DK157106B - Undervandsvaaben - Google Patents

Description

Opfindelsen vedr0rer anti-ubâdsvàben af den i krav l's ind- ledning angivne art og nærmere betegnet sâdanne vâben, som kan dirigeres over vandet til et sted i nærheden af ubâden eller et lignende mal, og hvor vâbenet, efter at være 5 trængt ned i vandet, selv kan opsoge mâlet.

Anti-ubâdskrigsforelse (ASW) bar længe givet anledning til alvorlige problemer for mange nationer. Evnen til effektiv krigsforelse og forsvaret imod andre nationers angreb af-hænger delvis af beskyttelsen af handelsskibe og andre far-10 tojer imod fjendens ubâde. Metoder til detektering af fjendt-lige ubâde er meget effektive. Evnen til at fremstille et vâben, som kan destruere ubâden, er imidlertid ikke fulgt med.

Siden den anden verdenskrig er dybvandsbombers effektive ræk-15 kevidde blevet foroget væsentligt, idet disse kan forsynes med raketfremdrivningssystemer, som kan f0re vâbenet langt bort fra affyringsstedet. Dette foroger operationens radius og sikkerheden for det affyrende skib, men disse vâben skal stadigvæk næsten direkte ramme den fjendtlige ubâd for at 20 kunne medfore den onskede virkning. Der er udviklet mere avancerede ASW vâben i form af anti-ubâdstorpedoer, som er indrettet til at kunne detektere og spore ubâden efter, at torpedoen er dykket ned i vandet. Der er udviklet anti-ubàds-raketsystemer (ASROC), hvor en torpédo nedkastes fra luften 25 i nærheden af ubâden, hvilken torpédo er indrettet til selv at detektere og opspore ubâden, nâr torpedoen er kommet un-der vand. Sâdanne vâben er meget komplicerede og kostbare, idet en typisk pris for et enkelt vâben sædvanligvis er af sterrelsesordenen $ 500.000 til 750.000. Disse vâben er end-30 videre sârbare over for modforholdsregler fra ubâden, og end-videre er de ikke egnede til brug pâ lavt vand (mindre end 180 m’s dybde) eller imod opdykkede ubâde. Det betyder, at fjendens ubâde kan operere ret uskadte pâ overfladen eller inden for store omrâder langs kontinentalsoklen og angribe 2 DK 1571068 skibe i kystfart og interkontinental fart i disse omrâder.

Det er derfor vigtigt at kunne fremskaffe et anti-ubàdsvâben, som er mere effektivt, specielt imod opdykkede ubâde og pâ lavt vand, og som er billigere og simplere at fremstille, 5 end de hidtil kendte anti-ubâdsvâben.

Der kendes forskellige forsog pâ at udvikle vâben til anti-ubâdskrigsforelse. Et eksempel er det nævnte ASROC vâben, som omfatter en MK 46 torpédo eller dybvandsbombe, en raket-motor og en faldskærm. Nâr torpedoen rammer vandet, adskilles 10 den fra de andre dele og opsoger übâden. Detekteringen af ubâden er imidlertid begrænset til et fremadrettet S0gesystem, som ikke kan detektere en übâd-, som er beliggende til siden for torpedoen, medmindre torpedoen er indstillet til forst at bevæge sig rimdt i en cirkel for at opsoge ubâden. Et 15 andet eksempel er et vâben, som affyres ved hjælp af en ra- ket eller en kanon, og som blot synker, nâr den rammer vand-overfladen. Dette vâben har ingen fremdrivningsorganer, men indeholder en vis styring af synkeretningen som funktion af en akustisk detektering af stoj fra ubâden. Den kendte tek- 2.0 nik omfatter ogsâ forskellige typer af radiofrekvensdetekte- rende styresystemer og forskellige typer undervandsfremdriv-ningssystemer.

Fra det amerikanske patentskrift nr. 3 102 505 kendes der f.eks. en torpédo med et passivt mâlsogende System, i hvil-25 ket der i det mindste til dybdestyring udnyttes et specielt hydrofonfolsomhedsdiagram. Vâbenet skal enten pege mod mâlet ved affyringen, eller bevæge sig i en cirkel for at finde det, og det indeholder kun ét sonar System.

Fra engelsk patentskrift nr. 1 347 462 kendes et dobbelt 30 sonarsystem i en u-bâd med en konventionel fremdrivnings- mekanisme, der fremtvinger en konstant stoj, der forstyrrer vàbenets sonarsystemer.

3

DK 157106 B

Opfindelsen hviler pâ den erkendelse, at man ved at an-vende en hydroimpulsfremdrivningsmekanisme og kun aktive-re sonarsystemerne, nâr vâbenets hastighed er sa lille, at den ved vandfortraengningen frembragte st0j kan negli-5 gérés, som det nærmere er angivet i krav 1's kendetegnende del. Herved opnâs en væsentlig forbedret mâlsogningsoriente-ring og dermed en storre mâltræfsikkerhed.

Da der er en naturlig grænse for, hvor længe et mâlsogende vâbensystem, der er afhængigt af Indre energikilder, kan 10 fungere, er det nodvendigt, at vâbenet er i stand til hurtigt at kende mâlet, og opsoge dette sâledes, at det tidsrum, i hvilket vâbenet er fuldt manovredygtigt udnyt-tes bedst muligt. Dette opnâs med det i den foreliggende opfindelse beskrevne duale sonar System, der indeholder 15 et fast erkendelsessystem, der udsender signaler fra tor-pedohusets side, med det formâl straks at erkende mâl, nâr vâbenet er trængt ned i vandet. Nâr mâlet erkendes, fâr det faste system vâbenet til at dreje sig mod det erkend-te mâl. Pâ dette tidspunkt overtages styringen af det an-20 det sonar system, der er mâlsogende og anbragt i vâbenets nasse, og dette andet sonar system fastlâser vâbenet til mâlet. Konventionelle undervandsvâben, sâsom torpedoer, skal enten affyres direkte mod et mâl, eller ogsâ indeholder de en eller anden form for styremekanisme i næsen 25 sâledes, at de lâses til mâlet, nâr de forst er rettet mod dette. Hvis et sâdant vâben imidlertid kun omfatter et system af sanune art som det nasvnte andet sonar system, er det nodvendigt at lade vâbenet cirkle. Det mâlsogende system vil da lèse sig til mâlet og rette torpedoen mod 30 det fundne mâl. Et væsentligt problem ved denne fremgangs-mâde er, at torpedoen i sin 360° bevægelse kan erkende moderskibet som mâlet.

Ifolge den foreliggende opfindelse er sogesystemet oje-blikkeligt i funktion, nâr vâbenet rammer vandet, og kan 35 sâledes opdage mâl til aile sider, uden forst at skulle 4

DK 157106 B

cirkle. Dette formindsker i væsentlig grad det tidsrum, der er nodvendigt til at finde mâlet og lâse sporingssy-stemet til dette, hvorved vâbenets aktionsradius og aktive funktionstid maksimeres.

5 Vâbenet ifolge opfindelsen er sâledes særegent ved, at de mâls0gende organer omfatter et forste og et andet sonar System, hvor begge systemer er indrettet til at frembringe signaler til styring af styreorganerne for at rette vâbenet mod mâlet.

10 Nærmere betegnet er dér ved opfindelsen opnâet etvâben til brug imod ubâde, miner og lignende mal, hvor vâbenet har et sprænghoved og har bâde passive og aktive systemer til detek-tering af undervandsmâlet og styring af vâbenet sâledes, at det selv soger mod mâlet, og har et simpelt, men effektivt 15 undervahdsfremdrivningsSystem, sonr kan drive vâbenet frem under vandet med hastigheder, som er tilstrækkelige til at overvinde et bevægeligt mal inden for en rimelig vâbenrække-vidde, og hvor der findes midler til afgivelse af vâbenet i nærheden af et pà forhând konstateret undervandsmâl. Opfin-20 delsen er særlig effektiv som et anti-ubâdsvâben, hvorfor dette vil blive brugt som eksempel i den f0lgende beskrivelse. Det vil imidlertid kunne forstâs, at vâbenet er ligesâ. an-vendeligt imod undervandsminer, bâde flydende miner og miner af den art, som er forankret og indrettet til opstigning, nâr disse 25 ligger inden for vâbenets aktionsdybde pâ ca. 180 m. Vâbenet ifolge opfindelsen er mere effektivt end en dybvandsbombe, idet det omfatter bâde styre- og fremdrivningssystemer, og vâbenet er billigere end en torpédo, som er konstrueret efter andre principper og formâl.

30 Ved en udforelsesform omfatter vâbenet en raketmotor for fremdrift af vâbenet gennem luft fra et moder-skib til et sted i nærheden af mâlet. Nâr vâbenet trænger ned i vandet, benyttes raketkammeret som kammer for et hydro- 5

DK 157106 B

impulsfremdrivningssystem, som driver vâbenet frem under van-det imod mâlet. Hydroimpulsmotoren er indrettet til skifte-vis at fylde raketkammeret med vand og til skiftevis at presse vandet ud med stor hastighed gennem en dyse i vâbenets 5 agterende, idet der ved hjælp af en række gasgeneratorer til-vejebringes successive trykimpulser. Under afbrændingen af en gasgenerator accélérés vâbenet kraftigt i retning mod mâlet, hvorved det selv frembringer en kraftig stej. Imellem impulserne er vâbenet imidlertid i efterl0b og frembringer 10 da kun meget lidt stej, og i disse perioder kan aktive eller passive akustiske detektorer spore ubâden, hvilket er sær-lig simpelt, nâr denne bevæger sig. En anden udferelsesform for vâbenet ifalge opfindelsen er indrettet til at blive ka-stet ned fra en helikopter eller flyvemaskine sâledes, at vâbe-15 net ranimer vandoverfladen i nærheden af mâlet. Ved denne ud-ferelsesform indeholder raketkammeret ikke noget raketfrem-drivningsmiddel, men tjener som fremdrivningskammer for hydro-impulssystemet, nâr forst vâbenet er kommet under vandover-fladen.

20 Udferelsesformer for vâbenet if0lge opfindelsen er specielt tilpasset til brug i forbindelse med eksisterende affyrings-systemer, f.eks. af den kendte art· til raketaffyring af dyb-vandsbomber. Eksempler pâ sâdanne er Terne III Rail Launcher, LIMBO mortar MK 10 System, Bofors 375 raketaffyringssystem 25 og Squid System. Udferelsesformer for vâbenet if0lge opfindelsen er sammenkoblelige med de affyringsmidler, som allerede findes ombord pâ ubâdsbekæmpende fart0jer. I forhold til et-hvert af de kendte systemer, som affyrer, hvad der i det væ-sentlige kan betegnes som en dybvandsbombe uden undervands-30 fremdrift, medferer vâbenet if0lge opfindelsen en udvidelse af aktionsradius pâ ca. 500 m. Hvad der imidlertid er mere vigtigt er, at vâbenet ifolge opfindelsen er i stand til at bevæge sig hen til ubâden i direkte kontakt med denne, inden den eksploderer umiddelbart op ad skroget sâledes, at der ikke 35 forekommer de kendte sigtefejl, som kan resultere i, at lad- 6

DK 157106 B

ningen springer sâ langt væk fra ubâden, at den ikke anretter storre skade. Der opnâs derved en forbedret træf- og destruk-tionssikkerhed. Det nye vâben kan benyttes i forbindelse med eksisterende systemer, som allerede er installeret ombord pâ 5 skibe i forbindelse med de kendte vâben, idet disse systemer kan omfatte sonarudstyr, affyringsstyresystemer samt midler til detektering af ubâden og styring af vâbenet. Nâr vâbenet fores pâ en helikopter eller en flyvemaskine, benyttes der ogsâ konventionelle detekteringssystemer, inden vâbenet kastes.

10 Et andet anvendelsesomrâde for vâbenet ifolge opfindelsen kan være som forsvar imod en forfolgende ubâd. En række af vâbnene kan anbringes i den forfolgende ubâds bane fra et overflade-fartoj eller fra en opdykket ubâd. Ved hjælp af passende tids-og detekteringssystemer kan vâbnene aktiveres efter, at det 15 afgivende fartoj er uden for vâbnenes rækkevidde, hvorefter disse kan lokalisere og tilintetgore den forfolgende ubâd.

En særlig fordel ved vâbenet ifolge opfindelsen er, at det ikke har en iboende kombination af fart og rækkevidde til at overhale et modérât hurtigtgâende fartoj. Det afgivende far-20 toj er derfor sikret imod sit eget vâben. (Der kendes til-fælde, hvor en torpédo har ændret kurs og har hjemsogt og tilintetgjort den ubâd, hvorfra torpedoen blev affyret).

Det nye vâben ifolge opfindelsen er relativt simpelt og bil-ligt at fremstille pâ grund af dets kompakte konstruktion, 25 dets fremdrivningsmekanisme med detekterings- og styresyste-mer og en konstruktion, som er ensartet for fremdrift sâvel over som under vandet. Prisen for et enkelt vâben ifolge opfindelsen er f.eks. fra 2% til 3% af et tilsvarende ASROC vâben.

30 Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den folgende be- skrivelse af nogle udforelsesformer, idet der henvises til teg-ningen, hvor: 7

DK 157106 B

fig. 1 skematisk viser affyringen af et undervandsvâben ifolge opfindelsen, fig. 2 viser, hvorledes undervandsvâbenets sonar systemer lokaliserer en ubâd, 5 fig. 3 viser et tværsnit af en udforelsesform for vâbe-net ifolge opfindelsen, fig. 4 viser et endebillede af en udforelsesform for vâ-benet ifolge opfindelsen, fig. 5 viser en alternativ udfarelsesform for vâbenet 10 ifolge opfindelsen, fig. 6 viser et grafisk billede af en typisk bevægelses-bane for vâbenet ifolge opfindelsen, efter at det er trængt ned i vandet, fig. 7 viser en grafisk fremstilling af vâbenets hastig-15 hed sont funktion af tiden, og fig. 8 og 9 viser et blokdiagram for et sporesystem i vâbenet ifolge opfindelsen.

8

DK 157106 B

Fig. 1 viser skematisk affyringen af et undervandsvâ-ben 10 if0lge opfindelsen med henblik pâ at tilintet-g0re en ubâd 12. Pâ fig. 1 er affyringen vist for hen-holdsvis et skib 14 eller en helikopter 16. Vâbenet 10 5 kan affyres fra skibet 14 til et sted i nærheden af ubâden 12, idet vâbenet f0lger en ballistisk bane, idet det drives af det tidligere nævnte raketfremdrivnings-middel. Inden affyringen detekterer skibet 14 ubâden 12 ved hjælp af zoner eller en passiv, arkustisk de-10 tekteringsteknik. Nâr vâbenet ranimer vandet, overtager et System for undervandsstyring og fremdrift regulerin-gen af vâbenets bane imod ubâden 12. En sprængladning i vâbenet 10 pâ ca. 75 kg kan slâ hul i selv en moderne ubâd med dobbelt skrog, nâr vâbenpt eksploderer umid-15 delbart tæt ved ubâden.

Nâr vâbenet 10 kastes fra en flyvemaskine sâsom en helikopter 16 eller anden flyvemaskine til ubâdsbe-kæmpelse, kastes vâbenet 10 i nærheden af ubâden, og vâbenet vil selv herefter kunne detektere og ops0ge 20 ubâden for sprængning ved kontakt med denne. Helikop-teret 16, som bærer vâbenet 10, kan ledes til et om-râde i nærheden af ubâden 12 ved hjælp af et overflade-fartoj eller ved hjælp af sogeudstyr i flyvemaskinen, sâsom dykzoner eller magnetisk detektion. 0m n0dvendigt 25 kan der benyttes en faldskærm til at nedsætte vâbenets hastighed, inden det rammer vandoverfladen. Faldskær-men kan være indrettet til automatisk frigorelse fra vâbenet, inden dette dykker ned under vandoverfladen.

I tilfælde af nedkastning kan vâbenet 10 anbringes pâ 30 og nedkastes fra enhver flyvemaskine eller helikopter til ubâdsangreb, som er udstyret til at bære konventio-nelle torpedoer. Pâ grund af vâbenets storrelse og form kan det anbringes i sædvanlige torpedoholdere, som findes ombord. Nedkastningen af vâbenet 10 kan initia-35 lisérés ved at trække i en armeringstrâd, som aktive-rer det primære batteri, hvorved vâbenets elektroniske 9

DK 157106 B

systemer aktiveres. Armeringen af sprængladningen er afhængig af en sikkerheds- og alarmmekanisme i forbin-delse med detonatoren 44 (fig. 3)» indtil vâbenet ram-mer vandet. Med den nuværende teknik kan ubâden 12 5 lokaliseres fra helikopteren 16 og kastes fra denne înden for en afstand fra mâlet pâ mellem 100 til 400 meter. Nâr vâbenet affyres fra skibet 14, kan det og-sâ bringes til at ranime vandoverfladen inden for det nævnte omrâde, som rigeligt ligger inden for vâbenet 10 10’s evne til akustisk detektering og mâls0gning af mâlet og inden for rækkevidden af vâbenets hydroimpuls fremdrivnings System.

Efter at vâbenet 10 bar ramt vandet (se fig. 2) dece-lereres det kraftigt til sin nominelle synkehastighed 15 i næsten lodret stilling. Vâbenet kan omfatte vand-bremser (som vist pâ fig. 5), som sænker hastigheden yderligere og tillader operation pâ vanddybder helt ned til ca. 30 meter. Derefter styres vâbenet 10 i retning mod mâlet, idet dets styrevinger reguleres i afhængig-20 hed af mâldetekteringssystemet. Nâr bobledannelsen omkring vâbenet ophorer, kan sonartransorer, som er anbragt pâ siden af vâbenet, sende og modtage signaler til og fra mâlet. De pâ siden af vâbenet anbragte transorer afsoger et volumen af vand inden for en to-25 rus, som omslutter vâbenet, og som svarer til detek- teringssystemets rækkevidde. Da vâbenet til at begynde med næsten er lodret, har de mâlsagende organer en rund-strâlende folsomhed og kan pâ grundlag af doppler-for-skydning detektere et mâl med en fart ned til 2,5 knob, 30 i modsætning til detekteringsevnen for en torpédo, som skal pege imod mâlet og være pâ vej mod dette under de-tekteringen. Udstrâlingsm0nsteret 18 hidr0rende fra de sidemonterede transorer er vist pâ fig. 2, som ogsâ viser det aktive S0gem0nster (20), som udsendes fra en 35 særskilt, i vâbenets næse anbragt sonar-transor, som medvirker til frembringelse af styreordrer til vâbenets styremekanisme. Vâbenet 10 opnâr en middelhastighed un- 10

DK 157106 B

der vandet pâ ca. 30 knob og har en rækkevidde pâ ca. 500 meter. Mâlets maksimale hastighed antages at være mellem 5 og 7 knob pâ lavt vand mellem 30 og 60 meter. I tilfælde af at der angives ubâde med 5 en storre hastighed, kan vâbenet nedkastes foran mâlet.

Efter at vâbenet 10 har ramt vandoverfladen, fyldes dets motorkammer med havvand. Derefter affyres en gasgenerator, sâledes at der udstodes vand gennem 10 en dyse til frembringelse af en fremdrivningskraft.

Ved skiftevis at fylde motorkammeret og presse vandet ud gennem dysen opnâr vâbenet 10 sin drivkraft gennem vandet.

Fig. 3 og 4 viser henholdsvis et tværsnit og et en-15 debillede af en udfærelsesform for vâbenet ifolge opfindelsen. Som det kan ses pâ fig. 3 er vâbenet 10 i det væsentlige opdelt i fire hovedsektioner: en forreste transorsektion 30, en sprængladning 32, et fremdrivningssystem 34 og et retningsstyresystem 36.

20 Den forreste sektion 30 indeholder en mosaik af aku-stiske transorer 40, som er anbragt i vâbenets næse . og er forbundet til sende- og modtagerorganer, sâledes at der er tilvejebragt et aktivt monoimpulssporesystem med stor effekt. Senderen, modtageren og en tændsats 25 for sprængladningen er anbragt i blokken 42 bag tran-sorerne.

Sprængladningen 32 indeholder fortrinsvis omkring 75 kg sprængstof, som i det væsentlige udfylder sprængstof-kammeret, som endvidere indeholder en sikkerheds- og 30 armeringsbeskyttet detonator 44, som er beliggende bagest i sprænghovedet. Ved hjælp af et ikke vist ror er der f0rt ledninger fra et elektronisk kredslob 82 til vâbenets næse.

11

DK 157106 B

Fremdrivningssystemet 34 tjener to formâl. Hovedkompo-nenten er et kammer 46, som er beliggende inden i et hus 48. For raketfremdrift indeholder kammeret 46 en eller flere segmentopdelte brænderenheder 50 og et 5 antal gasudst0dningsdyser 52. Raketfremdrivningssy-stemet tjener til at drive vâbenet 12 fra et skib til kontakt med vandet i nærheden af et mâl, sâledes som det er vist pâ fig. 1. Brænderenhederne 50 vil vsere fuldstændigt opbrugt, nâr vâbenet 10 rammer vandet.

10 Til dette tidspunkt lukkes gasjetdyserne 52 ved hjælp af en drejelig plade 54, som har et antal huiler,, som flugter med âbninger i gasjetdyserne 52. Pladen 54 drejes, indtil dens huiler ikke længere flugter med hullerne i gasdyserne, hvilket gores ved hjælp af en 15 elektrisk motor 58 og et gear 56. Gasdyserne 52 er herefter lukket, idet der kun efterlades en vandjet-dyse 60 i agterenden af kammeret 46.

For fremdriften under vandet opfyldes kammeret 46 med vand, hvorefter der antændes en gasgenerator, sâledes 20 at vandet drives ud gennem dysen 60 og frembringer en hydrofremdrivningsimpuls. Havvandet kan trænge ind i kammeret 46 via âbninger 62 og ventiler 64. Ventilerne er styret af magnetviklinger 66 og tilh0rende forbin-delser 68, Et antal gasgeneratorer 70, som stâr i for-25 bindelse med kammeret 46 via ror 72, er med indbyrdes afstand anbragt langs en cirkel omkring vâbenet 10’s længdeakse og affyres i rækkefolge til frembringelse af en sérié af hydroimpulser, som driver vâbenet gennem vandet.

30 I omrâdet mellem kammeret 46 og sprænghovedet 32 fin-des endvidere et antal pâ siden af vâbenet ahbragte, akustiske transorer 80, som benyttes til i begyndelsen at lokalisere mâlet, og i blokken 82 findes et primært batteri og et signalbehandlingskredslob 81, 12

DK 157106 B

Agtersektionen 36 indeholder vâbenets styreSystem, som omfatter styrevinger 90, aktiveringsorganer 92 og elektroniske styrekredsl0b, som er beliggende i blokken 94.

5 Pâ fig. 5 er vist en alternativ udfarelsesform for et vâben 10A, som er beregnet til at blive nedkastet fra en flyvemaskine, sâledes at der ikke er behov for den pâ fig. 3 viste raketmotor. Vâbenet 10A sva-rer i hovedtrækkene til det pâ fig. 3 viste vâben 10, 10 bortset fra, at kammeret 46A ikke indeholder en ra- ketfremdrivningsmotor. Kammeret har en enkelt udstad-ningsdyse 60A, hvorfra vandjetstrâlen afgives, nâr en gasgenerator 70 er affyret. Som ovenfor forklaret affyres gasgeneratoreme i rækkefalge med intervaller, 15 som styres af kredslabet 81 i blokken 82, nâr vâbenets hastighed faider til under en bestemt værdi, og kammeret 46A er fyldt med vand, hvilket detekteres ved hjælp af henholdsvis hastighedsmâlere 83 og svammere 84.

En anden forskel mellem de pâ fig. 3 og 5 viste udfa-20 relsesformer bestâr i, at vâbenet 10A har vandbremser 96. Disse kan være anbragt pâ eller inden i et rum 98 og strække sig udad med henblik pâ at nedsætte vâbenet 10A*s hastighed, sâledes at dette kan operere pâ lavt vand. Nâr hastigheden er nedsat, kan vandbremseme 96 25 trækkes tilbage i rummene 98. Altemativt kan bremser-ne 96 være slâet ud allerede, nâr vâbenet 10A nedkastes fra flyvemaskinen, sâledes at de virker bâde som luft-og vandbremser. Bremseme 96 kan endvidere, hvis det er nadvendigt, blive afkastet fra vâbenet 10A, sâ snart 30 dettes hastighed er blevet tilstrækkelig lav, sâledes at bremseme ikke yder modstand imod vâbenets fremdrift mod mâlet.

Fig. 6 viser et grafisk billede af en typisk bevægelses-bane for vâbenet, efter at det er trængt ned i vandet.

DK 157106 B

13 Vâbenets kurs ved kontakten med vandoverfladen er typisk 53°, og dets hastighed er ca. 200 meter pr. sekund. Efter et halvt sekunds forlob er hastigheden faldet til ca. 25 meter pr. sekund, og 1 sekund ef-5 ter er hastigheden faldet til ca. 13 meter pr. sekund, hvor bobledannelser omkring vâbenet ophorer, sâledes at der tilvejebringes kontakt mellem de akustiske tran-sorer og vandet. I lobet af de næste 2 sekunder detek-teres ubâdsmâlets retning ved hjælp af pâ siden af vâ-10 benet anbragte transorer 80, og endvidere fyldes hydro-impulskammeret med vand. Derefter affyres den forste gasgenerator 70 til frembringelse af den forste hydro-impuls. Derved accelereres vâbenet og drejer i retning mod mâlet. Vâbenet kan, hvis det er onskeligt, blive 15 drejet i retning mod mâlet, inden den forste hydroimpuls frembringes. Efter den forste hydroimpuls tillades vâbenet at gà i efterlob, hvor hastigheden er sâ lav, at der kan modtages sporeinformation samtidigt med, at fremdrivningskammeret atter fyldes med hawand. Derefter 20 affyres en anden gasgenerator til frembringelse af en anden hydroimpuls, som atter accelererer vâbenet i retning mod ubâden. Denne sekvens fortsætter, indtil ubâ-den er ramt, eller indtil gasgeneratorerne er udbrændte, idet vâbenet skiftevis gàr i efterlob, hvor det kan mod-25 tage sporeinformation, og skiftevis tilvejebringer frem-drivningskraften.

Fig. 7 er en grafisk fremstilling af vâbenets hastighed som funktion af tiden. Det kan ses, hvorledes hastigheden varierer mellem ca. 10 og 25 meter pr. sekund i 30 takt med hydroimpulserne, idet middelhastigheden er ca.

30 knob. Dette er passende i forbindelse med de fleste ubâdsmâl, navnlig pâ lavt vand, hvortil vâbenet er sær-ligt indrettet. Nâr ubâden gor fart, kan vâbenet kastes foran ubâden.

33 Den beskrevne funktion for vâbenet ifolge opfindelsen 14

DK 157106 B

g0r dette særligt velegnet til fremdrift og mâls0gning under vand. Styresysternet har til formâl at lokalisere mâlet og at frembringe styreordrer, idet det skal over-vinde problemer vedr0rende selvfrembragt stoj og signal-5 refleksioner fra havoverfladen- og bunden. Undervandsvâ-ben, sâsom akustisk selvsogende torpedoer med akustiske styresystemer er sædvanligvis begrænset af selvfrembragt st00. Hvis torpedoen bevæger sig langsomt, kan den akustiske sonar med et hojt signal/st0jforhold finde mâlets 10 lokation, hastighed og andre paramétré. Et hurtigt be-vægende mâl vil da hâve gode chancer for at slippe bort.

Jo storre vâbenets hastighed er, jo mere stoj frembrin-ger det, og ved en hastighed pâ omkring 35 knob, vil styresystemet ikke længere fungere pâ grund af stojen.

15 Stojen hidr0rer fra vâbenets fremdrivningsmekanisme og stromningsstoj.

Sidstnævnte problem l0ses ved vâbenet if0lge opfindel-sen. Hydroimpulsmotoren frembringer en varierende vâben-hastighed, hvor hastigheden i en væsentlig del af tiden 20 er mindre end 35 knob. Ved den lave hastighed er det akustiske System aktiveret og vil kunne arbejde i det væsent-lige i stojfri omgivelser. Stojproblemet loses derfor ved, at der kun foretages akustiske mâlinger, nâr vâbenet selv frembringer ringe stoj.

25 For at opnâ passende opfyldningstider for kammeret og et passende tryk i dette er motortidscyklus for en fo-retrukken udforelsesform af storrelsesordenen 3,5 sekund pr. impuls. Idet de akustiske mâlinger foretages ved en relativ lav hastighed, vil der kunne opnâs ca. 0,3 til 30 1 mâling pr. sekund. Selv om denne relativt lave data- hastighed kan medfore en forsinkelse i mâls0gningen, især nâr mâlet angribes fra siden, medf0rer forsinkelsen storre træfsikkerhed, nâr-vâbenet indrettes til at S0ge det mere sârbare omrâde bag ubâdens midte. Et andet for- 15

DK 157106 B

hold, som gor sig gældende ved en variabel vâbenhastig-hed, er den ulineære sammenhæng mellem styrekraft og giringshastighed. Det dynamisk variable parameter behand-les af en mikrodatamat i styresystemet.

5 Detektering og sporing af en ubâd pâ lavt vand nodven-diggor en vis kvalitet af forholdet mellem signal og signalrefleksion, for at der kan udfores en pâlidelig mâling. Ved væsentlige faktorer, som har betydn..ng for refleksionsniveauerne er: transorudstrâlingm0nsteret, 10 vandoverfladens tilstand, strejfvinklen med vandoverfla-den, bundens tilstand, strejfvinklen med bunden og den benyttede frekvens.

En impuls af akustisk energi strækker sig gennem vand-masserne og grænsefladerne. Nâr en lydbolge udbreder 15 sig fremad, vil der opstâ refleksioner fra grænselagene og fra mâlet. Strejfvinkler, overfladevinkler og lyd-energiens rækkevidde ændres som funktion af tiden. Et storre udstrâlingsmonster medforer, at lydenergien ud-bredes i et storre omrâde og frembringer flere reflek-20 sioner. Eventuelt kan afstanden være dominerende, sâle-des at refleksionerne aftager. Refleksionerne er pâ ethvert tidspunkt givet af summen af overfladearealer.

For typiske geometriske forhold er den tilbagestrâlede effekt dæmpet mellem 15 og 10 dB ved 100 kHz og for et 25 40«s udstrâlingsmonster. Hvis signalet fra mâlet er over -5 dB kan der opnâs en pâlidelig detektering og sporing af mâlet pâ grundlag af en enkelt impuls. Gene-relt medforer et vâben ifolge opfindelsen sporeevne op til en afstand pâ ca. 500 meter» 30 Fig. 8 og 9 viser et blokdiagram for et sporesystem i vâbenet ifolge opfindelsen. Som det navnlig fremgâr af fig. 8, findes der to sonarsystemer, hvor det ene er indrettet til at opsoge mâlet, medens det andet er indrettet til at spore vâbenet ind pâ mâlet. De respek- 16

DK 157106 B

tive systemer omfatter signalbehandlingskredslob for disse specifikke formâl.

Sporesystemer omfatter otte, pâ siden af vâbenet an-bragt transorer 80, som er forbundet til en transor-5 vælger 102. Samlingen af transorer 40 er forbundet til en sporvælger 104, som vælger mellem opsage- og spore-systemerne, idet vælgeren er forbundet til en sende/ modtagevælger 106, som er forbundet til transorvælge-ren 102 i s0gesystemet. Vælgerne 102, 104, 106 er ind-10 rettet til at modtage styresignaler fra en mikrodata-mat 108, som ogsâ frembringer et impulssignal, der trigger en sender 110, hvis udgangssignal overf0res til vælgeren 104. Signaler fra vælgeren 106 fores til S0ge-modtageren 112 og til et sogebehandlingskredslob 114, 15 som er forbundet til mikrodatamaten 108.

Modtageren for sporesonarsystemet omfatter fire hydro-foner 120, som er anbragt inden for samlingen af transorer 40. Hydrofonerne 120 er forbundet til et aritme-tisk kredslob 122, som frembringer et summerende signal 20 plus différentielle azimuth- og elevationssignaler til en enkelt impulsmodtager 124. Modtageren 124 frembringer udgangssignaler til -sum- og differenskredslob 126 og 128, som frembringer signaler til et fejlbehandlings-kredslob 130, der frembringer styreordrer til styreele-25 menter.92 (se fig. 3). Mikrodatamaten 108 er ogsâ forbundet til kredslobene 126, 128 og 130 og er indrettet til en overordnet styring af hele systemet.

Fig. 9 viser nogle trin i sogemodtageren 112. Det pâ j fig. 9 viste kredslob omfatter et par forsinkelsesfor- j 30 stærkere 150, som er forbundet i sérié med summerings- kredslab 152, Et yderligere indgangssignal fra hver for-stærker 150 overfares til det f0lgende summeringskreds-10b 152 med henblik pâ at slette refleksionssignaler.

Hvert trin i kredslobet 9 forsinker den modtagede im- 17

DK 157106 B

pulsposition med det reciprokke impulsrepetitionsha-stigheden (PRR) i trinnet 150, og det næste impuls-svar subtraheres i trinnet 152. Dette gentages for den tredje impuls i det andet trin. Hvis amplituden 5 og fasen for de tre returimpulser ikke ændrer sig væsentligt, hvilket de ville gore, hvis der var taie om falske refleksioner, vil impulseme være meget smâ efter subtraktionerne.

Virkemâde ved sogefunktion 10 I sogetilstanden, som initieres umiddelbart efter, at vâbenet for kontakt med vandet (dvs. sâ snart tran-sorerne opnâr direkte vandkontakt), begyndes der med udsendelse af 50 watt akustisk energi fra hver af de otte transorer pâ siden af vâbenet. Denne senderim-15 puis overfores via vælgerne 104, 106 og 102 i rækkefal-ge til aile otte transorer 40 for ensartêt fordeling over aile azimuth-vinkler. Derved frembringes der det pâ fig. 2 viste sogestrâlemonster 18 umiddelbart efter, at vâbenet er kommet under vandoverfladen. Efter 20 udsendelse af impulsen skannes de otte transorer 80 sekventielt for at finde retursignaler. Skanningshastig-heden er tilstrækkelig stor til, at hver af de otte censorer aftastes en gang inden for hver "rækkevidde-oplosningscelle” eller tidsafsnit. Hvis impulsen varer 25 60 millisek., og PRR er 1,5 impuls pr. sekund, vil b0l- geformen være anvendelig inden for en afstand pâ ca.

550 meter. Azimuth-skanningshastigheden opdeler 60 mil-lisekunder-impulsen i otte segmenter, hvilket svarer til en modtagerbândbredde pâ 200 Hz pr. kanal. Der er 30 kun behov for seks doppler-kanaler for at kunne behand-le mâlhastigheder pâ op til ca. 18 knob.

I lobet af sogeprocessen udsendes i det mindste tre impulser. Falske refleksionssignaler slettes delvis (reduceres med 55 dB) af de ovenfor beskrevne slette-35 kredslob (se fig. 9) i S0gemodtageren (hvilket er et 18

DK 157106 B

optimalt tilpasset filter for de tre impulser i Gauss-fordelte refleksioner).

Sogesignalerne fra modtageren 112 behandles i kredsla-bet 114 for at bestemme tilstedeværelsen af et mâl.

5 De otte retninger er tidsmultiplexdelt af transorvæl-geren 102 germem den enkelte modtager 112 og behand-lingskredslabet 114, hvor den 60 millisekunder lange sendeimpuls opdeles i otte tidsafsnit pâ 7,5 millisek.

Der anvendes ikke intégration, Særskilt' vœrdidetekte-10 ring af et mâl i et specifikt, multiplexdelt tidsafsnit repræsenterer bâde afstands- og vinkelinformation (dvs. hvilken af de otte transorer, der modtager signaler fra mâlet), som overfores til mikrodatamaten 108. Afstandsdata undersoges og benyttes til at frembringe 15 en begyndelsesstyreordre, hvorefter der initieres en overgang til en sporetilstand. Sagesystemet er indret-tet til inden for 2,75 sekund at sikre detektering bâde med hensyn til afstands- og vinkelinformation af et mâl, som giver en styrke pâ -5 dB i en afstand pâ ca.

20 500 meter (nâr stajgrænsen er mindre end 53 dB).

Virkemâde i sporetilstanden Nâr vâbenet drejes imod mâlet ved hjælp af sagesystem-delen, som er vist pâ fig. 8, omskiftes styresystemet til sporetilstand. For drejningen er slut begynder spo-25 resystemet (som ogsâ er en del af fig. 8) med at sen- de impulser med henblik pâ at soge en eleveret sporestrâ-le pâ - 22,5°. Dette er det pâ fig. 2 viste aktive sages trâlemons ter 20, hvor vâbenet 10 er vist i en ret-ning, som peger mod ubâden 12. Ved at pâbegynde spo-30 ringen ca. halwejs i drejningen, opnâs en afsogning inden for -60 til +30°. Nâr sporesystemet har fundet mâlet, afsluttes dre^ningen, og fremdriftsmotoren af-giver en impuls.

Sporesonaranlægget benytter senderen 110’s fulde spids- 19

DK 157106 B

effekt pâ 500 watt for at forbedre ruzgagtigheden.

Signalet fores gennem vælgeren 104 til samlingen af transorer 40. Transorerne 40 er indrettet til at kun-ne arbejde ved 500 watt og 100 kHz inden for en 45°1 s 5 strâlebredde, uden at der forekonnner kavitation. Sonar-systemet gor brug af en invers faseteknik til frembrin-gelse af et stort overfladeareal, som medforer en bred strâle. Fasestyringen af de individuelle transorer 40 er bestemt af deres fysiske placering, og der opnâs 10 derved en samling af transorer med en passende bând-bredde og lav pris.

Modtageren for sporeimpulserne omfatter fire hydro-foner 120, som er vist pâ fig. 8. Udgangssignalerne for disse hydrofoner kombineres i et aritmetisk kreds-15 10b 122 til frembringelse af to vinkelafvigelsessig- naler (azimuth og élévation) samt et sumsignal. Signa-lerne frembringes ved at trække det venstre hydrofon-signal fra det hojre hydrofonsignal for at bestemme azimuth-signalet, og elevationssignalet bestemmes ved 20 at subtrahere det nedre hydrofonsignal fra det ovre hydrofonsignal. Sumsignalet svarer til summen af signa-leme fra aile fire hydrofoner.

Sendeimpulsens bredde er 10 millisekunder. Sporebe-handlingskredslobet omfatter en monoimpulsmodtager 124 25 og kredslobet 20, 26, 128 og 150, som er indrettet til 150 Hz bàndbredde og til at spore doppler-information ved at bestemme bâde overflade- og bundrefleksioner og mâlhastigheden inden for ca. 1 meter i sekundet. Dopp-ler-behandlingskredslobet findes i sumkanalen 126. Ef-• 30 ter detekteringen medforer mikrodatamaten 108 at kreds-lobet 130 udf0rer en divison af differenskanalerne med sumkanalen, og det resulterende, normaliserede vinkel-signal benyttes som en styreordre.

Egenskaberne for hydroimpulsmotoren til fremdrift af 20

DK 157106 B

vâbenet er blevet undersçgt ved et prove en miniature-model og ved datamatsimulering. Et provemodelskammer var ca. 7 1/2 cm i dimater og 12 l/2 cm langt og frem-bragte med en dyse pâ 3 mm i diameter en fremdriv-5 ningskraft pâ ca. 8 kp, idet det indre tryk var ca.

25 x 106 Pa.

Vâbenet ifolge opfindelsen medforer pâ grund af sin konstruktion og enkelhed stor pâlidelighed og ringe fremstillingsomkostninger. Der er ikke behov for at 10 afprove enhederne i .felten, hvorved der kunne opstâ potentiel fare, Endvidere kan der opnâs stor bruger-færdighed, da vâbenet er sâ billigt, at det tillader udstrakt brug ved ovelse. En sprængladning pâ ca. 75 kg er tilstrækkelig til at springe hul i ubâdens skrog, 15 nâr ladningen detonerer tæt ved ubâden. Vâbenet er sâledes ogsâ relativt let og kan derfor i foroget antal bæres f.eks. i helikoptere eller andre flyvema-skiner til ubâdsbekæmpelse.

Selv hvor opfindelsen ovenfor er blevet forklaret i 20 forbindelse med et vâben til ubâdsbekæmpelse, vil det kunne forstâs, at vâbenet ikke er begrænset til netop dette brug eller til de konkrete eksempler pâ anven-delsen. Der vil derfor kunne tænkes ændringer og mo-difikationer inden for de ved patentkravene angivne 25 ranimer for opfindelsen.

Claims (11)

1. Vâben til odelæggelse af undersoiske mâl, omfattende et hus med et ved husets forende monteret sprænghoved (32), et mâlledningsorgan (36) til styring af vâbenet under havoverfladen i overensstemmelse med styresignaler 5 frembragt af et mâlopsogningsorgan, samt en hydrodynamisk fremdrivningsmekanisme (34) til frembringelse af en række vandstad og omfattende et ved husets bagende beliggende kammer (46) med en bagud rettet vandstrâledyse (60), organer (62,64) til periodisk indtagelse af havvand til 10 kammeret, samt organer (70) til udstadning af havvand fra kammeret gennem dysen (60) med en tilstrækkelig stærk stadkraft til vâbenets fremdrivning, hvilket mâlledningsorgan (36) har et dobbelt sonarsystem, hvor hvert System kan udsende sonarsignaler og frembringe styresignaler til 15 styring af en styremekanisme til at lede vâbenet imod mâlet afhængigt af fra dette reflekterede akustiske signaler, kendetegnet ved, at mindst et af sonarsystemerne omfatter en signalprocessor (108), der er indrettet til kun at udstrâle sonarimpulsen i tidsin-20 tervallerne mellem de pâ hinanden folgende vandstod, nâr vâbenets hastighed under havoverfladen er mindre end den hastighed, hvor egenstoj spærrer for modtagelse af akustiske signaler fra mâlrefleksion.

2. Vâben ifolge krav 1, kendetegnet ved, at 25 det ene af de to sonarsystemer omfatter et mâlopsognings- system med et antal langs vâbenets sider monterede tran-sorer (80) til udsendelse og modtagelse af akustiske signaler inden for et siderettet felt omkring vâbenet.

3. Vâben ifolge krav 2, kendetegnet ved, at 30 mâlopsogningssystemet omfatter en af signalprocessoren (108) styret transorselektor (102) til at pâtrykke en ud-sendelsesimpuls til transorerne (80) i rækkefolge til DK 157106 B udstrâling af sonarimpulser.

4. Vâben ifolge krav 3, kendetegnet ved, at mâlopsogningssystemet omfatter et organ, der kan reagere over for de fra en bestemt transor (80) modtagne signaler 5 og frembringe et styresignal til styremekanismen til at lede vâbenet i retning af det detekterede mal.

5. Vâben ifolge krav 2-4, kendetegnet ved, at det andet af de to sonarsystemer omfatter et ud for vâbenets næse monteret mâlopsporingssystem med en sender 10 (40) og en modtager (120) for sonarimpulser.

6. Vâben ifolge krav 5, kendetegnet ved, at mâlopsogningssystemet omfatter et organ indrettet til at ^ overfore vâbenets styring fra mâlopsogningssystemet til mâlopsporingssystemet. 15

7. Vâben ifolge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at mâlopsporingssystemet omfatter en impulsgenerator (110), hvis tilslutning til mâlopsogningssystemets transorer og til mâlopsporingssystemets sender styres og tidsind-stilles af signalprocessoren (108), samt at der i vâbenets 20 næse er monteret et sendeorgan med en akustisk signalgene-rator (120) til udsendelse af undersoiske sonarimpulser og modtagelse af reflekterede ekkosignaler.

8. Vâben ifolge krav 7, kendetegnet ved, at den akustiske signalgenerator (40) omfatter transorer op- 25 stillet i et mosaikmonster orienteret til at frembringe et.fra vâbenets næse fremad rettet, i det væsentlige kegle-formet udstrâlingsprofil.

9. Vâben ifolge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at modtageorganet (120) omfatter et antal hydrofoner, 30 der er orienteret til at kunne modtage de reflekterede DK 157106 B ekkosignaler og frembringe elektriske signaler, der an-giver retningen mod et mal.

10. Vâben if0lge krav 4, kendetegnet ved, at organet, der kan reagere over for de fra transoren 5 180) modtagne signaler, omfatter kredselementer (150, 152), der kan udskille de mâlrettede signaler fra de reflekte-rede signaler og eliminere u0nskede reflekterede signaler.

11. Vâben ifolge krav 10, kendetegnet ved, 10 at kredselementerne (150, 152) omfatter et par tandem- forbundne forsinkelsestrin (150) med hvert et organ (152), der kan kombinere et fra trinnet modtaget signal med et udgangssignal fra det andet, modsat polariserede trin.