DD211766B1

DD211766B1 - LEAVED, CONTROLLABLE UNDERWATER BODY

Info

Publication number: DD211766B1
Application number: DD24490282A
Authority: DD
Inventors: Lothar Wolff; Hartwig Stamer; Horst Gruner
Original assignee: Lothar Wolff; Hartwig Stamer; Horst Gruner
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1988-07-27
Also published as: DD211766A1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Stromungskorper, der als geschleppter, steuerbarer Geratetrager fur die Unterwasserforschung eingesetzt werden kannThe invention relates to a Stromungskorper that can be used as a towed, controllable Geratetrager for underwater research

Der Korper wird mitt eines Kabels geschleppt und kann zwischen der Horizontalen und der Vertikalen in beliebiger Richtung ferngesteuert werdenThe body is towed with a cable and can be remotely controlled between the horizontal and the vertical in any direction

Er ist insbesondere fur die unbemannte Unterwasserforschung gedacht und ist zur Aufnahme einer Vielzahl von Meß- und Beobachtungsgeraten, die im Inneren des Stromungskorpers Platz finden, geeignetIt is particularly intended for unmanned underwater research and is suitable for receiving a variety of measuring and observation devices that fit inside the Stromungskorpers

Characteristic of the known technical solutions

Bei einem bekannten Schleppkorper (DE-OS 2537224) besteht der Korper aus einem größeren Antnebsorgan, das zum Zwecke der Krangungsstabilisierung wie ein Kastendrachen geformt istIn a known Schleppkorper (DE-OS 2537224), the body consists of a larger Antnebsorgan, which is shaped for the purpose of crane stabilization as a kast kite

Unterhalb des Antriebsorgans ist eine als Stabilisator wirkende Platte angebracht, in die ein oder mehrere strorrungsmaßig gunstig ausgebildete Druckkörper zur Aufnahme von Meßgeraten eingesetzt werden können Die punktartige Schleppseilaufhangung befindet sich an dem Vorderende des Korpers Am hinteren Ende ist ein Höhenruder angebracht Ein anderer Schleppkorper (US-PS 3688730) besteht aus einem Rumpf mit elliptischem Querschnitt, der statischen Auftrieb erzeugt Durch einen tiefliegenden Ballastkorper wird die Gewichtsstabilitat gewährleistet Im hinteren Bereich befinden sich tragflugelartig ausgebildete Flossen zur seitlichen Stabilisierung sowie das Höhenruder Die Gerategehause werden an geeigneten Stellen außen befestigt und müssen deshalb stromungsgunstig geformt sein Die Schleppseilaufhangung erfolgt an einem Bügel, dessen Achse im Rumpf des Auftriebskörper liegtBelow the drive member acting as a stabilizer plate is mounted, in which one or more strorrungsgradig favorably designed pressure hull can be used to hold Meßgeraten The point-like tow hitch is located at the front end of the body At the rear end, an elevator is attached Another tow body (US PS 3688730) consists of a hull with elliptical cross-section, the static buoyancy is ensured by a low-lying Ballastkorper the weight stability in the rear wing-like fins are designed for lateral stabilization and the elevator The Gerategehause be attached at appropriate locations outside and must therefore formed stromungsbunstig The tow suspension takes place on a stirrup whose axle lies in the hull of the buoyant body

Der Nachteil der oben beschriebenen Korper ist, daß nur soviel Nutzvolumen zur Verfugung steht, wie von außen Druckgehause Platz finden Da diese außen anmontiert werden, kann der Gang des Korpers dadurch leicht beeinflußt werden Diese Konstruktionsformen sind fur komplexe Forschungsaufgaben, ζ B die Kombination von Unterwasserfernseh Ausrüstungen, kombiniert mit Geraten iur verschiedene Meßprogramme, nicht geeignetThe disadvantage of the body described above is that only as much useful volume is available, as from the outside Druckgehause find space Since these are mounted on the outside, the passage of the body can be easily influenced These forms of construction are for complex research tasks, ζ B the combination of underwater television Equipment, combined with devices in different measuring programs, not suitable

Außerdem ist bei beiden Korpern nur eine Honzontal^teuerung, keine raumliche Steuerung Tioghch Ein weiterer Schleppkorpertyp (DE-OS 2207880) besteht aus einem kegelförmigen Rumpf, Tragflachen und einer Seitenflosse, die zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind An der Hinterkante der Tragflachen sind die Ruder zur Höhensteuerung angebracht, wahrend an der Seitenflosse das Seitenruder befestigt istIn addition, in both bodies only a Honzontal ^ teuerung, no spatial control Tioghch Another Schleppkorpertyp (DE-OS 2207880) consists of a conical hull, wings and a fin, which are combined to form a unit at the trailing edge of the wings are the rudders to Height control attached, while at the fin fin the rudder is attached

Von diesem Schleppkorpertyp sind eine Reihe von Varianten gebaut worden Dieser Schleppkorpertyp, der insbesondere fur Rudersteuerung ausgelegt ist, hat den Nachteil, daß er bei starker seitl.cher Auslenkung, d h bei starkem Kippen um die Langsachse, zum „Trudeln" neigt Der bei komplexen Aufgabenstellungen erforderliche Raumbedarf zur Unterbringung der Gerate und Einrichtungen erfordert große Hauptabmessungen und eine komplizierte Formgebung der Einbauteile Die Herstellung des aus verschiedenen Funktionsteilen (Rumpf, Tragflachen, Steuerorgane) zusammengesetzten Korpers erfordert einen hohen technologischen AufwandFrom this Schleppkorpertyp a number of variants have been built This Schleppkorpertyp, which is designed especially for rudder control, has the disadvantage that it tends to "spin" with strong seitl.der deflection, ie with strong tilting around the longitudinal axis of complex tasks Required space required to accommodate the devices and equipment requires large main dimensions and a complicated shape of the built-in parts The production of the assembled of various functional parts (hull, wings, control organs) body requires a high technological effort

Gemäß DWP 151283 ist ein Verfahren und eine darauf basierende Einrichtung zur Steuerung von Unterwasser Schleppkorpern bekannt, bei der die Steuerung durch die relative Verlagerung des Masse und/oder Auftriebsschwerpunktes um die Langsachse des Schleppkorpers erfolgtAccording to DWP 151283 a method and a device based thereon for controlling underwater towed bodies is known, in which the control is effected by the relative displacement of the mass and / or the center of lift about the longitudinal axis of the towed body

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen als Geratetrager fur die Unterwasserforschung geeigneten sicher steuerbaren, technologisch einfach herstellbaren und dabei ein gunstiges Verhältnis von Nutzvolumen zu Bauabmessungen aufweisenden Unterwasser Korper zu schaffenThe invention has the aim of creating a suitable as a device storage for underwater research safely controllable, technologically easy to produce and at the same time a favorable ratio of useful volume to construction dimensions having underwater body to create

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen gangstabilen Unterwasser-Korper gleichzeitig als hydrodynam sches Trag- und Schutzorgan fur eine Vielzahl von Einrichtungen und Geraten fur die Unterwasserforschung auszubilden, wobei mittels speziellen Einsatzzweoken angepaßter, unterschiedlicher Steuerungsprinzipien und mit diesen erzeugter Meiner Steuerantriebsmomente große Auslenkkrafte fur die Horizontal- und Vertikalsteuerung erzeugt werden sollenThe object of the invention is to form a stable underwater body at the same time as a hydrodynamic support and protective device for a variety of facilities and devices for underwater research, which adapted by special Einsatzzwecken, different control principles and with these generated My control drive torques large deflection forces for Horizontal and vertical control to be generated

Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe durch einen steuerbaren Unterwasser Korper gelost, der mittels eines Kabels mit einem Schleppfahrzeug verbunden und dadurch gekennzeichnet ist, daß er die Form eines relativ stark gewölbten, vorzugsweise asymmetrischen Tragflugeis mit einem sehr großen Seitenverhältnis von t/b 0,66 bis 1,33 besitzt, dessen Hinterkante weitgehend abgeschnitten istErfmdungsgemaß this object is achieved by a controllable underwater body, which is connected by means of a cable to a towing vehicle and characterized in that it takes the form of a relatively highly curved, preferably asymmetric Tragschwugeis with a very large aspect ratio of t / b 0.66 to 1 , 33, whose trailing edge is largely cut off

Ein weiteres erfindungsgerraßes Merkmal des Unterwasser-Korpers besteht dann, daß er an einem motorisch verstellbaren Schleppbugel au^fqehangt ist, dessen ortsfeste Drehachse im Profildruckpunkt liegt Auf Grund der Druckpunktstabihtat des Profils entsteht eine quasi momentenfreie BugeisteuerungAnother erfindungsgerraßes feature of the underwater body is then that he is on a motor-adjustable Schleppbugel au ^f qehangt whose stationary axis of rotation lies in the profile pressure point Due to the Druckpunktstabihtat the profile creates a quasi moment free Bugeisteuerung

exemplary

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden Es zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment

Fig 1 eine Seitenansicht des Unterwasser Korpers und Fig 2 eine Draufsicht des Unterwasser KorpersFigure 1 is a side view of the underwater body and Figure 2 is a plan view of the underwater body

Fur Unterwasserforschungsaufgaben wird ein kabelgeschleppter, steuerbarer Unterwasser Korper eingesetzt, dessen Profilform der eines vorzugsweise symmetrisch ausgebildeten, gedrungenen Tragflugeis entspricht Von einem Tragflügel üblicher Vorstellung unterscheidet sich der Unterwasser Korper durch sein wesentlich g oßeres Seitenverhältnis t/b im Bereich von 0,66 bis 1,33 die normalerweise spitz zulaufende Hinterkante ist weitgehend abgeschnitten Diese Maßnahme dient sowohl der gunstigen Gestaltung des Verhältnisses Bauabmessungen/Nutzvolumen als auch zur beabsichtigten Erzeugung von den Gang des Unterwasser Korpers stabilisierenden Turbulenzen, die zur Erhöhung des hydrodynamischen Wiederstandes an der Heckkante fuhren Der Gang des Unterwasserkorpers wird außerdem durch am hinteren Teil seitlich angebrachte Endscheiben 7, die ein Ablaufen des Wassers verhindern, stabilisiert Der hydrodynamisch als Tragflügel wirkende Unterwasser Korper nimmt in seinem Innenraum 11 Gerate und Einrichtungen fur Messungen foto und fernsehtechnologische Beobachtungen fur die Havariesicherheit und die Steuerung auf Außerdem ist im Innenraum 11 eine aus Gewichten 3, Auftriebskorpi_m 4 und Lochleisten 5, 6 bestehende Gewichts und Auftreibsschwerpunkt Einrichtung untergebracht, mit deren Hilfe der Unterwasser Korper entsprechend den Einsatz und Belastungsbedingungen getrimmt wirdFor underwater research tasks, a towed, controllable underwater body is used whose profile shape corresponds to that of a preferably symmetrical, squared wing. From a wing of conventional design, the underwater body is distinguished by its significantly greater aspect ratio t / b in the range of 0.66 to 1. 33 the usually tapered trailing edge is largely cut off This measure serves both the favorable design of the ratio construction dimensions / useful volume and the intended generation of the passage of the underwater body stabilizing turbulence, which increase the hydrodynamic resistance at the tail edge drove The passage of the underwater body also stabilized by laterally attached at the rear end plates 7, which prevent drainage of the water The hydrodynamically acting as a wing underwater body takes in its interior 11 devices and egg Moreover, in the interior space 11, a weight and center of gravity consisting of weights 3, buoyancy belts 4 and perforated strips 5, 6 are accommodated, by means of which the underwater body is trimmed according to the use and loading conditions becomes

Der Unterwasser-Korper ist an einem frei drehbaren Schleppbugel 1 aufgehängt, dessen Drehachse 2 in der Nahe des Profildruckpunktes D liegtThe underwater body is suspended on a freely rotatable Schleppbugel 1, the axis of rotation 2 is close to the profile pressure point D.

Die Höhensteuerung erfoglt durch das asymmetrisch angebrachte, ferngesteuert motorisch angetriebene Höhenruder 8 Da im Falle der extremen Auslenkung (Steuerung des Unterwasser Korpers in Richtung Wasseroberflache) das Höhenruder 8 infolge nachlassender Umstromung nur begrenzt wirksam sein kann, erfolgt eine Unterstützung und Stabilisierung durch das im Winkel γ fest angestellte, an der Unterseite des Unterwasser Korpers angebrachte und jetzt verstärkt angeströmte Zusatzruder 9 Diese Stabilisierung resultiert aus den hinter dem Unterwasser-Korper zusätzlich erzeugten Turbulenzen Bei der Höhensteuerung mittels des Höhenruders 8 dreht sich der Unterwasser Korper um die frei bewegliche Drehachse 2 des Schleppbugels Umgekehrt kann die Höhensteuerung durch eine Veränderung des Winkels φ mittels motorischen Antriebs des Schleppbugels 1 oder motorisches Verschieben der Drehachse 2 des Schleppbugels 1 erfolgen In diesen Fallen kenn das Höhenruder 8 entfallenThe height control erfoglt by the asymmetrically mounted, remotely controlled motor-driven elevator 8 Since in the case of extreme deflection (control of the underwater body toward the water surface) the elevator 8 due to decreasing Umstromung can be limited effect, support and stabilization is carried out by the angle γ firmly stabilized, attached to the underside of the underwater body and now increasingly inflated additional rudder 9 This stabilization results from the generated behind the underwater body turbulence In the height control by means of the elevator 8, the underwater body rotates about the freely movable axis of rotation 2 of Schleppbugels vice versa can the height control by a change in the angle φ by means of motor drive the towing ball 1 or motorized movement of the axis of rotation 2 of the towing ball 1 done in these cases know the elevator 8 accounts

Die Steuerung in der Horizontalen erfolgt durch Kippen des Unterwasser Korpers um seine y-Achse Die Kippbewegung kann durch asymmetrisch wirkende Querruder erzeugt werden Vorzuziehen ist jedoch das Prinzip der seitlichen Verlagerung der Schwerpunkte von Gewicht und Auftrieb (Pendelprinzip nach DWP 151283) mittels des DrehpendelsThe control in the horizontal is done by tilting the underwater body about its y-axis The tilting movement can be generated by asymmetrically acting ailerons However, the principle of lateral displacement of the centers of gravity and lift (pendulum principle according to DWP 151283) by means of the rotary pendulum is preferable

Die Gangstabilitat wird durch die Einstellung geeigneter Höhenlagen ΔΖ1, ΔΖ2 des Gewichtsschwerpunktes FG und des Auftriebsschwerpunktes FV erreichtThe gait stability is achieved by setting suitable altitudes ΔΖ1, ΔΖ2 of the center of gravity FG and the center of gravity FV

Ein zusätzliches stabilisierendes Element in bezug auf eine stabile Bugelstellung in allen Lagen wird dadurch erzeugt, daß die Bugelachse um Ay vor dem Profildruckpunkt D angeordnet wird Im Falle des gewählten symmetrischen Profils liegt der Druckpunkt D auf der Mittellinie bei etwa 0,25t Bei größeren Anstellwinkeln verschiebt sich der Profildruckpunkt D geringfügig nach hinten Diese Bedingung gilt fur druckpunktstabile symmetrische Profile, unsymmetrische Profile erfordern bei starker Profildruckpunkt Verschiebung (großes Ду) ein größeres SteuermomentAn additional stabilizing element with respect to a stable Bugelstellung in all positions is created by the axis of the bake Ay arranged in front of the profile pressure point D In the case of the selected symmetrical profile of the pressure point D on the center line is at about 0.25 t at larger angles of attack shifts the profile pressure point D slightly to the rear This condition applies to pressure point stable symmetrical profiles, asymmetric profiles require a larger control torque at high profile pressure displacement (large Ду)

Mit dem gewählten Profil können Anstellwinkel bis etwa 40°erreicht werden, ohne daß die Strömung abreißt und damit die Gangstabilitat nachlaßt Trotz des großen Seitenverhältnisses können damit große Auftriebsbeiwerte erzeugt werden Der Unterwasser Korper ist in Leichtbauweise gefertigt Er besteht aus einem Kastenprofil oder Rohrrahmen aus Leichtmetall Auf diesen Rahmen ist das zweiteilige, aus GFK Laminat gefertigte, leicht demontierbare und reparable Stromungsgehause 13 geschraubt Em Teil des Stromungsgehauses 13 besteht aus Plexiglas, um die Arbeit mit Foto und Fernsehkameras zu ermöglichenWith the selected profile angles of attack can be achieved up to about 40 °, without the flow breaks and thus the gait stability decreases Despite the large aspect ratio thus large lift coefficients can be generated The underwater body is made in lightweight construction It consists of a box section or tubular frame made of light metal This frame is the two-piece, made of fiberglass laminate, easily removable and repairable Stromungsgehause 13 screwed Em part of the Stromungsgehauses 13 is made of Plexiglas to allow the work with photo and television cameras

Die Meßgerate und Kameras sind aus Stabilitats und Gewichtungsgrunden in kugelformigpn Druckgehausen untergebracht, die neben ihrer Schutzfunktion die Funktion des Auftriebs übernehmenThe measuring devices and cameras are housed for stabilization and weighting purposes in ball-shaped pressure houses which, in addition to their protective function, take over the function of buoyancy

Der Unterwasser Korper besitzt damit einen statischen Restauftrieb und schwimmt bei nachlassender Umstromung aufThe underwater body thus has a static residual buoyancy and floats on decreasing Umstromung

Claims

1. Trailed, controllable underwater body, in particular for unmanned underwater research, which is connected by cable to a towing vehicle, characterized in that the Uiiterwasserkorper ά \ °. Shape of a relatively strongly curved, preferably symmetrical wing with an aspect ratio of t / b has 0.66 to 1.33 and the trailing edge is largely cut off.

2. Trailed, controllable underwater body according to item 1, characterized in that it is suspended on a motor-adjustable towing ball (1) whose stationary axis of rotation (2) is located in the profile pressure point D.