NO317681B1 - Anlegg for a skyte ut prosjektiler fra neddykket stilling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder et anlegg for utskyting av et prosjektil ved hjelp av et ut-skytingsrør i neddykket stilling under vann, særlig fra en U-båt.

Konvensjonelle utskytingsrør har et frontdeksel foran i konstruksjonen og utenfor det fremre kraftige skott i U-båten, for åpning når et prosjektil skal skytes ut, og et hekkdeksel som tilsvarer en ammunisjonsenhets bunnstykke.

Man kjenner videre utskytingsmekanismer for taktiske prosjektiler fra U-båter, ved hjelp av turbopumper.

Anlegg av denne art omfatter i tillegg til selve utskytingsrøret også et system som gjelder innlegging og tømming av dette, en turbopumpemekanisme som drives av en luftturbin med komprimert luft og som sirkulerer vann som hentes inn fra et vanninntak mot et område i utskytingsrøret med en ringåpning for vanninntak. Den komprimerte luft aktiverer den turbin som er koplet til en ytre pumpe ved det fremre skott i U-båten, slik at vannet i det indre av en sylinder settes i bevegelse og slik at det dannes et overtrykk ut over neddykkingstrykket. Trykkforskjellen brukes etter åpningen av ringporten for vanninntaket til å etablere en stempelvirkning bak det prosjektil som skal skytes ut, slik at dette beveges fremover på en trykkbølge.

Virkemåten for en slik turbopumpe som er koplet til et utskytingsrør nødvendiggjør innfizfringen av vann i U-båtkonstruksjonen i fronten av denne, hvilket kompliserer konstruksjonen i baugpartiet og kan være kilde til forstyrrelser.

En turbopumpe er konvensjonelt koplet til en gruppe på to eller tre utskytingsrør, hvilket reduserer forsvarsevnen i tilfelle turbopumpen skulle svikte.

Innløpskretsen for vann og mekanismen for utskytingen ved hjelp av en turbopumpe er videre kompliserte og desto mer dersom U-båten har flere grupper utskytingsanlegg, siden man da må ha flere turbopumper og tilhørende kretser.

Trådstyring av en torpedo kompliseres dessuten ved tilstedeværelsen av turbo-pumpekretsene, og dersom man ønsker å skyte ut trådstyrte prosjektiler samtidig fra hvert sitt utskytingsrør som er koplet til en og samme turbopumpe trengs en rigorøs koordinering av manøvreringen, ved at lukkingen av inngangsslusen for vann til det utskytingsrør som skyter ut det første prosjektil må være avsluttet før utskytingen av det andre prosjektil og uavhengig av lukkingen av frontdekselet på utskytingsrøret. Dette nødvendiggjør en dynamikk som er skilt fra åpningen, lukkingen og låsingen av frontdekslene og inngangsslusene for vann.

Videre er integreringen av turbopumper i U-båter ved montering av autoklaver komplekse og innebærer betydelige modifikasjoner, så vel som begrensninger i konstruksjonen fortil.

Andre anlegg for å skyte ut prosjektiler fra U-båter er også kjent, hvor man bruker vannstempler slik det er beskrevet i US 5 099 745, men disse anlegg fremviser de samme ulemper som de som bruker turbopumper.

DE-A-33 33 614 viser og beskriver en ejeksjonsinnretning for undervannsbruk for lading av et utskytingsrør som er underlagt et vanntrykk, ved hjelp av et stempel med aktiveringsstenger og som bruker hydraulisk drivenergi for sin aktivering. Anlegget omfatter to rør, et indre i kontakt med ladningen og et ytre som er konsentrisk om det indre. Rørene er lukket fortil av en og samme vanntette skott under utskytingen, og bare det indre rør er lukket baktil av et deksel slik at lading kan foregå. Aktiveringsstengene opptar ringrommet mellom de to rør og aktiveres hydraulisk.

FR 2 701 102 beskriver en selvstyrt innretning for utskyting av prosjektiler fra neddykket stilling og som også bruker utskytingsmekanismer som omfatter kraftsylinderen. Anlegget er ikke oppladbart bakfra, i motsetning til patentskriftet nevnt ovenfor.

Videre kjenner man utskytingsanlegg for prosjektiler med pneumatisk lademeka-nisme, men disse har en mer ruvende konstruksjon enn turbopumpeanleggene, særlig i lengderetningen, på grunn av nødvendigheten av at utskytingsrøret må være 40-50 cm lengre. Selv om ytelsen er relativt begrenset på grunn av neddykkingen har slike anlegg gjort nytten i over 30 år for utskyting av prosjektiler og torpedoer i hele det aktuelle dykkeområde for U-båter. Det mest uheldige aspekt ved denne type anlegg er at man av og til får begrensninger i grensesnittet (kommunikasjonen) med prosjektilet.

FR 2 724 448 beskriver et utskytingsanlegg for prosjektiler ut fra et utskytingsrør som motstår neddykkingstrykket ved hjelp av et frontdeksel, og dette deksel åpnes når prosjektilet skytes ut. Tilsvarende beskyttes prosjektilet av et hekkdeksel ved ladingen. Anlegget har et indre rør koplet til utskytingsrøret som er lukket bakerst av hekkdekselet, mens det indre rør er åpent i begge ender og beskytter prosjektilet som skal skytes ut. Videre har man en pumpe som kan være av skruetypen og som er koplet til en kraftkilde for å gi vannsirkulasjon for en stor vannmengde forfra og bakover i utskytingsrøret, i ringrommet mellom det indre rør og dette. Det er anordnet midler for å holde det indre rør på plass i ut-skytingsrøret. Kraftkilden kan være innlagt i utskytingsrørets hekkdeksel.

Andre midler kan også brukes til å sirkulere en stor vannmasse forfra og bakover i et utskytingsrør, særlig i det ringrom som dannes på innsiden av dette og utenfor et indre rør, nemlig et hydraulisk ringstempel med beskjeden lengde og som utfolder seg under virkningen av en utskytingskrets for trykkluft hvis trykk er større enn neddykkingstrykket. Et slikt stempel og den tilhørende mekanisme er imidlertid følsom for neddykkingstrykket.

Uansett hvilke midler man bruker for å bringe en stor vannmasse i sirkulasjon vil det måtte medgå en stor hydraulisk energimengde, hvilket krever kraftige motorer eller drivmekanismer for å skyte prosjektiler i løpet av temmelig kort tid, nemlig gjeme under ett sekund. Videre er bruken av hydrauliske ringstempler som arbeider med komprimert luft ikke helt uskyldige når det gjelder å innføre andre tekniske problemer, så som lagring av luftmengder ved stort trykk, nødvendigheten med flere avlastingstrinn for å ivareta sikkerhetsregelverk, eventuell tilstopping av kanaler og opptak av avlastet gass. En annen ulempe gjelder støyen som frembringes når gassen avlastes, og dessuten vil tapet av pneumatisk tetthet kunne gjøre U-båten detekterbar.

Oppfinnelsen har som mål å foreslå et anlegg for utskyting av et prosjektil fra et ut-skytingsrør som er neddykket, ved at man bruker et hydraulisk stempel, men hvor ulempene nevnt ovenfor ikke lenger er til stede. Man behøver altså ikke så store motorer for å bevege kraftsylinderstenger og liknende, men utskytingstiden for prosjektilet holdes likevel liten.

Oppfinnelsens mål anses nådd i og med det anlegg som fremgår av patentkravene, for utskyting av et prosjektil fra et utskytingsrør. Som angitt har det indre rør særskilt en langsgående forhøyning over hele lengden for å feste låseinnretninger for prosjektilet. For-trinnsvis er tverrsnittet av ringstempelet større enn prosjektilets tverrsnitt, slik at forholdet mellom disse tverrsnitt er større enn 1. Anlegget ifølge oppfinnelsen tillater at man kan innstille forskyvningen av fjærene ved å regulere ytelsen av kraftsylindrene, og forskyvningshastigheten kan reduseres ved å endre forholdet mellom tverrsnittene. Man får derfor langt mindre akustisk støy.

De midler man bruker for å holde det indre rør inne i utskytingsrøret kan være tverrstilte elementer som danner langsgående kanaler for vannet. Disse konstruksjonselementer kan være "sektorelementer" og egner seg i langsgående strukturer. Fjærmekanismen kan bestå av strekk- eller trykkfjærer som står under strekk eller trykk i den armerte stilling av stempelet. Stempeldempningen utføres også ved hjelp av sylindrene. Oppfinnelsens anlegg tillater også automatisk utskyting.

Andre karakteristiske trekk ved og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av detaljbeskrivelsen nedenfor, av bestemte utførelsesformer som gjerne er foretrukne, og det vises til tegningene, hvor fig. 1 viser en utførelse av anlegget med et utskytingsrør med et indre rør med sylindrisk form, fig. 2 viser hvordan ringstempelet er anordnet for automatutskyting, fig. 3 viser nærmere det indre rør for samme formål, fig. 4 viser utskytingsrøret for automatutskyting, fig. 5 viser en annen variant av hvordan ringstempelet bør være for å få til automatutskyting, og fig. 6 viser et anlegg hvor det indre rør nok er sylindrisk, men ikke lenger sirkulært sylindrisk ved at det har en langsgående forhøyning.

Fig. 1 viser altså et anlegg for utskyting av prosjektiler fra en U-båt. Anlegget har et utskytingsrør som på klassisk måte har et frontdeksel 8 som blir åpnet når et prosjektil skal skytes ut fremover, for eksempel en trådstyrt torpedo (fr.: filoguidée). Utskytingsrøret har videre et hekkdeksel 9.

Utskytingsrørets ytre del danner en hylse med en første hylsedel 1 og en andre hylsedel Ibis, begge sirkulært sylindriske. Den andre hylsedel har større diameter enn den første og de er forbundet via en overgangsdel som danner et omdreiningslegeme. Inne i hylsedelene ligger et indre rør 2 som kan være koaksialt med begge hylsedeler 1, Ibis og som er åpent i begge ender. Dette indre rør er beregnet for å omslutte prosjektilet 10 ganske tett, slik at innerdiameteren er bare noe større enn ytterdiameteren av dette. Det indre rør 2 er hovedsakelig anordnet i den andre hylsedel Ibis.

I en utførelsesvariant som er vist på fig. 6 er ikke det indre rør 2 sirkulært sylindrisk, men har på den ene side en langsgående forhøyning 15 som tillater feste av et eller flere låseelementer 16 for å holde prosjektilet fast.

Det indre rør 2 sørger for opplagring, låsing og styring av prosjektilet før og under dets utskytingsfase, og dette rør er festet i endene. Hylsedelene 1, Ibis har innvendige finner 3, 4 foran henholdsvis bak, og antallet kan for eksempel være tre eller fire. Hensikten med disse finner er å sentrere prosjektilet i røret, slik det er illustrert i snittene A-A i akterenden og snittet C-C i frontenden.

I det rom som dannes mellom selve utskytingsrøret og det indre rør 2 og som strekker seg over hele lengden av den andre hylsedel Ibis er det anordnet et ringstempel 5 som kan forskyves frem og tilbake av minst to hydrauliske kraftsylindere 7 under virkningen av en fjærmekanisme som kan bestå av en eller flere fjærer 6.1 snittene A-A og B-B er det fire kraftsylindere i en foretrukket versjon, og fjærene 6 er lagt som i en krone i ringrommet mellom den andre hylsedel Ibis og det indre rør 2.

Ringstempelets 5 tverrsnitt er valgt slik at man får en relativt langsom forskyvning og således en bevegelse som blir relativt stasjonær i forhold til prosjektilets bevegelse, hvilket likevel sikrer en tilstrekkelig vannstrøm for å kunne forskyve prosjektilet med den ønskede hastighet under utskytingen. Den relativt langsomme stempelbevegelse og den tilsvarende bevegelse av fjærene vil derved bare frembringe en beskjeden støy.

Fjærene er meget kompakte og kan brukes som både trykk- og strekkfjærer. Kraftsylindrene 7 tjener til å spenne fjærene ved å skyve dem sammen eller å strekke dem ut, og en rekke monteringsmuligheter er mulige.

I den utførelsesform som er vist på fig. 1 er fjærene strukket i ringstempelets 5 armerte stilling 12, og sylindrene 7 på samme side som fjærene skyver stempelet til denne stilling. Fjærendene er festet på den ene side i hylsedelen og på den annen side i ringstempelet. Kraftsylindrenes stenger kan være festet til ringstempelet eller følge en annen løsning, mens den stasjonære del av kraftsylindrene (sylinderdelen) er festet til hylsedelen. Hvilestillingen 11 for stempelet 5 er på høyde med bakkant av prosjektilet 10.

Med strekkfjærer 6, når disse er i hvilestillingen 11 og kraftsylindrene 7 har festepunktet på motsatt side vil de trekke i stempelet for armering. Andre utførelser bruker trykkfjærer og hvor kraftsylindrene enten skyver eller trekker ringstempelet i avhengighet av om de er på samme side eller på motsatt side av dette.

De anlegg hvor kraftsylindrene skyver gir maksimal kraft og er mest interessante, siden stengene da går tilbake til hvilestillingen og risikoen for korrosjon med vannkontakt blir minst mulig.

Forskyvningshastigheten av ringstempelet 5 reduseres med forholdet mellom prosjektiltverrsnittet og tverrsnittet av ringstempelet. Tverrsnittet av dette stempel er proporsjonalt med prosjektiltverrsnittet og med et forhold som er over 1. Forskyvningshastigheten reduseres med tverrsnittsforholdet, hvilket gjør at man far en lavere støy.

Banen for forskyvningen av ringstempelet reduseres videre (slaglengden), hvilket gjør at lengden av styreelementer og maskineringsbanene også blir mindre. Begrensningen av slaglengden fører til et indre rør med relativt liten lengde, hvilket på viktig måte bedrer motstandsdyktigheten i neddykket tilstand overfor støt, slik at det blir minst risiko for deformasjoner.

Tverrstilte konstruksjonselementer kan være tilkoplet langsgående avstivere (her ikke vist) mellom hylsedelene og det indre rør for å holde dette inne i den andre hylsedel Ibis i utskytingsrøret. Slike tverrelementer vil tjene til å holde røret 2 på plass, og elementene må derfor være slik at de ikke forstyrrer sirkulasjonsveiene for vannet. De er gjeme anordnet brutt for å tillate åpninger for vannstrømmen, og på denne måte blir de "sektoriserte".

Hekkdekselet 9 tillater åpning og lukking av utskytingsrøret slik at prosjektilet 10 kan legges inn. Dette deksel 9 er festet til utskytingsrøret med en teknologisk sikker forbindelse, for eksempel en autoklavmekanisme, som utelukker enhver risiko for tap av vanntetthet ved neddykkdngen.

Utskytingsrøret lades på konvensjonell måte, fylles med vann takket være en påfyllingsinstallasjon og tømmes på tilsvarende måte og balanseres ved hjelp av en balanseinnretning, og deretter åpnes frontdekselet 8, hvoretter låsingen av prosjektilet frigis. Aktiveringen av ringstempelet 5 medfører en trykkøkning ved at en vannmengde presses inn bak prosjektilet, etterat kraftsylindrene har armert fjærene 6 med en svak vannstrøm over lengden av den andre hylsedel Ibis. Den tid som trengs for armering av fjærene 6 er således omkring 50 ganger lengre enn ejeksjonstiden for utskytingen av prosjektilet 10. Det virker altså en stempeleffekt mot prosjektilet, som i sin sylindriske del har en diameter som tilnærmet er lik innerdiameteren i det indre rør 2. Ved slutten av fremløpet kan kraftsylindrene brukes for å dempe bevegelsen av ringstempelet.

Når prosjektilet er skutt ut trekkes stempelet tilbake til hvilestillingen av fjærene, og det er da mulig, etter tømmingen av vannet å legge inn et nytt prosjektil i det indre rør, idet nye prosjektiler ligger lagret i et magasin.

Vannet som bringes i sirkulasjon passerer åpninger på høyde med tverrstilte konstruksjonselementer som er anordnet i sektorer for å holde den bakre del av det indre 2 rør på plass.

Oppfinnelsens anlegg tillater altså utskyting av prosjektiler 10, uansett hvilken posisjon utskytingsrøret har: i U-båtens lengdeakse, vertikalt, i horisontal posisjon og i vinkel i forhold til U-båtens lengdeakse (såkalt barbette- eller kanonbenkposisjon) og uavhengig av U-båtplattformens bevegelser innenfor de gitte frihetsgrader (rulling, krengning, hiving, jaging etc.).

Anlegget ifølge oppfinnelsen tillater også utskyting av prosjektiler ved automatdrift, når ringstempelet 5 eller en liknende innretning har en eller flere ventiler 13 for å slippe gjennom vann, i hvilestillingen 11 av stempelet og slik det er vist på fig. 2.

Andre anordninger enn ventiler vil også kunne gi fri passasje av vann for å sikre automatdrift. Fig. 3 illustrerer hvordan tverråpninger 14 er anordnet for vannet på baksiden av det indre rør 2 når ringstempelet 5 er i sin bakre stilling som tilsvarer hvilestillingen 11. Fig. 4 viser at utskytingsrøret over en kort lengde har en utvidelse i form av en vulst, omtrent der hvilestillingen 11 for ringstempelet 5 er.

Ifølge en annen variant som er vist på fig. 5 er det lagt inn åpninger 17 i ringstempelet 5, og disse åpninger frigis ved tilbakeføringen av støtstengene i kraftsylindrene 7 til stempelets 5 hvilestilling 11.

Claims (10)

1. Anlegg for utskyting av et prosjektil (10) fra et utskytingsrør som kan motstå neddykkingstrykk og er utrustet med et frontdeksel (8) som åpnes når prosjektilet utskytes og et hekkdeksel (9) for lading med prosjektilet, omfattende et indre rør (2) inne i utskytingsrøret som er lukket av hekkdekselet, mens det indre rør er åpent i begge ender og omslutter det prosjektil som skal skytes ut, hvor det indre rørs innerdiameter er tilnærmet lik ytterdiameteren av prosjektilets sylindriske parti, og et ringstempel (5) for å sirkulere vann forfra og bakover i utskytingsrøret for å bringe prosjektilet fremover i utskytingsfasen,karakterisertved at ringstempelet (5) aktiveres av minst to kraftsylindere (7) i forbindelse med virkningen av en fjærmekanisme (6), idet kraftsylindere og fjærmekanismer er anordnet som i en krone mellom en del (Ibis) av utskytingsrøret og det indre rør (2) for relativt langsom forskyvning av stempelet (5).

2. Anlegg ifølge krav 1,karakterisert vedat utskytingsrøret har en langsgående forhøyning (15) over hele lengden for å feste låseelementer for prosjektilet (10).

3. Anlegg ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat ringstempelets (5) tverrsnitt er proporsjonalt med tverrsnittet av prosjektilet (10), og at forholdet mellom dem er over 1.

4. Anlegg ifølge krav 1,2 eller 3,karakterisert vedat midlene for å holde det indre rør (2) inne i utskytingsrøret består av tverrstilte konstruksjonselementer som danner sektorer og lar det være åpninger mellom dem for vannpassasje, og/eller at elementene er langsgående støtteelementer.

5. Anlegg ifølge ett av kravene 1-4,karakterisert vedat fjærene (6) er strukket eller presset sammen i ringstempelets (5) armerte stilling (12).

6. Anlegg ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert veddempernidler som aktiveres ved hjelp av kraftsylindere (7).

7. Anlegg ifølge krav 1-6,karakterisert vedat ringstempelet (5) omfatter minst én ventil (13) for å frigi passasje av vann når prosjektiler (10) skytes ut automatisk.

8. Anlegg ifølge krav 1-6,karakterisert vedat det indre rør (2) har åpninger (14) for passasje av vann i bakkant av røret, for et stempel i bakre hvilestilling (11) under automatisk utskyting av prosjektiler.

9. Anlegg ifølge ett av kravene 1-6,karakterisert vedat utskytingsrøret har en større diameter over en kort lengde ved ringstempelets (5) hvilestilling (11).

10. Anlegg ifølge ett av kravene 1-6,karakterisert vedat ringstempelet (5) har åpninger (17) som frigis ved tilbaketrekningen av kraftsylindrenes (7) støtstenger, ved stempelets hvilestilling (11).