Hallo zusammen!
Ich habe eine Frage, die mich bezüglich der Antennenzündung von Ankertauminen umtreibt. Bei dieser Zündart ist an der Mine ein Kupferkabel angebracht, das z.B. via Boje über dem Minengefäß emporragt bzw. isoliert am Ankertau nach unten gestreckt wird. Berührt jetzt ein Körper aus Eisen oder Stahl diese Antenne, bildet sich aus dem Kupfer der Antenne, dem eisernen Schiffskörper und dem salzigen Meerwasser als Elektrolyt eine elektrochemische Spannungsquelle, deren Spannung den Zerknall der Mine auslöst. Das funktioniert im Test alles auch wunderbar, es können damit problemlos Spannungen bis 0,2 V erzeugt werden. Dadurch, dass die Antennen bis zu 30 m unter/über der eigentlichen Mine reicht, vergrößert sich der Zündbereich entsprechend nach unten bzw. oben. Somit lassen sich z.B. Minensperren gegen U-Boote auch ohne aufwendige Tiefenstaffelungen der Minen und mit entsprechend weniger Minen realisieren.
Was mich nun aber verwirrt, ist, dass Schiffskörper in den wenigsten Fällen metallisch blank sind, sondern mit Farbe gegen Korrosion geschützt werden. Damit ist aber eine direkte, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Material der Antenne und dem Material des Schiffskörpers eigentlich nicht möglich. Wie kann dann aber die Antennenzündung arbeiten bzw. die notwendige leitende Verbindung erzwungen werden?
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch
Hallo Schorsch,
hilft dir vl. dies weiter?
http://www.minenjagd.de/minenjagd/minen/ankertauminen/dt_ankertauminen/emc.php (http://www.minenjagd.de/minenjagd/minen/ankertauminen/dt_ankertauminen/emc.php)
Beste Grüße
Hallo Alex,
leider hilft mir der Link von Dir nicht wirklich weiter. Das Funktionsprinzip der Antennenzündung ist mir klar, lediglich beim Verständnis der praktischen Umsetzung hapert es, da es für eine erfolgreiche Zündung einen direkten Kontakt zwischen dem Kupfer der Antenne und dem Metall des Schiffskörpers geben müsste. Das einzige blanke Metall, was derzeit ich bei einem Schiff vor meinem geistigen Auge habe, ist die Schiffsschraube (da aber dürfte bei einer Bronze- oder Messing-Legierung der erreichbare Potentialunterschied zum Kupfer der Antenne relativ gering ausfallen) und die Opferanoden im Heckbereich (mit dem verwendeten Zink sollte ein brauchbarer Potentialunterschied zustande kommen; aber die Dinger sind so klein und meines Wissens nach gab es die an U-Booten üblicherweise auch nicht).
Dennoch Danke für Deine Anwort.
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch
@H. Bleichrodt, kannst Du bitte auch noch ergänzend noch mal den ersten link einstellen. Bin zwar kein Sperrwaffentechniker, aber ich denke damit kann ich das Rätsel für Schorsch lösen.
Ich bin da an anderer Stelle noch fündig geworden: http://www.minenjagd.de/minenjagd/minen/zuender/beruehrzuender.php (http://www.minenjagd.de/minenjagd/minen/zuender/beruehrzuender.php)
@Schorsch, Du mußt Dich von der Vorstellung lösen, durch den Schiffsrumpf selbst fließt zur Zündung ein Strom, so wie bei einem Klingeltaster der gedrückt wird. Aus dem link oben:
ZitatEine Berührung der Antenne bewirkt die Auslösung, hierbei bilden die Kupferantenne und der stählernde Schiffsrumpf ein galvanisches Element der einen elektrischen Strom erzeugt, der wiederum über ein Relais die Zündung auslöst.
Meine Vorstellung ging in dieselbe Richtung wie deine Antwort.
Ich hatte mehrere Tabs geöffnet und dann die falsche Seite verlinkt. Da meine Frau im
Hintergrund( Du wir wollen gehen :roll: ) stand, habe ich schnell noch die letzte Seite verlinkt.
Sorry :MZ:
Trotzdem hier der erste Link nochmal:
http://www.marine-welt.com/index.php?option=com_content&view=article&id=96:kleine-minenkunde-ankertaumine&catid=33:minenkunde&Itemid=142 (http://www.marine-welt.com/index.php?option=com_content&view=article&id=96:kleine-minenkunde-ankertaumine&catid=33:minenkunde&Itemid=142)
Alex
Möchte mich der Meinung von Schorsch anschliessen : Der Zündvorgang wird eingeleitet durch das sich bildende Galvanische Element , bestehend aus der Kupfer-Halbzelle und der Eisenhalbzelle , wodurch ein max. Spannungspotenzial bis zu 0,79 V
je nach Leitfähigkeit der elektrolytischen Flüssigkeit entsteht , hier in dem Fall das gut leitende salzhaltige Meerwasser .
Der dann fliessende Strom erregt ein hochempfindliches Relais im Minenkörper , das dann den Zündmechanismus auslöst .
Was die Korrosions-Beschichtung anbetrifft ist diese auch mit Fe - Molekülen durchsetzt , somit würde auch die Spannung der
Eisen-Halbzelle an der Aussenhaut anstehen, unabhängig von evtl. blanken Metallteilen am Bug eines U-Bootes .
:MG: Halina
Zitat von: Schorsch am 22 April 2014, 12:14:35
... Berührt jetzt ein Körper aus Eisen oder Stahl diese Antenne, bildet sich aus dem Kupfer der Antenne, dem eisernen Schiffskörper und dem salzigen Meerwasser als Elektrolyt eine elektrochemische Spannungsquelle, deren Spannung den Zerknall der Mine auslöst. Das funktioniert im Test alles auch wunderbar, es können damit problemlos Spannungen bis 0,2 V erzeugt werden...
Hallo @Schorsch,
ich habe mir im Zuge des threads mal die älteren russischen U-Boot-Abwehrminen vorgenommen, um mich der Fragestellung zu nähern. Ich glaube, dass die o.g. grundsätzliche Betrachtung der elektrischen Zündung einer Überprüfung bedarf.
Bei der Mine AG um 1940 sind - wie bereits beschrieben - jeweils eine Antenne nach oben und eine Antenne nach unten ausgefahren worden. Das ganze sieht dann ungefähr so aus --/>/> Skizze (http://bse.sci-lib.com/a_pictures/18/10/213579036.jpg). Die Nr. 2 stellen die Antennen dar. Für diese wurden übrigens ca. 30 kg teures und rares Kupfer verwendet. Die Funktion wurde in "Waffen der vaterländischen Flotte. 1945-2000", A.B. Shirokorad, S. 336-337, dahingehend beschrieben, dass sich zwischen der oberen und der unteren Antenne ein "... ausgewogenes elektrisches Potenzial im Meerwasser... " einstellte. Berührte ein U-Boot eine der Antennen, ist die Balance (Anm. OLPE: des Potenzials) gestört worden, so dass der Zündstromkreis der Mine ausgelöst wurde.
Bei späteren Varianten wurde die kupfernen Antenne dann gegen stählerne ersetzt (Mine AGSB), was aber die Funktion nicht wesentlich beeinflusst hat, aber die Einsatzdauer in See verdoppelte.
Damit sich ein U-Boot nicht zwischen den Antennen hindurchbewegen konnte, gab es an der Mine noch die üblichen 'Hörner'.
Ich hoffe, dass ich etwas zur Beantwortung der Frage beitragen konnte.
Grüsse
OLPE
Hallo zusammen,
zunächst ein Dankeschön für die rege Beteiligung an unserer kleinen Diskussion. Leider konnte allerdings das eigentliche Problem, das mich dazu brachte, diesen Thread anzustoßen, noch nicht gelöst werden: Wie stellt man eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kupfer der Antenne und dem Metall des Schiffskörpers sicher, damit das galvanische Element, das die Zündung auslösen soll, überhaupt entstehen kann?
Ich habe noch einmal mögliche Szenarios und deren (vermeintliche?) Schwachpunkte, die sichere Zündung betreffend, zusammengestellt:
a) blanker Schiffskörper - d.h. das entsprechende Fahrzeug würde ohne Korrosionsschutz unterwegs sein; u.U. aber bedeutsam, wenn Minen mit Antennenzündung mittels Räumgeschirren, die aus unbeschichteten Stahlseilen aufgebaut sind, beseitigt werden sollen
b) elektrisch leitfähige Farbe am Unterwasserschiff - Gibt es so etwas überhaupt? Wie ist die Gefährdung durch elektrochemische Kontaktkorrosion am Schiffskörper an Stellen, an denen unterschiedliche Metalle aufeinandertreffen und u.U. die Farbe beschädigt ist?
c) blanke Schiffsschraube - zu geringer erreichbarer Potentialunterschied zwischen Schraubenmaterial und Kupferantenne
d) Kontakt über Opferanoden - nur kleine Trefferfläche bzw. evtl. gar nicht an U-Booten vorhanden
Dann ist mir noch ein interessanter Hinweis in der M.Dv. 13 ,,Seekriegsanleitung", Teil III, Heft c ,,Sperrwaffen", auf Seite 41 bei der Beschreibung der Funktionsweise der Antennenzündung untergekommen:
Zitat...die Antennenboje aus Kunstharzpressstoff besitzt Stacheln aus Hartkupfer, die mit der oberen Antenne leitend verbunden sind...
Ist der Sinn der erwähnten Spitzen, durch einen Farbauftrag oder einen eventuellen Bewuchs am Schiffsrumpf bis aufs blanke Metall durchstoßen zu können?
Olpes Fund ist ebenfalls ausnehmend interessant, nur versagt in dem geschilderten Falle meine Vorstellung, wie mit Antennen aus Stahlseil und dem stählernen Rumpf eines U-Bootes elektrochemisch eine Spannung erzeugt werden soll, welche die Mine schlussendlich zündet. Ist es möglich, dass die modifizierten Minen eventuell einen ähnlichen Zündmechanismus wie die deutschen Reißleinenzündungen oder die Kontaktauslöse-Einrichtungen aufwiesen?
Tja, irgendwie ist das alles noch ziemlich unbefriedigend; aber wenigstens weiß ich jetzt, wozu der Kupferteller am Minengefäß bei der Antennenzündung wichtig ist. Diesbezüglich hatte ich einen kleinen Denkfehler, den ich für mich inzwischen berichtigen konnte.
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch
Hallo,
ich versuche, das Thema anhand der elektochemischen Vorgänge zu betrachten:
- Mine wurde in See gelegt, die Kupferantennen sind ausgefahren. Elektrochemisch gesehen, ist hier zusammen mit dem Seewasser ein s.g. Halbelement entstanden
- das salzhaltige Seewasser (Elektrolyt) führt zu einem negativen Aufladen des Kupferdrahtes (Elektrode). Metallionen gehen in die Lösung, die frei werdenen Elektronen bleiben im Metall
- neben weiteren chemischen Vorgängen stellt sich ein Gleichgewicht (Balance) ein
- nähert sich eine ,unedlere Elektrode' in Form eines stählernen U-Bootes ... :-D ..., entsteht durch die beiden Halbelemente ein galvanisches Element mit einer Summenspannung entsprechend der Spannungsreihe. Ein Strom fließt aber noch nicht (!). Dieser kann erst bei direktem Kontakt zustande kommen (bei manchen Minen mit Antennenzündern sind in der Tat Metallspitzen vorhanden, siehe: Minen mit 'Spike Horns' (http://hnsa.org/doc/mineid/index.htm)).
- meine Vermutung: der entstehende Stromfluss (analog Kurzschluss) wirkt auf die Kupferantenne (nun als Leiter), der letztlich das Zündrelais in der Mine anzieht (das kann bei 0,6V bis 0,2V – je nach Einstellung der Empfindlichkeit – erfolgen)
Wichtig nach meinem Dafürhalten ist die direkte Berührung Kupfer-Eisen, welches den Stromfluss in Gang setzt.
Grüsse
OLPE
Aussehen der U.S.-Antennenminen siehe auch: Mines Type MK-6 (http://www.hnsa.org/doc/mines-usn/index.htm) und Prinzipskizze (http://www.navweaps.com/Weapons/WAMUS_Mines.htm)
Hallo nocheinmal,
Zitat von: olpe am 25 April 2014, 21:24:43
(...)
Wichtig nach meinem Dafürhalten ist die direkte Berührung Kupfer-Eisen, welches den Stromfluss in Gang setzt.
(...)
..und genau das ist der Kasus knaxus, um den es mir geht: Wie wird diese direkte Berührung erreicht? Die Stacheln am Auftriebskörper (und eventuell am Minengefäß) allein können es ja nicht sein, denn da sind ja noch die ca. 60 m Antenne, die man dafür gegebenenfalls auch nutzen möchte.
Mit freundlichen Grüße
Schorsch
Zitat von: olpe am 25 April 2014, 21:24:43Wichtig nach meinem Dafürhalten ist die direkte Berührung Kupfer-Eisen, welches den Stromfluss in Gang setzt.
Meiner Ansicht nach nicht, ganz im Gegenteil: Wenn man bei einem galvanischen Element beide Metalle direkt verbindet, hat man einen inneren Kurzschluß der die Spannung zusammen brechen lässt. Der Strom fließt außen zwischen den Halbzellen. Im klassichen Schulversuch bringt der ein Glühlämpchen zum Leuchten, bei einer Seemine soll es BUMM machen. Die Frage
wie ist aber tatsächlich vertrackt, wenn man wie Schorsch das näher betrachtet.
Bei dem ursprünglichen und von Alex wieder nachgereichten link dachte ich, es liegt an dem
isolierten Kupferkabel. Das hat keinen Kontakt zum Seewaser, also kein Elektrolyt, keine galvanische Zelle, und es passiert nichts. Wird die Isolierung durch ein vorbei fahrendes Schiff beschädigt, entsteht durch das Seewasser ein Potential, das man zur Zündung nutzen kann. Wie bei dem Säurezünder von Alex link, oder im ersten Bild (Figure 17) hier: http://www.navweaps.com/Weapons/WAMUS_Mines.htm (http://www.navweaps.com/Weapons/WAMUS_Mines.htm) Keine Ahnung ob das tatsächlich so ausgeführt wurde, aber es gab offenbar noch andere Antennenzünder wie bei Figure 19 direkt darunter. Und deren Funktionsweise kann ich so unmittelbar nicht wirklich nachvollziehen.
Ich probier mal was...
@Olpe, kannst Du mir die erwähnte M.Dv zukommen lassen?
Zitat von: Elektroheizer am 26 April 2014, 12:44:03
@Olpe, kannst Du mir die erwähnte M.Dv zukommen lassen?
Hallo,
ich gebe die Frage gern an @Schorsch weiter ... --/>/> sein post (http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,21690.msg242882.html#msg242882) :-)
Grüsse
OLPE
Hallo Elektroheizer!
Ich hatte die vorgeschlagenen Materialkombinationen tatsächlich einfach in eine Salzlösung getunkt und gemessen, was sich für Spannungen ergeben, getreu dem Motto: ,,Probieren geht über Studieren!"
Hier die Eckdaten:
- 6 l Wasser, in dem 180 g Kochsalz aufgelöst wurden (Meerwasser hat durchschnittlich einen Salzgehalt von 3,5%)
- zwei Stücke halbzölliges Kupferrohr im Abstand von 35 cm in den diagonal gegenüberliegenden Ecken eines kleinen Aquariums, jeweils verbunden mit den Kontakten eines Vielfachmessgerätes
Folgende Materialien habe ich dann mit jeweils einer der beiden Kupferelektroden in Kontakt gebracht. Es ergaben sich dabei die nachstehend aufgeführten Spannungen zwischen den beiden Kupferelektroden:
- 0,19 V bei einem Nagel aus Stahl,
- 0,5 V bei dem Aluminium eines Sparschälers,
- 0,75 V mit einer verzinkten Schraube,
- 1,2 V mit dem Magnesium eines Feuerstarters (mit beeindruckender Gasbildung um das Magnesium herum).
Die Spannung trat immer erst auf, wenn sich die beiden verschiedenen Materialien direkt berührten, das bloße Eintauchen in die Salzlösung zog keine messbare Spannung nach sich.
Die erwähnte M.Dv. ist auf der ersten Daten-DVD von BigA zu finden (--/>/> Klick (http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,12551.0.html)!). Solltest Du damals nicht mit im Verteiler gewesen sein, lass' es mich wissen.
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch
Das mit der DVD von BigA hatte ich mitgekriegt, aber die Chance nicht wahrgenommen weil das nicht mein spezielles Interessengebiet ist.
Bei ,,Probieren geht über Studieren!" war ich auch schon :-D Mit etwa ähnlichen Ergebnissen wie bei Dir. Allerdings etwas anders: je ein Stück Blumendraht und Kupferkabel an das DMM angeschlossen und eingetaucht. Weder von der Leerlaufspannung noch vom Kurzschlußstrom hab ich da was verwertbares gefunden.
In diesem Zusammenhang würde mich näheres zu dem von Dir erwähnten Kupferteller interessieren.
Hallo Elektroheizer,
ich habe Dir --/>/> hier (http://www.file-upload.net/download-8861315/M.Dv.Nr.13-Seekriegsanleitung---Teil-III--Heft-c--Sperrwaffen--1940-.pdf.html) die erwähnte M.Dv. abgelegt. Die Seitenangabe im Posting weiter oben bezieht sich auf die Seitenzahl des gedruckten Originals, nicht auf die des pdf-Dokumentes.
Der flächige Kupferteller stellt eine der beiden Elektroden meinem kleinen Versuch dar. Die andere Elektrode entspricht der Antenne. Berührt das unedlere Metall eines Schiffskörpers diese Antenne, wird diese auf das Potential des unedleren Metalls gebracht und der dabei entstehende Potentialunterschied zwischen Antenne und Teller (= Spannung) ist der Zündimpuls für die Mine. Du findest im Regelfalle diese Flächenelektrode auf der Oberseite des Minengefäßes der Minen, die mit einer Antennenzündung ausgerüstet sind, und das unabhängig vom Herstellerland der jeweiligen Mine (Siehe dazu unten die Abb. einer britischen Mk. III oder die von olpe verlinkte Skizze bei navweaps.com!).
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch
Danke für die M.Dv. und sorry für die Verwechselung.
Diese massige Kupferelektrode ist die Lösung, die macht aus dem galvanischen Element eine Spannungsquelle mit ausreichend niedrigem Innenwiderstand, um einen Zünder aus zu lösen.
Hallo,
Zitat von: Schorsch am 27 April 2014, 15:31:12
... getreu dem Motto: ,,Probieren geht über Studieren!"
... Klasse! ... top ...
Bezogen auf den 'Teller' daher auch --/>/> im Bild (http://www.navweaps.com/Weapons/WAMUS_mk6_firing_sketch_pic.jpg) die upper copper plate(s) und die lover copper plate ...
@Schorsch, hast Du auch mal probiert, die unedlere Elektrode mit Isolierung (als U-Bootskörper mit Farbe und Bewuchs) zu simulieren ?
Grüsse
OLPE
Solltet ihr ein neues Patent entwickeln, dann wäre es nett wenn ihr Kalli als Forentreiber ein wenig beteiligt. 8-)
Zitat von: olpe am 27 April 2014, 21:47:47
@Schorsch, hast Du auch mal probiert, die unedlere Elektrode mit Isolierung (als U-Bootskörper mit Farbe und Bewuchs) zu simulieren ?
Hatte ich auch, bei meinem ersten Ansatz. Je ein Stück Blumendraht als Ankertaukette und Klingeldraht für das Kupferkabel. Dann ein Schiff simuliert mit einer Gripzange mit einigen Stücken Eisenblech. Bei Kontakt mit dem Kupferkabel kehrte sich das Potential um auf minus 30 mV. Die Leerlaufspannung war 190 mV, der Kurzschlußstrom 0,36 mA und einer Kurzschlußspannung von 3 mV.
Das ganze mit einem etwa Bierdeckelgroßen Stück Kupferblech, entsprechend der Kupferplatte nach dem Hinweis von Schorsch: Leerlaufspannung 210 mV (der leichte Anstieg kommt daher daß zunehmend Eisenteilchen in Lösung gingen, zu erkennen an der Gelbfärbung des Wassers), Kurzschlußstrom 2,2 mA. Bei Kontakt vom "Schiffsrumpf" mit dem Eisendraht wie erwartet eine signifikante Erhöhung des Kurzschlußstrom auf 5,5 mA bei einer Kurzschlußspannung von 55 mV. Aus elektrotechnischer Sicht ist ein kleinerer Innenwiderstand.
Zwischen Kupferkabel und Ankertaukette hat man immer ein galvanisches Element, das liefert aber kaum Strom. Nur mit einer massiven Kupferelektrode und dem Schiffsrumpf fließt genug Strom, um etwa in Relais anziehen zu lassen.
Hallo zusammen!
Zitat von: olpe am 27 April 2014, 21:47:47
(...)
@Schorsch, hast Du auch mal probiert, die unedlere Elektrode mit Isolierung (als U-Bootskörper mit Farbe und Bewuchs) zu simulieren?
(...)
Nein, leider habe ich diese Möglichkeit nicht austesten können. Beim Bewuchs krankt die Sache einfach daran, dass ich als Binnenländer nur schwer entsprechende Seepocken und ähnliches Getier in Reichweite habe und auch der Zugriff auf Schiffsbodenfarbe, wie sie im Zweiten Weltkrieg verwendet wurde, ist ebenfalls nur sehr eingeschränkt möglich. Aber jetzt mal ohne Blödelei, genau der fehlende Überblick über den Einfluss dieser ,,Dreckeffekte", brachte mich dazu, die Eingangsfrage zu stellen. Das Prinzip der Zündung ist klar, nur die konkrete Umsetzung wartet halt mit noch vielen Fragezeichen auf.
Zitat von: t-geronimo am 27 April 2014, 21:54:37
Solltet ihr ein neues Patent entwickeln, dann wäre es nett, wenn ihr Kalli als Forentreiber ein wenig beteiligt. 8-)
Das gibt's doch alles schon seit etwa 100 Jahren. Wir betreiben also nur etwas ,,Reverse Engineering". Aber sollten sich aus diesen Überlegungen Einnahmen ergeben, werden wir unseren Verpflichtungen aber sofort und mit großer Freude nachkommen... :MLL:
Zitat von: Elektroheizer am 27 April 2014, 23:35:49
(...)
Zwischen Kupferkabel und Ankertaukette hat man immer ein galvanisches Element, das liefert aber kaum Strom. Nur mit einer massiven Kupferelektrode und dem Schiffsrumpf fließt genug Strom, um etwa in Relais anziehen zu lassen.
(...)
Die Kupferteile der Antennenzündung sind, bis auf das Salzwasser als Elektrolyt, gegen den Rest der Mine elektrisch isoliert, damit ein Stromfluss durch das von Dir beschriebene Element gerade nicht entsteht. Dieser sonst permanent vorhandene Strom, in Verbindung mit der dabei auftretenden Elektrolyse, würde in diesem Falle langfristig die Mine beschädigen. (Siehe auch dazu:
Zitat von: Elektroheizer am 27 April 2014, 23:35:49(...)
der leichte Anstieg kommt daher daß zunehmend Eisenteilchen in Lösung gingen, zu erkennen an der Gelbfärbung des Wassers
(...)
Das war übrigens mein weiter oben erwähnter anfänglicher Denkfehler, als ich noch der Ansicht war, dass sich die Spannungen des einen Elements aus Minengefäß/Ankertau und Antenne und des zweiten Elements aus Schiffskörper und Antenne gegenseitig aufheben und so die Zündung ausgelöst würde. Wie gesagt, das war aber, bevor olpe die Prinzipskizze zur Antennenzündung bei navweaps gefunden und verlinkt hatte.
Mit freundlichen Grüßen
Schorsch