NO317746B1 - Undervannsammunisjon forsynt med en vannpavisningsinnretning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et undervannsbåtvåpenutstyr, reelt eller fiktivt

("modell"), som er forsynt med en varmpåvisningsirmretaing som er innrettet til prøving av utstyrets tetthet, når den undervannsbåt som er forsynt med utstyret befinner seg ved overflaten såvel som når den er neddykket.

Det skal her forstås at uttrykket "vann" angir både rent vann såvel som avledede uttrykk (lite demineralisert vann, rennende vann, sjøvann, etc.)

såvel som enhver væske som har en sammenlignbar konduktivitet.

Et undervannsbåtvåpenutstyr som er innrettet til å bli avfyrt fra en neddykket undervannsbåt, omfatter vanligvis en undervannsdriv- eller transport-innretning som bare et drivhjelpemiddel, idet det inneholder et luftmissil i en tett og motstandsdyktig konstruksjon med en generell form som ligner meget på formen av en torpedo. Ombord i undervannsbåten blir utstyret anbrakt i et tett torpédoutskytningsrør som vanligvis er lukket med to porter (utskytnings-rørporten og den fremre port).

Når utstyret blir brakt på plass, blir det fylt med nitrogen under trykk. Det er således fritt for fuktighet.

Etter lang tids lagring i luft (1 år ... 10 år), kan utstyrets tetthet bli

mangelfull. Da den fremre port alltid befinner seg under vann, trenger vann inn i utskytningsrøret som inneholder utstyret, når porten for et torpédo-utskytningsrør blir åpnet før en utskytning. Dersom det inntreffer en tetthetsfell, er det nødvendig å forby utskytningen, demontere utstyret og å søke etter årsaken til lekkasjen for å reparere.denne, dersom det er mulig.

Før en utskytning eller avfyring er det således nødvendig å bekrefte utstyrets tetthet. For dette formål er det kjent å forsyne utstyret med en vannpåvisningsinnretning som omfatter en sonde som er anbrakt i det rørformede rom som er dannet mellom missilet og dets beskyttelsesrør og festet til røret.

De sonder som for nærværende blir benyttet for dette formål, omfatter to elektroder som er plassert overfor hverandre nedentil i det ovennevnte, ringformede rom. Konstruksjonen av disse elektroder er slik at sonden ikke virkelig utfører en måling av resistiviteten av det fluid som befinner seg mellom elektrodene. Når noen små fuktighetsdråper befinner seg mellom elektrodene av en eller annen grunn, som kan være helt uavhengig av tilstedeværelsen av en lekkasje i utstyret, utsender påvisningsinnretningen følgelig uforutsett eller utilsiktet et utskytningsforbudssignal. De små fuktighetsdråper kan i virkeligheten skyldes fuktighet p.g.a. temperatur-variasjoner i utstyret eller små væskedråper av en ballastvæske som blir benyttet i de fiktive vannpåvisningsinnretninger, eller "modeller".

Omvendt kan ansamlinger av urenheter (fett, etc.) som kan bli dannet i tidens løp på overflatene av elektrodene, føre til at sonden ikke påviser en feil ved tettheten av utstyret. De nåværende vannpåvisningsinnretninger har således, en meget liten pålitelighet som forringes jo lengre lagringstiden før en utskytning er.

Publikasjonene US 3314005, GB 922709, DE 968548 og EP 0399824 A2, . angår alle tekniske løsninger relatert til dette fagfeltet og beskriver bakgrunnsteknikk for den foreliggende oppfinnelsen.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe et undervanns- eller et undervannsbåtvåpenutstyr som omfatter en vannpåvisningsinnretning som er forsynt med en sonde som er innrettet til å måle resistiviteten av vann nøyaktig uavhengig av lagringstiden, og som gir påvisningsinnretningen en stor pålitelighet, hvorved det likeledes unngås utilsiktede påvisninger såvel som påvisnings svikt.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved hjelp av et undervanns- eller undervannsbåtvåpenutstyr som omfatter en våpeninnretning som er anbrakt i et beskyttelsesrør, i henhold til det selvstendige patent krav, hvor det er karakterisert ved at det omfatter en vannpåvisningsinnretning som innbefatter en resistivitetmåleinnretning som har en sentral elektrode og en sylindrisk og koaksial ytre elektrode, hvor det mellom disse er avgrenset et ringformet rom som har en åpen ende og hull som er tildannet i den ytre elektrode på en slik måte at de munner ut i det ringformede rom; hvor sonden er anbrakt nedentil i et ringformet rom som er avgrenset mellom våpeninnretningen og beskyttelsesrøret slik at den åpne ende vender nedad.

Ved en foretrukket utførelses form for oppfinnelsen, er den sentrale elektrode trukket tilbake en viss strekning, eksempelvis på mellom ca. 1,1 mm og ca.. 1,3 mm, i forhold til den ytre elektrode, ved den åpne ende av det ringformede rom som er avgrenset mellom de to elektroder.

Videre er overflatene av de to elektroder fortrinnsvis ru og platinert, for at de utførte resistivitetsmålinger skal være så nøyaktige som mulig.

De to elektroder av sonden kan spesielt være fremstilt av et rustfritt materiale <p>g være motstandsdyktige mot påvirkninger eller angrep, spesielt kjemiske, fra omgivelsesprodukter, såsom rustfritt stål.

Videre er et elektrisk isolerende materiale anbrakt i et endeområde av det ringformede rom, motsatt den åpne ende av dette rom. Dette materiale er f.eks. polytetrafluoretylen.

Ved en utførelsesform for oppfinnelsen er hullene dannet hovedsakelig ved midtpartiet av den ytre elektrode, regnet i lengderetningen, og jevnt fordelt rundt den felles akse av elektrodene.

De endepartier av de ytre og sentrale elektroder som befinner seg motsatt den åpne ende av det ringformede rom, er festet på en holder for den elektrisk isolerte sonde, hvorigjennom det forløper to elektriske tråder som forbinder to polklemmer av en elektrisk kontakt med de ytre og sentrale elektroder.

Vannpåvisningsinnretningen omfatter videre en elektronisk krets som innbefatter en vekselspenningskilde og midler til strømmåling som er seriekoblet mellom de ytre og sentrale elektroder av sonden.

Ifølge et utførelseseksempel leverer vekselspenningskilden en énfaset spenning på 19,8 Veff med en frekvens på 400 Hz, og den omfatter fortrinnsvis en transformator.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som viser et utførelseseksempel.. Fig. 1 er et sideriss som meget skjematisk viser et torpedoutskytningsrør hvori det er anbrakt et undervanns- eller undervannsbåtvåpenutstyr som er forsynt med en vannpåvisningsinnretning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et riss som viser vannpåvisningsinnretningen ifølge oppfinnelsen og et vertikalt snitt gjennom resistivitetsmålesonden av denne påvisnings-innretning. Som vist på fig. 1 er en undervannsbåt forsynt med et torpedoutskytningsrør 10. Ved den ende av dette som mumier ut i vannet, er torpedoutskytningsrøret vanligvis stengt av en port (ikke vist). Bak denne port er det anbrakt et lokk 14 som ikke er tett. Hensikten med dette lokk er å hindre et for plutselig innløp av vann i torpedoutskytningsrøret 10 når lokket åpnes.

Bak lokket 14 har torpedoutskytningsrøret 10 et undervanns-våpenutstyr 16. Dette våpenutstyr 16 omfatter en undervannsdrivinnretning som er dannet av en torpedo 18, såvel som en våpeninnretning såsom et missil 20, som er anbrakt foran torpedoen. Missilet 20 er omgitt av et beskyttelsesrør 22 hvis fremre ende er lukket av et buet parti 24.

Et våpenutstyr av denne type er innrettet til å bli skutt ut fra en neddykket undervannsbåt. Når utstyret befinner seg i vann, blir fremdriften sikret ved hjelp av torpedoen 18. Missilet 20 blir deretter avfyrt, adskilt fra torpedoen og frigjort for sitt buede parti 24 og sitt beskyttelserør 22 for å utføre den oppgave det er tiltenkt helt frem til sitt mål i atmosfæren.

Før en utskytning ved hjelp av et slikt våpenutstyr, må tettheten av dette og spesielt den montasje som sikrer beskyttelsen av missilet 20 under undervannspartiet av dets bane, bekreftes, idet denne beskyttelsesmontasje er dannet av beskyttelsesrøret 22 og det buede parti 24.1 virkeligheten består det en risiko for at enhver utilsiktet vanninntrengning i våpenutstyret kan føre til en feilfunksjonering av missilet.

For dette formål er en vannpåvisningsinnretning vanligvis tilknyttet hvert undervannsvåpenutstyr 16. Denne vannpåvisningsinnretning omfatter ifølge oppfinnelsen spesielt en resistivitetsmålesonde 26 som er anbrakt nedentil i det rom 28 som er avgrenset mellom missilet 20 og dets beskyttelsesrør 22. Av praktiske grunner er sonden 26 vanligvis anbrakt bak i rommet 28, slik det skjematisk er vist på fig. 1.

Som det nærmere fremgår av fig. 2. omfatter resistivitetsmålesonden 26 en sentral, sylindrisk, massiv elektrode 30 og en ytre, sylindrisk, hul elektrode 32 som er anbrakt koaksialt i forhold til en vertikal akse. på en slik måte at den sentrale elektrode 30 befinner seg inne i den ytre elektrode 32.

Fortrinnsvis er elektrodene 30 og 32 fremstilt av rustfritt stål og de har ru og platinerte ytre overflater.

Den sentrale elektrode 30 og den ytre elektrode 32 avgrenser mellom seg et ringrom 34 hvis øvre ende er lukket, og hvis nedre ende er åpen og befinner seg umiddelbart nær det nedre parti av beskyttelsesrøret 22.

Dimensjonene av elektrodene 30 og 32, og nærmere bestemt diameterene av disse elektroder, er valgt som en funksjon av den følsomhet, som det er ønsket å oppnå for sonden, d.v.s. det resistivitetsnivå det er ønsket å kunne oppnå.

Dersom L (i cm) angir den felles lengde av de to sylindriske elektroder 30 og 32 og RI og R2 (i cm) angir radiene av den sentrale elektrode 30 resp. den ytre elektrode 32, og p (i Q. cm) angir resistiviteten av det fluidum som er innrettet til å bli opptatt mellom elektrodene ved den aktuelle temperatur, er resistansen R (i Q) av det fluid som befinner seg mellom de to elektroder uttrykt ved forholdet:

Det fremgår av ligning 1 at dimensjonene av den yæskesøyle som befinner seg mellom de to elektroder er meget store for fastsettelse av resistansen R. En cellekonstant C (i cm'<1>) er således definert som:

Under hensyntagen til middelverdien for resistiviteten p eller konduktiviteten y for den væske som ønskes påvist, gis cellekonstanten C en tilpasset verdi, f.eks. lik 0,1 cm"<1>. Under hensyntagen til ligningen 2, oppnås denne verdi for cellekonstanten C f.eks. for en neddykningshøyde L for elektrodene i fluidet på 1 cm, dersom radiene RI og R2 gis verdier på 2,0 cm resp. 4,5 cm.

Den verdi av cellekonstanten som blir fastlagt ved dimensjoneringen av elektrodene, muliggjør unngåelse av utilsiktede påvisninger i nærvær av ledende små vanndråper eller støv.

Ifølge ligningene 1 og 2 kan den spesifikke resistans R av det fluid som er innelukket i cellen bli uttrykt ved den følgende ligning: eller, idet vites at resistiviteten p (i Q. cm) er lik den inverse verdi for konduktiviteten y (i S/cm):

Ved de endepartier som er innrettet til å vende oppad, er de to elektroder 30 og 32 festet på en elektrisk isolerende sondeholder 36. Denne sondeholder 36 er forsynt med en festemutter 38 som tillater montasje av sonden på en liten plate 40. Denne lille plate 40 er i sin tur f.eks. ved hjelp av en skrue (ikke vist) festet i det nedre parti av beskyttelsesrøret 22 for missilet 20.

Et elektrisk isolerende materiale 42, såsom polytetråfluoretylen, er anbrakt i det øvre endeparti av ringrommet 34, som således er lukket oventil.

Slik det skjematisk er vist på fig. 2 er minst to hull 44 til dannet i den ytre elektrode 32 av sonden 26. Disse hull 44 er fortrinnsvis innrettet til å tillate sirkulasjon av vann i sonden, noe som er nødvendig for målingen. For dette formål munner hullene 44 ut i ringrommet 34 under det endeområde av dette rom hvori det elektrisk isolerende materiale 42 er anbrakt.

Som et utførelseseksempel er det jevnt fordelt rundt den felles, vertikale akse for de to elektroder jevnt fordelt fire hull 44 med sirkulær form, og disse hull er plassert hovedsakelig ved midtpartiet av den ytre elektrode 32, regnet i lengderetningen.

Ved den åpne ende av ringrommet 34 som normalt vender nedad, er videre enden av den sentrale elektrode 30 plassert tilbaketrukket en viss avstand d i forhold til enden av den ytre elektrode 32.

Dette karakteristiske trekk tillater spesielt at stabiliteten for polarisasjons- . feltet for elektrodene sikres. Det reduserer også risikoen for tilstopping av ringrommet 34 av små vanndråper og at fremmedlegemer utilsiktet berører den sentrale elektrode 30.

I praksis er avstanden d som skiller den nedre ende av den sentrale elektrode 30 fra den nedre ende av den ytre elektrode 32, fortrinnsvis på mellom ca. 1,1 . mm og ca. 1 3 mm.

Sondeholderen 36 er gjennomløpt av to elektriske forbindelsestråder 46 som forbinder de to polklemmer av en elektrisk kontakt 48 med den ytre elektrode 32 og den sentrale elektrode 30.

Som vist på fig. 2 tillater den elektriske kontakt forbindelse av sonden 26 med en elektrisk krets som omfatter en vekselspenningskilde og strømmåle-innretninger 52, som er seriekoblet mellom den ytre elektrode 32 og den sentrale elektrode 30 av sonden.

Vekselspenningskilden 50 er dannet av en transformator som leverer en énfaset vekselspenning som sikrer at det strømmer en liten elektrisk strøm når vann er tilstede mellom elektrodene av sonden 26. Ved det faktum at denne strøm er liten, unngås polariseringen av elektrodene. Videre tillater bruken av en vekselstrøm undertrykking av forstyrrende effekter som har en tendens til å vises på høyde med elektrodene. Det er et faktum at endringer som påføres omgivelsene for hver elektrode under en veksling, blir opphevet under den påfølgende veksling. 1 praksis og ifølge et utførelseseksempel, kan transformatoren 50 levere en énfaset spenning på 19,8 Veff med en frekvens på 400 Hz. Strømmåleinnretningene 52 som er seriekoblet med transformatoren 50 mellom den ytre elektrode 32 og den sentrale elektrode 30 av sonden, påviser den elektriske strøm som sirkulerer inn i kretsen og sammenligner den med en på forhånd fastlagt terskel for å forby utskytning av våpenutstyret 16 når denne terskel blir overskredet. De kan være dannet av en hvilken som helst passende elektrisk innretning som er innrettet til den tiltenkte anvendelse. Eksempelvis kan disse strømmåleinnretninger 52 omfatte en optokobler som er dannet av en elektroluminescerende (infrarød) diode som funksjonerer som en lyskilde og eh silisiumfototransistor som funksjonerer som en mottaker og et logisk grensesnitt.

Når en énfaset vekselspenning utøves i kretsen av transformatoren 50, blir en elektrisk strøm dannet i kretsen. Verdien for denne strøm, målt av strømmåleinnretningene 52, avhenger av resistansen for det vann som eventuelt finnes mellom sondens elektroder. Den er således representativ for resistiviteten av det vann som kan være inneholdt i rommet 34 mellom elektrodene. Sammenligningen av denne elektriske strøm med en på forhånd fastlagt terskel, som er valgt som en funksjon av cellekonstanten C og av resistiviteten av vann, tillater således en sikker påvisning av tilstedeværelsen av et minimalt volum av vann i beskyttelsesrøret 22, noe som avslører en tetthetssvikt. Avfyringen av våpenutstyret finner da ikke sted.

Det skal bemerkes at bruken av en sonde 26 hvis elektroder har ru og platinerte overflater, tillater utførelse av meget nøyaktige representative resistivitetsmålinger av den reelle resistivitet av den væskesøyle som befinner seg i rommet mellom elektrodene, uansett høyden av denne søyle.

Disse kjennetegnende trekk for vannpåvisningsinnretningen ifølge oppfinnelsen har blitt bekreftet eksperimentelt med den metode som vil bli beskrevet nedenfor.

Under en første operasjon ble den elektriske konduktivitet y (i u.S/m) for rent vann og avledninger eller variasjoner av dette, såvel som den elektriske ' konduktivitet av en ballastvæske, som er innrettet til å bli inneholdt i et kunstig våpenutstyr eller "modell" målt. Også temperaturen T (i °C) ble målt. Konduktivitetsmålingene ble utført ved hjelp av en konduktivitetsmåler "HI 3291 ATC Conductivity Probe" fra "HANNA Instrument". Resultatene fra disse målinger er angitt i tabell I.

Under et annet trinn ble den teoretiske resistans R for.det fluidum som var inneholdt mellom de to elektroder av sonden 26 utregnet som en funksjon av nedsenkingen av elektrodene under anvendelse av ligning 4. Resultatene av disse utregninger er gjengitt i tabell II, for tilfellet med strømmende vann (konduktivitet: 580 uS/m ved 16,7°C; resistivitet: 1,7241 kQ).

I tabell II er det også angitt den teoretiske resistans R som er øket med 20% og redusert med 10%, som fastlegger de akseptable feilgrenser for målingen. Disse verdier er utregnet ved hjelp av et passende dataprogram.

Under et tredje trinn, har det blitt utført målinger ved hjelp av sonden 26 ifølge oppfinnelsen, ved å forbinde denne med en resistivitetsmåler av typen "1001 CT" fra firmaet "BAMO" og ved progressivt å senke sonden i forskjellige fluider utgående fra det nedre parti av elektrodene, i trinn på 1 mm. De resultater som ble oppnådd ved tilfellet for strømmende eller rennende vann, fra en gruppe på tre sonder som var fremstilt likt, og hvis elektroder hadde glatte overflater som ikke var platinert, var ikke tilfredsstillende. Ifølge en idé ble overflatene av elektrodene gjort ru og belagt med platina. Resultatene er gitt i tabell III.

Sammenligningen av disse resultater med de teoretisk utregnede resultater (tabell II) viser at de målte resultater avviker klart fra de ventede, teoretiske verdier i tilfellet med liten neddykking (mindre enn 3 mm). Over denne neddykkingshøyde var det imidlertid en god overensstemmelse mellom de to verdier. 1

De observerte feil ved liten neddykking kan forklares både som kapillareffekter som har en tendens til å øke berøringsoverflatene mellom væsken og veggene av elektrodene, og som randeffekter, som skaper overspenninger for feltet ved elektrodeendene,

For bedre å begrense disse to effekter ble det påfunnet den annen idé å sammensette en vaskesyklus som omfatter: - en nedsenking av den platinerte sonde i varmt vann (+55 til 65°C) som har blitt tilsatt et oppvaskmiddel, under ca. 10 minutter,

- en rensing i en ferskvannsstråle.

Resultatene av disse forholdsregler som deretter ble utført for tre platinerte sonder som var blitt modifisert på denne måte, stemte overens med teorien, inkludert tilfellet vedrørende små neddykningshøyder.

Denne idé vedrørende en vaskesyklus etter platinering muliggjorde også en sikring av overflatetilstanden for elektrodene under lagringstiden, noe som er en betingelse for-en virkelig repeterbarhet. De måleresultater som ble fastslått i rammen for teitiperatursyklusene, gjorde det mulig å konstatere en korrekt repeterbarhet.

Sluttelig ble en sonde 26 ifølge oppfinnelsen forbundet med den elektriske krets for vannpåvisningsinnretningen og anordnet på et våpenutstyr. Det har således blitt fastslått en god funksjon for fem sonder ifølge oppfinnelsen, som ble nedsenket progressivt i vann med en konduktivitet på 579 yS/m og en temperatur på ca. 19°C. I alle tilfeller ble det fastslått en overskridelse av utløsningsterskelen for funksjonen »forbud mot avfyring» ved fullstendig like betingelser.

Disse prø.ver har gjort det mulig å vise at vannpåvisningsinnretningen ifølge oppfinnelsen er i stand til å fastslå og beholde i minnet en forekomst av en vannavsetning eller ballastvæske som normalt ikke er tilstede i beskyttelses-røret 22. Disse sonder skaffer således en hukommelsesfunksjon og muliggjør av denne grunn å angi et havari på forhånd. Anbringelsen av torpedo-utskytningsrøret i vann kan således bli hindret sikkert, pålitelig og reproduserbart.

Claims (13)

1. Et undervannsbåtvåpenutstyr som omfatter en våpeninnretning (20) som er anbrakt i et beskyttelsesrør (22), karakterisert ved at det omfatter en vannpåvisningsinnretning som innbefatter en resistivitetmåleinnretning som har en sentral elektrode (30) og en sylindrisk og koaksial ytre elektrode (32), hvor det mellom disse er avgrenset et ringformet rom (34) som har en åpen ende og hull (44) som er tildannet i den ytre elektrode (32) på en slik måte at de munner ut i det ringformede rom, hvor sonden (26) er anbrakt nedentil i et ringformet rom (28) som er avgrenset mellom våpeninnretningen (20) og beskyttelsesrøret (22) slik at den åpne ende vender nedad.

2. Våpenutstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at den sentrale elektrode (30) er trukket tilbake en strekning i forhold til den ytre elektrode (32) ved den åpne ende av ringrommet (34).

3. Våpenutstyr ifølge krav 2, karakterisert ved at den fastlagte strekning er på mellom ca. 1,1 mm og ca. 1,3 mm.

4. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at overflatene av den ytre elektrode (32) og den sentrale elektrode (30) er ru og platinert.

5. Våpenutstyr ifølge krav 4. karakterisert ved at de ru og platinerte overflater av de ytre (32) og sentrale (30) elektroder er fuktet og deretter renset.

6. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de ytre (32) og sentrale (30) elektroder er fremstilt av rustfritt stål.

7. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at et elektrisk isolerende materiale (42) er anbrakt i et endeområde av det ringformede rom (34), motsatt den åpne ende.

8. Våpenutstyr ifølge krav 7, karakterisert ved at det elektrisk isolerende materiale er polytetrafluoretylen.

9. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hullene (44) er tildannet hovedsakelig ved midtpartiet av den ytre elektrode (32), regnet i lengderetningen, og jevnt fordelt rundt den felles akse for de ytre og sentrale elektroder.

10. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at endene av de ytre (32) og sentrale (30) elektroder motsatt den åpne ende, er festet på en elektrisk isolerende sondeholder (36), hvorigjennom det forløper to elektriske forbindelses-ledninger (46) som forbinder to polklemmer av den elektriske kontakt (48) med de ytre og sentrale elektroder.

11. Våpenutstyr ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter en elektronisk krets som har en vekselspenningskilde (50) og strømmålemidler (52) som er seriekoblet mellom de ytre (32) og sentrale (30) elektroder av sonden (26).

12. Våpenutstyr ifølge krav 11, karakterisert ved at veksel spenningskilden (50) leverer en énfasespenning på 19,8 Veff med en frekvens på 400 Hz.

13. Våpenutstyr ifølge et av kravene 11 og 12, karakterisert ved at vekselspenningskilden omfatter en transformator (50).