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Verfahren zum Schutz von Schiffen gegen Fernzündungsminen und Vorrichtungen
zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Schutz von Schiffen gegen Fernzündungsminen, deren Zündeinrichtungen auf Änderungen
des bei ungestörtem Wasser auf sie einwirkenden Wasserdruckes ansprechen, wie sie
von einem fahrenden Schiff in der das Schiff umgebenden Wassermasse erzeugt werden,
und auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Als Unterwasserwaffe des Seekrieges zur Vernichtung von Schiffen sind
in neuerer Zeit Minen zum Einsatz gekommen, die Fernzündüngseinrichtungen besitzen,
die auf Druckeinwirkungen ansprechen. Solche Minen sind nur sehr schwer durch Räumen
zu beseitigen.
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Bekanntlich erzeugt ein fahrendes Schiff in der den Schiffskörper
umgebenden Wassermasse, d. h. in einem bestimmten Bereich des das Schiff umgebenden
Wassers, ein Druckfeld bzw. Unterdruckfeld, d. h., der bei ungestörtem Wasser -
von Druckänderungen infolge Seeganges an der Wasseroberfläche abgesehen - immer
gleiche, nur von der Wassertiefe abhängende, also in bestimmter Wassertiefe dauernd
konstante Druck wird durch ein fahrendes Schiff verändert bzw. gestört.
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Da das von einem fahrenden Schiff erzeugte Druckfeld qualitativ in
etwa immer denselben Verlauf hat und sich lediglich quantitativ in Abhängigkeit
von Deplacement und der Geschwindigkeit des Schiffes verändert, ist es möglich,
die von einem fahrenden Schiff erzeugten Druckveränderungen in der das Schiff umgebenden
Wassermasse dazu zu benutzen, entsprechend eingerichtete Zündeinrichtungen von Minen
zum Ansprechen zu bringen. Im wesentlichen ist das von einem fahrenden Schiff
erzeugte
Druckfeld, soweit es sich nach unten auswirkt, gekennzeichnet durch je eine Druckerhöhung
im Bugbereich und im Heckbereich und eine Druckherabsetzung zwischen Bug- und Heckbereich.
Auf diesen für ein fahrendes Schiff charakteristischen Verlauf des Druckes in der
das Schiff umgebenden Wassermasse sind die Zündeinrichtungen von auf Druckänderungen
ansprechenden Minen eingestellt, d. h., diese Minen zünden, wenn der normalerweise
bei ungestörtem Wasser auf sie einwirkende konstante Druck mehr oder weniger plötzlich
überschritten und anschließend unterschritten wird, und zwar innerhalb eines bestimmten
Zeitraumes bzw. in einer bestimmten Abhängigkeit von der Zeit.
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Es sind Vorrichtungen bekanntgeworden, die von einem Schiff geschleppt
werden und die im Wasser ein Druckfeld erzeugen, das die Zündung der Minen auslösen
soll.
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Bei diesen bekannten Vorrichtungen handelt es sich aber um einen dem
Schiff ähnlichen Verdrängungskörper, den das Schiff nachschleppt. Ein solcher Verdrängungskörper
müßte aber etwa die Größe des Schiffes haben, um die notwendige Einwirkungszeit,
die zur Zündung der Mine erforderlich ist, zu erreichen, denn der kritische Faktor
für Räumgeräte, wie sie für die hier in Frage stehenden Fernzündungsminen erforderlich
sind, besteht in der als Räumschutz in die Minen eingebauten Zeitbedingung. Diese
Zeitbedingung ist deshalb notwendig, weil die Minen ohne diese Bedingung sonst durch
Seegang gezündet werden könnten und weil die zu ihrer Räumung eventuell zu konstruierenden
Geräte dadurch sehr schwierigen Bedingungen unterliegen würden. Wegen dieser Zeitbedingung
ist für die Konstruktion von derartigen Räummitteln ein untragbarer und kaum realisierbarer
Aufwand erforderlich.
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Man ist also auch bei den bekannten, auf Druckänderungen ansprechenden
Fernzündungsminen von dem Gedanken ausgegangen, die Minen zu räumen, aber niemals,
das Schiff selbst zu schützen,- weil der Aufwand dafür zu groß erschien. Für derartige
Minen ist aber bisher kein einwandfrei funktionierendes Räumgerät gefunden worden.
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Dazu kommt noch, daß man die Zeitbedingung dieser Minen immer nur
als einen Selbstschutz der Minen gegen Zündung durch Seegang und als ein Mittel
zur Räumerschwerung angesehen hat. Auch die Zeitbedingung war also kein Anlaß, von
dem . üblichen Vorgehen, ein Räummittel für die vorliegenden Fernzündungsminen zu
konstruieren, abzugehen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Mißstände durch ein
Verfahren zu beseitigen, bei dem das Schiff selbst geschützt wird.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten
Verfahren darin gesehen, daß mittels geeigneter Vorrichtungen, die besonders im
Vorschiff direkt am Schiffskörper angeordnet oder als Schleppkörper an diesen angehängt
sind, zusätzlich zum normalen Schiffsdruckfeld dieses überlagernde Stördruckfelder
erzeugt werden, durch die der Verlauf des Schiffsdruckfeldes derart beeinflußt wird,
daß das resultierende Druckfeld einen vom normalen Schiffsdruckfeld abweichenden,
veränderlichen Verlauf aufweist, d. h., daß im Wirkungsbereich dieser Vorrichtungen
das Druckniveau bzw. der Druckgradient sowohl in der Charakteristik als auch in
der Intensität und im Zeitablauf variiert werden.
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Bei einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
die das Schiffsdruckfeld überlagernden Stördruckfelder derart längs des Schiffes
verteilt, daß der Unterdruckteil des Schiffsdruckfeldes zerrissen bzw. unterteilt
wird, so daß die Einwirkdauer der Unterdruckteile des resultierenden Druckfeldes
nicht mehr die Zeitbedingungen der Zündeinrichtungen der Minen erfüllt.
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Gemäß der Erfindung wird also die Zeitkonstante der Minen, d. h. die
zur Zündung notwendige Einwirkungszeit der Unterdruckwelle in zwei oder mehrere
Teile zerrissen, die einzeln nicht ausreichen, um die Minen zu zünden.
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Der Weg, den die Erfindung geht, ist zur Abwehr von Druckminen vollkommen
neu. Es ist bislang in der Praxis nicht durchgeführt worden, zur Minenabwehr solcher
Minen das Schiff selbst zu schützen. Dieses geschieht schon deshalb nicht, weil
alle derartige Anbauten an Kriegs- oder Handelsschiffen den ökonomischen Wirkungsgrad
des Schiffes herabsetzen. Bei Fernzündungsminen, die elektromagnetisch oder akustisch
gezündet werden, war es bisher immer möglich, das Prinzip der Gegenwaffe in mehr
oder weniger kurzer Zeit zufriedenstellend zu lösen, und zwar unter Bedingungen,
bei denen das Räumfeld mehrfach größer als das Schiffsfeld und der Räumaufwand im
Verhältnis zum Objektwert sehr gering war.
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Man ist zwar bei Magnetminen schon den Weg gegangen, das Zünden dieser
Minen zu verhindern, das durch den- Magnetismus des Schiffskörpers beim Überfahren
bewirkt wird,. indem man das Schiff entmagnetisiert hat oder indem man in das Schiff
magnetische Eigenschutzanlagen (MES) eingebaut hat.
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Es ist aber ganz ummöglich, die hier gefundenen Lösungswege auf das
Druckfeld in der das Schiff umgebenden Wassermasse zu übertragen, indem man einfach
ein Gegendruckfeld erzeugt. Das Magnetfeld verbreitert sich in Kreisen und ist durch
das Wasser in keiner Weise gehemmt. Das Druckfeld ist dagegen von der Form und der
Fahrt des Schiffes stark abhängig. Es sind also, um eine Änderung des Druckfeldes
durchzuführen, die gesamten komplizierten Bedingungen und Verhältnisse zu berücksichtigen,
die in einem solchen Druckfeld herrschen und die denen, die in einem Magnetfeld
herrschen, in keiner Weise verwandt oder ähnlich sind. Dies.geschiehf daher durch
Erzeugung mehrerer Stördruckfelder, so daß das Schiffsdruckfeld zerrissen wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorteilhaft
einen Druckwasserstrahl erzeugende Vorrichtungen längs des Schiffskörpers so unter
der Wasserlinie angeordnet, daß ihr Ansaugbereich in den Überdruckgebieten des vom
fahrenden
Schiff erzeugten Druckfeldes liegen, während ihr Austrittsbereich
im Unterdruckgebiet des vom fahrenden Schiff erzeugten Druckfeldes liegt bzw. in
dieses Unterdruckgebiet hineinstrahlt.
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Zweckmäßig werden ein oder mehrere Flügelradpropeller am Vorschiff
auf der Unterseite des Schiffskörpers oder seitlich an diesem angeordnet, welche
der von ihnen erfaßten Wassermasse einen in bestimmter Richtung, im wesentlichen
nach unten, verlaufenden Bewegungsimpuls erteilen.
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Statt der genannten Flügelradpropeller können auch innerhalb des Schiffskörpers
angeordnete Pumpen Verwendung finden, von denen jede durch eine im Vorschiff im
Bereich des Überdruckteiles des Druckfeldes angeordnete Öffnung im Schiffskörper
Wasser ansaugt und dieses Wasser mit erhöhtem Druck durch eine entsprechend ausgebildete
und angeordnete Austrittsöffnung bzw. ein Austrittsrohr in bestimmter Richtung,
im wesentlichen nach unten, austreten läßt.
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Vorteilhaft können auch frei fahrende Schraubenpropeller Verwendung
finden, die entweder unmittelbar und fest oder schwenkbar an der Außenseite - vorzugsweise
an der Unterseite - des Schiffskörpers angeordnet sind, von denen letztere jeweils
auf einer verhältnismäßig langen Antriebswelle sitzen, die schwenkbar ausgebildet
ist, so daß innerhalb eines bestimmten Bereiches verschiedene Tiefenlagen des Propellers
und damit verschiedene Neigungen der Propellerebene, d. h. verschiedene Richtungen
des Propellerstrahles, einstellbar sind.
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An Stelle von angetriebenen Pumpen oder Propellern können zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auch einen statischen Druck erzeugende, vorzugsweise
als Leitflächen ausgebildete Verdrängungskörper verwendet werden, die am Schiffskörper
mittels Schleppseilen befestigt sind und deren Schwimmtiefe und Schwimmlage einstellbar
sind.
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Vorteilhaft ist die Kombination einer als Pumpe oder Propeller ausgebildeten
Vorrichtung mit der Anordnung von als Leitflächen ausgebildeten feststehenden oder
einstellbaren Verdrängungskörpern. Eine solche Kombination kann zweckmäßig nach
Art eines Aktivruders ausgebildet werden.
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Im Falle der Verwendung pumpenartig oder als Propeller ausgebildeter
Druckerzeuger wirkt der von diesen Druckerzeugern hervorgerufene Staustrahl zumindest
teilweise als zusätzlicher Antrieb. Im besonderen eignet sich hierzu der Flügelradpropeller,
der neben der in erster Linie erstrebten Erzeugung eines Staustrahles zwecks Änderung
des Druckfeldes des Schiffes, als zusätzlicher Antrieb und als Steuerelement verwendet
werden und bei entsprechender Anordnung eine Deplacementverringerung durch Anheben
des Schiffes bewirken kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von das erfindungsgemäße
Verfahren verwirklichenden Vorrichtungen schematisch dargestellt.
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Fig. I zeigt in Seitenansicht ein Schiff, in dessen Bugbereich an
beiden Seiten des Schiffskörpers je ein Flügelradpropeller angeordnet ist; Fig.
2 ist eine Ansicht von vorn auf Fig. I, d. h. eine Ansicht auf den Bug des Schiffes;
Fig. 3 zeigt qualitativ den Druckverlauf des vom Schiff gemäß Fig. I erzeugten Druckfeldes
sowie die erfindungsgemäß erzeugte Veränderung dieses Druckfeldes; Fig. 4 zeigt
ein Schiff mit einem an der Unterseite und im Bugbereich des Schiffskörpers angeordneten
Flügelradpropeller; Fig. 5 zeigt ein Schiff mit einem an seiner Unterseite an einer
schwenkbaren Welle angeordneten frei fahrenden Propeller; Fig.6 stellt ein Schiff
dar, bei welchem feststehende Propeller mit Leitflächen kombiniert vorgesehen sind;
Fig.7 zeigt die Verwendung von innerhalb des Schiffskörpers angeordneten Pumpen
und außerhalb des Schiffskörpers angeordneten verstellbarem Austrittsrohr; Fig.
8 zeigt ein Schiff mit einem unterhalb des Schiffes geschleppten Verdrängungskörper.
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In den Fig. I und a sind der Schiffskörper mit I und seine Schwimmwasserlinie
mit 2 bezeichnet. 3 ist ein normales Ruder und 4 ist eine normale Antriebsschraube.
Der Schiffskörper I ist im Bugbereich zu beiden Seiten mit je einem Flügelradpropeller
5 und 6 versehen.
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Die Wirkungsweise der in den Fig. I und 2 dargestellten Vorrichtung
wird im folgenden an Hand der in Fig. 3 wiedergegebenen graphischen Darstellung
erläutert.
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In Fig. 3 ist über der Zeit t bzw. der Länge L als Abszisse
der Druck p als Ordinate aufgetragen. Die strichpunktierte Linie d gibt den
Druck a an, der in einer bestimmten Wassertiefe bei ungestörtem Wasser konstantbleibend
herrscht. Der ausgezogene Kurvenzug e gibt qualitativ den Druckverlauf (jedoch ohne
die Propeller) an, der durch das fahrende Schiff i gemäß Fig. i erzeugt wird, d.
h. die Abweichungen von dem bei ungestörtem Wasser konstanten Druck a.
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Das Schiff i erzeugt im Bugbereich eine Erhöhung des Druckes, und
zwar um den Wert c über den Druck a hinaus. Anschließend an das Druckmaximum c sinkt
der Druck über einen großen Teil der Länge des Schiffes bzw. während der Zeit t,
unter den Wert a, und zwar um den Wert b. Im Heckbereich des Schiffes
ergibt sich dann wieder ein Druckanstieg über den Wert a, der mit f angedeutet
ist. Dieser mit e bezeichnete Druckverlauf ist, wie bereits erwähnt, charakteristisch
für jedes fahrende Schiff bzw. für jeden im Wasser bewegten Verdrängungskörper schiffsähnlicher
Gestalt und wird daher als Impuls für das Ansprechen von Zündeinrichtungen von Minen
benutzt, d. h., die Zündeinrichtung wird so aufgebaut, daß sie anspricht, wenn der
normalerweise bei ungestörtem Wasser auf sie einwirkende konstante Druck a plötzlich
überschritten wird, etwa um einen Wert c, und anschließend unterschritten wird,
etwa um einen Wert b, und zwar etwa innerhalb eines Zeitraumes t1. Durch die Anordnung
der Flügelradpropeller 5 und 6 gemäß Fig. i wird dieser Druckverlauf e jedoch gestört,
und
zwar wird durch das von diesen Propellern angesaugte (Pfeil x) und mit erhöhtem
Bewegungsimpuls wieder ausgestoßene (Pfeil y) Wasser ein zusätzliches Druckfeld
erzeugt, welches sich dem Druckfeld e so überlagert, daß ein resultierendes Druckfeld
entsteht, dessen Druckverlauf durch die gestrichelt gezeichnete Kurve g wiedergegeben
ist. Dieser Druckverlauf g weicht so weitgehend vom Druckverlauf e ab, daß eine
auf den Druckverlauf e eingestellte Zündvorrichtung nicht anspricht. Einerseits
ist nämlich die im Bugbereich eines fahrenden Schiffes auftretende Druckerhöhung
erheblich geringer, zum anderen ist der an diese Druckerhöhung anschließende Unterdruckbereich,
auf die Zeit t bzw. auf die Länge L bezogen, viel kleiner als beim ungestörten Druckfeld
gemäß Kurve e. Durch die in den Fig.4 bis 8 dargestellten Vorrichtungen wird dieselbe
Wirkung erzielt, wie sie für die Vorrichtung gemäß den Fig. I und 2 an Hand der
Fig. 3 erläutert ist.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist nur ein einziger an der Unterseite
und im Bugbereich des Schiffes I angeordneter Flügelradpropeller 7 vorgesehen. Der
Propellerstrahl ist in Fig.4 mit dem Pfeil y angedeutet.
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Bei der Vorrichtung gemäß Fig 5 wird ein frei fahrender Propeller
8 verwendet, der an einer schwenkbaren Antriebswelle 9 angeordnet ist. Ausgezogen
gezeichnet ist die Lage des Propellers 8 und der Welle 9 für Normalfahrt, während
mit gestrichelter Linie eine Stellung gezeichnet ist, bei der die gemäß Fig. 3 erläuterte
Wirkung auftritt. Pfeil x gibt die Ansaugrichtung und Pfeil y den Propellerstrahl
andeutungsweise an.
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Bei der in Fig.6 wiedergegebenen Anordnung werden frei fahrende Propeller
Io in Verbindung mit Leitflächen II verwendet, und zwar ist sowohl am Bug als auch
etwa mittschiffs je ein Propeller Io mit Leitfläche II vorgesehen. Die Propellerstrahlen
sind mit y angedeutet. Die Leitflächen können einstellbar ausgebildet sein, um verschiedene
Richtungen für den Propellerstrahl einstellen zu können.
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Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung, bei der im Schiffskörper I eine oder
mehrere Pumpen I2 angeordnet sind, die über einen am Bug mündenden Kanal I3 ansaugen
und deren Austrittskanal I4 in ein außerhalb und an der Unterseite des Schiffes
angeordnetes Rohr I5 mündet, das derart schwenkbar am Schiffskörper angeordnet ist,
daß verschiedene Richtungen des Pumpenstrahles y einstellbar sind. Das Rohr I5 ist
in zwei Stellungen gezeichnet.
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Unterschiedlich zu den bisher behandelten Anordnungen der Fig. I und
2 sowie 4 bis 7, die mit Propellern bzw. Pumpen arbeitende Vorrichtungen zeigen,
ist in Fig. 8 eine Vorrichtung gezeigt, die einen unterhalb des Schiffes geschleppten
als Leitfläche ausgebildeten Verdrängungskörper I6 verwendet, um die in Fig. 3 dargestellte
Wirkung zu erzielen. Mit I7 und I8 sind Schleppleinen angedeutet. Pfeil y gibt die
von dem Körper I6 herrührende Zusatz-Störströmung an. Der Körper I6 wird zweckmäßig
in an sich bekannter und nicht dargestellter Weise so ausgebildet und angeordnet,
daß seine Tiefenlage und Anstellung einstellbar sind. In der Zeichnung sind zwei
Lagen verschiedener Anstellung eingezeichnet.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, können die einzelnen Vorrichtungen
miteinander kombiniert werden und kann die Anordnung jeweils so getroffen werden,
daß sie, wie bereits erwähnt,. als zusätzliche Antriebsanlage und/oder Steueranlage
und zur Deplacementverringerung dienen kann.
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Naturgemäß kann jede der in den Figuren dargestellten Vorrichtungen
mit einer Vorrichtung zum Schutz des Schiffes gegen andere Fernzündungsminen, insbesondere
auf die Geräusche des Schiffes ansprechende Minen, d. h. zum Beispiel mit einer
Vorrichtung zum Einblasen von Luft oder anderem Gas in die das Schiff umgebende
Wassermasse zwecks Erzeugung einer Schallschluckschicht kombiniert werden, die die
vom Schiff herrührenden Geräusche nach unten und/oder nach der Seite absorbiert
bzw. isoliert.
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Ferner ist es möglich, mit nach der Erfindung ausgerüsteten Schiffen
in dicht auffahrenden Geleitzügen andere nicht nach der Erfindung ausgerüstete Schiffe
gegen auf Druckänderungen ansprechende Minen mitzuschützen. Zum Beispiel können
zwei oder mehrere kleine mit erfindungsgemäßen Einrichtungen versehene Schiffe ein
größeres Schiff gegen Druckminen abschirmen.