock 616 und dem Kolben 614. Ein weiterer Dichtungsring 620 ist zwischen dem Metallzylinder 613 und dem Füllblock 616 vorgesehen und wird mittels nicht dargestellter Schrauben zusammengepreßt, welche den Metallzylinder 613 und den Füllblock 616 miteinander verbinden. Auf dem Füllblock 616 befindet sich ein Sprengbolzen 621, welcher unter der Modellnummer 10630-1 von der Firma Holex Incorporated, 2751 San Juan Road, Hollister, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika, bezogen werden kann. Der Sprengbolzen 621 ist in eine nicht näher bezeichnete Gewindebohrung des Füllblockes 616 eingeschraubt. Der Füllblock 616 ist in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels nicht dargestellter Schrauben an einem Podest 622 befestigt, wobei ein Dichtungsring 623 zwischengelegt ist, welcher in der dargestellten Weise zwischen dem Füllblock 616 und dem Podest 622 eingespannt ist.
  • Ein Schubarm 624, welcher durch einen nicht bezeichneten Schlitz sowohl des Metallzylinders 613 als auch der Führungsschiene 612 reicht, greift an einem Gegenlager 625 der Rakete 610 an und befindet sich am oberen Ende des Kolbens 614. Ein federbelasteter Stift (nicht dargestellt), welcher ebenfalls am oberen Ende des Kolbens 614 vorgesehen ist, steht an dem Schubarm 624 an und dient den nachfolgend erläuterten Zwecken.
  • Im Betrieb stützt sich der Kolben 614 zunächst gegen den Füllblock 616 ab und wird mittels des Sprengbolzens 621 festgehalten, welcher auch den Dichtungsring 619 zusammenpreßt. Die Rakete 610 wird an die Führungsschiene 612 angesetzt und in dem Raketenbehälter 6001 nach abwärts geschoben, bis das Gegenlager 625 der Rakete 610 den Schubarm 624 berührt. Das nicht dargestellte Ventil, welches zwischen den Füllkanal 617 und den Luftkompressor (nicht dargestellt) eingeschaltet ist, wird geöffnet und der Kolben 614 beaufschlagt. Sobald ein Zündsignal von der Radarsteuereinheit empfangen wird, wird der Sprengbolzen 621 an der Bruchlinie 626 durchtrennt, so daß der Kolben 614 zusammen mit der damit gekuppelten Rakete freigegeben wird. Die Reaktionskraft der verdichteten Luft, welche sich aus dem Kolben 614 in den Metallzylinder 613 ausdehnt, beschleunigt den Kolben 614 und die Rakete 610 nach aufwärts. Ein Paar eine geringe Reibung bewirkender Kolbenringe 627 befindet sich an jedem Ende des Kolbens 614, so daß sich der Kolben 614 frei in dem Zylinder verschieben kann. Ein zusätzlicher, nicht dargestellter Dichtungsring ist zwischen dem unterem Paar eine geringe Reibung bewirkender Kol benringe 627 vorgesehen. Am Ende des Kolbenhubes wird das nicht näher bezeichnete Kolbenoberteil an dem Dämpferblock 615 abgefangen, welcher hier die Gestalt eines Bleiblockes hat. Der Dämpferblock 615 besitzt eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung, welche dazu dient, den Schubarm 624 aufzunehmen, wobei der Schubarm drehbar an dem Kolben 614 angelenkt ist. Sobald der Schubarm 624 in die nicht näher bezeichnete Ausnehmung des Dämpferblockes 615 gedrängt ist, wird der erwähnte federbelastete Bolzen innerhalb des Kolbens 614 ausgelöst und hält den Schubarm 624 in der Ausnehmung des Dämpferblockes fest, um eine mögliche Beschädigung der Rakete 610 zu vermeiden. Durch Zussmmendrückung des Blei-Dämpferblockes 615 wird der Kolben 614 abgebremst und der Restdruck im Zylinder 613 wird über den Auslaßkanal 618 abgelassen.
  • Der Raketenbehälter 6001 kann für eine neuerliche Verwendung vorbereitet werden, indem der nun zusammengedrückte Dämpferblock 615 und der verbrauchte Sprengbolzen 621 aus der pneumatischen Abschußrampe 611 entnommen und durch entsprechende neue Teile ersetzt werden. Danach wird der durchstoßbare Deckel 627 auf der Oberseite des Raketenbehälters 6001 ersetzt. Es sei hier darauf hingewiesen, daß die nicht näher bezeichneten Seiten des Raketenbehälters 6001 aus Bienenwaben-Aluminium-Verbundmaterial gefertigt sind, um das Gewicht der Raketenbehälter zu vermindern und daß die pneumatische Abschußrampe etwa mittels Schrauben (nicht dargestellt) starr auf einer Seite des Behälters befestigt ist. Aufgrund dieser Seitenbefestigung also kann ein zweiter Deckel (nicht dargestellt) auf die Unterseite des Raketenbehälters 6001 gesetzt werden, wodurch ein Behältnis für die Rakete 610 und die pneumatische Abschußrampe 611 entsteht, die in dieser Weise gut transportiert und gelagert werden können.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Start fernlenkbarer Raketen eines Punktziel-Verteidigungssystems für Überwasserschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Raketen vor der Zündung des Raketenmotors in Abhängigkeit von einem Befehlssignal pneumatisch in vertikaler Richtung gestartet werden und daß die Raketen dann in Richtung auf ein Zielbojekt gelenkt werden.
  2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine pneumatische Abschußrampe (611), ferner durch eine an der Abschußrampe vorgesehene Führungsschiene (612), mit welcher die Rakete (610) kuppelbar ist, weiter durch in der Abschußrampe vorgesehene Speichermittel (613, 614) zur Speicherung eines bestimmten Volumens von Druckgas, desferneren durch Mittel (624) zur Kupplung der Rakete mit den Druckgasspeichermitteln und durch Einrichtungen (621) zur Freigabe des gespeicherten Druckgasvolumens der Speichermittel auf ein Befehlssignal.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel einen hohlen Kolbenkörper (614) enthalten, welcher am Boden eines Metallzylinders (613) festgehalten ist, der die Seitenwände der Abschußrampe bildet.
  4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel (624) zwischen den Speichermitteln und der Rakete (610) einen Arm oder Ausleger enthalten, welcher an dem Kolben befestigt ist und an einem Widerlager der Rakete angreift.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (621) zur Freigabe des gespeicherten Druckgasvolumens einen Sprengbolzen enthalten, welcher den Kolben am Boden der Abschußrampe (611) festhält.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekenn- zeichnet durch ein die Rakete (610) und die Abschußrampe (611) umgebendes Metallgehäuse (600), auf dessen Oberseite sich ein durchstoßbarer Deckel (627) befindet, so daß der Behälter, die Rakete und die Abschußrampe eine geprüfte Einheit bilden.
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