DE4112778A1 - Unterwasserwaffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserwaffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Waffe mit projektilförmiger, am Gewässergrund aus einem Rohr abschießbare Mine ist aus der DE-OS 37 27 988 bekannt. Aus logistischen Gründen wird für eine derartige Waffe ein möglichst leichtbauendes Rohr angestrebt; während im Interesse eines langen störungsfreien Laufes in Richtung der Abgangs-Längsachse sowie im Interesse einer großen Wirkung im Zielobjekt das Projektil mit, im Verhältnis zum Rohr, relativ großer Masse, bei einer Treibladung im Sackloch-Ende des Rohrs für extreme impulsartige Beschleunigung des Projektils, ausgelegt werden muß. Es hat sich gezeigt, daß aus dem Zusammentreffen dieser divergierenden Anforderungen in der Praxis Abgangsstörungen beim Austritt des Projektilhecks aus der Rohrmündung resultieren, mit der Folge, daß die Projektilbewegung nicht in einen stabilen Unterwasser-Lauf in Richtung der Verlängerung der Rohrachse übergeht, weil für den richtungsstabilen Hochgeschwindigkeits-Lauf eines solchen Projektils eine die Projektil-Mantelfläche, hinter der Abreißkante an der Projektil-Stirn, vollständig umgebende Ka­ vitationsblase im Wasser erforderlich ist (wie unten anhand der Zeichnung näher erläutert). Zwar könnte man daran denken, im oberen Bereich des Projektils eine radiale Stütze zur Innenwandung des Rohres auszubilden, die nach dem Rohraustritt abgeworfen wird; und das Projektilheck über eine gewisse Länge als vollkalibrigen, also den Rohrinnenquerschnitt ganz ausfüllenden Zylinder auszugestalten. Für eine ausreichende Längsführung beim Austritt des Projektils aus dem Rohr müßte dann aber der zylindrische Führungsbereich vor dem Projektilheck relativ lang sein; was aus geometrischen Gründen ungünstig für die anzustrebende dynamische Stabilisierung der Projek­ til-Lage in ihrer Kavitationsblase ist, weil der zylindrische Teil vor dem Projektilheck keine radiale Ausstellung für Wechselwirkungen mit dem Übergang von der Blase zum umgebenden Wasser erbringt.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasserwaffe gattungsgemäßer Art derart auszuge­ stalten, daß die systembedingten Abgangstörungen beim Austritt des Projektilhecks aus dem Startrohr verringert werden und dadurch die Projektilmine infolge richtungsstabileren Laufes über vergrößerte Distanzen verbesserte Trefferlagen zeitigt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Unterwasserwaffe gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

Nach dieser Lösung ist das Projektil im wesentlichen über seine ganze Länge und damit während des Austrittsvorganges aus der Rohrmün­ dung radial von einem Stützkörper geführt, der nach dem Austritt aus dem Rohr ohne weiteres seitlich weggesprengt werden kann. Weil nun das Projektil nicht mehr selbst mit einem zylindrischen Heckbe­ reich im Rohr geführt werden muß, kann es über seine gesamte Länge spitzwinklig-konisch ausgestaltet sein, was die richtungsstabili­ sierende Impuls-Wechselwirkung mit der im Wasser aufgebauten Kavi­ tationsblasenhülle fördert; und es kann sogar ein auch im Heckbereich unterkalibriges, also bei standardisiert gegebenem Rohrinnendurch­ messer besonders schlankes und damit kavitationsgünstiges Projektil eingesetzt werden.

Für die Beschleunigung im Rohr ruht das Projektil-Heck mit seinem ihm im Rohr umgebenden Führungskörper auf einer - den expandierenden Treibladungsgasen gegenüber zunächst als Treibspiegel wirkenden - axial relativ flachen Platte, die im Bereiche der Rohrmündung infolge Durchmesserverringerung verkeilt und dadurch der Projek­ tilbewegung gegenüber verzögert wird und zugleich als Rückhalte­ dichtung für die Treibgasschwaden wirkt. Dadurch ist sichergestellt, daß die hochenergetischen Treibgasschwaden erst aus der Rohrmündung ins umgebende Wasser austreten können, wenn das Projektilheck sich bereits entfernt und hinter sich die für den richtungsstabilen Lauf durch das Wasser erforderliche Kavitationsblase störungsfrei geschlos­ sen hat. Dabei kann die Verzögerungs- und Dichtungsfunktion der Treibspiegel-Platte vorteilhaft durch eine im Bereiche der Rohrmündung radial wirkenden Staucheinrichtung in Form eines umlaufenden Explo­ sivstoffringes realisiert sein, die über die gleiche Sicherungsein­ richtung wie der Treibladungszünder mit diesem oder kurz nach diesem initiiert wird.

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 Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert aber angenähert maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Fig. 1 im Axial-Längsschnitt eine Unterwasserwaffe

Fig. 2 eine Querschnittsskizze gemäß der Schnitt-Angabe II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 in vergrößerter Ausschnitt-Darstellung die Wirkung eines radial gestauchten Klemmringes an der Rohr-Mündung zur Verzögerung des Austritts einer Schwaden-Rückhaltescheibe hinter dem aus dem Rohr gestarteten Projektil.

Die in der Zeichnung skizzierte Unterwasser-Waffe 11 ist als sogenann­ te Projektilmine mit aus einem Rohr 12 startbaren Hochgeschwindig­ keits-Unterwasserlaufkörper ausgelegt, der hier allgemein als Projek­ til 13 bezeichnet wird.

Da eine richtungsstabile Bewegung durch Wasser 18 mit einem Projektil herkömmlicher, ballistischer Geometrie nicht realisierbar ist, wird im vorliegenden Falle ein richtungsstabiler Lauf des Projektils 13 durch eine sehr gestreckt-schlanke Querschnittsform realisiert, deren abgeplattete (stumpfe) Spitze 14 mit einer umlaufenden Strö­ mungs-Abreißkante 19 zur Ausbildung einer (im Gegensatz zu den Ver­ hältnissen in Fig. 5 der US-PS 34 34 425) relativ dicht anliegenden gestreckten Kavitationsblase 20 längs der Projektil-Mantelfläche 21 ausgestattet ist. Dafür ist die Mantelflächen-Geometrie kegelförmig mit sehr spitzem Kegelwinkel, unter Übergang in einen durch die Wuchtspitze 14 gebildeten Kegelstumpf etwas vergrößerten Kegelwinkels. Beim raschen Lauf des Projektils 13 erstreckt dann die Kavitations­ blase 20 sich über die gesamte Länge der Projektil-Mantelfläche 21 und schließt sich erst hinter dem Projektil-Heck 22; so daß das umgebende Medium (Wasser 18) die Mantelfläche 21 - mit Ausnahme der Stirn 23 innerhalb des Querschnitts der Abreißkante 19 - an sich nirgends benetzt. Wenn jedoch das dynamisch an sich unstabile Projektil 13 aufgrund irgendwelcher Störeinflüsse aus seiner momentanen Ideal­ lage konzentrisch zur Längsachse der Kavitationsblase 20 heraus verschwenkt, dann berührt ein Teil der Mantelfläche 21 im Bereiche des Hecks 22 die Phasengrenze zwischen Kavitationsblase 20 und Was­ ser 18 und erfährt dadurch einen radial orientierten Rückstell-Im­ puls in Richtung auf die konzentrische Lage des Projektils 13 in der Blase 20, um eine Richtungsabweichung aus der ursprünglichen Achse (der Abgangsrichtung entsprechend der Längsachse 24 des Start­ rohres 12) möglichst zu unterbinden.

Problematisch sind allerdings Störeinflüsse beim Wachsen der Blase 20 längs der Mantelfläche 21 zum Projektil-Heck 22 während des Aus­ tritts des Projektils 13 aus der Rohr-Mündung 25. Denn die Beschleuni­ gung des Projektils 13 im Rohr 12 längs der Achse 24 erfolgt impuls­ förmig mittels einer sehr energiereichen Treibladung 26 im verschlos­ senen Rohr-Ende 27 hinter dem Projektil-Heck 22. Die sich längs des Rohres 12 zur Vorbewegung des Projektiles 13 ausdehnenden Treib­ ladungsschwaden (in der Zeichnung nicht skizziert) führen beim Aus­ tritt aus der Rohr-Mündung 25 zu Verwirbelungen des umgebenden Was­ sers 18, aus denen unkontrollierbare Störeinflüsse quer zur Längsbe­ schleunigung des Projektiles 13 und eine Benetzung der Projektil-Man­ telfläche 21 im Bereiche des Heck 22 resultieren, mit der Folge, daß die Kavitationsblase 20 sich nicht ungestört bis über das Pro­ jektil-Heck 22 hinaus ausbilden kann und der richtungsstabile Abgang des Projektiles 13 aus dem Rohr 12 gestört wird. Diesem Effekt können sich Abgangsstörungen überlagern, die aus einer mechanisch instabilen Führung des konischen Projektils 13 im hohlzylindrischen Rohr 12 resultieren und sich ebenfalls als unsymmetrisch wirkende Querein­ flüsse bemerkbar machen, wenn das Projektil-Heck 22 aus der Rohr- Mündung 25 freigegeben wird.

Im Interesse einer über eine lange Laufstrecke richtungsstabilen Bewegung des Projektils 13 werden solche Störeinflüsse bei der Frei­ gabe aus der Rohr-Mündung 25 im wesentlichen dadurch vermieden, daß das Projektil über seine gesamte Länge (mit Ausnahme der durch die Rohrmündung 25 ins umgebende Wasser 18 vorragenden Spitze 14) im Rohr 12 eine Längsführung durch einen die Projektil-Mantelflä­ che 21 im wesentlichen lückenlos umgebenden Hartschaum-Führungskör­ per 28 erfährt. Dieser wird mit dem Projektil 13 aus der Rohrmündung 25 herausgeschoben, dann außerhalb der Einfassung des Rohres 12 von der konischen Projektil-Mantelfläche 21 radial aufgebrochen und durch den Strömungswiderstand des Wassers 18 relativ zum Projektil 13 zu seinem Heck 22 hin weggeschoben, so daß der Führungskörper 28 beim Projektil-Eintritt in das Wasser 18 die Ausbildung der Kavita­ tionsblase 20 nicht stört. Um dieses seitliche Wegbrechen und Ab­ streifen des Hartschaumkörpers 28 zu fördern, ist er (vgl. Fig. 2) mit umfangsseitig verteilten achsparallelen Sollbruchstellen 29 in Form von Nuten, Perforierungen oder ähnlichen Material-Schwächun­ gen versehen. Zusätzlich können rohrfeste Schneidelemente 30 unter­ halb der Rohr-Mündung 25 vorgesehen sein, die durch Formkörper-Ra­ dialspalte 31 hindurch elastisch-zurückfedernd gegen die konische Projektil-Mantelfläche 21 anliegen, um bei der Verlagerung des Pro­ jektils 13 relativ zum Rohr 12 aufgrund der damit einhergehenden Verlagerung des Führungskörpers 28 Längsschnitte in diesem anzu­ bringen, so daß das seitliche Abräumen des außerhalb des Rohres 12 nicht mehr benötigten Führungskörpers 28 noch mehr gefördert wird.

Nachdem ein (für den Durchtritt eines Anzünd-Lochrohres 53 mit einem Axialkanal 54 ausgestatteter und in die handhabbare Hülle 56 einge­ faßter) Treibladungsmodul 55 durch die Rohrmündung 25 in den Sack­ lochraum 35 des Rohrendes 27 eingesetzt und darüber der Schwaden-Ex­ pansionsraum 36 mit Wellpappe oder dergleichen verfüllt ist, dient die O-Ring-Dichtung 33 einer Platte 32 als feuchtigkeitsdichter Verschluß des Raumes 35 gegen den zum umgebenden Wasser 18 hin nicht hermetisch abgeschlossenen Projektil-Raum 34. Bei einem Heck 22 unterkalibrigen Projektil 13 ruht der Führungskörper 28 ringförmig auf der Platte 32. Der mechanisch-stabile und deshalb gute radiale Führung bewirkende Schaumstoff-Körper 28 wird im übrigen aufgrund der konischen Form des Projektils 13 mit diesem aus dem Rohr 12 herausgeschoben.

Die Platte 32 wirkt aber nicht nur als extrem flacher (und damit den Beschleunigungsweg im Rohr 12 praktisch nicht reduzierender) Ausstoßkolben; insbesondere ist diese Platte 32 schließlich als Schwadendichtung im Bereiche der Rohr-Mündung 25 ausgelegt: Sie soll sicherstellen, daß der Austritt der im Rohr 12 expandierenden Treibladungs-Schwaden aus der Rohr-Mündung 25 um einige Millisekunden verzögert wird, also bis das Projektil-Heck 22 sich ohne schwaden­ bedingte Abgangsstörungen aus der Rohr-Mündung 25 gelöst hat und die Kavitationsblase 20 sich hinter dem Projektil-Heck 22 schließen konnte.

Dafür ist das Rohr 12 in der Umgebung seiner Mündung 25 mit einer radial nach innen wirkenden Staucheinrichtung 37 ausgestattet. Diese ist zweckmäßigerweise als axial aufsteckbarer hohler, mit Explo­ sionsmaterial gefüllter Ring 38 ausgestaltet, dessen außen umlaufende Verdämmungswand 39 bewirkt, daß das - vorzugsweise in radialer Rich­ tung etwas verstärkte - mündungsseitige Rohrende 40 in Richtung auf die Rohr-Längsachse 24 eingebördelt wird, wie in der vergrößerten Prinzipskizze der Fig. 3 ersichtlich. Diese so im Durchmesser ver­ jüngte Rohrmündung 25 wird zwar durch die Platte 32 unter Einfluß der dahinter expandierenden Treibladungsgase dann abgerissen bzw. wieder nach außen gebogen; die entsprechende Verformungsarbeit be­ dingt jedoch eine Verzögerung der Bewegung der Platte 32, die lang genug ist, um das Projektil-Heck 22 sich von der Vorderseite der Platte 32 abheben zu lassen und da­ hinter die Kavitationsblase 20 zu schließen, ehe die Rohrmün­ dung 25 zum Austritt der expandierenden Treibladungsgase wie­ der geöffnet ist.

Dieses Abheben des Projektils 13 von der - beispielsweise aus hitzebeständigem Kunststoff oder aus Leichtmetall bestehenden - Schwadenrückhalteplatte 32 kann noch durch eine aktive Trennkomponente 41 in Form eines stoßwellenarm brennenden Sprengstoffes gefördert werden, der hinter dem Projektil-Heck 22 auf der Platte 32 angeordnet ist und beispielsweise durch die heißen Treibgas-Schwaden über einen Zündkanal 42 ange­ steckt wird, wie in Fig. 1 symbolisch vereinfacht berücksich­ tigt.

Bei der dargestellten Unterwasserwaffe 11 wird ein nach außen verdämmter Explosivstoff-Ring 38 gezündet, um wie beschrieben an der Rohrmündung 25 die Schwadenrückhalteplatte 32 gegenüber dem abhebenden Projektil 13 vorübergehend zu verzögern. Die von der dann verjüngten Mündung 25 auf den rückwärtigen Teil des Führungskörpers 28 einwirkende Radialkraft führt zu einer Stau­ chung dessen Mantelbereiches 21 im Bereiche von achsparallel ange­ ordneten Längsschlitzen, die als Sollbruchstellen 29 nach dem Rohr­ austritt die Zerlegung des Formkörpers fördern sollen, so daß dadurch der Austrittsvorgang des Projektils 13 selbst nicht gestört wird. Die Reaktionsgase des gezündeten Ringes 38 für die Explosionsumformung bilden eine energiearme Gaswolke 52 im Bereiche der Rohrmündung 25 und bewirken dadurch, daß das Projektil-Heck 22 beim Austritt aus dem Rohr 12 vom umgebenden Wasser 18 nicht benetzt wird, was das Schließen der Kavitationsblase 20 hinter dem Projektil-Heck 22 fördert.

Claims (9)

1. Unterwasserwaffe (11) mit aus einem Rohr (12) startbarem Projek­ til (13), dadurch gekennzeichnet, daß ein schlankes Hochgeschwindigkeits-Projektil (13) mit vollka­ vitierender Geometrie seiner Spitze (14) und Mantelfläche (21) über seine im Rohr (12) enthaltene Länge von einem mit Sollbruch­ stellen (29) ausgestatteten vollkalibrigen Führungskörper (28) gehaltert ist, der heckseitig zusammen mit dem Projektil-Heck (22) gegen eine treibspiegelartig vor einer Treibladung (26) angeordneten Schwadenrückhalte-Platte (32) anliegt, deren Axial­ bewegung aus der Rohrmündung (25) heraus durch eine radial wirkende Staucheinrichtung (37) unter vorübergehender Abdichtung der Rohr­ mündung (25) gegen die Treibgasschwaden verzögerbar ist.

2. Unterwasserwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (13) eine spitzwinklig-kegelige Mantelfläche (21) aufweist, die in einen Kegelstumpf größeren Kegelwinkels übergeht, der als stumpfe Projektil-Spitze (14) stirnseitig mit einer umlaufenden Kavitations-Abreißkante (19) ausgestattet ist.

3. Unterwasserwaffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen dem Projektil-Heck (22) und der anliegenden Vorderfläche der Rückhalte-Platte (32) eine stoß­ wellenarme sprengstoffaktive Trennkomponente (41) angeordnet ist.

4. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hartschaum-Führungskörper (28) mit achsparallel verlau­ fenden, radial orientierten Sollbruchstellen (29) vorgesehen ist.

5. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) im Bereiche seiner Mündung (25) mit den Füh­ rungskörper (28) durchdringenden und elastisch-rückfedernd gegen die Projektil-Mantelfläche (21) anliegenden Schneidelementen (30) zur Ausbildung von Längsschnitten im Zuge der Bewegung des Führungskörpers (28) durch das Rohr (12) ausgestattet ist.

6. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (13) im Bereiche seiner aus der Rohr-Mündung (25) hervorragenden Spitze (14) durch einen kragenförmigen Zen­ triertopf (49), der mit dem Führungskörper (28) aus der Rohrmün­ dung (25) herausgeschoben wird und Sollbruchkerben (50) aufweist, umgeben ist.

7. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rohr-Mündung (25) im Hartschaum-Führungskör­ per (28) Auslösesensoren (47) für ein Minenzündgerät (46) im sockelförmigen Rohrende (27) angeordnet sind.

8. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohrmündungs-Staucheinrichtung (37) ein außen verdämmter Explosivstoff-Ring (38) ein verstärktes Rohrende (40) umgibt, der aus dem Minenzündgerät (46) geringfügig verzögert gegenüber dem Anzünden der Treibladung (26) initiierbar ist.

9. Unterwasserwaffe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter der mit einer umlaufenden Dichtung (33) ausgestatteten Schwadenrückhalte-Platte (32) jenseits eines Expansionsraumes (36) ein ein Anzünd-Lochrohr (53) umgebender Treibladungsmodul (55) eingesetzt ist.