DE3318018C1 - Verfahren zum Bekaempfen von Zielobjekten mittels eines im Wasser beschleunigbaren Projektils und Vorrichtung zum Ausueben des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Projektil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Jene gattungsbildenden Maßnahmen sind aus der US-PS 38 53 081 bekannt. Dort ist vorgesehen, ein zu bekämpfendes Zielobjekt in Form eines getauchten U-Boots mittels der Ortungsanlage eines ebenfalls getauchten Angriffs-U-Boots zu erfassen, das dafür eingerichtet ist, das Angriffs-Projektil (beispielsweise einen zielverfolgenden Torpedo oder einfach eine Wasserbombe) in herkömmlicher Weise mittels Druckluft aus dem getauchten Torpedorohr abzuschießen. Das Projektil wird dann aber nicht direkt auf das anzugreifende Zielobjekt gesteuert, sondern im Interesse geringerer Verratswahrscheinlichkeit und rascherer Distanzüberbrückung aus dem Wasser ausgetauscht, um oberhalb der Wasseroberfläche die Angriffsdistanz zurückzulegen. Hierfür ist das Projektil mit einem Raketenmotor ausgestattet, der in gewissem Sicherheitsabstand nach dem Austritt des Projektils aus dem Torpedorohr gestartet und auf der aufsteigenden Flugbahn oberhalb der Wasseroberfläche vom Projektil abgeworfen wird. Gemäß zuvor vom Angriffs-Schiff aus ermittelten und dem Projektil für seine Trägheitsnavigation eingegebenen Angriffsparametern steuert sich das Projektil in der Luft oberhalb des Wassers in einer bogenförmigen Flugbahn bis über das anzugreifende Zielobjekt, um dort relativ steil wieder in das Wasser einzutauchen und den Wasserbomben-Zündmechanismus oder die Torpedo-Zielverfolgungs-Steuerung zu aktivieren.

Aus der US-PS 30 88 403 ist ein vergleichbares Bekämpfungs- Verfahren mit einem ähnlich ausgestatteten Projektil mit auf seinem aufsteigenden Teil einer Bahnkurve oberhalb der Wasseroberfläche abzuwerfendem Raketentriebwerk bekannt, das gemäß den über einen Feuerleitrechner ermittelten Angriffsdaten vom Raketenabschußrohr eines Oberflächenschiffes gestartet wird. Dort ist vorgesehen, kurz nach dem Abwurf des Raketenmotors und nach Maßgabe der Angriffs- Bahndaten aus dem Projektil einen Fallschirm zum aerodynamischen Abfangen (Abbremsen) für Übergang in eine steile Abstiegsbahn auszufahren; der dann seinerseits abgekoppelt wird, wenn das Projektil oberhalb des anzugreifenden Zielobjekts steil ins Wasser eintritt, um danach als Wasserbombe oder als Zielverfolgungs-Torpedo zu wirken.

Nachteilig beim Einsatz solcher Projektile in Form von Torpedos oder Wasserbomben, auch wenn sie mittels eines später abwerfbaren Raketentriebwerkes unter oder über Wasser beschleunigbar sind, ist insbesondere die nur vergleichsweise beschränkte im Wasser erreichbare Geschwindigkeit; während andererseits der apparative Antriebs- und Steuerungsaufwand für rasches Überbrücken größerer Entfernungen durch Austauchen aus dem Wasser überaus groß ist. Nachteilig ist aber auch das große Volumen solcher Projektile, die nicht nur mit einem großvolumigen Antrieb samt entsprechendem Raumbedarf für ihren Energievorrat auszustatten sind, sondern auch eine voluminöse Gefechtsladung benötigen, um selbst im Falle der Zündung bei bloßer Zielobjekt- Annäherung über die Wasser-Druckwelle eine hinreichende Zerstörungs-Wirkung entfalten, also das Zielobjekt möglichst sicher außer Aktionsfähigkeit setzen zu können. Dabei ist die Wirkung gegen Zielobjekte, die keine konventionellen Verdränger-Wasserfahrzeuge darstellen - wie etwa Luftkissen- oder Tragflügelboote bzw. dicht über der Wasser-Oberfläche operierende Hubschrauber - trotz des großen Gefechtskopfes gering. Selbst wenn solche Projektile zur raschen Überbrückung großer Gefechtsentfernungen einen Teil ihres Weges außerhalb des Wassers zurücklegen, bedingt die Verwendung als Torpedo mit Zielsuch- und Zielverfolgungs-Steuerung in der Regel eine geschwungene Anlaufbahn, die dann doch wieder leicht vom anvisierten Zielobjekt aus erfaßbar ist, mit der Möglichkeit der Einleitung entsprechender Fluchtaktionen mit hoher Ablauf-Beschleunigung oder Abwehrreaktionen durch Aussetzen etwa von Abwehr-Sprengkörpern oder Täuschkörpern.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung dagegen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ein Projektil gattungsgemäßer Art anzugeben, die zu erfolgreicher Bekämpfung von Zielobjekten mit wesentlich weniger Raum- und Gewichtsbedarf für den Projektil-Antrieb und für seine Gefechtsladung bei gleichzeitig gesteigerter Treff-Sicherheit und -Wirkung auch dann führen, wenn es sich um nichtkonventionelle Wasserfahrzeuge wie an oder über der Wasseroberfläche operierende Zielobjekte (beispielsweise Luftkissenfahrzeuge, niedrig fliegende Hubschrauber oder dergleichen) handelt, die mit den diskutierten herkömmlichen Projektilen nur bedingt bzw. nur mit kleinem Wirkradius bekämpft werden können. Dabei soll ein für diese Bekämpfung einsetzbares Projektil schwer auffindbar und schlecht durch Räummaßnahmen außer Gefecht setzbar sein, selbst aber einen großen Aktionsradius aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen bei einem Verfahren eingangs zitierter Art dadurch gelöst, daß es die Teilmerkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist, und bei einer Vorrichtung eingangs zitierter Art dadurch, daß sie gemäß den Teilmerkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2 ausgestaltet ist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß es möglich sein müßte, ein Projektil einzusetzen, das einerseits wie eine Grundmine ausgesetzt und von dem sich annähernden Zielobjekt aktiviert werden kann; das andererseits aber den direkten Angriff des Zielobjekts nicht aus dem Wasser heraus sondern wie ein Flugkörper durchführt. Durch das Anschmiegen an den Meeresgrund ist sichergestellt, daß es nicht nur schwer ortbar ist, sondern auch nicht ohne weiteres durch gängige Schleppmittel außer Gefecht gesetzt werden kann, obgleich es erhebliche zylindrische Abmessungen aufweist. Außerdem weist das auf dem Meeresgrund liegende Projektil in Richtung auf die Wasseroberfläche eine vergleichsweise große Fläche auf, an der verschiedene aktive und/oder passive Ortungseinrichtungen installierbar sind; wobei auch aufgrund der zur Verfügung stehenden relativ großen Flächen Gruppierungen für spezielle Ortungscharakteristiken im Interesse großer Auffaßreichweiten realisierbar sind.

Wenn eine dieser Ortungseinrichtungen die Energieabstrahlung eines Zielobjekts aufnimmt, wird das Projektil durch gezielte Einwirkung von Auftriebskräften aufgerichtet. Sodann wird es z. B. geschoßartig beschleunigt, wofür der explosionsartig- rasche Abbrand einer kleinen aber viel Verbrennungsgas entwickelnden Treibladung hinter dem Heck des Projektils genügt. Das dadurch - oder stattdessen mittels eines hydrostatischen Auftriebraums in der Spitze des aufgerichteten Projektils - richtungsstabil beschleunigte und dann erforderlichenfalls mittels eines zusätzlichen kleinen Marschtriebwerks weiterhin vorgetriebene Projektil schießt durch die Wasseroberfläche hindurch relativ weit in den Luftraum hinauf, wo es nach Durchmessen einer ballistischen Flugbahn dann mittels eines ausgefahrenen Fallschirms abgefangen wird. Das Zielobjekt, das von einer Projektil-Ortungseinrichtung erfaßt wurde und dadurch zum Aufrichten und Beschleunigen des Projektils am Meeresgrund führte, soll also im Interesse eines großen Wirkradius bei geringem Ortungsaufwand noch gar nicht im Direktschuß beim geschoßartigen Auftauchen des Projektils getroffen werden. Vielmehr sucht danach erst das dann am Fallschirm kreisend absinkende Projektil - wie als solches bei zielsuchender Sensor-Artilleriemunition bekannt - z. B. spiralförmig mittels eines Suchkopfes längs der Peripherie einer anfangs sehr großen und dann mit dem Fallweg kleiner werdenden Fläche über dem Wasserspiegel nach dem Zielobjekt. Bei Zielauffassung in Längs- und damit in Wirkrichtung des Projektils wird dessen Marschtriebwerk erneut gestartet, oder es werden projektilbildende Gefechtsladungen abgeschossen. Dadurch ergibt sich wegen großer Trefferwahrscheinlichkeit das Erfordernis nur relativ kleiner Gefechtsköpfe (in der Größenordnung von 0,1% bis 1% der oben erörterten herkömmlichen Gefechtsladungs- Gewichte). Für eine Treibladung zum geschoßartigen Abheben vom Meeresgrund bedarf es sogar nur eines Treibladungsgewichts in der Größenordnung von 2% des Gesamtgewichts des Projektils. Es können also kleine und einfach handhabbare, am Meeresgrund schwer aufspürbare Projektile für eine höchst wirksame Bekämpfung von auch rasch sich bewegenden Zielobjekten in einem großen Wirkradius an der und über der Wasseroberfläche eingesetzt werden.

Für die Treibladung zu geschoßartigem Abheben vom Meeresgrund eignen sich pyrotechnische Materialien, die sehr schnell verbrennen und dabei - gegebenenfalls aufgrund entsprechender Materialzuschläge - eine möglichst große Menge an Verbrennungsgasen erzeugen. Anzustreben sind explosionsartig- rasche Abbrand- oder Detonationsgeschwindigkeiten, nämlich analog 100 m/s und möglichst bis zu 2000 m/s. Mit gängigen pyrotechnischen Materialien wie zum Beispiel auf Basis von Kaliumperchlorat oder mit definiert abbrennenden bzw. detonierenden Treibladungspulvern z. B. auf Basis von Nitrozellulose oder Nitroglyzerin als Treibladung, bzw. mittels Sprengstoffs mit niedriger Detonationsgeschwindigkeit, ergeben sich Anfangs-Beschleunigungen des Projektils, die - falls erforderlich - durchaus fast die Beschleunigung eines konventionellen Geschosses beim Abschuß im Waffenrohr erreichen können, obgleich keinerlei herkömmliche, stationär am Abschußort zu installierende Abschußeinrichtung erforderlich ist.

Ein in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht und nicht maßstäblich skizziertes Funktionsschaubild zeigt den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zum Bekämpfen von Zielobjekten 1 an oder über der Wasseroberfläche 2 (wie etwa tieffliegenden Hubschraubern oder Oberflächen-Wasserfahrzeugen) befindet sich eine Gefechtsladung 3 in einem gestreckt-zylindrischen Projektil 4. Dabei kann es sich grunsätzlich um einen herkömmlichen Munitionsartikel wie ein Panzerabwehrgeschoß handeln, der von einer Wandung 7 strömungsgünstig ummantelt ist. Das Projektil 4, das ins Wasser 5 ausgesetzt wird, ist als Sinkkörper und so dimensioniert, daß es in einer Vorzugsorientierung auf den Meeresgrund 6 absinkt. Die Vorzugsorientierung, also die Lage auf dem Meeresgrund 6, ist insbesondere durch entsprechende Gewichtsverteilung im zylindrischen Körper des Projektils 4 sicherstellbar; nämlich derart, daß eine längs der Wandung 7 eingebaute (aktive oder passive) Ortungseinrichtung 8 im wesentlichen auf die Wasseroberfläche 2 zu orientiert ist.

Die Längserstreckung der Ortungseinrichtung 8 aus einer Gruppe von Wandlern parallel zur Längsachse 9 erbringt für einen räumlich definiert begrenzten Ortungsbereich eine Ortungscharakteristik 10, die in Richtung der Projektil-Längsachse 9 stark und quer dazu weniger stark gebündelt ist.

Im Hinblick auf den großen Wirkungsradius des Projektils 4 kann stattdessen oder zusätzlich eine Anzahl von schräg orientierten Aufnehmern 11 vorgesehen sein, die die Annäherung eines Zielobjekts 1 schon in großer Entfernung auffassen. Schließlich kann auch zum Auffassen der Zielannäherung eine dünne Stabantenne 30 für eine rotationssymmetrische Radarkeule vorgesehen sein, die von einem kleinen am Projektil 4 gefesselten Auftriebskörper 31 gehalten wird.

Das das Projektil 4 sich flach aufliegend an den Meeresgrund 6 anschmiegt, ist es trotz erheblicher Zylinderabmessungen, also trotz grunsätzlich leicht ortbarer Geometrie, schwer mit Wasserschall- Ortungsmaßnahmen für gezielte Minenbekämpfungsmaßnahmen aufzufinden; zumal das Projektil 4 je nach den Gegebenheiten seiner Geometrie und der Grundströmung auch noch nach gewisser Zeit mehr oder weniger eingesandet ist.

Wenn mittels der Ortungseinrichtung 8 an der Wasseroberfläche 2 z. B. die Geräusche der Annäherung eines Zielobjekts 1 ausgemacht werden, dann wird eine Aufrichteinrichtung 12 gestartet, mittels derer das Kopfende 13 des Projektils 4 einen größeren Auftrieb erfährt, als sein Heck 14. Dafür kann beispielsweise das Aufblasen eines zuvor zusammengefalteten Auftriebs-Ballons aus einem Vorrat komprimierten Gases oder das Ausblasen eines der für das Absinken des Projektils auf den Meeresgrund 6 gefluteten Tanks vorgesehen sein. Beim in der Zeichnung skizzierten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß mittels eines Vorrats an komprimiertem Gas am Kopfende 13 eine Haube 15 vorgeschoben wird, wodurch ein - gegebenenfalls sogar mit dem Vortriebs-Gas gefüllter - Hohlraum als Auftriebs- Kammer 16 geschaffen wird.

Nachdem das Projektil 4 aufgerichtet, nämlich wenigstens angenähert lotrecht im Wasser 5 orientiert ist, hebt es vom Grund 6 ab. Dazu kann die Auftriebswirkung der Kammer 16 genügen. Zweckmäßiger, insbesondere bei schnellen Zielobjekten 1, kann es sein, vorzusehen, daß von einem eingebauten Zeit- und/oder Neigungsindikator 17 eine Treibladung 18 angezündet wird, die in einem Treibladungs-Behälter 19 hinter dem Projektil-Heck 14 angeordnet ist und sehr rasch unter kräftiger Verbrennungsgasentwicklung abbrennt. Dadurch wird der Behälter 19 rückwärtig aufgerissen, und das schlagartig ins umgebende Wasser 5 übertretende Verbrennungsgas bildet hinter dem Behälter 19 in dem umgebenden Wasser 5 - das gegen diese zeitliche Beanspruchung inkompressibel reagiert - infolge des starken Verbrennungsgas-Nachschubs eine rasch sich aufweitende Verbrennungsgas-Blase 20. Diese Aufweitung der Blase 20 ruft Reaktionskräfte im Wasser 5 (und anfangs auch am Meeresgrund 6) hervor, die das aufgerichtete Projektil 4 geschoßartig, z. B. mit einer Anfangsbeschleunigung, die derjenigen beim Abschuß eines herkömmlichen Projektils aus einem Waffenrohr nahekommt, in Richtung auf die Wasseroberfläche 2 zu beschleunigt. Die dabei auftretende Anströmung 21 der Behälter-Wandung 22 parallel zur Längsachse 9 führt zu einer hydrodynamischen Verdämmung des Behälters 19, der sich also infolge des Reaktionsdrucks aufgrund der explosionsartig rasch verbrennenden Treibladung 18 nur geringfügig, zu einer kegelstumpfförmigen Querschnittsform, ausstellt und somit als Treibspiegel für die Beschleunigungs- Druckeinwirkung über die Verbrennungsgas-Blase 20 wirkt. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Behälter 19 als druckfesten Treibspiegel 23 auszulegen, um seine Formstabilität auch im Falle von Störungen der Anströmung 21 während des Abhebens vom Meeres-Grund 6 sicherzustellen.

Die außerordentlich hohe Beschleunigung des Projektils 4 beim Abheben vom Meeresgrund 6 bewirkt die Ausbildung einer geschlossenen Kavitationshülle 24 um die Haube 15 und den übrigen Körper des Projektils 4 herum, die schnell mit der rückwärtigen, sich weiter aufweitenden Verbrennungsgas- Blase 20 zusammenwächst. Dadurch bewegt sich das Projektil 4 raumstabil in der ursprünglichen Abschußrichtung mit hoher Geschwindigkeit auf die Wasseroberfläche 2 zu. Nach Einleitung dieser Anfangsbeschleunigung kann auch ein Marschtriebwerk (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) gezündet werden, um den weiteren Vortrieb zu übernehmen.

Jedenfalls tritt das Projektil 4 aus der Wasseroberfläche 2 heraus und durchmißt eine relativ hohe ballistische Flugbahn. Ein eingebauter Apogäumsdetektor 25 löst kurz nach Durchfliegen des Scheitelpunkts dieser Bahnkurve 26 einen beispielsweise beim Heck 14 untergebrachten Fallschirm 27 aus, an dem das Projektil 4, z. B. exzentrisch aufgehängt, relativ stark abgebremst wieder in Richtung auf die Wasseroberfläche 2 zurückfällt. Bei exzentrischer Aufhängung und entsprechender exzentrischer Ausbildung des Tragverhaltens des Fallschirms 27 vollführt das Projektil 4 dabei eine Drehbewegung um seine Fallrichtung 28. Ein in das Projektil 4 eingebauter Zieldetektor 29, beispielsweise ein Metalldetektor oder ein Infrarotdetektor, sucht dabei den Luftraum zwischen Projektil 4 und Wasseroberfläche 2 in als solcher bekannter Weise (z. B. spiralförmig) nach einem Zielobjekt 1 - in der Regel also nach demjenigen, welches von der Ortungseinrichtung 8 erfaßt worden war - ab. Bei Zielauffassung in Richtung der Längsachse 9 kann das im Heck 14 angeordnete Marschtriebwerk erneut gezündet werden, so daß das Projektil 4 unter Abtrennung vom Fallschirm 27 das Zielobjekt 1 angreift. Es kann aber auch vorgesehen sein, sogleich die Gefechtsladung 3 als projektilbildende Ladung aus dem Projektil 4 abzuschießen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Bekämpfen von Zielobjekten mittels eines im Wasser beschleunigbaren und aus dem Wasser austauchbaren, mit einer Ortungsanlage zum Auffassen des Zielobjekts ausgestatteten Projektils, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil, nachdem es auf dem Grund des Wassers abgelegt wurde, sich bei Ortungs-Auffassung eines zu bekämpfenden Zielobjekts an oder dicht über der Wasser- Oberfläche aufrichtet und durch Zünden einer Treibladung an seinem Heck in Richtung auf die Wasseroberfläche beschleunigt, indem eine explosionsartig-rasche, verbrennungsgasreiche Verbrennung der Treibladung im Wasser hinter dem Heck eine Verbrennungsgas-Blase ausbildet und aufweitet, deren Reaktionskräfte am diesbezüglich inkompressiblen und masseträgen umgebenden Medium über die Blase und das darauf abgestützte Heck dem Projektil eine geschoßartige Beschleunigung verleihen; um nach dem Austreten durch die Wasseroberfläche und nach aerodynamischem Abbremsen aus der Projektil-Austrittsflugbahn heraus das Zielobjekt anzugreifen, das es mittels eines in Richtung auf die Wasser-Oberfläche orientierten Zündauslöse-Zieldetektors (1) erfaßt.

2. Projektil (4), das im Wasser (5) beschleunigbar und aus dem Wasser (5) austauchbar ist und das mit einer Ortungsanlage zum Auffassen eines zu bekämpfenden Zielobjekts ausgestattet ist, insbesondere zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Auftriebseinrichtung im Bereich seines Kopfendes (13), mit einem Treibladungs-Behälter (29) hinter seinem Heck (14) sowie mit einer außerhalb des Wassers (5) arbeitenden aerodynamischen Auffangeinrichtung und mit einem Zündauslösungs-Zieldetektor (29) ausgestattet ist.

3. Projektil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im Bereich seines Kopfendes (13) eine mit Auftriebsgas füllbare, vorschiebbare Haube (15) aufweist.

4. Projektil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ablage auf dem Grund (6) des Wassers (5), auf seiner vom Grund (6) abgelegenen Wandung (7) die Ortungsanlage mit großflächiger Basis für weitreichende Wasserschall-Aufnehmer (11) angeordnet ist.