SE462243B - Vapen foer att foerstoera ett undervattensmaal - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 462 243 2 tydligen mycket betydelsefullt att kunna åstadkomma ett antiubåtsvapen som är mer effektivt, speciellt mot ytliga ubåtar och i grunda vatten, samt även är mer kosteffektiva, i betydelsen att de är enklare och billigare att tillverka och driva.

Olika exempel på försök att utveckla vapen för användning i antiubåts- krig är välkända inom tekniken. Ett exempel är det ovannämnda ASRÛC-vapnet, och består av en MK 46-torped eller djupladdning, en raketmotor och ett fall- skärmspaket. Vid inträngningen i vattnet separeras torpeden från de andra fö- remålen för att träffa ubåten. Emellertid är detekteringen av ubåten begrän- sad till framåtriktade avkänningssystem, vilka eventuellt inte har möjlighet att avkänna en ubåt som är belägen i sidled relativt vatteninträngningspunk- ten, såvida torpeden inte ursprungligen inställts för att cirkulera och söka efter ubåten. Andra exempel är ett vapen, som avfyras medelst raket eller kanon för att intränga i vattnet, där det sjunker för att träffa ubåten.

Detta vapen har inget undervattensframdrivningssystem, men har någon sorts reglering av sjunkriktningen i beroende av akustisk detektering av ubåtens buller.

Inom tekniken är det också känt olika typer av system för radiofrekvens- detektering och styrning och olika typer av undervattensfarkoster och fram- drivningssystem, varav vissa innefattar stridsspetsar och reglermekanismer för att innefatta målsökande torpeder.

Trots mångfalden av tidigare försök att lösa problemen med avseende på ubåtsvapen, speciellt med avseende på undervattensavkännings- och framdriv- ningssystem har ingen lösning såsom enligt föreliggande uppfinning hittills utvecklats.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett vapen för att förstöra ett undervattensmål. Vapnet innefattar ett hölje, en stidsspets monterad i höljet nära dess främre ände; en anordning för att styra vapnet under vattnet i beroende av styrreglersignaler, och ett hydropulsframdrivningssystem inne- fattande en kammare i huset intill dess bakre ände, ett vattenstrålemunstyc- ke, som utskjuter bakåt från kammaren, och en anordning för att periodiskt insläppa vatten i kammaren och därefter avge vattnet genom munstycket med en väsentlig kraft för att alstra en dragkraft för att framdriva vapnet. I kort- het innefattar arrangemanget enligt föreliggande uppfinning ett vapen för an- vändning mot ubåtar, minor och liknande mål, varvid vapnet har en strids- spets, både passiva och aktiva system för avkänning av undervattensmål och för reglering av vapnet för att söka sig mot målet, ett enkelt men effektivt undervattensframdrivningssystem för att driva vapnet under vattnet med has- tigheter som är effektiva för att träffa ett rörligt föremål inom ett rimligt område för vapnet samt en anordning för att transportera vapnet till området 10 15 20 25 30 35 40 } 462 245 i närheten av ett tidigare avkänt undervattensmål. Föreliggande uppfinning är speciellt effektivt såsom ett ubåtsvapen och beskrives här nedan såsom ett sådant vapen. Emellertid bör det understrykas att vapnet inte är begränsat till ett ubåtsvapen utan också är mycket effektivt mot undervattensminor, både flytande och förtöjda och stigande typer av minor, inom det effektiva djupområdet för vapnet (100 famnar). Anordningen enligt uppfinningen är effektivare än en sjunkbomb emedan det innefattar både ett styr- och fram- drivningssystem, men är mindre komplext än en torped, varvid torpeden har utvecklats med utgångspunkt från olika konstruktionsprinciper och ändamål.

I en speciell utföringsform av uppfinningen innefattar vapnet en raket- motor för att framdriva sig själv genom luften från ett moderfartyg till området intill målet. Efter inträdet i vattnet används raketkammaren såsom kammaren för ett hydropulsframdrivningssystem för att driva vapnet under vattnet för att träffa målet. Hydropulsmotorn fungerar genom att upprepat fylla raketkammaren med vatten och därefter avge vattnet med en hög hastighet genom ett munstycke vid vapnets stjärt medelst en serie av gasgeneratorer som används successivt. Under förbränningen av en av gasgeneratorerna med den därav följande utdrivningen av vattnet från kammaren för att accelerera far- kosten för att träffa målet alstras ett avsevärt självbuller. Under interval- lerna mellan pulserna medan farkosten glider är emellertid självbullret mini- malt och aktiva eller passiva akustiska detektorer på farkosten kan lyssna efter buller från ubåten. Styrningen av målsökningen är mycket enkel, speci- ellt när ubåten förflyttar sig.

I en andra utföringsform av uppfinningen är vapnet arrangerat för att släppas av en helikopter eller annat antiubåtsflygplan till området intill målet. I denna utföringsform är raketkammaren tom från framdrivningsmedel, men fungerar fortfarande som framdrivningskammare i hydropulssystemet så snart vapnet har släppts ned i vattnet.

Utföringsformerna av föreliggande uppfinning har speciellt utformats för användning i samband med existerande avfyrníngssystem, såsom de som används för att avfyra raketdrivna sjunkbomber. Exempel på sådana är Terne III Rail Launcher, LIMBO mortar MK 10-system, Bofors 375 raketavfyrningssystem och Squid-systemet. Utföringsformerna av föreliggande uppfinning är lätt anpass- bara för avfyrning medelst avfyrningsutrustningen som redan finns på anti- ubåtsfartyg hos Natoländerna och Pacific Ucean Allies-länderna. Vid använd- ningen i ett av dessa system, som avfyrar vad som egentligen är en sjunkbomb utan undervattensframdrivning, medför utföringsformerna enligt föreliggande uppfinning att området utökas med mer än 500 m jämfört med området utan undervattensframdrivningssystem. Mycket mer betydelsefullt är att föreliggan- de uppfinning dessutom kan träffa en rörlig ubåt och verkligen beröra ubåten 10 15 20 25 30 35 40 462 243 4 för att explodera stridsspetsen direkt mot skrovet varigenom kompenseras för fel vid avfyrningen av sjunkbomber i ovannämnda system, vilket ofta resulte- rar i liten eller ingen skada på ubåten, eftersom avståndet för missen är för stort. Därigenom erhålles ett avsevärt förbättrat förstöringsförhållande. Den nya utformningen kan fungera tillsammans med existerande system som redan finns installerade på fartyg för tidigare kända sjunkbombsavfyrningssystem och liknande, såsom det akustiska avfyrningsreglersystemet på antiubåtsfartyg vilket fungerar för att detektera ubåten och styra avfyrningen av vapnet. När vapnet uppbäres av antiubåtshelikoptrar och flygplan används konventionella avkänningssystem innan vapnet släpps.

En annan mycket betydelsefull användning av vapnet enligt föreliggande uppfinning är för försvar mot förföljande ubåtar. En serie av vapen kan pla- ceras i banan för en förföljande ubåt av ett ytfartyg eller en ubåt. Genom .lämplig tidsinställning av avkänningssystemet kan vapnen aktiveras efter det att moderfartyget befinner sig utanför området och vapnet kan lokalisera och träffa den förföljande ubåten. En speciell fördel härrör från de möjligheter som införlivats i föreliggande vapen, eftersom det inte har kombinationen av hastighet och område för att övervinna ett någorlunda snabbt fartyg eller ubåt. Således är moderfartyget säkert från kontakt med sitt eget vapen (torpeder har vid vissa tillfällen ändrat kurs och målsökt och förstört den ubåt från vilken torpeden avfyrades).

På grund av enkelheten hos utformningen av vapnet enligt föreliggande uppfinning, dess enhetliga konstruktion, dess enkla framdrivningssystem, av- känningssystem och reglersystem som används, och den gemensamma användningen av samma konstruktion för både övervattensframdrivningen och undervattens- framdrivningen, är dessa nya vapen relativt enkla och billiga att tillverka.

Kostnaderna för ett vapen enligt föreliggande uppfinning är exempelvis från 2-5% av kostnaden för ett motsvarande ASRÛC-vapen.

Uppfinningen framgår närmare av nedanstående beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar.

Därvid är fig 1 en schematisk vy av ett funktionssätt hos systemet en- ligt föreliggande uppfinning. Fig 2 är en schematisk vy som visar spårning av ett mål och styrning av ett vapen enligt föreliggande uppfinning mot ett mål efter inträdet i vattnet. Fig 3 är ett tvärsnitt genom en speciell utförings- form av föreliggande uppfinning. Fig 4 är en ändvy över utföringsformen en- ligt fig 3. Fig 5 är en tvärsnittsvy över en något ändrad utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 6 är ett diagram soam visar funktionen hos före- liggande uppfinning. Fig 7 är ett diagram som visar hastighetsprofilen för vapnet enligt föreliggande uppfinning under framdrivningen under vattnet.

Fig 8 är ett blockschema som visar avkännings- och styrsystemet som används i 10 15 20 25 30 35 -0 462 243 5 vapnet enligt föreliggande uppfinning. Fig 9 är ett blockschema över en speciell del av kretsen i fig 8.

I fig 1 visas schematiskt hur ett undervattensvapen 10 enligt uppfinnin- gen avfyras eller släpps för att förstöra en ubåt. Avgivningen från ett far- tyg 14 eller en helikopter 16 visas i fig 1. I det första fallet avfyras vap- net 10 från fartyget 14 till området intill ubåten 12 via en ballistisk bana medelst ett av de system som nämnts ovan för att avfyra raketdrivna sjunkbom- ber. Fartyget 14 startar en sådan raketavfyrning vid detektering av ubåten 12 i området för fartyget 14, vilken detektering sker medelst akustiska eller passiva akustiska detekteringstekníker. Så snart vapnet befinner sig i vatt- net tar undervattensdetekterings-, styr- och framdrivningssystemet över och vapnet 10 riktas och framdrives mot ubåten 12 till kontakt med denna för förstöring. Strídshuvudet hos vapnet 10 med 50 kg explosivt material kan förorsaka brott på skrovet även hos en modern, dubbelskrovad ubåt, när den exploderar genom kontakt.

I det fallet vapnet 10 släpps från ett flygplan, såsom helikoptern 16 eller annat antiubåtsflygplan, släpps vapnet 10 nära ubåten, där vapnet obe- roende avkänner ubåten 12 och målsöker denna för att detonera stridsspetsen vid beröring. Flygplanet eller helikoptern 16, som bär vapnet 10, kan styras till området för ubåten 12 av ett fartyg, eller kan lokalisera målet medelst undervattensljudboj med radiosändare, nerhängande undervattenslyssningsappa- rater eller magnetisk anomaliavkänning. Om så önskas kan en fallskärm (ej visad) liknande den som används i ovannämnda ASRUC-system användas för att minska fallhastigheten före inträdet i vattnet. Såsom i ovannämnda system avskiljes fallskärmen före nedsänkningen under vattnet. Vid släppandet från luft kan vapnet 10 bäras av och släppas från vilket som helst antiubåtsflyg- plan eller helikopter, som är utrustad för att uppbära konventionella torpe- der. På grund av dess storlek och utformning kan vapnet använda samma torped- upphängningsband som är fästa vid konventionella bombhållare för torpedbäran- de flygplan utan speciella modifikationer. Luftsläppande av vapnet 10 kan utlösas genom att dra i en armeringstråd som aktiverar primärbatteriet och därigenom det elektroniska systemet. Aktivering av stridsspetsen förhindras av en säkerhetsmekanism i samband med detonatorn 44 (fig 3) tills vapnet träffat vattenytan. Med för närvarande tillgängliga tekniker kan ubåten 12 lokaliseras och vapnet 10 placeras i vattnet från helikoptern 16 inom 30-130 m från målet. Om vapnet avfyras från fartyget 14 kan vapnet 10 placeras i vattnet inom ett liknande område. Detta är väl inom området för vapnet 10 för att akustiskt detektera målet och målsöka detta och för hydropulsframdriv- ningssystemet.

Efter inträdet i vattnet (jämför fig 2) sjunker hastigheten hos vapnet 10 15 20 25 30 35 40 462 245 6 10 snabbt till dess nominella sjunkhastighet, med en nästan vertikal rikt- ning. Hydrobromsar (såsom visas i fig 5) kan användas för att minska hastig- heten hos farkosten och medge funktion vid vattendjup som är så grunda som 30 m. Vapnet 10 styrs därefter i riktning mot målet medelst aktivering av dess reglerytor i beroende av detektering av målet. Så snart vatteninträdeskavite- ter (bubblor) kollapsat transmitterar och mottager de på sidorna monterade akustiska transduktorerna akustiska vågor för att träffa målet. De sidomon- terade transduktorerna sveper ut en volym vatten i en torus eller ring som omger vapnet 10 och sträcker sig till gränsen för oamrådet för avkännings- systemet. Eftersom vapnet ursprungligen är orienterat i en nästan vertikal riktning är målavkänningsförmågan huvudsakligen riktningsoberoende och åstad- kommer en dopplerdiskriminering ned till 2,5 knops målhastighet, till skill- nad från avkänningsförmågan hos en torped som måste peka mot målet och jaga detta under detekteringen. Sökningsstrålemönstret 18 från de sidomonterade transduktorerna visas i fig 2 samt det aktiva styrstrålemönstret 20, som transmitteras från en separat, vid spetsen belägen, akustisk transduktor, vilken sätts i funktion för att aktivt bestämma styrkorrektioner mot målet.

Vapnet 10 uppnår en medelundervattenshastighet på 30 knop inom ett område på ungefär 500 m. Maximal målhastighet antages vara inom området 5-7 knop i grunda vattendjup från 30-60 m. 0m ubåtar med hastigheter större än detta skall attackeras kan vapnet släppas något framför målet.

Efter det att vapnet 10 inträngt i vattnet fylls dess motorkammare med vatten. En varmgasgenerator avfyras därefter för att avge vattnet genom ett munstycke och åstadkomma framdrivning. Genom alternerande fyllning och avgiv- ning av vatten framdrives vapnet 10 genom vattnet.

Fig 3 och 4 visar ett tvärsnitt och en ändvy och visar schematiskt en föredragen utföringsform av uppfinningen. I fig 3 visas att vapnet 10 är huvudsakligen indelat i fyra partier; ett främre parti med transduktor och transceiver 30, en stridsspets 32, ett framdrivningssystem 34 och ett riktningsreglersystem 36.

Det främre partiet 30 innehåller ett mosaikarrangemang av akustiska transduktorer 40 monterade i nosen och en tillhörande sändare och mottagare Sända- ren, mottagaren och en kontaktsäkring för stridsspetsen är monterade i block vilka tillsammans bildar ett aktivt, högeffekts, monopulsspårsystem. 42 bakom transduktorerna.

Stridsspetsen 32 innehåller företrädesvis 75 kg explosiva ämnen, vilket huvudsakligen utfyller stridsspetskammaren, samt en säker skyddad detonator 44, vilken visas i den bakre delen av stridsspetsen. Ett rör (ej visat) är anordnat för att innehålla kablar från datorn 82 till nosen för förbindelse med sändaren och mottagaren. 10 15 20 25 30 35 40 462 245 7 Framdrivningssystemet 34 har två ändamål. Dess huvudkomponent är kamma- ren 46 innesluten i ett hölje 48. För raketframdrivningen innehåller kammaren 46 en eller Flera segmenterade förbränningsenheter 50 och ett flertal gasav- givningsmunstycken 52. Raketframdrivningssystemet fungerar för att styra vap- net 10 från fartygets avgivningssystem till vatteninträdet i området för ett mål, som visas i fig 1. Förbränningsenheterna 50 kommer att vara fullständigt konsumerade vid den tidpunkt vapnet 10 intränger i vattnet. Vid denn= tid- punkt stängs gasstrålemunstyckena 52 medelst en roterbar platta 54, »om har ett flertal hål som överensstämmer med öppningarna i gasstrålemunstycket 52.

Plattan 4 roteras tills dess hål inte längre befinner sig i linje med gasmun- styckenas öppningar medelst ett kugghjulsarrangemang 56 och en elektrisk motor 58. Således avstängs gasmunstyckena 52 och endast öppningen i den bakre änden av kammaren 46 lämnas fri och bildar ett vattenstrålemunstycke 60.

För framdrivning under vattnet tillåts kammaren 46 att fyllas med vatten varefter en gasgenerator används för att driva vattnet utåt genom munstycket 60, varigenom alstras en hydropuls för framdrivning. Havsvatten inträder i kammaren 46 genom inloppskanaler 62 och ventiler 64. Ventilerna styrs av solenoider 66 och tillhörande länkar 68. Ett flertal gasgeneratorer 70, som står i förbindelse med kammaren 46 via röret 42, är fördelade periferiellt omkring vapnets 10 longitudinella axel och avfyras i följd för att alstra en serie hydropulser för att framdriva vapnet genom vattnet.

I området mellan kammaren 46 och stridsspetsen 32 finns också ett fler- r”t ur- cn 81 tal på sidan monterade akustiska transduktorer 80, vilka används för sprungligen lokalisera ubåtsmålet, och ett primärbatteri samt signalc monterade i det centrala blocket 82.

Det bakre partiet 36 innehåller styrsystemet för farkosten och innefat- tar styrplan 90, påverkningsanordningar 92 och styrelektronik och tillhörande system, vilka är monterade i blocket 94.

En alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning antydes i fig 5.

Vapnet 10A i fig 5 är speciellt utformat för att släppas från luft från en helikopter eller annat antiubåtsflygplan, och har därför ingen raketframdriv- ningsmotor såsom vapnet i fig 3. Detta vapen 10A är huvudsakligen liknande vapnet 10 i fig 3 och 4, varvid den principiella skillnaden är frånvaron av raketframdrivningssystemet till kammarern 46A. Denna kammare är försedd med ett enda avgivningsmunstycke 60A för att avge en vattenstråle som drivs ut ur kammaren 46A medelst gasgenerataorerna 70 på samma sätt som i hydropulsdelen av framdrivningssystemet 34 i farkosten 10 enligt fig 3. Såsom angivits ovan avfyras gasgeneratorer 70 i följd vid intervall som styrs av mikrodatorn 80 i det centrala blocket 82 så snart vapnets hastighet sjunker under en förut- bestämd nivå och kammaren 46a har fyllts med vatten, vilket avkännes medelst 10 15 20 25 30 35 40 462 245 8 hastighatssensorer 83 och flygkroppar 84.

En annan skillnad från vapnet 10 i fig 3 är anordnandet av hydrobromsar 96 i vapnet 10A. Dessa kan lagras på eller i utrymmen 98 och fällas utåt för att sänka hastigheten hos vapnet 10 och möjliggöra att det kan fungera vid grundare vatten. Så snart inträngningshastigheten har bromsats indrages hydrobromsarna 96 i lagringssystemen 98. Alternativt kan bromsarna 96 vara utfällda när vapnet 10A släpps från flygplanet, i vilket fall de fungerar både som luftbromsar och hydrobromsar. Bromsarna 96 kan om så önskas släppas från farkosten 10A så snart de har bromsat farkosten vid inträngningen i vattnet, så att de senare inte alstrar onödiga bromsförluster under framdriv- ningen av vapnet mot målet.

Fig 6 är ett diagram som visar en typisk funktion av hydropulsframdriv- ningssystemet av vapnet vid inträngningen i vattnet. Fig 6 visar kursen för vapnet vid vatteninträdet med en typisk infallsvinkel på 53” och en hastighet på 180 m/s. Inom å sekund efter vatteninträdet har hastigheten sjunkit till 23 m/s och 1 sekund efter inträdet har hastigheten sjunkit till 12 m/s, vilken tidpunkt bubbelkavitater på vapnet kollapsat så att vattenkontakt vid etableras med de akustiska transduktorerna. Under nästa 2 sekunder detekteras riktningen till ubåtsmålet medelst de sidomonterade transduktorerna 80 och hydropulskammaren fyllas med vatten. Därefter avfyras den första gasgenera- torn 70 för att alstra den första hydropulsen. Detta accelererar vapnet och möjliggör att det kan svänga i riktning mot målet. Vapnet kan om så önskas svängas i riktning mot målet före den första hydropulsen. Efter den första hydropulsen glider farkosten och erhåller styrinformation under det att fram- drivningskammaren åter fylls med vatten. Därefter används an andra gasgenera- tor för att alstra en andra hydropuls, vilket åter accelererar farkosten och framdriver den mot ubåten. Denna sekvens upprepas tills båten är förstörd eller gasgeneratorerna är utbrända, varvid farkosten alternativt glider och erhåller styrinformatíonar samt framdriver sig själv mot målet.

Fig 7 är ett grafiskt diagram över hastighatsprofilen hos vapnet. Från detta diagram inses att hastigheten varierar mellan ungefär 10 m/s och 20 m/s under på varandra följande hydropulser med en medelhastighet på ungefär 15 m/s eller 30 knop. Detta är tillräckligt för att klara av da flesta under- vattensmål, speciellt vid grunda vattenförhållanden, för vilka vapnet speci- ellt är utformat. När ubåten är rörlig kan avgivningssystemet släppa vapnet framför ubåten, varigenom bildas den nödvändiga framförhållningen för att nå och träffa målet.

På grund av dess funktionssätt är vapensystemet enligt föreliggande uppfinning på ett unikt sätt anpassat för att klara av problemen med mål- detektering av undervattensmål som uppstår under framdrivningen mot målet. 10 15 20 25 30 35 40 462 243 9 Funktionen hos styrsystemet är att lokalisera målet och alstra styrsignaler.

Styrsystemet måste övervinna problemen med självbuller, yt- och bottenreflex- er och målsökning. Undervattensvapen är liksom akustiska målsökningstorpeder som använder akustisk styrning vanligen begränsade av självbuller. Om de rör sig långsamt kan den akustiska utrustningen mäta målplaceringen, hastigheten och andra nödvändiga parametrar med ett högt signal/brusförhållande och där- för med god noggrannhet. Emellertid har mål som rör sig med hög hastighet en bättre möjlighet att fly. Ju högre vapnets hastighet är desto högre är själv- bullret tills vid ungefär 35 knop styrningen blir bullerbegränsad och syste- mets funktion försämras. Detta begränsande buller är beroende av vapnets Framdrivning och strömningsbuller.

Emellertid åstadkommer vapnet enligt föreliggande uppfinning en unik lösning på detta problem. Hydropulsmotorn åstadkommer en varierande hastig- hetsprofil för vapnet med en hastighet under 35 knop under en avsevärd del av tiden. Under denna tid kan det akustiska systemet aktiveras och drivas i en självbullerfri omgivning för de nödvändiga felmätningarna. Denna teknik att observera målet endast när självbullret är lågt löser självbullerproblemet.

För att möjliggöra lämpliga fylltider och radionella kammaratryck är motorns tidscykel i vår grundläggande utformning i storleksordningen 3,5 sekunder per puls. Användningen av den tysta tiden med låg hastighet för akustisk målmätning begränsar feluppdateringstiden för varje motorpuls till ungefär 0,3-1 mätning per sekund. Denna relativt låga datahastighet för styr- systemet kan alstra en eftersläpning i målsökningen, speciellt när vapnet närmar sig målet från sidan, varvid emellertid denna eftersläpning ökar träffmöjligheten genom att åstadkomma att vapnet berör det mer känsliga om- rådet bakom mitten av ubåten. En annan faktor tillhörande vapnets varierande hastighet är det icke linjära sambandet mellan styrkrafterna och vinkelsväng- ningshastigheten. Denna dynamiska variabael behandlas av en mikrodator som är innefattad i styrsubsystemet.

Detektering och spårning av en ubåt i grunt vatten erfordrar en kvalitet hos signalnivån relativt ekonivån, som är tillräcklig för att klara av detek- teringen, falska alarm och styrningsnoggrannheten. De huvudsakliga faktorer som påverkar ekonivåerna är transduktorns strålningsmönster, havsyteförhål- landena, ytreflexvinkeln, bottenytförhållandena, bottenreflexvinkeln och frekvensen.

En puls av akustisk energi bringar vattnet och gränsytorna att vibrera.

När en våg framskrider förorsakas reflektioner från gränser och mål. Bryt- vinklar, ytvinklar och avstånd till icke aktiverade områden ändras såsom en funktion av tiden. Större strålningsmönster förorsakar att större område ak- tiveras, vilket alstrar mer reflexer. Eventuellt dominerar avståndseffekten, 10 15 20 25 30 35 40 462 243 10 vilket förorsakar att reflexerna dör ut. Reflexerna vid en given tidpunkt ges av integralen över ytområdena. Beräkningen av denna integral för typiska geo- metrier visar reflexer och bakgrundskoefficienter inom området -15 till -10 dB vid 100 kHz för en strålböj på 40°. Vid mål ovanför -5 dB är ett tillräck- ligt mål/reflex-förhållande tillgängligt för detektering och spårning på basis av en enkel puls. Vanligen utvecklar vapen enligt föreliggande uppfin- ning ett målspårningsområde på ungefär 500 m.

Fig 8 och 9 visar ett blockschema för styrsubsystemet i vapnet enligt föreliggande uppfinning. Såsom framgår av fig 8 finns två akustiska system, ett för sökningen och ett för spårning. Dessa respektive system har signal- behandlingsanordningar som är skräddarsydda för vissa tillämpningar.

Spårningssystemet innefattar ofta sidomonterade transduktorer 80 koppla- de till en transduktorväljare 102. Mosaikarrangemanget 40 hos spårsystemet är kopplat till söknings/spårnings-väljaren 104, vilken väljer mellan söknings- och spårningssystemet medelst sin ytterligare förbindelse med en sändare/- mottagareväljare 106, som är kopplad till transduktorväljaren 102 hos sök- ningssystemet. Väljarna 102, 104 och 106 är kopplade för att mottaga regler- signaler från en mikrodator 108, som också åstadkommer en pulssignal för att aktivera en sändare 110, som är kopplad för att åstadkomma en utgångspuls till väljaren 104. Signaler från väljaren 106 riktas till en sökningsmottaga- re 112 och därifrån till en sökningsdator 114, som är kopplad till mikro- datorn 108.

Mottagaren för det akustiska spårsystemet innefattar fyra hydrofoner 120 monterade i mosaikarrangemanget 40. Hydrofonerna 120 är kopplade till en aritmetisk enhet 122, som åstadkommer en summeringssignal plus höjd- och si- dosignaler till en monopulsmottagare 124. Denna mottagare 124 åstadkommer ut- gångssignaler till en summeringsdator 126 och en skillnadsdator 128, vilka i sin tur åstadkommer signaler till en feldator 130, som alstrar styrsignaler till reglerelement 92 (se fig 3). Mikrodatorn 108 är också kopplad till datorerna 126, 128 och 130 och åstadkommer reglering av hela styrsystemet.

Fig 9 visar specella steg i sökningsmottagaren 112. I kretsen i fig 9 är ett par fördröjningsförstärkare 150 kopplade i serie med summeringssteg 152 inom cirklar. Ytterligare en ingångssignal från varje förstärkare 150 tillfö- res följande summeringssteg 152 för att utsläcka ekoreflexer. Varje steg hos kretsen i fig 9 fungerar genom att fördröja den mottagna pulspositionen genom det reciproka värdet av pulsrepeteringshastigheten (PRR) i steget 150 och därefter subtrahera nästa puls i summeringssteget 152. Detta upprepas för den tredje pulsen i det andra steget. 0m returpulsamplituden och fasen inte änd- ras avsevärt i den tredje pulsen, vilket är fallet för ekoreflexer, kommer de att bli mycket små efter subtraheringarna. 10 15 20 25 30 35 40 11 462 243 Sökningsfunktionen I sökningsfunktionen som påbörjas efter vattenkontakten (så snart bubb- lorna kollapsat och transduktorerna kommer i beröring med vattnet) påbörjas sökningsmoden med att 50 W akustisk effekt utstrålas från varje av de åtta sidomonterade transduktorerna. Denna puls tillföres via väggarna 104, 106 och 102 i följd för att samtidigt pulsa alla åtta transduktorerna 80 för lika fördelning i alla höjdriktningar.

Detta alstrar det sökningsstrålemönster 18 som visas i fig 2 för vapnet 10 omedelbart efter vatteninträdet. Efter avgivningen av pulsen avsökes de åtta transduktorerna 80 i följd för återvändande signaler. Avkänningshastig- heten är tillräckligt hög för att varje av de åtta sensorerna aktiveras i varje områdesupplösningscell eller tidsslits. Genom användning av pulser med en tid av 60 ms och med en pulshastighet av 1,5 pulser per sekund är den resulterande vågformen lämplig i området till ungefär 510 m. Höjdavkännings- hastigheten uppbryter 60 ms-pulsen i åtta segment, vilket möjliggör en mot- tagarebehandlingsbandbredd på 200 Hz per kanal. Endast sex dopplerkanaler behövs för att uppta målhastigheter på upp till ungefär 18 knop.

Under sökningsprocessen transmitteras åtminstone tre pulser. Ekoreflex- erna utsläcks delvis (reduceras med 35 dB) genom trepulsdämparen (se fig 9 och ovanstående beskrivning) i sökningsmottagen (vilket är ett optimalt an- passat filter för tre pulser med en Gausfördelning på ekona).

Sökningssignalerna från mottagaren 112 behandlas i datorn 114 för att avgöra närvaron av ett mål. De åtta riktningarna är tidsmultiplexade medelst transduktorväljaren 102 genom den enda mottagaren 112 och datorn 114 med den 60 ms långa transmissionspulsen uppdelad i åtta 7,5 ms tidsdelar. Ingen in- tegrering används. Tröskelvärdesdetektering av ett mål i en speciell multi- plexad bit erbjuder både områdes- och vinkelinformation, dvs vilken av de åtta transduktorerna som mottager målsignalerna till mikrodatorn 108. Dmrå- desdata examineras och verifieras såsom en styrsignal och efterföljande över- gång till spårningsmoden åstadkommas. Sökningssystemet är utformat för att tillförsäkra detektering med områdes- och vinkelinformation med en målstyrka på -5 dB vid 500 m på 2,75 sekunder (när bullret är mindre än 53 dB).

Spårningsfunktionen När vapnet vänds mot målet som avkänts av sökningssystemet i fig 8 om- ställas styrsubsystemet till spårmoden. Före omställningen börjar spårnings- systemet, som också visas i fig 8, att sända pulser för att åstadkomma en sökning i höjdled med en :22,5° spårstråle. Detta är det aktiva styrstråle- mönstret 20 som visas i centrum av fig 2 för vapnet 10, som visas i läge riktat mot ubåten 12. Genom att initiera spårningen ungefär halvvägs under svängningen kan en höjdsökning från -60 till +30” uppnås. Så snart söksyste- 10 15 ZÛ 462 243 12 met träffar målet avslutas svängningen och framdrivningsmotorn pulsas.

Spåranordningen använder toppeffekten på 500 w hos sändaren 110 för en förbättrad styrningsnoggrannhet. Denna effekt inmatas via väljaren 104 till mosaikarrangemanget av transduktorer 40. Transduktorerna 40 har förmåga att fungera vid 500 w till 100 kHz med en 45" strålbredd utan kavitationer.

Arrangemanget använder konceptet med ett inverterat fasarrangemang för att åstadkomma stor yta och en stor strålbredd. Fasningen av de individuella transduktorerna 40 i arrangemanget är huvudsakligen bestämd av det fysiska läget och därför har arrangemanget riktig bandbredd och låg kostnad.

Mottagaren för spårningspulserna innefattar fyra hydrofoner 120 i fig 8.

Utgångarna från dessa hydrofoner kombineras i den aritmetiska enheten 122 för att åstadkomma de två vinkelfelsignalerna (höjd och sida) och en summasignal.

Dessa alstras genom att subtraheta den vänstra hydrofonsignalen från den högra hydrofonsignalen för att bestämma sidofelsignalen, och genom att subtrahera nedhydrofonsignalen från upphydrofonsignalen för att bestämma höjdfelet. Summasignalen motsvarar summan för alla fyra hydrofonsignalerna.

Den transmitterade pulsbredden är 10 ms. Spårdatorn, som innefattar monopulstagaren 124 och datorerna 20, 26, 128 och 130, använder 130 Hz band- bredd för att spåra dopplerinformationen genom att bestämma både yt/botteneko och målhastighet till inom 1 m/s. Dopplerdatorn ingår i summeringsdatorn 126.

Efter detekteríngen åstadkommer mikrodatorn 108 att feldatorn 130 åstadkommer en uppdelning av de olika kanalerna medelst summakanalen och de resulterande normaliserade vinkelfelsignalerna används såsom styrsignaler.

Lämpligheten av hydropulsmotorframdrivningssystemet av vapnet enligt föreliggande uppfinning har demonstrerats genom att testa en miniatyrmodell och genom datorsimulering. En testmodellkammare med en diameter av ungefär 7,5 cm och en längd av ungefär 12,5 cm med ett 3,2 mm diameter munstycke alstrar en dragkraft av ungefär 37 Newton med ett inre tryck av 375 psi.

På grund av den inneboende och praktiska enkelheten hos de individuella subsystemen hos vapnet och deras samspel till en total enhet erhålles en ex- tremt hög tillförlitlighet hos vapnet till en mycket låg kostnad. Det behövs ingen testning av enheter i fältprov, vilket skulle kunna åstadkomma skador.

På grund av att kostnaden för vapnet är låg kan det användas inom många områden. En stridsspets på 75 kg explosivt material är tillräcklig för att åstadkomma hål i skrovet på en ubåt om det detonerar genom beröring. Således kan vapnets totala storlek minimeras med tillhörande ökning i kapaciteten hos helikopter eller annat antiubåtsflygplan med avseende på antalet av vapen som kan medföras. Även om här ovan har beskrivits en speciell utföringsform av antiubåts- vapnet enligt föreliggande uppfinning i illustrerande syfte inses att upp- B 462 243 finningen inte är begränsad till de beskrivna utföringsformerna. Alla modi- fikationer, variationer och ekvivalenta arrangemang som är uppenbara för en Fackman ínrymmes inom uppfinningen. Uppfinningen begränsas endast av nedan- stående patentkrav.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 462 243 1'4 PATENTKRAV

1. Vapen för att förstöra ett undervattensmâl innefattande, ett hölje; en stridsspets (32) monterad inuti höljet intill dess främre ände; en målsök- ningsanordning (36) för att styra vapnet under vattnet i beroende av styr- reglersignaler givna av målsökningsanordningen; och en hydropulsframdriv- ningsmekanism (34) som alstrar en serie pulser eller stötar innefattande en kammare (46) inuti höljet nära dess bakre ände, ett vattenstrålemunstycke (60), som sträcker sig bakåt från kammaren, och en anordning (62, 64) för periodiskt intag av havsvatten in i kammaren samt en anordning (70) för att avge vatten genom munstycket (60) med avsevärd kraft för att alstra fram- drivning av vapnet, k ä n n e t e c k n a t av att målsökningsanordningen innefattar dubbla sonarsystem, varvid varje system alstrar signaler för att reglera styranordningen för att rikta vapnet mot målet beroende på akustiska signaler som reflekteras från målet, där åtminstone ett av systemen innefat- tar en signalbehandlare (108) som åstadkommer att utstrålningen av sonarpul- sen från denna endast sker när undervattenshastigheten är under den hastighet där självbuller blockerar akustiska signaler som anger målreflexer. av att ett av de dubbla sonarsystemen innefattar ett sökningssystem med ett flertal sido-

2. Vapen enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t monterade transduktorer (80) fördelade i området kring vapnets sidor för att sända och mottaga akustiska signaler inom ett sidofält som omger vapnet.

3. Vapen enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att söknings- systemet innefattar en transduktorväljare (102) och en signalbehandlare (108) för att reglera tillförseln av en överföringspuls till transduktorerna (80) i följd för mottagna signaler som anger reflektion från ett mål.

4. Vapen enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att sökningssystemet innefattar en anordning för att reagera på de mottagna signalerna från en given transduktor (40) för att åstadskomma en styrsignal till styranordningen för att rikta vapnet i riktningen mot det detekterade målet.

5. Vapen enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att det andra av sonarsystemen innefattar ett spårningssystem, som har sonar- pulssändande (40) och -mottagande (120) anordningar monterade intill vapnets nos.

6. Vapen enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att söknings- systemet innefattar en anordning för att överföra styrningen av vapnet från sökningssystemet till spårningssystemet.

7. Vapen enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t av att spår- ningssystemet innefattar en pulsgenerator (110), en signalbehandlare (108) för att styra och tidsinställa tillförseln av pulssignaler, och en akustisk 10 15 15 462 243 signalgenerator (40) och -mottagare (120) monterad i nosen av vapnet för att utsända sonarpulser under vattnet och mottaga reflekterande ekon.

8. Vapen enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att den akustiska signalgeneratorn innefattar ett mosaikarrangemang av transduktorer (40) orienterade för att alstra ett huvudsakligen konformat strålningsmönster framför vapnets nos.

9. Vapen enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t av att mot- tagaren innefattar ett flertal hydrofoner (120) orienterade för att mottaga sonarsignaler och alstra elektriska signaler som anger riktningen till ett mål.

10. Vapen enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av en kretsanordning (150, 152) för att diskriminera målsignalerna och ekosignalerna genom att utsläcka icke önskvärda ekoreflexsignaler.

11. Vapen enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att kretsanord- ningen innefattar ett par tandemkopplade fördröjningssteg (150), varvid varje fördröjningssteg har en anordning (152) för att kombinera en signal mottagen av steget med en utgångssignal från detta steg i motsatt polaritetsför- hållande.