DE588330C - Selbststeuernder Torpedo - Google Patents

Description

Jeder normale Torpedo ist mit selbsttätigen Steuereinrichtungen versehen, die in der Hauptsache dazu dienen, bestimmte Schußverhältnisse zu schaffen: Geradlauf, Tiefgang usw. Diese Einrichtungen werden beim oder kurz nach dem Abschuß in Tätigkeit gesetzt. Die Herstellung der Zielrichtung geschieht vor dem Abschuß; nach dem Schuß ist eine weitere Beeinflussung der Geschoßrichtung nicht mehr

ίο möglich.

Es entstand so die Aufgabe, die Laufrichtung des Torpedos auch nach dem Abschuß beeinflussen zu können. Die vorgeschlagenen Lösungsformen suchen zunächst eine Beeinflussung vom Abschußort aus zu erreichen, z. B. Aussendung von drahtlosen Steuerimpulsen, die von einer kleinen Teleskopantenne des Torpedos aufgefangen werden.
Ein anderer Vorschlag ging dahin, die vom Ziel selbst ausgehenden Unterwasserschallwellen zur Steuerung zu benutzen. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Anordnung ist der, daß zwei oder vier Hörorgane am Torpedokopf vorgesehen sind, die die aufgenommenen Schallwellen in elektrische Impulse umwandeln. Diese ihrerseits beeinflussen das Seitenruder (bei vier Hörorganen auch das Tiefenruder) und bewirken somit die Ansteuerung der. Schallquelle, die das Ziel darstellt.

Diese bisher bekannten Anordnungen haben, soweit sie die Ansteuerung einer Zielschallquelle anstreben, den Nachteil, daß das Eigengeräusch des Torpedos die Hörorgane zu stark beeinflußt. Man suchte diese Schwierigkeit zu umgehen durch besondere Ausbildung der Aufnahmeöffnungen der Mikrophone, wodurch man eine Steigerung der Empfindlichkeit in Richtung auf das Ziel zu und eine Abnahme des Einflusses des Eigengeräusches erhoffte.

Indessen genügt eine solche Maßnahme nicht. Die Geschwindigkeit der Unterwasserschallwellen ist das Vielfache der Eigengeschwindigkeit des Torpedos; durch Beugung der vorauseilenden Schallstrahlen an den Kanten der Hörmuschelöffnungen entsteht auf den Mikrophonmembranen wiederum ein beträchtlicher Schalldruck, der die gerichtete Aufnahme des Zielschalles verhindert.

Weiterhin ist versucht worden, die Mikrophone, deren Lage am Torpedokörper in bezug auf die Störquelle (Schrauben) symmetrisch ist, für das Störgeräusch auszukompensieren. Indessen sind die Störimpulse, die auf verschiedenen Seiten des Torpedokörpers den Mikrophonen zugeleitet werden, nicht unbedingt gleichphasig und gleich stark, so daß eine wirksame Kompensation nicht möglich ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist einer weiteren Schwierigkeit bisher nicht Rechnung getragen worden. Die Intensität der vom Ziel .stammenden Schallwellen nimmt bei kleineren Abständen des Empfangsortes vom Ziel in starkem Maße zu. Schließlich sind die auftreffenden Impulse so groß, daß die zur Weiterleitung und Verstärkung dienenden Übertragungseinrichtungen übersteuert werden. Von nun an tritt keine bestimmte Steuerwirkung mehr ein, da am Ausgang von beiden Systemhälften der binauralen

Hör- und Steuereinrichtung nur noch die Maximalwerte der Steuerimpulse auftreten. Somit haben verschieden starke Impulse an den Mikrophonen keine Differenzbildung hinter den Verstärkern mehr zur Folge.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, die zur Aufnahme, Weiterleitung und Verstärkung der vom Ziel ausgehenden Schallimpulse dienenden Mittel so auszubilden, daß eine Auslese

ίο aller überhaupt an den Mikrophonen auftretenden Schalldrücke nach Art und Größe stattfindet, so daß die vorbeschriebenen Störungen nicht auftreten können.

Zunächst macht die neue Anordnung von der Erkenntnis Gebrauch, daß das vom eigenen Antrieb stammende Störgeräusch einem anderen Frequenzbereich angehört als das anzusteuernde Zielgeräusch. Alle· an der Bildung des Eigengeräusches beteiligten Frequenzen sind im wesentlichen eng benachbart und bilden ein Störspektrum von bestimmter Randbreite. Das gleiche gilt vom Zielspektrum. Die Eigenart jedes Spektrums ist bestimmt durch die Form der jeweiligen Antriebe: beim Torpedo sehr schnell, beim Ziel langsam laufende Antriebsorgane. Die beiden Spektra liegen daher an verschiedenen Stellen des Frequenzbandes.

In den Übertragungseinrichtungen werden erfindungsgemäß frequenzselektive Mittel vorgesehen, die von allen die Mikrophone treffenden Impulsen nur das Zielspektrum durchlassen, während das Eigengeräusch ausgeblendet wird. Das gleiche gilt auch für alle Störimpulse, die durch den Torpedokörper selbst oder durch die von ihm umschlossene Luftsäule an die Mikrophone gelangen.

Weiterhin findet in der Anordnung nach der Erfindung eine selbsttätige Begrenzung der auf die Steuerorgane wirksamen, vom Ziel stammenden Impulse statt. Die Wirksamkeit der Begrenzungseinrichtung ist dabei abhängig von der Intensität des Zielschalles, so zwar, daß bei wachsender Intensität eine stärkere Schwächung eintritt und eine Übersteuerung der binauralen Aufnahme- und Steuereinrichtung vermieden wird.

An Hand der Abbildungen ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung im einzelnen beschrieben.

Abb. ι zeigt einen Torpedo, der am Vorderteil mit zwei Mikrophonen M₁ und M₂ ausgerüstet ist. Die schallaufnehmenden Flächen der Mikrophone sind unter Innehaltung eines gewissen Anstellwinkels α angebracht. A bezeichnet den Antrieb und S das Seitenruder.

Liegt das anzusteuernde Ziel Q nicht in Richtung der Torpedoachse, so treffen die von Q ausgehenden Unterwasserschallstrahlen die Membranen der Mikrophone unter verschiederien .Winkeln. In Abb. 3 ist z. B. gezeigt, daß die Schallrichtung mit der Fläche von M₁ den Winkel β bildet, während M₂ nur tangential gestreift wird. Die auf die Membran wirksamen senkrechten Komponenten des Schalldruckes sind also verschieden.

In Abb. 2 ist die eigentliche binaurale Abhör- und Steuereinrichtung schematisch dargestellt. Die Zeichen 1 und 2 bezeichnen die Zugehörigkeit zu je einer Systemhälfte.

M₁ und Ai₂ sind die Mikrophone, deren Ströme über die Übertrager ZJ₁ und ZJ₂ an C₁ und C₂ abgegeben werden. C₁ und C₂ sind Sperrketten, in bekannter Weise aus Induktivitäten und Kapazitäten zusammengesetzt, deren elektrische Bemessung so gewählt ist, daß ihr Durchlaßbereich nur das Frequenzspektrum des Zielschalles umfaßt. Hinter C also sind die nicht in den Durchlaßbereich fallenden Eigengeräusche ausgeblendet. Auch bei der elektrischen und mechanischen Bemessung von M und Ü kann bereits eine frequenzselektive Bevorzugung der dem Zielspektrum angehörenden Frequenzen stattfinden und damit die Wirkung von C untefstützt werden. Die hinter C verbliebenen gereinigten Steuerspannungen werden über L₁ und L₂ den Verstärkern V₁ und F₂ zugeleitet und bewirken die Steuerung der Verstärkerausgangsströme I₁ und i₂.

Die Charakteristik der Verstärker ist so beschaffen, daß die Ausgangsströme proportional den eingangsseitigen Steuerspannungen sind. Im Ruhezustand, wenn keine Steuerspannungen vorhanden sind, fließen nur geringe Ruheströme, welche in kleinen Grenzen gehalten werden können.

Sind die an M₁ und Ai₂ einfallenden Schalldrücke ungleich, so erhalten V₁ und V₂ ungleiche Steuerspannungen. Die Verstärker geben ungleiche Ströme ab. Diese durchfließen die Wicklungen W₁ und PF₂, in deren elektromagnetischen Feldern der Anker A angeordnet ist. Da auch die Felder ungleich sind, erfährt A eine Auslenkung proportional der Differenz der Felder in W₁ und W₂. Die Verschiebung von A bewirkt den eigentlichen Steuervorgang im Steuerapparat St und K für das Seitenruder S. Der Steuerimpuls dauert so lange an, bis die beiderseitigen Steuerspannungen an V gleich sind, d. h. bis die Torpedoachse mit der Richtung der ankommenden Schallwellen übereinstimmt. W_x und W_z werden nunmehr von gleich großen Strömen durchflossen. Die resultierende Wirkung ihrer Felder ist gleich Null; an den Steuerapparat selbst gelangen keine weiteren Impulse.

Der mögliche Aussteuerungsbereich der Verstärker hängt ab von der Gesamtempfindlichkeit oder vom Verstärkungsgrad. Um einen befriedigenden Aktionsradius und damit genügende Schußweiten zu gewährleisten, muß die Empfindlichkeit ein gewisses Mindestmaß einhalten. Nähert sich der Torpedo dem Ziel, so steigen die an die Verstärker gelangenden

Steuerspannungen. Schließlich erreichen und überschreiten sie den möglichen Aussteuerbereich. Ist die Empfindlichkeit der Verstärker groß, so tritt diese Übersteuerung schon verhältnismäßig früh ein, entsprechend dem kleineren Aussteuerbereich. -

Nach Überschreiten des Aussteuerbereichs wäre also der Torpedo steuerlos, da zwischen Steuerspannung und Ausgangsstrom des Verstärkers keine proportionale Beziehung mehr besteht und hinter den Verstärkern keine Differenzbildung mehr stattfinden kann.

Zur Vermeidung dieser Erscheinung ist erfindungsgemäß folgende Anordnung vorgesehen.

t5 Vor jeden Verstärker je einer Systemhälfte ist ein Elektronenrohr L₁ und L₂ geschaltet, das von der Ausgangsseite der Verstärker gesteuert wird, wie es in der Abbildung durch die rückgeführten Ausgangsleitungen dargestellt ist.

Die Steuerung dieser Hilfsröhren entspricht also der Größe der Ausgangsströme. Die Hilfsröhren ihrerseits sind in bezug auf die durchzuleitenden und mittels V zu verstärkenden Steuerspannungen als Schwächungsröhren geschaltet. Sie haben etwa die umgekehrte Funktion eines normalen Verstärkerrohres. Die zweckmäßige Größe der von den Strömen I₁ und i_z bewirkten Schwächung kann durch geeignete Hilfsmittel regelbar gestaltet werden.

Bei größerer Annäherung ans Ziel und damit bei steigenden Steuerspannungen bewirken die steigenden Werte von i_x und i₂ eine stärkere Schwächung der Steuerspannung. Die Charakteristiken der Verstärker werden also um so flacher und der Aussteuerbereich um so größer, je größer die Annäherung an die anzusteuernde Schallquelle ist.

Auch bei großer Annäherung ans Ziel und entsprechend großen Steuerspannungen bleibt die Proportionalität zwischen Steuerspannung und Ausgangsstrom erhalten; verschiedene Steuerspannungen haben stets eine entsprechende Differenzbildung der Verstärkerströme bzw. der Felder in W₁ und W₂ zur Folge. Der Anker A erhält einen der Differenz entsprechenden Impuls.

Die Vorteile der Anordnung nach der Erfindung liegen darin, daß durch die zur Aufnahme, Weiterleitung und Verstärkung dienenden Mittel eine Auswahl aller an die Mikrophone gelangenden Schalldrücke nach Art (Ausschaltung der Eigengeräusche) und Größe (Übersteuerungsschutz) stattfindet. Es kann auf die besondere Ausbildung einer geeigneten Aufnahmeöffnung für die Mikrophone zur Erreichung eines Riehteffekts Verzicht geleistet werden. Die im Torpedokörper selbst fortgeleiteten Störimpulse unterliegen in gleicher Weise der Ausblendung. Das einwandfreie Arbeiten der Anordnung bleibt auch bei großer Annäherung ans Ziel erhalten, ohne daß eine Einbuße an Hörempfindlichkeit und damit an Schußweite in Kauf zu nehmen ist,

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbststeuernder Torpedo mit binauraler Aufnahmeeinrichtung für Unterwasserschall zur selbsttätigen Steuerung in Richtung auf die vom Ziel ausgehenden Schallwellen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungseinrichtungen, die das Schall-Spektrum des Zieles zur Einwirkung auf die Steuereinrichtung bringen, Anordnungen vorgesehen sind, die die Störgeräusche nach Art (Eigengeräusche) und Größe (Übersteuerungsschutz) ausschalten.

2. Selbststeuernder Torpedo nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungseinrichtungen frequenzselektive Mittel (z. B. C₁ und C₂) vorgesehen sind, deren mechanische und/oder elektrische Bestimmungsgrößen so gewählt sind, daß die Eigengeräusche des Torpedos nicht durchgelassen werden.

3. Selbststeuernder Torpedo nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übertragungswegen Schwächungseinrichtungen vorgesehen sind, die eine Übersteuerung der Verstärker bei Annäherung ans Ziel verhindern, z. B. zwischengeschaltete Schwächungsröhren (L₁ und L₂), deren Schwächungsgrad vom Ausgangsstrom der Verstärker abhängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen