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Drahtlose Fernsteuerung und Richtungsbestimmung von Unterwassertorpedos
Bekanntlich strebt man aus verschiedenen Gründen für Torpedos eine Tauchtiefe von
mindestens ro m an. Bei dieser Tiefe sind die üblichen drahtlosen Fernsteuermittel
nicht vorteilhaft einsetzbar. Die Hochfrequenz-Fernsteuerverfahren scheiden wegen
der starken Absorption im Wasser und der damit zusammenhängenden geringen Eindringtiefe
von nur wenigen Zentimetern aus. Auch die Schall-und Ultraschallverfahren sind wegen
des Störgeräuschpegels und der Abbeugung der Schallwellen nach tieferen Wasserschichten
hin unbrauchbar. Man verzichtete daher auf drahtlose Fernsteuermittel und wandte
statt ihrer mehrere Seemeilen lange Schleppkabel an, über welche die Steuersignale
übertragen wurden. Die Standortbestimmung erfolgte optisch, dadurch, daß ein am
Torpedo angebrachter Heckscheinwerfer beobachtet wurde. Die Verwendung von Stromliniensignalen
zur Nachrichtenübermittlung ist bekannt. Man war jedoch bisher der Meinung, daß
in Richtung der Verbindungslinie der Elektroden eine Ausbreitung der Signale nicht
stattfinden kann. Da aber ein Torpedo aus hydrodynamischen Gründen nur in Fahrtrichtung
eine größere Ausdehnung aufweist und damit insbesondere bei Verwendung von Schleppelektroden
die Richtung der Elektrodenbasis gegeben ist, rechnete man nicht damit, daß eine
Übertragung der Stromliniensignale in Fahrtrichtung des Torpedos ermöglicht werden
könnte. Im wesentlichen ist aber nur diese Richtung als Übertragungsrichtung der
Steuersignale von Interesse. Unter Überwindung des erwähnten Vorurteils hat der
Erfinder festgestellt, daß auch in der angegebenen Richtung Stromliniensignale vorteilhaft
übertragen werden können und daß die Verwendung von
Stromliniensignalen
zum __ Zweck der drahtlosen Fernsteuerung von Unterwassertorpedos gegenüber anderen
drahtlosen Fernsteuerungsverfahren erhebliche Vorteile aufweist. Insbesondere ergibt
sich dadurch die Möglichkeit, das unerwünschte Abhören der Signale zu verhindern
und Störversuchen vorzubeugen.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, zur Fernsteuerung von Unterwassertorpedos
elektrische Stromliniensignale zu verwenden, die mittels Elektroden dem Wasser zugeführt
bzw. entnommen werden. Zu diesem Zweck befindet sich am Abschußort des Torpedos
eine Sendeanlage, die aus einem Niederfrequenzleistungsgenerator, einem Impulsgeber
und Elektroden nebst Zuleitungskabeln besteht. Im Torpedo befindet sich eine zugehörige
Empfangsanlage und Mittel, welche bewirken, daß die empfangenen Stromliniensignale
die gewünschte Richtungsänderung des Torpedos auslösen. Derartige Mittel sind von
anderen Fernsteueranlagen her bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.
An den Eingang der Empfangsanlage sind Elektroden angeschlossen, die vorzugsweise
als Schleppelektroden ausgebildet sind. Es kann sich dabei z. B. um ein Schleppkabel
mit einem Draht von etwa 2 oder 3 mm Durchmesser handeln, der in der Nähe des Torpedos
als Zuleitungsdraht dient, während sein blankes Ende als eigentliche Elektrode verwendet
wird. Die Abb. r zeigt eine derartige Anordnung. Hierbei ist a der Torpedo mit der
Empfangsanlage b. Die an den Ausgang der Empfangsanlage b angeschlossenen bekannten
Mittel, die bewirken, daß die empfangenen Stromliniensignale die gewünschte Richtungsänderung
auslösen, sind in der Abbildung nicht dargestellt. Als erste Elektrode dient das
Metallgehäuse des Torpedos d und als zweite Elektrode das blanke Ende: .c des Schleppkabels.
Der mit der Isolation umgebene Teil d des Schleppkabels dient als Elektrodenzuleitung.
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Je nach Art des Torpedoantriebs muß manchmal in der Nähe des Torpedos
mit einem erhöhten Störpegel gerechnet werden, der - wie Versuche gezeigt haben
- etwa proportional einer zwischen 2 und 3 liegenden Potenz der Entfernung vom Torpedo
abnimmt. Es kann dann zweckmäßig sein, nicht das Torpedogehäuse als Elektrode zu
verwenden, sondern beide Elektroden entfernt vom Torpedo anzuordnen. Ein derartiges
Ausführungsbeispiel ist in der Abb. 2 dargestellt. Hier dient z. B. ein konzentrisch
aufgebautes, abgeschirmtes Kabel, bei welchem streckenweise Teile der Isolation
und der Abschirmung entfernt wurden, als Elektrodenanlage. Der blanke Innendraht
des Kabels, der Teil c der Anordnung, dient als zweite Elektrode. Auf dein anschließenden
Teil e befindet sich eine Isolation um den Innendraht des Kabels. Hieran schließt
sich der als erste Elektrode dienende Teil f der Anordnung an, auf welchem sich
außen die blanke Abschirmung des Kabels befindet. Teil g dient als Zuleitung für
beide Elektroden und ist dementsprechend außen isoliert. Wegen des kleineren Durchmessers
des Teiles c gegenüber dem Teil f wird man den Teil c entsprechend länger ausbilden,
so daß sich annähernd gleiche Elektrodenübergangswiderstände ergeben.
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Um den im wesentlichen durch den Antrieb verursachten Störpegel erforderlichenfalls
noch weiter herabzusetzen, wird eine mit drei Elektroden arbeitende Elektrodenanlage
verwendet. Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise wird zunächst der interessierende
Teil des empirisch ermittelten Äquipotentialfeldbildes eines länglichen im Wasser
fortbewegten Metallkörpers als Abb. 3 dargestellt. DieseAbbildung zeigtTeile der
drei Äquipotentiallinien X, Y und Z. Das Störpotential zwischen einem beliebigen
Punkt auf der Linie X und einem beliebigen Punkt auf der Linie Y gleicht in bezug
auf Kurvenform, Amplitude und Phasenlage mit sehr großer Annäherung einem Störpotential
zwischen einem beliebigen Punkt auf der Linie Y und einem beliebigen Punkt auf der
Linie Z. Erfindungsgemäß werden nun an einem Schleppkabel drei Elektroden
h, f und c angebracht, wobei ihre Anordnung derartig getroffen wird, daß
die Elektrode h vorwiegend das Potential der Linie X, die Elektrode
f vorwiegend das Potential der Linie Y
und die Elektrode c vorwiegend
das Potential der Linie Z besitzt. Infolge der verhältnismäßig großen Entfernung
von der zum Steuern dienenden Sendeanlage verlaufen die Äquipotentiallinien des
Steuersignals annähernd parallel. Benachbarte Äquipotentiallinien weisen annähernd
gleiche Abstände voneinander auf, wenn die Steuersignalpotentialdifferenz zwischen
ihnen gleich ist. In der Abb. 3 sind die Steuersignaläquipotentiallinien als gestrichelte
Linien wiedergegeben, wobei die durch die Elektroden verursachte Feldverformung
vernachlässigt wurde. An eine Spule des Eingangstransformators der Empfangsanlage
b werden nun gemäß der Erfindung die Elektroden f und c angeschlossen, während an
eine zweite im entgegengesetzten Sinn gewickelte Spule die Elektroden lt und
f angeschlossen werden. Die Elektrode f wird also an beide Spulen
angeschlossen. Diese Maßnahme bewirkt eine vollständige Kompensation des Störpegels
in der Empfangsanlage, da die Störspannungspotentialdifferenzen zwischen den Elektroden
f und c denen zwischen den Elektroden h
und f gleichen und infolge
des entgegengesetzten Wicklungssinnes der beiden Eingangsspulen einander aufheben.
Diese Kompensation tritt für die Steuersignale in nur sehr geringem Maß ein, da
hier die Äquipotentiallinien parallel verlaufen und gleiche Abstände voneinander
haben. Bei dem in der Abb. 3 dargestellten Beispiel beträgt das Verhältnis la,
f zu f, c etwa i :6. Somit ist auch nur mit einer Verminderung des
Steuersignalpegels um ein Sechstel zu rechnen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die
Kompensation der Störspannungen nicht im Eingangstransformator der Empfangsanlage,
sondern erst nach getrennter Vorverstärkung der von den Elektroden gelieferten Spannungen
vorgenommen wird. In diesem Fall ergeben sich bessere Regelmöglichkeiten bezüglich
der Amplitude und Phasenlage der Kompensationsspannung.
Die Standortbestimmung
des Torpedos kann nach den bekannten Methoden erfolgen. Die Richtung wird dabei
optisch ermittelt. Die Entfernung des Torpedos vorn Abschußort läßt sich errechnen,
da die konstante Laufgeschwindigkeit des Torpedos bekannt ist. Gemäß der Erfindung
wird aber noch ein anderes Verfahren angegeben, welches es gestattet, die Richtung,
in welcher der Torpedo sich befindet, zu ermitteln. Bekanntlich läßt sich mit Hilfe
des sogenannten Kompaßpeilverfahrens die Richtung, in welcher sich ein Stromliniensender
befindet, stets dann ermitteln, wenn am Empfangsort die Richtung der Verbindungslinie
der Sendeelektroden bekannt ist. Der Torpedo wird nun zusätzlich mit einem Stromliniensender
und mit bekannten Mitteln, z. B. einer Schaltuhr, welche in Abständen von einigen
Sekunden eine Umschaltung von Empfang auf Sendung und umgekehrt vornimmt, ausgerüstet.
Weiterhin befindet sich im Torpedo ein Kompaß und eine Vorrichtung, welche in Abhängigkeit
von der vom Kompaß angezeigten Fahrtrichtung dem Sendesignal eine Kennung aufprägt.
Die für die Empfangsanlage beschriebene Elektrodenanlage kann auch zum Senden verwendet
werden. Es empfiehlt sich jedoch, des größeren Elektrodenabstandes wegen dafür als
erste Elektrode stets das Torpedogehäuse und als zweite Elektrode die letzte Schleppelektrode
c zu verwenden, da beim Senden der durch den Antrieb hervorgerufene Störpegel nicht
berücksichtigt zu werden braucht. Am Abschußort des Torpedos befindet sich demgemäß
ebenfalls eine Umschaltvorrichtung, z. B. eine Schaltuhr, welche mit der im Torpedo
befindlichen synchron läuft und hier eine Umschaltung von Senden auf Empfangen und
umgekehrt vornimmt. Der am Abschußort des Torpedos untergebrachte Peilempfänger
besitzt zweckmäßigerweise zwei gekreuzte Empfangselektrodenpaare, an welche eine
einem Radiogoniometer ähnliche Vorrichtung angeschlossen wird. Um Feldverformungen,
die durch den metallischen Schiffsrumpf entstehen, auszugleichen, kann es erforderlich
sein, daß die Geometrie der Empfangselektrodenanlage in einer durch Versuche zu
bestimmenden Art und Weise verändert werden muß. Insbesondere bei metallischen Schiffskörpern
genügt es vielfach auch, wenn das Goniometer an entsprechend angeordnete, unter
Wasser befindliche Teile der Schiffshaut angeschlossen wird.
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Um die Abhörgefahr der Signale zu vermindern, wird weiterhin vorgeschlagen,
den Sendestrom der verwendeten Stromliniensender derartig automatisch zu regeln,
daß er sich etwa proportional einer zwischen 2 und 3 liegenden Potenz der Entfernung
zwischen Abschußort und Torpedo steigert. Infolge der annähernd konstanten Laufgeschwindigkeit
des Torpedos kann die jeweilige Entfernung als bekannt vorausgesetzt werden, so
daß der praktischen Durchführung dieser Maßnahme keine Schwierigkeiten entgegenstehen.
Ob es zweckmäßig ist, daß nur der am Abschußort befindliche Sender derartig geregelt
wird oder auch der im Torpedo befindliche Peilsender, hängt von weiteren Faktoren
ab und muß von Fall zu Fall entschieden werden. Da die Steuersignale im allgemeinen
ohne Träger gesendet werden, bereitet eine automatische Empfindlichkeitsregelung
des Empfängers Schwierigkeiten. Die beschriebene Maßnahme bietet jedoch auch in
dieser Hinsicht große Vorteile, da nun auf eine automatische Empfindlichkeitsregelung
des Empfängers verzichtet werden kann, ohne daß mit einer Übersteuerung desselben
gerechnet werden muß.