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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die den Verschuß von existierenden
Marschflugkörper-Typen
wie Storm Shadow, Scalp EG oder TAURUS KEPD350, welche zur Zeit
nur von Kampfflugzeugen wie Tornado, Mirage 2000 etc.. einsetzbar
sind, auch von Schiffen bzw. bodengestützten Trägern ermöglichen.
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Marschflugkörper werden
zur Zeit von Jagdbombern, Langstrecken-Bombern, Überwasser-Kampfschiffen und U-Booten im Rahmen
von deep-strike-Strategien verschossen, wobei Überwasser-Kampfschiffe wie
Lenkwaffen-Kreuzer, -Zerstörer,
-Fregatten und -Korvetten die größte Zuladung an
Marschflugkörpern
und damit höchste
Feuerkraft ermöglichen.
So benutzt die US Navy das MK 41 Vertical Launching System (VLS),
das max. 64 Kanistern (siehe dazu
US3742813A , Missile Launcher',
US3769876A , Missile Launching
Canister') mit Marschflugkörpern vom
Typ Tomahawk (BGM-109) aufnehmen kann. Die US-Schiffe der Ticonderoga- und
der Arleigh-Burke-Klasse verfügen
dabei über
je 2 MK 41 Vertical Launching Systeme und die Schiffe der Spruance-Klasse über je 1
MK 41 Vertical Launching System, woran die offensive Schlagkraft
der US-Navy deutlich wird. Zur Zeit hat in West-Europa nur Großbritannnien
eine ähnliche
offensive Komponente durch die U-Boote der Swiftsure- und Trafalgar-Klasse,
die aus Vertikal-Launchern Tomahawk-Marschflugkörper verschiessen können (siehe Einsatz
von HMS Splendid in der Adria gegen Serbien im März 1999). Seegestützte Tomahawk-Marschflugkörper haben
eine Länge
von 6.25m inklusive Feststoffbooster und einen Durchmesser von 0.52m, was
den Verschuß aus
21'-Rohren erlaubt.
Der Feststoffbooster MK-106 von Atlantic Research Corporation wiegt
circa 280kg, ist am hinteren Ende des Tomahawks angebaut und wird
nach Brennschluß vom Flugkörper abgetrennt
(siehe dazu
US5131223A ,
Integrated Booster and Sustainer Engine for a Missile'). Marschflugkörper-Typen
wie TAURUS KEPD350, Storm-Shadow bzw. Scalp EG sind dagegen wesentlich
breiter (≈ 1m)
und höher
(≈ 0.8m),
wodurch ein Verschluß aus
dem MK 41 (auch in den Marinen von Deutschland, Spanien, Australien,
Niederlande etc.. eingeführt)
nicht möglich
ist.
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Frankreich
strebt ab 2011 an, je max. 24 Marschflugkörper von zukünftigen
Mehrzweck-Fregatten
des Types Horizon verschießen
zu können, um ähnliche
taktische Fähigkeiten
zu erlangen wie zur Zeit US und Rußland. Zu diesem Zwecke soll
der Marschflugkörper-Typ
Scalp EG (baugleich mit Storm Shadow) in Scalp Navale umentwickelt
werden, so daß er
aus einem Vertikal-Launcher-System (siehe Sylver, 21') verschoßen werden
kann und eine wesentlich größere Reichweite
(Scalp EG ≈ 250km, Scalp
Navale ≈ 1000km)
auf Kosten der Wirkung (Gefechtskopf) erlangt. Dies erzwingt die
Entwicklung eines völlig
neuen Flugkörper-Airframes
mit integriertem Booster sowie eines verkleinerten Gefechtskopfes
und erfordert einen Repack der Elektronik im Airframe, was auf eine
komplette Neuentwicklung des Flugkörpers und damit auf beträchtlichen
finanziellen Aufwand zusätzlich
zu den Entwicklungs-Kosten für
Launcher-System, Waffen-Steuerung und Missions-Planung hinausläuft.
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Zielsetzung der Erfindung
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Zielsetzung
der vorliegenden Erfindung ist es daher einen bisher nur luftgestützten Marschflugkörper z.B.
vom Typ TAURUS KEPD350 see- bzw. bodengestützt verschießbar zu
machen (Nullstart-Fähigkeit),
wobei
- – der
bisherige Marschflugkörper-Airframe
(Länge ≈ 5.11m, Höhe ≈ 0.80m, Breite
1.07m) unverändert
beibehalten werden soll,
- – keine
Integration eines Feststoff-Boosters an/in die Struktur des Marschflugkörper erfolgen
soll (siehe US5131223 'Integrated
Booster and Sustainer Engine for a Missile'),
- – eine
maximale Hardware-Kompabilität
zur luftgestützten
Version des Marschflugkörpers
gegeben sein soll.
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Detail-Aufgaben
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Daraus
ergeben sich folgende Detail-Aufgaben:
- – es muß eine Booster-Funktionalität eingeführt werden,
die den Marschflugkörper
aus dem Startgerät
so hinauskatapuliert, dass der Marschflugkörper auf einer definierten
Start-Trajektory fliegt und eine Geschwindigkeit erreicht, die den
Triebwerksstart erlaubt und somit die Durchführung der geplannten Marschphase,
- – es
sollen die existierenden Befestigungs- und Fixierungs-Mittel des
Marschflugkörpers
wie Ösen,
Spigot und Abpratzflächen
benutzt werden zur Anbringung der Booster-Funktionalität und zur gesteuerten
Trennung von ihr,
- – es
müssen
Sicherheitseinrichtungen vorhanden sein, die ein unbeabsichtigtes
Zünden
der Booster-Funktionalität
sicher verhindern, ebenso ein unbeabsichtigtes Trennen der Booster-Funktionalität vom Marschflugkörper,
- – die
vorhandene Sicherheits-Kette (Arming) des Marschflugkörpers muß unverändert bleiben,
- – im
Startgerät
müssen
Mittel vorhanden sein, um den Marschflugkörper zu führen, zu fixieren, zu beladen
und zu entladen (hangfire) und mit Energie und Daten zu versorgen.
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Abgrenzung
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Aus
der
DE 3008015 A1 'Startvorrichtung
für Flugkörper' ist eine Vorrichtung
bekannt, welche aus einer Führungsschiene,
einem in der Führungsschiene
laufendem Startschlitten und Rückhalteeinrichtungen
besteht und deren Zielsetzung die Aufwandsreduktion bisheriger Rückhalteeinrichtungen
(Rückstellfedern)
ist. Gelöst
wird diese Aufgabenstellung durch die Verwendung von hydraulisch/pneumatischen
Dämpfern.
Der Schub für
den Startschlitten wird dabei durch den Antrieb des auf dem Startschlitten
befestigten Flugkörpers
oder durch ein pneumatisches Antriebsystem des Startschlittens erzeugt, wobei
im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung der Startschlitten die Führungsschiene
nicht verläßt und die
Mittel, mittels denen der Flugkörper
mit dem Startschlitten verbunden ist, nicht Gegenstand der Ausführungen
sind.
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Aus
der
DE 1678575 A zum
Starten von Flugkörpern' ist eine Vorrichtung
bekannt, deren Zielsetzung die Reduktion von Flugkörperfunktionen (Lenkung,
Stabilisierungsmittel) ist. Diese Aufgabe wird gelöst, indem
der Flugkörper
mittels einer Fessel mit einer stationären oder transportablen Halterung verbunden
ist und so auf eine durch die Fessellänge definierte Kreisbahn gezwungen
wird. Dabei besteht die Gefahr eines seitlich-schrägen Abkippens
des Flugkörpers
während
des gefesselten Fluges, da der Flugkörper in dieser Start-Phase
im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ungelenkt ist. In
DE 1678575 A spielen
die Mittel, mittels denen der Flugkörper mit einem Boost-Antrieb
verbunden ist bzw. wie die Trennung des Flugköpers von einem Boost-Antrieb
erfolgt, keine Rolle.
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Aus
der
DE 19716025 A1 'Plattform mit abschießbaren,
zielverfolgenden Flugkörpern,
insbesondere Kampfflugzeug' ist
eine Plattform bekannt, welche aus Sensoren, abschießbaren,
zielverfolgenden Flugkörpern
und einem Netzwerk von kooperierenden Rechner-Einheiten besteht.
Zielsetzung ist die Entlastung/Unterstützung des Piloten bei der Auswahl
des abzuschießenden
Flugkörpers.
Dies wird erreicht, indem die jedem Flugkörper zugeordnete Missions-Einheit
eigenständig
ein Entscheidungs-Kriterium liefert, für dessen Generierung alle über das
Rechner-Netzwerk verfügbaren
Sensor- und Flugkörper-Informationen herangezogen
werden. Damit behandelt
DE 19716025 eine
Aufgabenstellung mit zugehöriger
Lösung,
welche ohne Schnittmengen zur Aufgabenstellung und Lösung der vorliegenden
Erfindung sind.
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Problemlösung
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Die
Lösung
der vorher aufgezeigten Aufgaben erfolgt durch die Merkmale des
Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden.
Es zeigt:
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1:
System-Architektur
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2:
Datenfluß-Diagramm
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3:
Stecker und Verkabelung
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4:
Milbus-Funktionen in der Booster-Plattform
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5:
Schalt-Logik für
Booster-Zündung
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6:
Schalt-Logik für
Kartuschen-Zündung
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7–12:
Szenen eines Marschflugkörper-Verschußes aus
Launch-Kontainer mittels Booster-Plattform
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1 zeigt
die Architektur des vorgeschlagenen Systems, welches aus dem Werfer-Modul samt
Untergestell und eingebauten Launch-Kontainern (siehe dazu
EP0308343 'Alignment System
for Missile Containers')
und der Steuer-Konsole besteht. Die Steuer-Konsole kann dabei in
das Waffeneinsatzsystem einer Fregatte oder Korvette integriert sein
oder als Stand-Alone-Gerät betrieben
werden (z.B. auf Marine-Versorgungs-Schiff). Falls die Steuer-Konsole in ein Waffeneinsatzsystem
eingebunden ist, sind ihr Daten aus dem schiffs-internem Netzwerk zugänglich,
insbesondere (siehe
2)
- – Bekämpfungs-Aufträge, Aufklärungs-Ergebnisse
und Wetter-Informationen als Ausgangsbasis für Missions-Planung
- – Navigationsdaten
wie Position, Geschwindigkeit und Lage-Winkel zur Initialisierung
des Navigationssystemes des Marschflugkörpers und für Alignment-Zwecke,
- – GPS-Initialisierungs-Daten
wie Almanac- und PVT-Daten zum Setup des GPS des Marschflugkörpers und
GPS-Satelliten-Signal für
Alignment-Zwecke.
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Die
Steuer-Konsole stellt via schiffs-internem Netzwerk Status-Informationen
bzgl. Gefechtsbereitschaft, Bekämpfungs-Situation,
Waffenvorrat etc. zur Verfügung.
Falls die Steuer-Konsole in der Stand-Alone-Konfiguration betrieben
wird, verfügt
sie über
ein eigenes GPS-gestütztes
Navigationssystem, mittels dem sie die obig genannten Initialisierungs/Alignment-Daten
gewinnt, als auch über
eigene Einrichtungen, die die Kommunikation mit Gefechts- und Führungsständen erlauben.
Sowohl in der Stand-Alone-Version als auch bei der integrierten Version
bezieht die Steuer-Konsole elektrische Energie von der Trägerplattform,
die sie in die benötigte Form
(3 × 115V
400Hz, 28VDC) wandelt. Hydraulische Energie liefert die Trägerplattform
für die
Azimut- und Elevations-Antrieb des Werfer-Moduls (Untergestell).
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Die
Steuer-Konsole stellt dem Bediener eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
zur Verfügung,
die ihm folgendes ermöglicht
- – Umsetzung
der erhaltenen Bekämpfungs-Aufträge in Missions-Pläne basierend
auf Gelände/Objekt-Datenbanken,
Aufklärungs-Ergebnissen
und aktuellen Wetter-Informationen,
- – Download
von Missions-Plänen
in die Marschflugkörper
im Werfer-Modul,
- – Ausrichtung
des Werfer-Moduls in Azimut und Elevation,
- – Aktivierung
und Überwachung
der Startup-Sequenz eines Marschflugkörpers,
- – Aktivierung
und Überwachung
des Navigations-Alignments eines Marschflugkörpers,
- – Steuererung
und Überwachung
der Deckel und des Ver/Entriegelungs-Mechanismus der Launch-Kontainer
des Werfer-Moduls,
- – Aktivierung
und Überwachnung
der Verschußsequenz
eines Marschflugkörpers,
- – Aktivierung
und Überwachung
der Zündung
der Booster der Booster-Plattform des aktivierten Marschflugkörpers.
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Die
Steuer-Konsole hat dazu folgende system-internen Schnittstellen
wie 2 zeigt
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A. Signale zwischen Steuer-Konsol
und Untergestell:
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- – die
Steuer-Konsole kommandiert aufgrund von Operator-Eingaben die Azimut-
und Elevationsausrichtung an das Werfer-Modul, wozu sie die Ist-Stellung
in Azimut und Elevation rückgemeldet erhält.
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B. Signale zwischen Steuer-Konsole
und Launch-Kontainer
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- – die
Steuer-Konsole steuert das Auf- und Abklappen des vorderen und hinteren
Deckels der Launch-Kontainer bei Beladen/Entladen eines Launch-Kontainers
mit einem Marchflugkörper bzw.
beim Verschuß eines
Marschflugkörpers
aus dem Launch-Kontainer,
- – die
Steuer-Konsole steuert das Ver- und Entriegeln der Führungsschienen
des Launch-Kontainers,
so dass die Booster-Plattform in den Launch-Kontainer eingeführt, fixiert,
verschossen oder entnommen werden kann.
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C. Signale zwischen Steuer-Konsole
und Booster-Plattform
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- – die
Steuer-Konsole stellt via Booster-Plattform die üblichen MIL-STD-1760-Signal-Verbindungen zum
im Launch-Kontainer befindlichen Marschflugkörper her: Milbus-Kanäle A und
B, diskrete Signale wie DC-PW2, Release-Consent und high bandwidth
(HB) Signale (GPS), und die Energieversorgung 3 × 115V 400Hz,
- – die
Kodierung der RTU-Adresse des Marschflugkörpers erfolgt durch eine Kodierungs-Logik
in der Booster-Plattform (siehe 4), welche
manuell einstell- und
ablesbar ist, so dass alle Marschflugkörper im Werfer-Modul von der
Steuer-Konsole via
Milbus eindeutig ansprechbar sind,
- – die
Interlock-Signale sind durch die Booster-Plattform durchgeschleift
(siehe 4), so dass das Abreißen des Umbilical-Kabels zwischen
Steuer-Konsole und Launch-Kontainer während des
Start-Vorganges durch die Steuer-Konsole sensiert werden kann, ebenso
eine Hang-Fire-Situation,
- – Signale
zur Zündung
des/der Booster der Booster-Plattform, welche durch eine Sicherheits-Schaltung
in der Booster-Plattform (siehe 5) abgesichert
sind, wobei die Booster-Zündung
durch die Steuer-Konsole erst ausgelöst wird, wenn
- – wenn
der Marschflugkörper
via Milbus den korrekten Ablauf der Release-Sequenz mittels des Milbus-Signales 'Committed to Store
Separation' (critical
monitor) angezeigt hat und
- – wenn
die Schalt-Logik der Booster-Plattforms gemeldet hat, dass alle
Vorausetzungen für
die Booster-Zündung
vorliegen und
- – wenn
der Ver/Entriegelungs-Mechanismus des Launch-Kontainers anzeigt,
dass die Gleitelemente der Booster-Plattform in den Führrungsschienen
des Launch-Kontainers
entriegelt sind und
- – wenn
der vorderne und der hintere Deckel des Launch-Kontainers als aufgeklappt
sensiert werden.
- – Signale,
die anzeigen, ob obige Sicherheits-Schaltung die Booster-Zündung freigibt
oder sperrt,
- – Signale,
die anzeigen, ob der Sicherheits-Pin der Booster-Plattform noch
steckt oder schon gezogen ist, wobei diese Information an der Mensch-Maschine-Schnittstelle
der Steuer-Konsole visualisiert wird.
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Ein
oder mehrere Launch-Kontainer sind im Werfer-Modul fest installiert
(siehe 1). Ein Marschflugkörper wird in dem schon existierenden Storage/Transport-Kontainer
(von luftgestützte Marschflugkörper-Version
bekannt) aus dem Depot angeliefert, aus dem Storage/Transport-Kontainer entnommen
und nach Anbau der Ruder und Fixierung an der Booster-Plattform
in den Launch-Kontainer eingeführt,
wozu der Launch-Kontainer Führungsschienen
besitzt (siehe 3), in denen die Gleitelemente
der Booster-Plattform auf Kugellagern geführt werden. Die Führungsschienen
enthalten einen Mechanismus (siehe dazu auch US-Patent 3769876 'Missile Launching
Canister', 6–9, hold
position/release position of holdback mechanism), der die translatorische
Bewegung der Booster-Plattform samt angehängtem Marschflugkörper in den
Führungsschienen
erlaubt bzw. blockiert, wobei am hinteren Ende ein Anschlagbolzen
vorhanden ist, der verhindert, dass die Booster-Plattform durch das offene, hintere
Ende des Launch-Kontainers (falls hinterer Deckel aufgeklappt) aus
den Launch-Kontainer rutscht. Der Ver- bzw. Entriegelt-Zustand dieses Mechanismus
ist von der Steuer-Konsole sensier- und steuerbar. Optional können die
Führungsschienen
teleskopartig gestaltet werden, so dass sie aus den Launch-Kontainer
vorne ausgefahren werden können
und um so bei Bedarf während
des Startvorganges die Booster-Plattform
länger
translatorisch zu führen.
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Am
vorderen und hinteren Ende des Launch-Kontainers ist jeweils ein
steuerbarer Deckel angebracht, die aufklapp- und abklappbar sind.
Sensoren ermittelt die jeweilige Stellung und melden sie an die
Steuer-Konsole bzw. an den Verkabelungs- und Logik-Schaltkasten
der Booster-Plattform (siehe 3). Nur
die Steuer-Konsole ist in der Lage, Steuer-Signale zum Auf- bzw.
Abklappen der beiden Deckel des Launch-Kontainers zu generieren.
Der Launch-Kontainer
enthält
im Inneren eine mechanische Fixierungs-Vorrichtung wie z.B. Karabiner-Hacken, an dem die
Release-Leine (siehe 3) der eingeführten Booster-Plattform
befestigt wird. Am Launch-Kontainer sind Wartungs-Klappen eingebaut,
mittels derer der Sicherheits-Pin der Booster-Plattform zugänglich und
die eingestellte RTU-Adresse der sich im Launch-Kontainer befindlichen
Booster-Plattform für
einen Operator ablesbar sind.
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3 zeigt,
dass der Launch-Kontainer an der Oberseite außen über einen äußeren Umbilical-Stecker verfügt, über den
der Launch-Kontainer mit der Steuer-Konsole verkabelt ist, und an
der Oberseite innen den inneren Umbilical-Stecker montiert hat,
an dem das obere Umbilical-Kabel der Booster-Plattform aufgeschraubt
ist, welches alle Signale für
Booster-Plattform und Marschflugkörper führt. Ein Verkabelungs-Kasten
(siehe 3) führt
die Signal-Leitungen von den Deckel und vom Ver/Entriegelungs-Mechanismus
der Führungsschienen
des Launch-Kontainers in den Kabelstrang zur Steuer-Konsole bzw.
zur Booster-Plattform ein.
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Die
Booster-Plattform besteht aus folgenden Elementen (siehe 3):
- – eine
Querplatte, die mittig den Schwerlast-Pylon aufnimmt und die an
beiden Ende jeweils ein Gleitelement besitzt, welche jeweils in
einer Führungsschiene
des Launch-Kontainers
geführt bzw.
fixiert sind. An die Querplatte sind zudem 2 Booster angeflanscht.
- – einen
Schwerlast-Pylon, der mittig an die Querplatte montiert ist. Dieser
Schwerlast-Pylon
hat die selbe Funktionalität
wie die bei Torando IDS Jagdbombern für Marschflugkörper benutzten Schwerlast-Pylons
(Waffenstation left shoulder/right shoulder). Somit sind vorhanden
- – ein
Mechanismus zum Ver- und Entriegeln der Ösen des Marschflugkörpers,
- – Pratzarme
zum seitlichen Fixierung des Marschflugkörpers an dessen Abpratzflächen,
- – Stößel zum
Wegdrücken
des Marschflugkörpers bei
Release bzw. Jettision, deren Abstoßkraft entstellbar ist,
- – manueller
Mechanismus zum Ver/Entriegeln der Ösen und zum Anbringen/Entfernen
der Abpratzarme,
- – ein
Kartuschen-Mechanismus, durch dessen Zündung die Ösen des Marschflugkörpers entriegelt,
die Pratzarme von den Abpratzflächen
des Marschflugkörpers
entfernt und die Stößel den Marschflugkörper wegdrücken. Dabei
werden die Zündleitungen
vom Marschflugkörper
via unterem Umbilical-Kabel
zugeführt.
- – ein
Mechanismus (siehe 6), der den Plunger des Marschflugkörpers nur
dann ausfahren läßt, wenn
der Sicherheits-Riegel der Booster-Plattform mittels Release-Leine
gezogen ist. Damit wird erreicht, dass beim Marschflugkörper TAURUS
KEPD350 unmittelbar nach vollständigem
Verlassens des Launch-Kontainers
der Plunger (Länge
der Release-Leine ist entspr. dimensioniert) ausfährt, wodurch
nach Ablauf des Timers der LANSAD die 'Arm-Power' anliegt, die das Ausfahren der Wings
und den Start des Triebwerks des Marschflugkörpers ermöglicht,
- – ein
Mechanismus (siehe 6), der die Zündung der
Kartuschen erst dann freischaltet, wenn der Sicherheits-Riegel durch
die Release-Leine gezogen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass
die Kartuschenzündung
nicht im Launch-Kontainer erfolgen
kann, sondern erst, wenn der Marschflugkörper den Launch-Kontainer verlassen
hat.
- – Booster,
welche an die Querplatte angeflanscht sind und zusammen eine Schubkraft
von circa 130kN/Ssec (bei ≈ 1400kg
MFK-Masse) bei einer Treibstoffmasse von circa 200kg erzeugen. Dadurch
kann der Marschflugkörper
5sec nach Booster-Zündung
auf eine Geschwindigkeit > 0.7 Mach
beschleunigt werden, wobei er bei einem Start-Elevationswinkel (kein Wind) von ≈ 17° eine Höhe von ≈ 80m (t =
5sec, Entfernung ≈ 800m)
erreicht bzw. bei einem Start-Elevationswinkel (kein Wind) von ≈ 30° eine Höhe von ≈ 400m (t =
10sec, Entfernung ≈ 1800m),
was aus flugmechanische Simulationen abgeleitet werden kann. Der/die
verwendeten Booster können
aufgrund der zur Verfügung
stehenden Baulänge
(maximal die Länge des
Marschflugkörpers)
als COTS (commercial off-the-shelf) oder als MOTS (military off-the-shelf)
beschaft werden.
- – oberes
Umbilical-Kabel, das auf den inneren Umbilical-Stecker des Launch-Kontainers aufgeschraubt
wird und das alle Signale von Marschflugkörper, Booster-Plattform und Launch-Kontainer
zur Steuer-Konsole enthält
(siehe auch 2).
- – unteres
Umbilical-Kabel, das auf den Umbilical-Stecker des Marschflugkörpers aufgeschraubt wird
und das alle Signale enthält,
welche Marschflugkörper
und Booster-Plattform verbinden (siehe auch 2).
- – Sicherheits-Pin
(siehe 6), der nur manuell bedient werden kann und welcher
im gesteckten Zustand die Zündung
der Booster der Booster-Plattform mechanisch blockiert.
- – Verkabelungs-
und Logik-Schaltkasten, der eine Schalt-Logik enthält, die
eine unbeabsichtigte Auslösung
der Booster-Zündung
verhindert. Die Zündung
der Booster wird nur dann freigeschaltet, wenn (siehe 5)
- – sowohl
der vorderne als auch der hintere Deckel des Launch-Kontainers als
aufgeklappt gemeldet wird und
- – beide
Führungsschienen
melden, dass die Gleitelemente der Booster-Plattform entriegelt
sind und
- – der
Sicherheits-Pin der Booster-Plattform gezogen ist und
- – die
Signale DC-PW2 und Release-Consent (siehe MIL-STD-1760C) von der
Steuer-Konsole aktiviert worden sind und
- – vom
Marschflugkörper
das Booster-Enable-Signal aktiviert worden ist.
Dadurch kann
die Steuer-Konsole die Booster-Zündung
erst dann auslösen,
wenn alle mechanischen Voraussetzungen vorliegen und wenn der Marschflugkörper signalisiert,
dass er verschußbereit
ist. Der Steuer-Konsole wird ein Signal zur Verfügung gestellt, welches das
Ergebnis der obigen Und-Verknüpfungsschaltung
repräsentiert.
- – RTU-Adress-Kodierungs-Schaltung
(siehe 4), durch welche die Milbus-RTU-Adresse des an der
Booster-Plattform hängenden
Marschflugkörpers
definiert wird. Diese Schaltung ist manuell konfigurierbar und die
eingestellte RTUI-Adresse ist an einem kleinem Display ablesbar.
Falls mehrere Booster-Plattformen mit jeweils einem Marschflugkörper durch
die Steuer-Konsole anzusteuern sind, kann dadurch jeder Marschflugkörper eindeutig
via Milbus angesprochen werden.
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Der
Marschflugkörper
vom Typ TAURUS KEPD350 muß geringfügig hinsichtlich
Hardware modifiziert werden, um an einer Booster-Plattform hängend aus
einem Launch-Kontainer
von der Steuer-Konsole kontrolliert verschoßen werden zu können:
- – von
der Safety and Ignition Unit (SIU) des Marschflugkörpers muss
ein zusätzliches,
diskretes Zündsignal
zum Umbilical-Stecker des Marschflugkörpers verkabelt werden, das
in die Booster-Plattform geführt
wird und die Zündenergie
für die
Kartuschen-Zündung
liefert (siehe 6 'Kartuschen-Zündsignal')
- – von
der Safety and Ignition Unit (SIU) des Marschflugkörpers muss
ein zusätzliche
diskretes Signal zum Umbilical-Stecker des Marschflugkörpers verkabelt
werden, das in die Schalt-Logik für die Booster-Zündung des
Verkabelungs- und Logik-Schaltkasten
(Booster-Plattform) eingeht und das eine Booster-Zündung im
deaktivierten Zustand blockiert (siehe 5 'Booster-Enable-Signal').
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Folgende
Soft- bzw. Firmware-Modifikationen des Marschflugkörper vom
Typ TAURUS KEPD350 sind erforderlich:
- – die Delay-Time
des LANSAD-Timers muß auf < 0.5 sec verringert
werden, um unmittelbar nach Detektion des Plunger-Ausfahrens (Release-Leine
zieht Sicherheits-Riegel,
siehe 6) die 'Arm-Power' (safe = false, arm
= true) zur Verfügung
zu haben, so dass die Wings ausgefahren und das Triebwerk des Marschflugkörpers gestartet
werden kann
- – der
Main-Computer des Marschflugkörpers
darf mittels internem Bus der Safety and Ignition Unit (SIU) die
Aktivierung des Booster-Enable-Signals nur dann kommandieren, wenn
- – wenn
der Marschflugkörper
den korrekten Ablauf der Release-Sequenz via Milbus durch das MIL-STD-1760C-Signal 'Committed to Store
Separation' (critical
monitor) der Steuer-Konsole via Milbus gemeldet hat, wobei die Safety
and Ignition Unit (SIU) des Marschflugkörpers das Booster-Enable-Signal nur dann zur
Booster-Plattform weiterleitet, wenn sie bereits den Kommand-Kode 'Plunger-Unlock' (PLA arm) ausgeführt hat
(dadurch wird die Booster-Zündung
mit der Fähigkeit verknüpft, das
vollständige
Verlassen des Launch-Kontainers mittels Plunger zu sensieren)
- – der
Main-Computer des Marschflugkörpers
darf mittels internem Bus der Safety and Ignition Unit (SIU) die
Aktivierung des Kartuschen-Zündsignales
(siehe 6) nur dann kommandieren, wenn
- – wenn
der Plunger des Marschflugkörpers
sensiert hat, dass der Marschflugkörper den Launch-Kontainer vollständig verlassen
hat und
- – wenn
seit Verlassen des Launch-Kontainers mindestens 3sec vergangen sind
und
- – wenn
die Navigation des Marschflugkörpers
das Abklingen des Booster- Schubes
sensiert.
Die Zündung
der Kartuschen wird allerdings spätestens 7sec nach Verlassen
des Launch-Kontainers unabhängig
von obigen Bedingungen aktiviert. Die Safety and Ignition Unit (SIU)
des Marschflugkörpers
führt das
Kommando zur Kartuschen-Zündung nur
dann aus, wenn sie bereits den Kommand-Kode zum Triebwerksstart
(PCS arm) ausgeführt
hat.
- – im
Main-Computer muß eine
Funktion implemeniert werden, die den Schubverlauf der Booster aufgrund
von Navigationsdaten sensiert und überwacht, so dass eindeutig
der Booster-Start und der Brennschluß der Booster erkannt werden.
- – im
Main-Computer muß die
Separation-Lenkung sowie die Fin-Preset-Winkel an den Verschuß mit Booster
angepaßt
werden, insbesondere muß sofort
nach Booster-Zündung eine
Rollwinkel- und Nickwinkel-Regelung einsetzen, die die Booster-Plattform samt Marschflugkörper auf
einer Startflugbahn mit Elevations-Start-Winkel und konstantem Gierwinkel
bis Kartuschen-Zündung lenken.
- – die
Ablaufsteuerung des Main-Computers muss so modifiziert werden, dass
unmittelbar nach Sensierung des Plunger-Ausfahrens das Aufklappen der
Wings und der Start des Triebwerks initiert werden.
- – die
Ablaufsteuerung des Main-Computers erhält somit den neuen Zustand 'Boost-Mode', der die Separations-Modi
der luftgestützten
Marschflugkörper-Version
ersetzt
- – nach
Trennnung von der Booster-Plattform durch Kartuschen-Zündung wird
vom Zustand 'Boost-Mode' in den 'Cruise-Mode' übergegangen, in dem die preplanned/replanned
Mission dann durchgeführt
wird, wenn der Triebwerkshochlauf (idle speed liegt an) vollendet
ist (circa 8-12sec nach Start).
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Nachfolgend
wird sequenziell beschrieben, wie das vorgeschlagene System operationell
benutzt wird:
- 1. der Marschflugkörper wird
im Storage/Transport-Kontainer angeliefert, ausgepackt und die Ruder
aufgeschraubt. Danach wird der Marschflugkörper aufgetankt,
- 2. eine Booster-Plattform wird ebenso in einem Storage/Transport-Kontainer
angeliefert, die RTU-Adresse wird eingestellt und die Sicherheits-Einrichtungen
der Booster-Plattform
werden überprüft,
- 3. die Booster-Plattform wird auf den Marschflugkörper mittels
eines Kranes aufgesetzt, so dass der Spigot des Marschflugkörpers in
das zugehörige
Loch der Booster-Plattform
paßt und
die Ösen
des Marschflugkörpers
manuell in der Booster-Plattform verriegelt werden können, die
Pratzen der Booster-Plattform fixieren den Marschflugkörper seitlich
durch Aufliegen auf den Abpratzflächen,
- 4. das untere Umbilical-Kabel der Booster-Plattform wird auf
den Umbilical-Stecker des Marschflugkörpers aufgeschraubt,
- 5. der vordere Deckel des Launch-Kontainers wird mittels Steuer-Konsole
geöffnet,
- 6. die Booster-Plattform mit angehängten Marschflugkörper wird
mittels Kran zum Launch-Kontainer transportiert, die Release-Leine
der Booster-Plattform im Launch-Kontainer
eingehackt, die Gleitelemente der Booster-Plattform werden in die entriegelten
Führungsschienen
des Launch-Kontainers eingefädelt,
die Booster-Plattform
samt Marschflugkörper
in den Launch-Kontainer eingeschoben und das obere Umbilical-Kabel
der Booster-Plattform durch die geöffnete Bedienungs-Klappe auf
den inneren Umbilical-Stecker des Launch-Kontainers aufgeschraubt,
- 7. mittels Steuer-Konsole werden die Führungsschienen des Launch-Kontainers
verriegelt,
- 8. der vordere Deckel des Launch-Kontainers wird mittels Steuer-Konsole
zugeklappt,
- 9. mittels Bedienerklappe wird manuell der Sicherheits-Pin der
Booster-Plattform gezogen,
- 10. die Schritte 1–9
werden wiederholt, bis alle Launch-Kontainer des Werfer-Moduls mit
Booster-Plattformen und Marschflugkörper beladen sind,
- 11. falls ein Bekämpfungs-Auftrag
befohlen wird, erfolgt nun die bekannte Missions-Planung für den Marschflugkörper, die
sich nicht von der Missions-Planung für die luftgestützte Version
(Jagdbomber) des Marschflugkörpers
unterscheidet, mittels Steuer-Konsole,
- 12. wenn der Missions-Plan erstellt und das Verschußgebiet
erreicht ist, wird ein Marschflugkörper im Werfer-Modul aktiviert
(power on), so daß dieser
seine Startup-Sequenz
(PBIT, IBIT etc..) durchläuft,
- 13. die Selbsttestergebnisse des Marschflugkörpers werden an der Steuer-Konsole
visualisiert, ebenso der Status der sicherheits-relevanten Signale,
so dass der Bediener jederzeit im Falle von einer Fehlfunktion abbrechen
kann,
- 14. der Missions-Plan wird von der Steuer-Konsole mittels Milbus
in den Marschflugkörper
geladen,
- 15. GPS-Initialisierungs-Daten bezieht die Steuer-Konsole aus
dem Datennetz der Trägerplattform
und übermittelt
sie dem Marschflugkörper, der
damit sein eigenes GPS initialisiert,
- 16. des Navigations-Alignment des Marschflugkörpers wird
mittels Steuer-Konsolen-Befehl
aktiviert, wobei die Steuer-Konsole Navigations-Daten der Trägerplattform
zyklisch an den Marschflugkörper übermittelt,
- 17. erreicht die Trägerplattform
die vorgeplannte Verschußstelle,
wird das Werfer-Modul in die vorgeplannte Azimut- und Elevation-Stellung
mittels Steuer-Konsole positioniert,
- 18. mittels Steuer-Konsolen-Befehl wird der vordere und der
hintere Deckel des Launch-Kontainers,
dessen Marschflugkörper
zu verschiessen ist, aufgeklappt,
- 19. mittels Steuer-Konsolen-Befehl werden die Führungsschienen
des Launch-Kontainers entriegelt,
- 20. mittels Steuer-Konsolen-Befehl wird die Release-Sequenz
des Marschflugkörpers
(Start der Thermalbatterie, Fin-Unlock, Fin-Preset etc..) aktiviert,
- 21. wenn der Marschflugkörper
der Steuer-Konsole das Milbus-Signal 'Committed to Store Separation' meldet, aktiviert
die Steuer-Konsole die Zündung
der Booster der Booster-Plattform, falls alle anderen Sicherheits-Bedingungen
erfüllt
sind (siehe 7),
- 22. die Booster der Booster-Plattform entwickeln schlagartig
Schub und beschleunigen die Booster-Plattform samt angehängtem Marschflugkörper aus
den Launch-Kontainer (siehe 8),
- 23. die Release-Leine zieht den Sicherheits-Riegel der Booster-Plattform,
wenn der Marschflugkörper
mit voller Länge
den Launch-Kontainer verlassen hat (siehe 9, 10)
- 24. wenn der Sicherheits-Riegel aus der Booster-Plattform gezogen
ist, fährt
unmittelbar danach der Plunger des Marschflugkörpers nach oben aus, was das
Start-Ereignis für
die Aktivierung des Wingdeployments und des Triebwerkshochlauf ist,
- 25. nach 5sec befindet sich der Marschflugkörper in circa 80m Höhe über See,
falls er mit einem Elevationswinkel von circa 17° verschossen wurde, und ist
auf eine Geschwindigkeit zwischen 0.7 Mach und 0,8 Mach beschleunigt
worden,
- 26. der Booster-Schub setzt schlagartig aus, was durch das Navigations-System
des Marschflugkörpers
sensiert wird, worauf der Marschflugkörper die Zündung der Kartuschen der Booster-Plattform
aktiviert,
- 27. die Kartuschen zünden,
worauf die Ösen
des Marschflugkörpers
in der Booster-Plattform
entriegelt werden, die Pratzarme der Booster-Plattform sich von
den Abpratzflächen
des Marschflugkörpers
lösen und
die Stößel der
Booster-Plattform die Booster-Plattform vom Marschflugkörper wegdrücken (siehe 11),
- 28. der Marschflugkörper
ist von der Booster-Plattform getrennt, 10–12sec nach Verlassen des Launch-Kontainers
liefert das Triebwerk des Marschflugkörpers ausreichend Schub, um
die vorgeplannte Marschphase aufzunehmen (siehe 12).
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
dargestellte Erfindung hat mehrere Vorteile:
- – das taktisches
Einsatzspektrum eines bisher nur luftgestützten Marschflugkörpers vergrößert sich durch
die Möglichkeit
der Seestützung
bzw. der Bodenstützung,
wodurch eine Vergrößerung des Kundenpotentials
einhergeht,
- – es
ergeben sich Kosten-Einsparungs-Potentiale, weil
- – kein
neuer Airframe entwickelt werden muß (im Gegensatz zu Scalp EG),
- – keine
risikobehaftete und aufwändige
Integration eines Booster-Modules hinter dem Triebwerk durchgeführt werden
muß (siehe US5131223 'Integrated Booster
and Sustainer Engine for a Missile'),
- – kein
neuer Mechanismus integriert werden muß, mit dem eine gesteuerte
Trennung des Boosters vom Marschflugkörper nach Brennschluß herbeigeführt werden
kann,
- – MOTS-
bzw. COTS-Booster verwendet werden kann,
- – die
Entwicklung von Startgerät
und Booster-Aufhängung
weniger komplex ist als die Neuentwicklung eines Airframes,
- – der
Anpassungs-Bedarf des luftgestützten Marschflugkörpers hauptsächlich Software
betrifft und nur geringfügig
Hardware,
- – das
gleiche Equipment für
Produktion, Wartung und Logistik benutzt werden kann, das auch für die luftgestützte Marschflugkörper-Version
in Nutzung ist,
- – durch
die vorgeschlagene Lösung
sollte der Marschflugkörper-Einsatz
auch von Versorgungsschiffen der Lüneburg-Klasse, von Tendern
der Elbe-Klasse, von Einsatzgruppenversorgern der Berlin-Klasse
oder von Flottendienstbooten der Oste-Klasse möglich werden (→ Kontainerisierung),
was eine kostspielige Integration von Marschflugkörper-Systemen
in Fregatten (Sachsen-Klasse) oder Korvetten (K130) überflüssig machen
könnte.