DK155237B

DK155237B - Underwater weapon

Info

Publication number: DK155237B
Application number: DK020784A
Authority: DK
Inventors: Allen C Hagelberg; Clark E Allardt; Walter A Lobitz; Robert O Thornburg; George F Zimmerman; Gary L Letterman; John William Helbron
Original assignee: Gen Dynamics Corp
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1989-03-06
Also published as: DK20784D0; DK155237C; DK20784A

Description

iin

DK 155237 BDK 155237 B

Opfindelsen vedrører et våben til ødelæggelse af et mål under vandet og af den i krav l's indledning angivne art.The invention relates to a weapon for destroying a target underwater and of the nature specified in the preamble of claim 1.

Anti-ubådskrigsførelse (ASW) har længe givet anledning 5 til alvorlige problemer for mange nationer. Evnen til effektiv krigsførelse og forsvaret imod andre nationers angreb afhænger delvis af beskyttelsen af handelsskibe og andre fartøjer imod en fjendes ubåde. Metoder til detektering af fjendtlige ubåde er meget effektive. Evnen 10 til at fremstille et våben, som kan destruere ubåden, er imidlertid ikke fulgt med tiden.Anti-submarine warfare (ASW) has long given rise to 5 serious problems for many nations. The ability for effective warfare and defense against other nations' attacks depends in part on the protection of merchant ships and other vessels against enemy submarines. Methods for detecting enemy submarines are very effective. However, the ability to produce a weapon capable of destroying the submarine has not been followed over time.

Siden den anden verdenskrig er dybvandsbombers effektive rækkevidde blevet forøget væsentligt, idet disse kan forsynes med raketfremdrivningsapparater, som kan føre 15 våbenet langt bort fra affyringsstedet. Dette forøger operationsradius og sikkerheden for det affyrende skib, men disse våben skal stadigvæk næsten direkte ramme den fjendtlige ubåd for at kunne medføre den ønskede virkning. Der er udviklet mere avancerede ASW våben 20 i form af anti-ubådstorpedoer, som er indrettet til at kunne detektere og spore ubåden efter, at torpedoen er dykket ned i vandet. Der er udviklet anti-ubådsraket-apparater (ASROC), hvor en torpedo nedkastes fra luften i nærheden af ubåden, hvilken torpedo er indrettet til 25 selv at detektere og opspore ubåden, når torpedoen er kommet under vand.Since the Second World War, the effective range of deep-water bombs has been substantially increased as they can be equipped with rocket propulsion devices capable of carrying the weapon far away from the firing point. This increases the radius of operation and the safety of the firing ship, but these weapons still have to hit the enemy submarine almost directly in order to bring about the desired effect. More advanced ASW weapons 20 have been developed in the form of anti-submarine torpedoes, which are designed to detect and track the submarine after the torpedo plunges into the water. Anti-submarine rocket launchers (ASROCs) have been developed where a torpedo is thrown from the air near the submarine, which torpedo is designed to detect and detect the submarine even when the torpedo is submerged.

Fra U.S. patentskrift 3 088 402 kendes en torpedo, der fremføres til målområdet af en raket, der er udløseligt fastgjort til torpedoens bageste del. Når raketten er 30 udbrændt, frigøres den fra torpedoen og torpedoens fald mod vandoverfladen bremses af en faldskærm.From the U.S. U.S. Pat. No. 3,088,402 discloses a torpedo advanced to the target area by a rocket releasably attached to the rear of the torpedo. When the rocket is 30 fired, it is released from the torpedo and the torpedo's fall to the water surface is slowed by a parachute.

I modsætning hertil er raketten ifølge den foreliggendeIn contrast, the rocket of the present invention

DK 155237 BDK 155237 B

2 opfindelse indeholdt i torpedoen, og raketkammeret anvendes som drivkammer i en hydroimpulsmotor når torpedoen skal fremdrives under vand.2 the invention contained in the torpedo, and the rocket chamber is used as a propulsion chamber in a hydro-pulse motor when the torpedo is to be propelled underwater.

Ved således at lade raketkammeret tjene den dobbelte 5 funktion er det muligt at forenkle torpedoens konstruktion} hvorved fremstillingsomkostningerne reduceres væsentligt.Thus, by allowing the rocket chamber to serve the dual function, it is possible to simplify the construction of the torpedo, thereby significantly reducing manufacturing costs.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af nogle udførelsesformer, idet der henvi-10 ses til tegningen, hvor: fig. 1 er en skematisk fremstilling af virkemåder for systemer ifølge opfindelsen, fig. 2 er en skematisk fremstilling af hvorledes våbenet ifølge opfindelsen efter at være indtrådt i vandet fin-15 der målet og ledes mod det, fig. 3 er et tværsnit der viser en udførelsesform for opfindelsen, fig. 4 er et billede set fra enden af apparatet fra fig. 3, 20 fig. 5 er en grafisk fremstilling af virkemåden for et apparat ifølge opfindelsen, og fig. 6 er en grafisk fremstilling af hastighedsprofilen _______________ for et apparat ifølge opfindelsen ved fremdrift under vandet.The invention will be further explained by the following description of some embodiments, with reference to the drawings, in which: 1 is a schematic representation of the operation of systems according to the invention; FIG. Figure 2 is a schematic representation of how the weapon according to the invention after entering the water finds the target and is directed towards it; 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of the invention; FIG. 4 is an end view of the apparatus of FIG. 3, 20 FIG. 5 is a graphical representation of the operation of an apparatus according to the invention; and FIG. 6 is a graphical representation of the velocity profile of an apparatus according to the invention when propelled underwater.

25 Fig. 1 viser skematisk affyringen af et undervandsvåben 10 ifølge opfindelsen med henblik på at tilintetgøre en ubåd 12. På fig. 1 er affyringen vist for henholds- 3FIG. 1 schematically shows the firing of an underwater weapon 10 according to the invention in order to annihilate a submarine 12. In FIG. 1, the firing is shown for respectively 3

DK 155237 BDK 155237 B

vis et skib 14 eller en helikopter 16. Våbenet 10 kan affyres fra skibet 14 til et sted i nærheden af ubåden 12, idet våbenet følger en ballistisk bane, idet det drives af det tidligere nævnte raketfremdrivningsmiddel.show a ship 14 or a helicopter 16. The weapon 10 may be fired from the ship 14 to a location near the submarine 12, the weapon following a ballistic trajectory, driven by the aforementioned rocket propellant.

5 Inden affyringen detekterer skibet 14 ubåden 12 ved hjælp af sonar eller en passiv, akustisk detekteringsteknik. Når våbenet rammer vandet, overtager et apparat for undervandsstyring og fremdrift reguleringen af våbenets bane imod ubåden 12. En sprængladning i våbenet 10 10 på ca. 75 kg kan slå hul selv i en moderne ubåd med dobbelt skrog, når våbenet eksploderer umiddelbart ved ubåden.Before launching, the ship 14 detects the submarine 12 by means of sonar or a passive acoustic detection technique. When the weapon hits the water, an underwater control and propulsion apparatus takes over the regulation of the weapon's trajectory against the submarine 12. An explosive charge in the weapon 10 10 of approx. 75 kg can punch even in a modern double hull submarine when the weapon explodes immediately at the submarine.

Når våbenet 10 kastes fra en flyvemaskine såsom en helikopter 16 eller anden flyvemaskine til ubådsbekæmpelse, 15 kastes våbenet 10 i nærheden af ubåden, og våbenet vil selv herefter kunne detektere og opsøge ubåden for sprængning ved kontakt med denne. Helikopteren 16, som bærer våbenet 10, kan ledes til et område i nærheden af båden 12 ved hjælp af et overfladefartøj eller ved hjælp af 20 søgeudstyr i flyvemaskinen, såsom dyksonar eller ved magnetisk detektion. Om nødvendigt kan der benyttes en faldskærm til at nedsætte våbenets hastighed, inden det rammer vandoverfladen. Faldskærmen kan være indrettet til automatisk frigørelse fra våbenet, inden dette dyk-25 ker ned under vandoverfladen. I tilfælde af nedkastning kan våbenet 10 anbringes på og nedkastes fra enhver flyvemaskine eller helikopter til ubådsangreb, som er udstyret til at bære konventionelle torpedoer. På grund af våbenets størrelse og form kan det anbringes i sædvan-30 lige torpedoholdere, som findes ombord. Nedkastningen af våbenet 10 kan initieres ved at trække i en armeringstråd, som aktiverer det primære batteri, hvorved våbenets elektroniske apparater aktiveres. Armeringen af sprængladningen er afhængig af en sikkerheds- og 35 alarmmekanisme i forbindelse med detonatoren 44 (fig.When the weapon 10 is thrown from an airplane such as a helicopter 16 or other submarine combat aircraft, the weapon 10 is thrown near the submarine and the weapon itself will then be able to detect and search the submarine for blasting upon contact with it. The helicopter 16 carrying the weapon 10 can be directed to an area near the boat 12 by means of a surface craft or by means of search equipment in the airplane, such as a diving sonar or by magnetic detection. If necessary, a parachute can be used to lower the speed of the weapon before it hits the water surface. The parachute may be arranged for automatic release of the weapon before diving into the water surface. In the event of a throw-down, the weapon 10 may be placed on and dropped from any aircraft or helicopter for submarine attacks equipped to carry conventional torpedoes. Because of the size and shape of the weapon, it can be placed in conventional torpedo holders found on board. The throwing down of the weapon 10 can be initiated by pulling on a reinforcing wire which activates the primary battery, thereby activating the weapon's electronic devices. The reinforcement of the explosive charge is dependent on a safety and alarm mechanism in connection with the detonator 44 (FIG.

4 DK 155227 3 3), indtil våbenet rammer vandet. Med den nuværende teknik kan ubåden 12 lokaliseres fra helikopteren 16 og kastes fra denne inden for en afstand fra målet på mellem 100 til 400 meter. Når våbenet affyres fra skibet 3 14, kan det også bringes til at ramme vandoverfladen inden for det nævnte område, som rigeligt ligger inden for våbenet 10's evne til akustisk detektering og målsøgning af målet og inden for rækkevidden af våbenets hydroimpuis fremdrivningsapparat.4 DK) until the weapon hits the water. With the present technique, the submarine 12 can be located from the helicopter 16 and thrown from it within a distance of the target of between 100 and 400 meters. When the weapon is fired from the ship 3 14, it may also be caused to hit the water surface within said range, which is well within the capability of the weapon 10 to acoustically detect and target the target, and within the range of the weapon's hydroimpuis propulsion apparatus.

10 Efter at våbenet 10 har ramt vandet (se fig. 2) decele- reres det kraftigt til sin nominelle synkehastighed i næsten lodret stilling. Våbenet kan omfatte vandbremser (som vist på fig. 5), som sænker hastigheden yderligere og tillader operation på vanddybder helt ned til 15 ca. 30 meter. Derefter styres våbenet 10 i retning mod målet, idet dets styrevinger reguleres i afhængighed af måldetekteringsapparater. Når bobledannelsen omkring våbenet ophører, kan sonartransorer, som er anbragt på siden af våbenet, sende og modtage signaler til og 20 fra målet. De på siden af våbenet anbragte transorer afsøger et volumen af vand inden for en torus, som omslutter våbenet, og som svarer til detekteringsapparatets rækkevidde. Da våbenet til at begynde med næsten er lodret, har de målsøgende organer en rundstrålende føl-25 somhed og kan på grundlag af do p'p ler-forskydning detektere et mål med en fart ned til 2,5 knob, i modsætning til detekteringsevnen for en torpedo, som skal pege imod målet og være på vej mod dette under detekteringen. Udstrålingsmønsteret 18 hidrørende fra de sidemontere-30 de transorer er vist på fig. 2, som også viser det ak tive søgemønster (20), som udsendes fra en særskilt, i våbenets næse anbragt sonar-transor, som medvirker til frembringelse af styreordrer til våbenets styremekanisme. Våbenet 10 opnår en middelhastighed under vandet 35 på ca. 30 knob og har en rækkevidde på ca. 500 meter.10 After the weapon 10 has hit the water (see Fig. 2), it is strongly decelerated to its nominal sinking speed in an almost vertical position. The weapon may include water brakes (as shown in Fig. 5), which further slows down the speed and allows operation at water depths down to approx. 30 meters. Thereafter, the weapon 10 is directed in the direction of the target, its control wings being controlled in dependence on target detection devices. When the bubble formation around the weapon ceases, sonar transducers located on the side of the weapon can send and receive signals to and from the target. The transducers located on the side of the weapon scan a volume of water within a torus which encloses the weapon and which corresponds to the range of the detection apparatus. Initially, since the weapon is almost vertical, the targeting means has a circular sensitivity and can detect a target with a speed down to 2.5 knots on the basis of dop'p clay displacement, as opposed to the detection ability of a torpedo that must point towards the target and be on the way to it during detection. The radiation pattern 18 resulting from the side mounted transducers is shown in FIG. 2, which also shows the active search pattern (20) emitted from a separate sonar transor located in the nose of the weapon, which assists in generating control orders for the weapon's steering mechanism. The weapon 10 achieves an average velocity underwater 35 of approx. 30 knots and has a range of approx. 500 meters.

55

DK 155237 BDK 155237 B

Målets maksimale hastighed antages at være mellem 5 og 7 knob på lavt vand mellem 30 og 60 meter. I tilfælde af at der angribes ubåde med en større hastighed, kan våbenet nedkastes foran målet.The maximum speed of the target is assumed to be between 5 and 7 knots on low water between 30 and 60 meters. In the event that submarines are attacked at greater speed, the weapon can be thrown in front of the target.

5 Efter at våbenet 10 har ramt vandoverfladen, fyldes dets motorkammer med søvand. Derefter affyres en gasgenerator, så der udstødes vand gennem en dyse til frembringelse af en fremdrivningskraft. Ved skiftevis at fylde motorkammeret og presse vandet ud gennem dysen 10 opnår våbenet 10 sin drivkraft gennem vandet.5 After the weapon 10 has hit the water surface, its engine chamber is filled with lake water. Then a gas generator is fired so that water is ejected through a nozzle to produce a propulsive force. By alternately filling the engine chamber and pressing the water out through the nozzle 10, the weapon 10 achieves its driving force through the water.

Fig. 3 og 4 viser henholdsvis et tværsnit og et endebillede af en udførelsesform for våbenet ifølge opfindelsen. Som det kan ses på fig. 3 er våbenet 10 i det væsentlige opdelt i fire hovedsektioner: en forreste 15 transorsektion 30, en sprængladning 32, et fremdrivnings- apparat 34 og et retningsstyreapparat 36.FIG. 3 and 4 show a cross section and an end view, respectively, of an embodiment of the weapon according to the invention. As can be seen in FIG. 3, the weapon 10 is essentially divided into four main sections: a front section 30, an explosive charge 32, a propulsion apparatus 34, and a directional control apparatus 36.

Den forreste sektion 30 indeholder en mosaik af akustiske transorer 40, som er anbragt i våbnets næse og er forbundet til sende- og modtagerorganer, så der er til-20 vejebragt et aktivt monoimpulssporeapparat med stor effekt. Senderen, modtageren og en tændsats for sprængladningen er anbragt i blokken 42 bag transorerne.The front section 30 contains a mosaic of acoustic transducers 40 which are arranged in the nose of the weapon and connected to transmitter and receiver means to provide an active high power mono pulse tracking device. The transmitter, receiver and burst charge ignition are located in block 42 behind the transducers.

Sprængladningen 32 indeholder fortrinsvis omkring 75 kg sprængstof, som i det væsentlige udfylder sprængstof-25 kammeret, som endvidere indeholder en sikkerheds- og armeringsbeskyttet detonator 44, som er beliggende bagest i sprænghovedet. Ved hjælp af et ikke vist rør er der ført ledninger fra et elektronisk kredsløb 82 til våbenets næse.The explosive charge 32 preferably contains about 75 kg of explosive which substantially fills the explosive chamber which further contains a safety and reinforcement protected detonator 44 located at the rear of the explosive head. By means of a tube not shown, wires from an electronic circuit 82 are routed to the nose of the weapon.

30 Fremdrivningsapparatet 34 tjener to formål. Hovedkompo nenten er et kammer 46, som er beliggende inden i etThe propulsion apparatus 34 serves two purposes. The main component is a chamber 46 located within one

DK 155237 BDK 155237 B

6 hus 48. For raketfremdrift indeholder kammeret 46 en eller flere segmentopdelte brænderenheder 50 og et antal gasstråledyser 52. Raketfremdrivningsapparatet tjener til at drive våbenet 12 fra et skib til kontakt med 5 vandet i nærheden af et mål, således som det er vist på fig. 1. Brænderenhederne 50 vil være fuldstændigt opbrugt, når våbenet 10 rammer vandet. På.dette tidspunkt lukkes gasstråledyserne 52 ved hjælp af en drejelig plade 54, som har et antal huller, som flugter med åb-10 ninger i gasstråledyserne 52. Pladen 54 drejes.ved· hjælp af en elektrisk motor 58 og et gear 56, indtil dens huller ikke længere flugter med hullerne i gasstråledyserne. Gasstråledyserne 52 er herefter lukket, idet der kun efterlades en vandstråledyse 60 i agterenden af kam-15 meret 46.6 housing 48. For rocket propulsion, chamber 46 contains one or more segmented burner units 50 and a plurality of gas jet nozzles 52. The rocket propulsion apparatus serves to drive the weapon 12 from a ship to contact the water near a target as shown in FIG. 1. The burner units 50 will be completely exhausted when the weapon 10 hits the water. At this point, the gas jet nozzles 52 are closed by means of a rotatable plate 54 which has a plurality of holes flush with openings in the gas jet nozzles 52. The plate 54 is rotated by an electric motor 58 and a gear 56 until its holes no longer align with the holes in the gas jet nozzles. The gas jet nozzles 52 are then closed, leaving only one water jet nozzle 60 at the aft end of the chamber 46.

For fremdrift under vandet opfyldes kammeret 46 med vand, hvorefter der antændes en gasgenerator, så vandet drives ud gennem dysen 60 og frembringer en hydrofrem-drivningsimpuls. Søvandet kan trænge ind i kammeret 20 46 via åbninger 62 og ventiler 64. Ventilerne er styret af magnetviklinger 66 og tilhørende forbindelser 68.For propulsion underwater, the chamber 46 is filled with water, after which a gas generator is ignited so that the water is driven out through the nozzle 60 and produces a hydro-propulsion pulse. The sea water can enter the chamber 20 46 through openings 62 and valves 64. The valves are controlled by magnetic windings 66 and associated connections 68.

Et antal gasgeneratorer 70, som står i forbindelse med kammeret 46 via rør 72, er med indbyrdes afstand anbragt langs en cirkel omkring våbenet 10's længdeakse og affyres 25 i rækkefølge til frembringelse af en serie af hydroim- pulser, som driver våbenet gennem vandet.A plurality of gas generators 70, which communicate with the chamber 46 via pipe 72, are spaced apart along a circle about the longitudinal axis of the weapon 10 and fired 25 in order to produce a series of hydro-pulses driving the weapon through the water.

I området mellem kammeret 46 og sprænghovedet 32 findes endvidere et antal på siden af våbenet anbragte, akustiske transorer 80, som benyttes til i begyndelsen at 30 lokalisere målet, og i blokken 82 findes et primærbatte ri og et signalbehandlingskredsløb 81.In addition, in the region between chamber 46 and blast head 32, a number of acoustic transducers 80 located on the side of the weapon are used to initially locate the target, and in block 82 there is a primary bat ri and a signal processing circuit 81.

Agtersektionen 36 indeholder våbenets styreapparat, som omfatter styrevinger 90, aktiveringsorganer 92 ogThe rear section 36 contains the weapon control apparatus which includes control wings 90, actuators 92 and

DK 155237 BDK 155237 B

7 elektroniske styrekredsløb, som er beliggende i blokken 94.7 electronic control circuits located in block 94.

Fig. 5 viser et grafisk billede af en typisk bevægelsesbane for våbenet, efter at det er trængt ned i vandet.FIG. Figure 5 shows a graphic image of a typical trajectory of the weapon after it is penetrated into the water.

5 Våbenets kurs ved kontakten med vandoverfladen er typisk 53°, og dets hastighed er ca. 200 meter pr. sekund.The course of the weapon at contact with the water surface is typically 53 ° and its speed is approx. 200 meters per second.

Efter et halvt sekunds forløb er hastigheden faldet til ca. 25 meter pr. sekund, og 1 sekund efter er hastigheden faldet til ca. 13 meter pr. sekund, hvor bobledan-10 neiser omkring våbenet ophører, så der tilvejebringes kontakt mellem de akustiske transorer og vandet. I løbet af de næste 2 sekunder detekteres ubådsmålets retning ved hjælp af på siden af våbenet anbragte transorer 80, og endvidere fyldes hydroimpulskammeret med vand.After half a second the speed has dropped to approx. 25 meters per second, and 1 second after, the speed has dropped to approx. 13 meters per second when bubble bubbles around the weapon cease to provide contact between the acoustic transducers and the water. Over the next 2 seconds, the direction of the submarine target is detected by transistors 80 located on the side of the weapon, and furthermore, the hydro-pulse chamber is filled with water.

15 Derefter affyres den første gasgenerator 70 til frem bringelse af den første hydroimpuls. Derved accelereres våbenet og drejer i retning mod målet. Våbenet kan, hvis det er ønskeligt, blive drejet i retning mod målet, inden den første hydroimpuls frembringes. Efter den 20 første hydroimpuls tillades våbenet at bremses af vandet, til hastigheden er så lav, at der kan modtages spore-information samtidigt med, at fremdrivningskammeret atter fyldes med søvand. Derefter affyres en anden gas-generator til frembringelse af en anden hydroimpuls, 25 som atter accelerer våbenet i retning mod ubåden. Denne sekvens fortsætter, indtil ubåden er ramt, eller indtil gasgeneratorerne er udbrændte, idet våbenet skiftevis decellereres, til det kan modtage sporeinformation, og skiftevis tilvejebringes fremdrivningskraft.Then, the first gas generator 70 is fired to produce the first hydro impulse. This accelerates the weapon and turns towards the target. The weapon may, if desired, be turned in the direction of the target before the first hydro impulse is produced. After the first 20 hydro impulses, the weapon is allowed to slow down by the water until the velocity is so low that tracer information can be received while the propulsion chamber is again filled with lake water. Then another gas generator is fired to produce another hydro impulse, which again accelerates the weapon in the direction of the submarine. This sequence continues until the submarine is hit or until the gas generators are burned out, alternately decelerating the weapon until it can receive tracking information and alternately providing propulsive power.

30 Fig. 6 er en grafisk fremstilling af våbenets hastig hed som funktion af tiden. Det kan ses, hvorledes hastigheden varierer mellem ca. 10 og 25 meter pr. sekund i takt med hydraimpulserne, idet middelhastigheden er ca. 30 knob. Dette er passende i forbindelse med deFIG. 6 is a graphical representation of the speed of the weapon as a function of time. It can be seen how the speed varies between approx. 10 and 25 meters per per second with the hydraulic pulses, the average speed being approx. 30 knots. This is appropriate in the context of the

DK 155237 BDK 155237 B

e fleste ubådsmål, navnlig på lavt vand, hvortil våbenet er særligt indrettet. Når ubåden gør fart, kan våbenet kastes foran ubåden.most submarine targets, especially on low water, to which the weapon is specially designed. When the submarine speeds up, the weapon can be thrown in front of the submarine.

Claims

A weapon for destroying a target underwater, which weapon contains a housing, a warhead placed in the housing near its front end, 5 means adapted to steer the weapon underwater in response to control signals, and a hydro-impulse propulsion mechanism which comprises partly a chamber located in the housing near its rear end, partly a water jet nozzle extending rearward from the chamber, and partly means arranged to periodically allow seawater to enter in the chamber and then to extrude the seawater through the nozzle with great force to produce the propulsive force of the weapon, characterized in that the chamber (46) is configured as a rocket engine, which is equipped with rocket motor fuel to be able to propel the weapon (10) firing point on a surface ship or aircraft, through the air to a point of impact in the water near the target, and the chamber (46) having a plurality of gas jet nozzles (52) extending rearwardly from ridges right (46).

Weapon according to claim 1, characterized in that detent means are provided for blocking the gas jet nozzles (52) after the rocket engine fuel (50) has been used up. 25

Weapon according to claim 2, characterized in that the locking means consist of a plate (54) having a plurality of holes and the plate can be turned to a locking position by means of an electric motor (58) via through an exchange (56).