Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Starten eines Unterwasser-Laufkörpers von einer Plattform, insbesondere von einem Wasserfahrzeug, aus sowie ein Verfahren unter Verwendung einer solchen Startvorrichtung.
Bekannt ist, eine große Rakete von einem U-Boot senkrecht nach oben zu starten. Beispielsweise mittels Druckluft wird die Rakete aus der Rampe des U-Boots ausgestoßen, während das U-Boot sich unter Wasser und nahe der Wasseroberfläche befindet. Nachdem die ausgestoßene Rakete das Wasser verlassen hat, wird ein Triebwerk der Rakete gezündet.
Vertikale Abschussrampen für Raketen sind von Unterwasserfahrzeugen und auch von Überwasserschiffen her bekannt. In manchen Anwendungen wird die Rakete in einem Kanister in die Rampe verbracht und aus diesem Kanister senkrecht oder schräg nach oben ausgestoßen, wobei der Kanister in der Abschussrampe verbleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Startvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15 bereitzustellen, bei welchen die Startvorrichtung einen Start des Unterwasser-Laufkörpers unter Wasser ermöglicht und welche einfacher aufgebaut ist als bekannte Startvorrichtungen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Startvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren mit den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung vermag unter Wasser einen Unterwasser-Laufkörper von einem Wasserfahrzeug oder von einer anderen Plattform aus zu starten. Der zu startende Unterwasser-Laufkörper umfasst ein Triebwerk. Dieses Triebwerk lässt sich aktivieren und stößt nach der Aktivierung ein Treibmittel aus.
Die lösungsgemäße Startvorrichtung umfasst
Die Rampe erstreckt sich entlang einer Rampen-Längsachse und vermag den Unterwasser-Laufkörper unter Wasser zu umschließen und zu halten. Die Startvorrichtung vermag das Triebwerk des Unterwasser-Laufkörpers zu aktivieren, während der Unterwasser-Laufkörper unter Wasser von der Rampe umschlossen und gehalten ist. Nachdem der Unterwasser-Laufkörper gestartet wird, lenkt die Rampe den gestarteten Unterwasser-Laufkörper abhängig von der Orientierung der Rampen-Längsachse auf einem ersten Teil von dessen Bewegungsbahn.
Die Treibmittel-Umlenkeinheit lenkt ausgestoßenes Treibmittel in eine Auslassrichtung. Diese Auslassrichtung des Treibmittels zeigt senkrecht oder schräg von der Plattform weg, an welcher die Startvorrichtung montiert ist und von welcher aus der Unterwasser-Laufkörper gestartet wird.
Ein Unterwasser-Laufkörper im Sinne der Erfindung ist ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug, welches einen Treibstoff in Treibmittel umwandelt, z.B. verbrennt, das erzeugte Treibmittel ausstößt und durch den Ausstoß des Treibmittels durch das Wasser bewegt wird. Möglich ist, dass der Unterwasser-Laufkörper ein zusätzliches Antriebsmittel aufweist. Der Unterwasser-Laufkörper kann autonom operieren oder beispielsweise über einen Draht ferngesteuert sein.
Lösungsgemäß vermag die Startvorrichtung einen Unterwasser-Laufkörper mit einem Triebwerk zu starten. Ein Unterwasser-Laufkörper mit einem Triebwerk, welches ein Treibmittel ausstößt, kann in vielen Fällen eine höhere Beschleunigung erzielen und rascher ein Ziel unter Wasser erreichen als ein Unterwasser-Laufkörper, der ausschließlich von mindestens einem Propeller angetrieben wird. Dies ist in manchen Anwendungen wichtig, beispielsweise wenn der Unterwasser-Laufkörper ein angreifendes Torpedo neutralisieren soll, bevor dieses die Plattform, beispielsweise ein Überwasserschiff, oder ein anderes Ziel erreicht.
Der Start des Unterwasser-Laufkörpers mit Hilfe der lösungsgemäßen Startvorrichtung hängt überhaupt nicht oder wenigstens in geringerem Ausmaß als bekannte Startvorrichtungen von der Wassertiefe der Startvorrichtung im Moment des Starts ab.
Die lösungsgemäße Startvorrichtung vermag den Unterwasser-Laufkörper aufzunehmen und zu starten, während die Rampe der Startvorrichtung und der Unterwasser-Laufkörper sich unter der Wasseroberfläche befinden. Auch das Ziel für den Unterwasser-Laufkörper kann sich vollständig oder wenigstens teilweise unter der Wasseroberfläche befinden. Möglich ist, den Unterwasser-Laufkörper für einen Einsatz ausschließlich unter Wasser auszugestalten. Die Bewegung des Unterwasser-Laufkörpers lässt sich in diesem Falle leichter regeln, als wenn der Unterwasser-Laufkörper sowohl durch das Wasser als auch durch die Luft fliegen würde. Insbesondere wird verhindert, dass der Unterwasser-Laufkörper rasch und in schwer oder gar nicht zu regelnder Weise seine Bewegungsbahn ändert, was passieren kann, wenn der Unterwasser-Laufkörper vom Wasser oder von der Luft aus die Wasseroberfläche durchstößt.
Die lösungsgemäße Startvorrichtung vermag das Triebwerk des Unterwasser-Laufkörpers zu aktivieren, während der Unterwasser-Laufkörper sich noch in der Rampe befindet und die Rampe den Unterwasser-Laufkörper umschließt und hält. Die Rampe führt den gestarteten Unterwasser-Laufkörper auf einem ersten Teil der Bewegungsbahn, bis der Unterwasser-Laufkörper eine gewisse Geschwindigkeit und damit kinetische Energie erreicht hat und die Gefahr reduziert ist, dass Wasserströmungen etc. den Unterwasser-Laufkörper vom Weg abbringen. Diese Wasserströmungen können beispielsweise aufgrund der Fortbewegung einer Plattform, welche die lösungsgemäße Startvorrichtung trägt, durch das Wasser auftreten. Das Triebwerk ist mit einem Treibstoff gefüllt und stößt nach der Aktivierung erzeugtes Treibmittel aus. Durch den Ausstoß des Treibmittels wird der Unterwasser-Laufkörper aus der Rampe geschoben. Dank des Triebwerks wird der Unterwasser-Laufkörper aus der Rampe ausgestoßen, ohne dass Druckluft oder ein Kolben oder ein sonstiger Ausstoß-Mechanismus erforderlich sind, um den Unterwasser-Laufkörper auszustoßen. Ein solcher Mechanismus erfordert Platz und elektrische und / oder hydraulische und / oder mechanische Energie. Beides steht an Bord einer Plattform in der Regel nur begrenzt zur Verfügung, insbesondere wenn die Plattform ein Unterwasserfahrzeug ist. Außerdem erfordert ein Ausstoß-Mechanismus oft eine regelmäßige Wartung und / oder Instandhaltung, und die Gefahr besteht, dass dieser Ausstoß-Mechanismus ausfällt. Ein Pneumatik-Kreislauf für einen pneumatisch betriebenen Ausstoß-Mechanismus hat den weiteren Nachteil, dass Gasblasen aus einem Leck austreten und an die Wasseroberfläche steigen können, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Die Erfindung führt somit zu einer Startvorrichtung mit einem einfacheren mechanischen Aufbau und verringert das Risiko, dass schon vor dem Start Gasblasen austreten.
Weil weniger Platz benötigt wird und kein zusätzlicher Ausstoß-Mechanismus zu montieren ist, lässt sich die Startvorrichtung leichter an Bord einer bereits vorhandenen Plattform anbringen. Oft lässt sich die Startvorrichtung mitsamt dem oder jedem Unterwasser-Laufkörper in bereits vorhandene und unter Wasser angeordnete Torpedorohre eines Überwasserfahrzeugs oder Unterwasserfahrzeugs unterbringen.
Häufig wird ein Unterwasser-Laufkörper in einem Kanister angeliefert. Der Kanister mitsamt dem Unterwasser-Laufkörper wird in die Rampe eingeführt. Wenn das Triebwerk aktiviert wird und Treibmittel ausstößt, so verlässt der Unterwasser-Laufkörper den Kanister, welcher in der Rampe bleibt. Möglich, aber dank der Erfindung nicht erforderlich ist es, dass ein Ausstoß-Mechanismus den Kanister öffnet oder durchstößt, um den Unterwasser-Laufkörper auszustoßen.
Wenn das Triebwerk aktiviert ist, stößt der Unterwasser-Laufkörper in der Rampe Treibmittel in eine Ausstoßrichtung aus, die in der Regel parallel zur Rampen-Längsachse ist und der Richtung, in welche der Unterwasser-Laufkörper die Rampe verlässt, entgegengesetzt ist (actio gleich reactio). Dadurch wird der Unterwasser-Laufkörper in eine Startrichtung parallel zur Rampen-Längsachse verschoben und danach aus der Rampe ausgestoßen. Die Startrichtung des Unterwasser-Laufkörpers zeigt in der Regel von der Plattform weg, und daher zeigt die Ausstoßrichtung des Treibmittels auf die Plattform zu. Insbesondere im Falle eines Wasserfahrzeugs als der Plattform ist unerwünscht, dass das ausgestoßene Treibmittel in das Innere des Wasserfahrzeugs gelangt oder die Rampe oder eine Hülle des Wasserfahrzeugs zu stark erhitzt. Die Treibmittel-Umlenkeinheit verhindert dieses unerwünschte Ereignis.
Eine Gefahr für ein Besatzungsmitglied der Plattform, welche die Startvorrichtung mit der Rampe umfasst, und für die Plattform selber darf auch dann nicht auftreten, wenn der Unterwasser-Laufkörper aufgrund eines Fehlers nicht die Rampe verlässt, nachdem das Triebwerk aktiviert ist, sondern z. B. in der Rampe verklemmt ist oder anderweitig festgehalten wird oder wenn eine Klappe der Rampe nicht geöffnet ist. In diesem Fall stößt der Unterwasser-Laufkörper in der Rampe so lange Treibmittel aus, bis der Treibstoff des Triebwerks vollständig verbraucht ist. Daher wird in der Rampe eine erheblich größere Menge von Treibmittel ausgestoßen als bei einem fehlerfreien Start. Dank der Treibmittel-Umlenkeinheit wird das ausgestoßene Treibmittel trotz dieses Fehlers von der Plattform wegbewegt, nämlich in die Auslassrichtung, welche die Treibmittel-Umlenkeinheit festlegt. Dieses Merkmal verhindert das gefährliche und daher unerwünschte Ereignis, dass das ausgestoßene Treibmittel die Rampe soweit erhitzt, dass Treibmittel oder ein Gefechtskopf des Unterwasser-Laufkörpers explodiert oder sich entzündet oder die erhitzte Rampe oder eine Fahrzeughülle beschädigt werden.
Möglich, aber dank der Treibmittel-Umlenkeinheit nicht erforderlich ist es, dass die Startvorrichtung einen Mechanismus aufweist, der das Triebwerk abschaltet oder einen Gefechtskopf deaktiviert, wenn der Unterwasser-Laufkörper nach Aktivieren des Triebwerks aufgrund eines Fehlers nicht die Rampe verlässt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Treibmittel-Umlenkeinheit so ausgestaltet und angeordnet, dass folgendes bewirkt wird:
Das Treibmittel wird in dieser Ausgestaltung in die gleiche Richtung wie der Unterwasser-Laufkörper ausgestoßen, aber mit einem seitlichen Versatz und nicht aus der Rampe, sondern aus der Treibmittel-Umlenkeinheit. Bei einem Starten des Unterwasser-Laufkörpers unter Wasser wird in nur eine Richtung ein Impuls auf das umgebende Wasser ausgeübt, nämlich einerseits durch den Unterwasser-Laufkörper und andererseits durch das ausgestoßene Treibmittel. Somit treten nicht an zwei weit voneinander entfernten Stellen im Wasser Verwirbelungen und / oder Gasblasen auf, welche entdeckt werden können und eine Information über die ausstoßende Plattform liefern können.
Außerdem ermöglicht diese Ausgestaltung eine besonders kompakte und platzsparende Bauweise. Die gesamte Startvorrichtung erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Rampen-Längsachse und hat eine nur relativ geringe Abmessung senkrecht zur Rampen-Längsachse. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Startvorrichtung an Bord eines Unterwasserfahrzeugs montiert ist.
In einer alternativen Ausgestaltung schließt die Auslassrichtung des Treibmittels einen spitzen Winkel mit der Rampen-Längsachse ein. Zwischen der Auslassrichtung und der Ausstoßrichtung des Unterwasser-Laufkörpers tritt bevorzugt ein spitzer oder stumpfer Winkel auf. Die Treibmittel-Umlenkeinheit lenkt das Treibmittel um einen stumpfen Winkel um. Bevorzugt ist der Umlenkwinkel größer als 60°, besonders bevorzugt größer als 120°.
Bei der Ausgestaltung mit dem stumpfen Umlenk-Winkel wächst der Abstand zwischen dem gestarteten Unterwasser-Laufkörper und dem Treibmittel, welches die Treibmittel-Umlenkeinheit verlassen hat, während der Bewegung des Unterwasser-Laufkörpers. Hierdurch wird mit größerer Sicherheit eine Wechselwirkung zwischen dem Treibmittel, welches die Treibmittel-Umlenkeinheit verlassen hat, und dem Unterwasser-Laufkörper vermieden. Diese Wechselwirkung ist in manchen Situationen unerwünscht, beispielsweise weil die Bewegungs-Regelung des Unterwasser-Laufkörpers erschwert werden kann oder eine aktive oder passive Sonaranlage des Unterwasser-Laufkörpers verfälschte Ergebnisse liefern kann.
In einer Ausgestaltung umfasst die Startvorrichtung zusätzlich zu der ersten Rampe eine zweite Rampe, die sich entlang einer zweiten Rampen-Längsachse erstreckt und einen Abstand zur ersten Rampen-Längsachse aufweist. Die beiden Rampen-Längsachsen können parallel zueinander angeordnet sein oder einen Winkel einschließen. Die zweite Rampe vermag einen zweiten Unterwasser-Laufkörper unter Wasser zu umschließen, zu halten und zu lenken.
Dank der zweiten Rampe vermag die Startvorrichtung gleichzeitig oder nacheinander zwei Unterwasser-Laufkörper zu starten, ohne dass zwischendurch ein Nachladen in eine Rampe erforderlich ist.
Möglich ist, dass die Startvorrichtung eine weitere Treibmittel-Umlenkeinheit umfasst. Jeder Rampe ist eine eigene Treibmittel-Umlenkeinheit zugeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist hingegen dieselbe Treibmittel-Umlenkeinheit sowohl der ersten Rampe als auch der zweiten Rampe zugeordnet. Die Startvorrichtung ist so ausgestaltet und angeordnet, dass folgendes bewirkt wird:
In dieser Ausgestaltung wird also dieselbe Treibmittel-Umlenkeinheit für mindestens zwei verschiedene Rampen verwendet. Diese Ausgestaltung spart Platz ein im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der jeder Rampe eine eigene Treibmittel-Umlenkeinheit zugeordnet ist.
Möglich ist, dass einer ersten Gruppe mit mindestens zwei Rampen eine erste Treibmittel-Umlenkeinheit zugeordnet ist und einer zweiten Gruppe mit mindestens einer weiteren Rampe eine zweite Treibmittel-Umlenkeinheit.
Vorzugsweise umfasst die Startvorrichtung eine Arretier-Vorrichtung, welche der ersten Rampe zugeordnet ist. Möglich ist, dass der zweiten Rampe eine gleichartige weitere Arretier-Vorrichtung zugeordnet ist. Die oder jede Arretier-Vorrichtung lässt sich in einen Arretier-Zustand und in einen Freigabe-Zustand überführen, und zwar bevorzugt unabhängig von jeder anderen Arretier-Vorrichtung.
Die zugeordnete Arretier-Vorrichtung in dem Arretier-Zustand verhindert, dass der arretierte Unterwasser-Laufkörper in der Rampe sich relativ zur Rampe bewegt, insbesondere verkantet oder aus der Rampe rutscht. Die Arretier-Vorrichtung im Freigabe-Zustand ermöglicht, dass der Unterwasser-Laufkörper aus der Rampe austritt.
Solange die Arretier-Vorrichtung im Arretier-Zustand ist, unterbindet oder blockiert in einer bevorzugten Ausgestaltung die Startvorrichtung nicht nur eine Bewegung des Unterwasser-Laufkörpers, sondern auch ein Aktivieren des Triebwerks. Dadurch lässt sich das Triebwerk erst dann aktivieren, wenn die Arretier-Vorrichtung in den Freigabe-Zustand überführt ist.
Die Arretier-Vorrichtung verhindert im Arretier-Zustand, dass der Unterwasser-Laufkörper eine unerwünschte Bewegung relativ zur Rampe ausgeführt, bevor das Triebwerk aktiviert ist. Eine solche unerwünschte Bewegung könnte den Unterwasser-Laufkörper und / oder die Rampe beschädigen oder dazu führen, dass der Unterwasser-Laufkörper die Rampe nicht verlassen kann. Das Triebwerk lässt sich gemäß der bevorzugten Ausgestaltung erst dann aktivieren, und der Unterwasser-Laufkörper kann die Rampe erst dann verlassen, wenn die Arretier-Vorrichtung im Freigabe-Zustand ist. Dank dieser Ausgestaltung wird das unerwünschte Ereignis verhindert, dass das Triebwerk des Unterwasser-Laufkörpers aktiviert wird, obwohl die Arretier-Vorrichtung noch im Arretier-Zustand ist. Dieses unerwünschte Ereignis kann dazu führen, dass der Unterwasser-Laufkörper mit aktiviertem Triebwerk in der Rampe festgehalten wird, beispielsweise weil ausgestoßenes Treibmittel es verhindert, dass die Arretier-Vorrichtung in den Freigabe-Zustand überführt wird.
In einer Fortbildung dieser Ausgestaltung umfasst die Startvorrichtung einen Positions-Sensor. Dieser Positions-Sensor vermag positiv das Ereignis zu entdecken, dass die Arretier-Vorrichtung sich im Freigabe-Zustand befindet. "Positiv entdecken" bedeutet, dass der Positions-Sensor ein Signal erzeugt, wenn er das Ereignis entdeckt hat. Die Startvorrichtung vermag das Triebwerk zu aktivieren, nachdem der Positions-Sensor entdeckt hat, dass die Arretier-Vorrichtung sich im Freigabe-Zustand befindet. Somit wird das Triebwerk als Reaktion auf das Ereignis aktiviert, dass die Arretier-Vorrichtung im Freigabe-Zustand ist. Das Aktivieren des ersten Triebwerks kann ferner unterbunden sein, solange der Positions-Sensor nicht dieses Ereignis entdeckt hat.
Durch diese Ausgestaltung mit dem Positions-Sensor lässt sich eine gesetzliche Anforderung erfüllen, nämlich dass ein Triebwerk erst dann aktiviert werden darf, wenn ein spezifisches sicherheitsrelevantes Ereignis physikalisch entdeckt worden ist. Gemäß dieser Ausgestaltung wird als sicherheitsrelevantes Ereignis das Ereignis verwendet, dass der Positions-Sensor entdeckt, dass die Arretier-Vorrichtung sich im Freigabe-Zustand befindet, und ein entsprechendes Signal erzeugt hat. Diese Ausgestaltung zeigt also einen Weg auf, um eine gesetzliche Anforderung an das Aktivieren eines Triebwerks zu erfüllen.
Vorzugsweise sendet der Positions-Sensor dann ein entsprechendes Signal, wenn er den Freigabe-Zustand entdeckt hat. Das Triebwerk lässt sich nur dann aktivieren, wenn das Freigabe-Signal anliegt. Dadurch wird dann, wenn der Positions-Sensor oder ein Steuergerät der Startvorrichtung ausgefallen oder die Signalübermittlung unterbrochen ist, ein sicherer Zustand gewährleistet, nämlich dass das Triebwerk nicht aktiviert wird.
Erfindungsgemäß kann Wasser in die erste Rampe und / oder in die zweite Rampe eindringen, und dies ist erwünscht. Bevorzugt verschließt eine Rampen-Klappe dann die Rampe gegen umgebendes Wasser, wenn die Rampen-Klappe in einem geschlossenen Zustand ist. In einem geöffneten Zustand ermöglicht die Rampen-Klappe, dass Wasser in die Rampe eindringt. Die Startvorrichtung vermag die Rampen-Klappe zu öffnen und dadurch zu ermöglichen, dass Wasser in die Rampe einfließt. Die Startvorrichtung öffnet die Rampen-Klappe, bevor die Startvorrichtung das Triebwerk des Unterwasser-Laufkörpers aktiviert. Somit ist der Unterwasser-Laufkörper in der Rampe von Wasser umgeben, wenn sein Triebwerk gezündet wird. Dies erleichtert es, die Bewegungsbahn des Unterwasser-Laufkörpers zu regeln, verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der der gestartete Unterwasser-Laufkörper schlagartig auf Wasser trifft.
Erfahrungsgemäß startet die Startvorrichtung den Unterwasser-Laufkörper unter Wasser. Je nach Ausgestaltung der Startvorrichtung und der aktuellen Betriebssituation kann die Auslass-Öffnung der Treibmittel-Umlenkeinheit sich oberhalb oder unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Das ausgestoßene und umgelenkte Treibmittel kann also oberhalb oder unterhalb der Wasseroberfläche ausgestoßen werden.
In einer Ausgestaltung trennt eine Umlenkeinheit-Klappe die Treibmittel-Umlenkeinheit von dem umgebenden Fluid, im Falle eines Ausstoßes von Treibmittel unterhalb der Wasseroberfläche von dem umgebenden Wasser, solange die Umlenkeinheit-Klappe geschlossen ist. In einer Ausgestaltung vermag ein Stellglied diese Umlenkeinheit-Klappe zu öffnen. In einer bevorzugten Ausgestaltung vermag hingegen ausgestoßenes und umgelenktes Treibmittel die Umlenkeinheit-Klappe zu öffnen oder auch zum Bersten zu bringen. Diese bevorzugte Ausgestaltung spart ein Stellglied für die Umlenkeinheit-Klappe ein.
In einer Ausgestaltung vermag das umgelenkte Treibmittel nur dann die Umlenkeinheit-Klappe zu öffnen, wenn der Druck, den das Treibmittel auf die Klappe ausübt, eine vorgegebene Schranke übersteigt. Diese Schranke kann so bemessen sein, dass die Klappe bei einem fehlerfreien Start des Unterwasser-Laufkörpers geschlossen bleibt und der Druck des Treibmittels zusätzlich zum Rückstoß dazu beiträgt, den Unterwasser-Laufkörper auszustoßen. Nur dann, wenn der Unterwasser-Laufkörper aufgrund eines Fehlers nicht die Rampe verlässt, öffnet der Druck des ausgestoßenen Treibmittels die Klappe.
Die Umlenkeinheit-Klappe im geschlossenen Zustand verhindert, dass umgebendes Fluid, insbesondere Wasser, in die Treibmittel-Umlenkeinheit eindringen kann. Weiterhin wird dann, wenn die Plattform ein Wasserfahrzeug ist, ermöglicht, dass die Umlenkeinheit-Klappe im geschlossenen Zustand zu einer strömungsgünstigen Form des Wasserfahrzeugs beiträgt. Dies reduziert die Gefahr, dass an einer Auslassöffnung der Treibmittel-Umlenkeinheit Verwirbelungen von Wasser auftreten können.
Wenn das ausgestoßene Treibmittel die Umlenkeinheit-Klappe zu öffnen vermag, ist es nicht erforderlich, die Umlenkeinheit-Klappe mit Hilfe eines Stellglieds zu öffnen. Ein solches Stellglied kann defekt sein. Außerdem kann es in manchen Anwendungen zu viel Zeit kosten, die Umlenkeinheit-Klappe mit Hilfe eines Stellglieds zu öffnen. Das Öffnen mit Hilfe des Treibmittels funktioniert rasch und ohne ein Stellglied.
In einer Anwendung ist die lösungsgemäße Startvorrichtung an Bord eines Wasserfahrzeugs montiert. Bevorzugt ist die Treibmittel-Umlenkeinheit so an Bord dieses Wasserfahrzeugs montiert, dass in einer Standard-Schwimmlage des Wasserfahrzeugs folgendes bewirkt wird: Die gesamte Bewegungsbahn oder wenigstens die letzte Strecke der Bewegungsbahn von Treibmittel, welches in die Treibmittel-Umlenkeinheit hineingeleitet wird und durch die Treibmittel-Umlenkeinheit bewegt wird, ist waagerecht oder ansteigend.
Diese Ausgestaltung verhindert das unerwünschte Ereignis, dass Gase in der Treibmittel-Umlenkeinheit verbleiben und erst allmählich während der Fahrt des Wasserfahrzeugs austreten. Das Wasserfahrzeug würde dann eine Blasenspur hinter sich hier ziehen, was insbesondere für ein Unterwasserfahrzeug oft unerwünscht ist. Dank der Ausgestaltung treten alle Gase vielmehr in einem einzigen Schwall aus.
In einer Ausgestaltung umfasst die Startvorrichtung ein Rampen-Stellglied. Dieses Rampen-Stellglied vermag die Rampe zu verschwenken. Insbesondere lässt sich dadurch die Ausstoßrichtung verändern, in welche der Unterwasser-Laufkörper aus der Rampe ausgestoßen wird. In einer Ausgestaltung bewirkt ein Verschwenken der Rampe, dass auch die Auslassrichtung verändert wird, in welche Treibmittel aus der Treibmittel-Umlenkeinheit ausgelassen wird.
Das Rampen-Stellglied vermag die Rampe zu verschwenken und damit die Orientierung der Rampen-Längsachse relativ zu der Plattform zu verändern. Damit lässt sich der Unterwasser-Laufkörper in eine gewünschte von mehreren möglichen Richtungen starten. Im Falle eines Wasserfahrzeugs als der Plattform wird ermöglicht, dass die unter Wasser angeordnete Rampe sich in einer hydrodynamisch günstigen Position relativ zu der Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs befindet, bevor der Unterwasser-Laufkörper in der Rampe gestartet wird. Die Rampe ruft daher während der Fahrt des Wasserfahrzeugs einen relativ geringen Wasserwiderstand hervor. Wenn der Unterwasser-Laufkörper gestartet werden soll, verschwenkt das Rampen-Stellglied die Rampe relativ zur Fahrzeughülle in eine für den Start gewünschte Position. Beispielsweise verschwenkt das Rampen-Stellglied die erste Rampe) aus einer Fahrt-Position in eine Abschuss-Position, bevor das Triebwerk aktiviert wird.
Die lösungsgemäße Startvorrichtung ist ein Bestandteil einer Plattform, insbesondere eines Wasserfahrzeugs, oder lässt sich wenigstens zeitweise an Bord einer Plattform montieren. Insbesondere dank der Treibmittel-Umlenkeinheit ist es oft mit geringem Aufwand möglich, eine lösungsgemäße Startvorrichtung nachträglich an Bord einer Plattform zu montieren oder eine vorhandene Startvorrichtung zu ergänzen und dadurch die Betriebssicherheit zu steigern.
In einer Ausgestaltung umfasst dieses Wasserfahrzeug ein Waffenrohr, z.B. ein Torpedorohr oder ein Rohr, um Minen oder Behälter oder Unterwasser-Schwimmhilfen auszustoßen. Die gesamte Startvorrichtung oder wenigstens die Rampe mit dem Unterwasser-Laufkörper und der optionalen Arretier-Vorrichtung ist in diesem Waffenrohr angeordnet. Möglich ist, dass ein Adapter in das Innere des Waffenrohrs eingesetzt ist, um den Abstand zwischen dem größeren Innendurchmesser des Waffenrohrs und dem kleineren Außendurchmesser der Rampe zu überbrücken. Möglich ist sogar, dass zwei Rampen einer lösungsgemäßen Startvorrichtung mit Hilfe eines Adapters in das Innere desselben Waffenrohrs eingesetzt sind. Möglich ist auch, die Startvorrichtung an einer Außenhülle des Wasserfahrzeugs zu montieren, so dass die Startvorrichtung dauerhaft von Wasser umgeben ist und rasch zum Starten eines Unterwasserlaufkörpers bereitgemacht werden kann.
Die Plattform mit der Startvorrichtung kann ein bemanntes oder unbemanntes Überwasserfahrzeug oder Unterwasserfahrzeug sein. Dieses Wasserfahrzeug kann einen eigenen Antrieb aufweisen oder ohne einen eigenen Antrieb ausgestaltet sein. Die Plattform kann auch stationär auf dem Wasser angeordnet sein, beispielsweise an Bord einer Bohrinsel oder eines Schwimmkörpers, oder an Land und dort an einer Küste montiert sein, beispielsweise um einen Hafen vor Angriffen zu schützen.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Startvorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung in einer Startvorrichtung angewendet, welche an Bord eines Unterwasserfahrzeugs, beispielsweise an Bord eines bemannten Unterseeboots, angeordnet ist. Das Unterwasserfahrzeug besitzt eine Fahrzeughülle Fh, beispielsweise einen Druckkörper oder eine Außenhülle. Die lösungsgemäße Startvorrichtung ist bündig in diese Fahrzeughülle Fh eingelassen. Bevorzugt ist die lösungsgemäße Startvorrichtung vollständig außerhalb des Druckkörpers angeordnet, also zwischen Druckkörper und Außenhülle, und ist bei einer Tauchfahrt dem Druck des umgebenden Wassers ausgesetzt.
Die Erfindung lässt sich genauso gut an Bord eines Überwasserfahrzeugs anwenden. Die Startvorrichtung ist in dieser Anwendung an einem Bereich der Fahrzeughülle Fh des Überwasserfahrzeugs montiert, welcher beim Einsatz dauerhaft unterhalb der Wasseroberfläche verbleibt. Die Unterwasser-Rakete verbleibt während der gesamten Fahrt unter Wasser.
Die Startvorrichtung vermag mindestens eine Unterwasser-Rakete, im Ausführungsbeispiel mehrere Unterwasser-Raketen, unterhalb der Wasseroberfläche WO zu starten. Unter einer Unterwasser-Rakete wird ein Laufkörper verstanden, der für den Einsatz unter Wasser ausgestaltet ist und ein Raketen-Triebwerk aufweist, also einen Antrieb, der aktiviert werden kann und nach der Aktivierung einen Treibstoff in ein Treibmittel umwandelt, z.B. verbrennt, das erzeugte Treibmittel ausstößt und den Laufkörper dadurch in die zur Ausstoßrichtung des Treibmittels entgegengesetzte Richtung bewegt. Die Unterwasser-Rakete verbleibt im Ausführungsbeispiel während des gesamten Einsatzes unter der Wasseroberfläche WO und kann dem Wasserdruck bis zu einer vorgegebenen maximalen Wassertiefe standhalten. Die Unterwasser-Rakete kann ein Marsch-Triebwerk und zusätzlich ein Start-Triebwerk aufweisen, welches nur zum Start der Unterwasser-Rakete verwendet wird, oder ein einziges Triebwerk für die gesamte Fahrt. Im Folgenden wird die Bezeichnung "Raketen-Triebwerk" für dasjenige Triebwerk verwendet, welches den Start der Unterwasser-Rakete aus der Rampe bewirkt. In der Regel beschleunigt eine Unterwasser-Rakete schneller im Wasser als ein Torpedo, das von mindestens einem Propeller angetrieben wird.
Jede Unterwasser-Rakete umfasst weiterhin eine Sonaranlage, die aktiv und / oder passiv arbeitet, und einen Gefechtskopf mit einer Sprengladung und ist dafür ausgestaltet, mittels der Sonaranlage einen anderen Unterwasser-Laufkörper zu orten, auf diesen zu zu fahren und durch Zündung der Sprengladung diesen Unterwasser-Laufkörper zu zerstören, bevor der Unterwasser-Laufkörper das Wasserfahrzeug mit der Startvorrichtung oder ein anderes Wasserfahrzeug erreicht.
In
Jede Rampe 3.1, 3.2 vermag jeweils einen Kanister 2.1, 2.2 mit einer Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 aufzunehmen. Möglich ist, dass in dem Inneren einer Rampe 3.1, 3.2 ein Adapter angeordnet ist, damit dieselbe Rampe 3.1, 3.2 nacheinander Objekte mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen vermag. Möglich ist auch, dass in dem Inneren eines Kanisters 2.1, 2.2 ein Adapter angeordnet ist, damit mehrere Exemplare von baugleichen Kanistern 2.1, 2.2 für Unterwasser-Raketen mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden können.
Jede Rampe 3.1, 3.2 besitzt in einer Ausgestaltung jeweils eine Mündungsklappe 6.1, 6.2, welche vor dem Start der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 geöffnet wird. Spätestens beim Start einer Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 ist die Rampe 3.1, 3.2 mit Wasser gefüllt, so dass zwischen der Rampe 3.1, 3.2 und dem umgebenden Wasser kein Druckunterschied auftritt. Der Hüllkörper der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 vermag dem umgebenden Wasserdruck standzuhalten. Anstelle einer Mündungsklappe 6.1, 6.2 kann auch eine Membran am äußeren Ende einer Rampe 3.1, 3.2 vorgesehen sein, welche beim Start der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 von deren Kopf durchstoßen wird.
In einer Ausgestaltung sind die Rampen 3.1, 3.2 beweglich an der Außenhülle des U-Boots befestigt. Bevor die Unterwasser-Raketen 1.1, 1.2 gestartet werden, sind die Rampen 3.1, 3.2 in einer hydrodynamisch günstigen Position, in der sie möglichst wenig Wasserwiderstand verursachen. Bevor eine Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 gestartet wird, verschwenkt eine nicht gezeigtes Rampen-Stellglied die Rampen 3.1, 3.2 in eine gewünschte Richtung auf das Ziel zu. Möglich ist auch, dass die Rampen 3.1, 3.2 fest an der Außenhülle montiert sind, beispielsweise senkrecht oder schräg zur Fahrtrichtung. In einer anderen Ausgestaltung ist jede Rampe 3.1, 3.2 in jeweils ein Torpedorohr des U-Boots eingelassen.
Jede Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 umfasst ein Raketen-Triebwerk sowie mehrere Stabilisierungsflossen. Das Raketen-Triebwerk vermag ein Treibmittel auszustoßen, welches die Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 bei einem Einsatz unter Wasser durch das Wasser bewegt. Die Stabilisierungsflossen stabilisieren die Bewegung der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 durch das Wasser.
Eine Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 wird in jeweils einem rund-zylindrischen Kanister 2.1, 2.2 zu dem Wasserfahrzeug transportiert. Der Kanister 2.1, 2.2 mit der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 wird in eine Rampe 3.1, 3.2 eingesetzt und verbleibt einsatzbereit in dieser Rampe 3.1, 3.2, während das Wasserfahrzeug mit der lösungsgemäßen Startvorrichtung eine vorgegebene Aufgabe durchführt. Jeder Kanister 2.1, 2.2 besitzt jeweils eine vordere Membran 7.1, 7.2 sowie eine hintere Membran 8.1, 8.2. Die Begriffe "vorne" und "hinten" beziehen sich auf die Fahrtrichtung der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 aus dem Kanister 2.1, 2.2 hinaus. Der Kanister 2.1, 2.2 umgibt die Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 wasserdicht und luftdicht. Der Raum im Kanister 2.1, 2.2 um die Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 herum ist mit einem Fluid gefüllt, bevorzugt einem inerten Fluid. Ein Verschlussstopfen 13 hinten am Raketen-Triebwerk der Unterwasser-Rakete 1.1 verhindert, dass Fluid in das Innere des Triebwerks eindringt, bevor das Triebwerk aktiviert wird. Der Kanister 2.1, 2.2 braucht nicht notwendigerweise dem Druck des umgebenden Wassers oder dem Druck des ausgestoßene Treibmittels Tr.1 standhalten können. Bevor die Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 gestartet wird, nimmt vielmehr je nach Ausführungsform die Rampe 3.1, 3.2 und / oder die Hülle der Unterwasser-Rakete 1.1, 1.2 diesen Wasserdruck auf.
Möglich ist, dass in das Innere des Kanisters 2.1, 2.2 eine Ablaufrinne eingelassen ist, welche sich parallel zur Rampen-Längsachse La.1, La.2 erstreckt und ausgestoßenes Treibmittel, Abgase und Fluid lenkt und deren Abfluss aus dem Kanister 2.1, 2.2 erleichtert. Die Abflussrinne erleichtert es auch, den Kanister 2.1, 2.2 mit einem Fluid zu füllen.
Um die Arretierung der Unterwasser-Rakete 1.1 im Kanister 2.1 zu lösen, wird der Stößel 10 nach hinten gezogen, also weg von dem Kanister 2.1 mit der Unterwasser-Rakete 1.1 (in
In Übereinstimmung mit den Anforderungen aus STANAG 4368 ist die Zündung des Triebwerks Tw.1 der Unterwasser-Rakete 1.1 blockiert, solange die Arretier-Vorrichtung mit den Klauen 9.1, 9.2 die Unterwasser-Rakete 1.1 im Kanister 2.1 hält. Ein Positions-Sensor 16, beispielsweise ein Kontaktschalter, erzeugt ein Signal, wenn die Verbindung 11 bei der Bewegung weg vom Kanister 2.1 gegen den Positions-Sensor 16 stößt. Dieses Ereignis bedeutet, dass die Arretier-Vorrichtung (Klauen 9.1, 9.2, Stößel 10, Verbindung 11) in der Freigabe-Position ist. Sobald positiv das Ereignis entdeckt wird, dass die Klauen 9.1, 9.2 in einer Freigabe-Position sind, wird die Blockierung der Zündung des Triebwerks Tw.1 aufgehoben, und das Triebwerk der Unterwasser-Rakete 1.1 lässt sich zünden und damit aktivieren. Der Kanister 2.1 ist elektrisch mit einer Auslöse-Vorrichtung (nicht gezeigt) außerhalb der Rampe 3.1 verbunden, welche das Triebwerk Tw.1 zündet. Der Verschlussstopfen 13 hinten am Triebwerk Tw.1 der Unterwasser-Rakete 1.1 wird durch die geöffnete hintere Membrane 8.1 hindurch aus dem Kanister 2.1 ausgestoßen.
In
Das von der Unterwasser-Rakete 1.1 ausgestoßene Treibmittel Tr.1 sowie ausgestoßene Abgase durchstoßen die hintere Membrane 8.1 und gelangen in eine Kammer Km, welche sich hinter den beiden Rampen 3.1 und 3.2 befindet, vgl.
Die Kammer Km wird von einer Wand 4 umgeben, welche der Hitze und dem mechanischen Impuls des ausgestoßenen Treibmittels Tr.1 standhalten kann. Insbesondere trägt die Wand 4 dazu bei, dass kein Treibmittel Tr.1 in das Innere des Wasserfahrzeugs gelangen kann. Durch die Membrane 8.1 wird weiteres Treibmittel Tr.1 ausgestoßen, und die hintere Membrane 8.2 des zweiten Kanisters 2.2 ist verschlossen und kann ebenfalls dem Treibmittel Tr.1 standhalten. Daher kann das ausgestoßene Treibmittel Tr.1 nur durch einen Kanal Ka aus der Kammer Km entweichen. Dieser Kanal Ka erstreckt sich entlang einer Längsachse La.K und wird von einer Wand 5 umgeben, welche ebenfalls der Hitze und dem mechanischen Impuls des Treibmittels Tr.1 standhalten kann. Die Längsachse La.K des Kanals Ka ist bevorzugt nicht waagerecht angeordnet, sondern leicht ansteigend, was in
In einer Ausgestaltung öffnet das ausgestoßene Treibmittel Tm.1 auf jeden Fall die Klappe 14. In einer alternativen Ausgestaltung öffnet das ausgestoßene Treibmittel Tm.1 nur dann die Klappe 14, wenn der Druck, den das Treibmittel Tm.1 von innen auf die Klappe 14 ausübt, oberhalb einer vorgegebenen Schranke ist. Solange die Klappe 14 noch geschlossen ist, trägt der Druck des ausgestoßenen Treibmittels Tm.1 dazu bei, die Unterwasser-Rakete 1.1 auszustoßen. Zugleich wird die gewünschte Sicherheitswirkung gewährleistet, insbesondere wenn die Unterwasser-Rakete 1.1 nicht die Rampe 3.1 verlässt.
Das Treibmittel Tr.1 mitsamt dem Fluid aus dem Kanister 2.1, Abgasen und verdampftem Wasser wird durch den geöffneten Auslass A in eine Auslassrichtung AR.T nach außen ausgestoßen. Die gewünschte Wirkung, dass das Treibmittel Tr.1 nach außen ausgestoßen wird, tritt auch dann ein, wenn die Unterwasser-Rakete 1.1 sich im Kanister 2.1 oder in der Rampe 3.1 verklemmt und daher nicht die Rampe 3.1 verlässt. In diesem Fall wird das gesamte Treibmittel Tr.1 der Unterwasser-Rakete 1.1 durch die Kammer Km, den Kanal Ka und den Auslass A nach außen abgeleitet, ohne in das Innere des Wasserfahrzeugs zu gelangen.
Gesehen in die Richtung, in welche das Treibmittel Tr.1 durch den Kanal Ka gestoßen wird, steigt der Kanal Ka leicht an. Deshalb und weil das Treibmittel Tr.1 leichter als Wasser ist, tritt das gesamte Treibmittel Tr.1, das in die Kammer Km ausgestoßen wird und in den Kanal Ka eintritt, rasch wieder aus dem Kanal Ka aus. Kein ausgestoßenes Gas sammelt sich im Kanal Ka. Verhindert wird dadurch, dass das Wasserfahrzeug eine Blasenspur hinter sich herzieht, weil Treibmittel oder Abgase allmählich aus dem Kanal Ka austreten. Dieser Effekt ist insbesondere dann unerwünscht, wenn das Wasserfahrzeug ein Unterwasserfahrzeug auf Tauchfahrt ist.
Im Beispiel von
In einer Ausgestaltung erstreckt sich der Kanal Ka parallel zu der Längsachse La.1, La.2 einer Rampe 3.1, 3.2. Das Treibmittel Tr.1 wird parallel zur Fahrt der Unterwasser-Rakete 1.1 und mit einem seitlichen Versatz ausgestoßen. Die Treibmittel-Umlenkeinheit lenkt somit das Treibmittel Tr.1 um 180° um.
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