DE3625793A1

DE3625793A1 - Detonation system for underwater projectile - is actuated by hydrodynamic pressure acting on piston in projectile nose

Info

Publication number: DE3625793A1
Application number: DE19863625793
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pleines
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1991-07-18

Abstract

An underwater projectile (1) has a detonation system (2) which is actuated by the hydro-dynamic pressure acting on the ose of the projectile. The projectile (1) has an open ended cylinder fitted in its nose and a spring-loaded piston (5) is fitted in this cylinder. As the projectile travels through water, the water exerts a pressure on the piston (5). As the projectile approaches its target (19) the pressure on the piston increases so that the force exerted by the spring (9) is overcome and the needle (21) is pressed downwards to detonate the warhead (18). USE - Underwater projectiles for torpedoing ships.

Description

Die Erfindung betrifft eine Staudruck-Zündeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a dynamic pressure ignition device according to the Preamble of claim 1.

Eine derartige Zündeinrichtung ist aus der DE-OS 31 33 364 bekannt. Nachteilig bei jener Zündeinrichtung mit im Stirnbereiche des Projektils axial verlagerbarem Kolben ist insbesondere, daß die mit der Kolben verlagerung einhergehende Änderung der Querschnittsgeometrie im Projektil-Stirnbereich sich störend auswirkt auf das ballistische Verhalten (also auch die Einhaltung einer richtungsstabilen Bewegungs bahn) im Wasser. Das ist umso kritischer, wenn im Interesse einer richtungsstabilen raschen Fortbewegung durch das Wasser eine definierte und konstante Anströmung des Projektils in der Umgebung seines Stirn bereiches durch dessen geometrische Auslegung angestrebt ist.Such an ignition device is known from DE-OS 31 33 364. A disadvantage of that ignition device with in the front areas of the projectile axially displaceable piston is in particular that with the piston displacement accompanying change in cross-sectional geometry in the Projectile forehead area interferes with the ballistic Behavior (including adherence to a directionally stable movement track) in the water. This is all the more critical if in the interest of someone directionally stable rapid movement through the water a defined and constant flow against the projectile around his forehead area is sought through its geometric design.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Staudruck-Zündeinrichtung derart weiterzu bilden, daß unter Beibehaltung eines Staudruckkolbens die funktions abträglichen Auswirkungen auf das strömungsdynamische Verhalten des Projektils entscheidend reduziert werden; wobei die Beibehaltung des Staudruckkolbens in der Zündeinrichtung den Vorteil hat, für das Initiieren der Gefechtsladung einen mechanischen Zündmechanismus mit Anstichnadel einsetzen zu können, wie er aus der Technologie einer Mörserwaffe bekannt ist und sich in der Praxis bewährt hat. The invention is based on the knowledge of these circumstances based on such a generic ram pressure ignition device form that the function while maintaining a dynamic pressure piston adverse effects on the fluid dynamic behavior of the projectile can be significantly reduced; being the retention of the dynamic pressure piston in the ignition device has the advantage for initiating the combat charge a mechanical ignition mechanism to be able to use it with a piercing needle, such as that used in technology a mortar weapon is known and has proven itself in practice.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Zündeinrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt wird.According to the invention, this object is essentially achieved by that the generic ignition device according to the labeling part of claim 1 is interpreted.

Nach dieser Lösung, bei der die vom Staudruck beaufschlagte Kolben fläche relativ weit hinter dem strömungsdynamisch maßgeblichen Stirn bereich des Projektils in einem Stauraum liegt, kann die Zündeinrichtung für einen großen Bewegungshub des Kolbens und damit für hohe Funktions sicherheit in Hinblick auf Staudruck-Schwankungen beim Durchlaufen des Wassers ausgelegt werden, da selbst bei großem Kolbenhub noch keine mechanische Beeinflussung der wirksamen Geometrie des Projektil- Stirnbereiches stattfindet. Insbesondere läßt sich also nun auch ohne nachteilige Beeinflussung einer richtungstabilen Bewegung des Projektils durch das Wasser der für die Funktion einer Anstichnadel anzustrebende große Kolbenhub realisieren, weil vor der mit hydro dynamischem Staudruck beaufschlagten Kolbenfläche die den Stauraum füllende Wassersäule liegt, die zu einer praktisch von der Kolben stellung unbeeinflußten Ausbildung der Projektil-Anströmung im Stirn bereich führt.After this solution, in which the piston acted upon by the dynamic pressure area relatively far behind the forehead, which is decisive in terms of flow dynamics area of the projectile is in a storage space, the ignition device for a large stroke of movement of the piston and thus for high functionality security with regard to back pressure fluctuations when passing through of the water, because even with a large piston stroke no mechanical influence on the effective geometry of the projectile Forehead area takes place. In particular, you can now without adversely affecting a directionally stable movement of the Projectile through the water for the function of a piercing needle Realize the large piston stroke to be aimed at, because before that with hydro dynamic ram pressure acts on the piston surface and the storage space filling water column that is practically from the piston Position unaffected formation of the projectile flow in the forehead area leads.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Reali sierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt den vorderen Bereich eines im Wasser einsetzbaren Projektils mit koaxial eingebautem Staudruck- Zündauslösekolben.Additional alternatives and further training as well as further features and advantages of the invention result from the further claims and, also taking into account the explanations in the summary, from the following description of one in the drawing under restriction preferred reali sketched out to the essentials Example of the solution to the invention. The only figure the drawing shows the front area of an axial longitudinal section projectile that can be used in water with coaxial built-in dynamic pressure Ignition trigger piston.

Das Projektil 1 ist mit einer Zündeinrichtung 2 ausgestattet, deren Funktion auf der Stellung eines Kolbens 3, u. a. aufgrund hydrodynamischen Staudruckes 4 auf seine Kolbenfläche 5, beruht. The projectile 1 is equipped with an ignition device 2 , the function of which is based on the position of a piston 3 , among other things due to hydrodynamic dynamic pressure 4 on its piston surface 5 .

Der Staudruck 4 baut sich auf, wenn das Projektil 1 sich in der Voraus-Richtung 6 durch Wasser 7 bewegt. Dabei ist die stationäre Stellung des Kolbens 3 in einem koaxial davor gelegenen zylindrischen Stauraum 8 durch das Kräftegleichgewicht zwischen dem statischen und dynamischen Staudruck 4 des Wassers 7 und einer entgegengesetzt wirkenden, hinter dem Kolben 3 am Projektil 1 abgestützten Druckfeder 9 gegeben.The dynamic pressure 4 builds up when the projectile 1 moves in the forward direction 6 through water 7 . The stationary position of the piston 3 in a coaxial cylindrical storage space 8 is given by the balance of forces between the static and dynamic dynamic pressure 4 of the water 7 and an oppositely acting compression spring 9 supported behind the piston 3 on the projectile 1 .

Der Stauraum 8 füllt sich mit Wasser 7, so daß bei rascher Bewegung des Projektils 1 in der Richtung 6 eine nahezu wirbelfreie Anströmung 10 sich ausbildet. Die geometrische Querschnittsformgebung des Projektils 1 ist dabei vorzugsweise so gewählt, daß diese Kopfanströmung 10 längs einer umlaufenden Kante zur Ausbildung einer Kavitationsblase (in der Zeichnung nicht dargestellt) längs wenigstens des vorderen Bereiches des Projektils 1 führt, weil das eine richtungsstabile Bewegung des mit hoher Geschwindigkeit im Wasser 7 angetriebenen Projektils 1 fördert.The storage space 8 fills with water 7 , so that with a rapid movement of the projectile 1 in the direction 6 an almost vortex-free inflow 10 is formed. The geometric cross-sectional shape of the projectile 1 is preferably selected so that this head flow 10 along a circumferential edge leads to the formation of a cavitation bubble (not shown in the drawing) along at least the front region of the projectile 1 , because this causes a directionally stable movement of the at high speed in the water 7 driven projectile 1 promotes.

Damit nicht infolge Schwankungen der Laufgeschwindigkeit und damit des momentanen hydrodynamischen Staudruckes 4, also der daraus, aufgrund etwa konstanter Gegenkraft von der Druckfeder 9, resultierenden unterschiedlichen Axialstellungen des Kolbens 3, Veränderungen in der strömungswirksamen Querschnittsgestalt des Kopfes des Projektils 1 eintreten, ist die Kolbenfläche 5 weit hinter den Stirnbereich 11 des Projektils 1 zurückverlegt, nämlich wie dargestellt in einen relativ langen Stauraum 8 hinein verlegt. Bei Schwankungen in der Axialstellung der Kolbens 3 schwankt zwar das Volumen des im Stauraum 8 aufgenommenen Wassers 7. Der Austritt bzw. Eintritt der jeweiligen Differenzmasse an Wasser 7 stellt aber eine geringere Störung der Kopf-Anströmung 10 dar, als ein unmittelbsr hinter dem Stirnbereich 11 liegender oder sogar diesen Stirnbereich 11 mehr oder weniger stark überragender Kolben 3. The piston surface 5 is so that changes in the flow-effective cross-sectional shape of the head of the projectile 1 do not occur as a result of fluctuations in the running speed and thus the instantaneous hydrodynamic dynamic pressure 4 , i.e. the resulting different axial positions of the piston 3 due to the approximately constant counterforce from the compression spring 9 relocated far behind the end region 11 of the projectile 1 , namely as shown in a relatively long storage space 8 . With fluctuations in the axial position of the piston 3 , the volume of the water 7 accommodated in the storage space 8 fluctuates. However, the exit or entry of the respective differential mass of water 7 represents a smaller disturbance of the head flow 10 than a piston 3 lying directly behind the front area 11 or even more or less projecting beyond this front area 11 .

Wenn das Projektil 1 in Bewegungsrichtung 6 aus der Oberfläche des Wassers 7 austritt, verschwindet praktisch schlagartig der hydro dynamische Staudruck 4, und der Kolben 3 wird von der Druckfeder 9 weit nach vorne geschoben. Dabei spricht ein elektrischer Stellungs geber an; z. B. wird ein elektrisch leitendes Kontaktstück 12 an einem Führungsbolzen 13 des Kolbens 3 axial bis wenigstens in den Bereich eines Kontaktpaares 14 verschoben, so daß ein elektrischer Stromkreis 15 zur Abgabe eines Zündsignales 16 an eine Zündeinrichtung 17 geschlossen und dadurch die Gefechtsladung 18 zur Zerstörung des Projektils 1 gezündet wird. Der gleiche Mechanismus wird wirksam, wenn aus irgendeinem Grunde die Geschwindigkeit des Projektils 1 sich stark verringert, um zu verhindern, daß ein scharfes Projektil 1 auf den Grund des Wassers 7 absinkt und dort liegen bleibt; denn auch bei starker Verringerung der Geschwindigkeit in Voraus-Richtung 6 baut sich der hydrodynamische Staudruck 4 vor der Kolbenfläche 5 so weit ab, daß die Druckfeder 9 das Kontaktstück 12 zum Schließen des Zünd-Stromkreises 15 vorschieben kann.When the projectile 1 emerges from the surface of the water 7 in the direction of movement 6 , the hydro dynamic dynamic pressure 4 practically disappears suddenly, and the piston 3 is pushed far forward by the compression spring 9 . An electrical position transmitter responds; e.g. B. is an electrically conductive contact piece 12 on a guide pin 13 of the piston 3 axially displaced to at least in the region of a pair of contacts 14 , so that an electrical circuit 15 for emitting an ignition signal 16 to an ignition device 17 and thereby the combat charge 18 to destroy the Projectile 1 is ignited. The same mechanism operates if for some reason the speed of the projectile 1 slows down to prevent a sharp projectile 1 from sinking to the bottom of the water 7 and remaining there; because even when the speed in the forward direction 6 is greatly reduced, the hydrodynamic dynamic pressure 4 in front of the piston surface 5 is reduced to such an extent that the compression spring 9 can advance the contact piece 12 to close the ignition circuit 15 .

Wenn das Projektil 1 mit hoher Geschwindigkeit auf ein relativ groß flächiges starres Hindernis 19 wie etwa die Bordwand eines Zielob jektes aufläuft, führt das in der letzten Annäherungsphase zu einem raschen und starken Anstieg des hydrodynamischen Staudruckes 4 gegen die Kolbenfläche 5. Der Kolben 3 wird deshalb entgegen der Kraft der Feder 9, der Bewegungsrichtung 6 entgegen, nach rückwärts ver schoben. Wenn eine Zündsicherungseinrichtung 20, beispielsweise ein Rotor, jetzt in der Scharfstellung ist, kann eine Anstichnadel 21 vom Kolben 3 durch einen nun freigegebenen Kanal 22 zum Anzünden eines Initial-Sprengsatzes 23, und über diesen somit zur Zündung der Gefechtsladung 18 für Wirkung gegen das Zielobjekt (Hindernis 19), verlagert werden. If the projectile 1 hits a relatively large rigid obstacle 19 such as the side wall of a target object at high speed, this leads to a rapid and strong increase in the hydrodynamic dynamic pressure 4 against the piston surface 5 in the last approach phase. The piston 3 is therefore against the force of the spring 9 , the direction of movement 6 , pushed backwards ver. If an ignition protection device 20 , for example a rotor, is now in the focus position, a piercing needle 21 can be released from the piston 3 through a channel 22 which has now been released in order to ignite an initial explosive device 23 and thus to ignite the combat charge 18 for action against the target object (Obstacle 19 ).

Diese Anstichnadel 21, die an der Rückseite des Kolben-Führungsbolzens 13 angeordnet bzw. ausgebildet ist, kann dabei gleichzeitig der radialen Führung einer Zylinder-Druckfeder 19 dienen.This piercing needle 21 , which is arranged or formed on the rear of the piston guide pin 13 , can simultaneously serve for the radial guidance of a cylinder compression spring 19 .

Auch dieser Anzündvorgang kann in Kombination damit oder stattdessen elektromechanisch oder elektrisch über einen elektronischen Geber erfolgen, der die Momentanstellung oder die Stellungsänderung des Kolbens 3 abtastet und daraus das Zündsignal ableitet. Insbesondere kann dann die Auslösung des Zündsignales auch leichter erst aus der Erscheinung abgeleitet werden, daß beim Aufprall auf das Ziel (Hindernis 19) das Projektil 1 selbst schlagartig abgebremst und dadurch die Trägheitsmasse des Kolbens 3 nach vorne verlagert wird, nachdem unmittelbar zuvor noch der beschriebene Druckanstieg eine gegensinnige Kolbenverschiebung bewirkt hatte. Aus der Detektion solcher charakteristischer Kolbenstellungs-Änderungen lassen sich schließlich auch Kriterien gewinnen für unterschiedliche Verzögerungen des Zündsignales abhängig vom bloßen Austritt des Projektiles 1 aus dem Wasser 7 oder aber vom Aufschlagen auf ein Hindernis 19.This ignition process can also take place in combination with it or instead electromechanically or electrically via an electronic transmitter, which senses the instantaneous position or the change in position of the piston 3 and derives the ignition signal therefrom. In particular, the triggering of the ignition signal can also be more easily deduced from the phenomenon that the projectile 1 itself is braked abruptly upon impact with the target (obstacle 19 ) and the inertial mass of the piston 3 is thereby shifted forward after the one described immediately before Pressure increase had caused an opposing piston displacement. From the detection of such characteristic changes in piston position, criteria can finally be obtained for different delays in the ignition signal depending on the mere exit of the projectile 1 from the water 7 or on impact with an obstacle 19 .

Claims

1. dynamic pressure ignition device ( 2 ) for a water projectile ( 1 ) arranged coaxially in the region of the projectile tip, by hydro dynamic dynamic pressure ( 4 ) of the surrounding water ( 7 ) acted upon piston surface ( 5 ), characterized in that the Piston surface ( 5 ) axially offset from the projectile end area ( 11 ) to the rear in an open in the end area ( 11 ) storage space ( 8 ) is arranged.

2. Ignition device according to claim 1, characterized in that the piston surface ( 5 ) with respect to the dynamic pressure piston ( 3 ) is equipped with a piercing needle ( 21 ).

3. Ignition device according to claim 1 or 2, characterized in that the triggering of an ignition signal takes place as a function of the position or of the change in position of the piston ( 3 ), which is sensed via a mechanical or electrical transmitter.

4. Ignition device according to one of the preceding claims, characterized by different delay in the delivery of an ignition signal depending on whether or not immediately after a sudden forward displacement of the piston ( 3 ) in the direction of movement of the projectile ( 1 ), or not.