DE10057427B4

DE10057427B4 - Vorrichtung zur Tarnung von Schiffen

Info

Publication number: DE10057427B4
Application number: DE10057427A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dierfeld; Dieter Laskowski; Inge Radler
Original assignee: Blohm and Voss GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: DE10057426A1; DE10057427A1; DE10057429A1

Abstract

Vorrichtung zur Tarnung von Schiffen, die mindestens eine Sprühdüse, eine an die Sprühdüse angeschlossene Wasserversorgung sowie eine Wasserfördereinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) im Bereich einer Auflenstruktur (2) des Schiffes (1) angeordnet ist und daß die Sprühdüse (3) auf die Auflenstruktur (2) gerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tarnung von Schiffen, die mindestens eine Sprühdüse, eine an die Sprühdüse angeschlossene Wasserversorgung sowie eine Wasserfördereinrichtung aufweist.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um im Bereich einer Abgasleitung beziehungsweise eines Abgaskanals des Schiffes eine Kühlung der heißen Abgase durchzuführen. Der Austritt von ungekühlten Abgasen hätte eine leichte Infrarot-Ortbarkeit des Schiffes zur Folge, da heiße austretende Abgase relativ zur kühlen Umgebung zu einer leicht erkennbaren Infrarot-Signatur führen.
Eine Infrarot-Ortbarkeit eines Schiffes wird aber nicht nur durch austretende heiße Abgase erleichtert, auch andere Teile im Bereich der Schiffsaußenstruktur, die eine gegenüber der Umgebung deutlich höhere Temperatur aufweisen, haben eine leichte derartige Ortbarkeit zur Folge. Kritisch sind insbesondere große vertikale Bereiche des Schiffsrumpfes.

Möglichkeiten zur Verminderung einer Infrarot-Ortbarkeit eines Schiffes sind beispielsweise in der DE-OS 37 06 781 beschrieben. Hier wird unter Verwendung von Sprühdüsen und einer angeschlossenen Wasserversorgung ein das Schiff umgebender Wassernebel erzeugt, der eine Infrarot-Strahlung dämpft und zu unscharfen verbleibenden Konturen führt. Der Aufwand für eine Erzeugung eines derartigen Wassernebels ist jedoch erheblich, darüber hinaus werden auch die eigenen Ortungsfunktionen des Schiffes eingeschränkt und eine optische Überwachung der Umgebung beeinträchtigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine deutliche Verminderung der Infrarot-Ortbarkeit erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sprühdüse im Bereich einer Außenstruktur des Schiffes angeordnet ist und daß die Sprühdüse auf die Außenstruktur gerichtet ist.

Durch die Anordnung der Sprühdüsen im Bereich der Außenstruktur des Schiffes und durch die Orientierung der Absprührichtung der Kühlflüssigkeit mit einer Komponente auf die Außenstruktur ist es möglich, einen direkten und großflächigen Kontakt zwischen der Außenstruktur des Schiffes und der Kühlflüssigkeit hervorzurufen. Gegenüber einer Erzeugung eines Wassernebels in einer Umgebung des Schiffes kann hierdurch eine tatsächliche Verminderung der Temperaturunterschiede zwischen der Außenstruktur des Schiffes und der Umgebungstemperatur erreicht werden. Die Ortungsfunktion selber sowie die Möglichkeiten zur visuellen Umgebungsüberwachung werden in keiner Weise beeinträchtigt.

Bei einer geeigneten Anordnung der Sprühdüsen sowie bei Verwendung eines ausreichend leistungsfähigen Versorgungssystems ist es möglich, die Temperaturunterschiede zwischen der Außenstruktur des Schiffes und der Umgebungstemperatur auf einer Temperaturdifferenz unterhalb von 5°C zu halten. Bei einer Kombination mit einer gleichfalls effektiven Abgaskühlung kann hierdurch eine erhebliche Reduktion der Infrarot-Signatur erreicht werden.

Eine typische Anordnung zur Verminderung der Infrarot-Ortbarkeit. besteht darin, dass die Sprühdüse im Bereich einer Außenwand des Schiffes angeordnet ist.

Insbesondere ist daran gedacht, dass die Sprühdüse im Bereich eines Schiffsrumpfes angeordnet ist.

Eine weitere Verminderung der Infrarot-Signatur kann dadurch erreicht werden, dass die Sprühdüse in einer Umgebung eines Abgasrohres des Schiffes angeordnet ist.

Zur Optimierung einer eingesetzten Kühlwassermenge wird vorgeschlagen, dass die Wasserversorgung backbordseitig und steuerbordseitig unterteilbar ist.

Eine Möglichkeit zur Steuerbarkeit der Kühlwirkung wird dadurch bereitgestellt, dass im Bereich der Wasserversorgung mindestens eine Absperrarmatur angeordnet ist.

Eine automatische Steuerbarkeit wird dadurch unterstützt, dass die Absperrarmatur mit einem Stellelement gekoppelt ist.

Zur Kompensation von Erwärmungen aufgrund einer Abgaseinwirkung wird vorgeschlagen, dass im Bereich eines Schiffshecks angeordnete Sprühdüsen separat ansteuerbar sind.

Eine kompakte Ausführungsform bei gleichzeitig hoher Wirkung kann dadurch erreicht werden, dass mindestens eine der Sprühdüsen als eine Pralltellerdüse ausgebildet ist.

Zur Vermeidung einer Erhöhung der Radar-Signatur wird vorgeschlagen, dass die Sprühdüse in einem Ruhezustand bündig in der Außenstruktur positioniert ist.

Eine definierte Ruhestellung der Sprühdüsen kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Sprühdüse durch eine Federvorspannung in ihrer Grundpositionierung gehalten ist.

Eine hohe Funktionssicherheit wird dadurch unterstützt, dass die Sprühdüse durch einen Wasserdruck im Bereich der Wasserversorgung aus ihrer Grundpositionierung ausfahrbar angeordnet ist.

Eine besonders hohe Kühlwirkung wird auch dadurch erreicht, dass die Sprühdüse einen relativ zur Außenstruktur flachen Sprühwinkel aufweist.

Eine optimale Verminderung der Infrarot-Signatur im Bereich des Abgasstrahles wird dadurch erreicht, dass im Bereich eines Abgasaustrittes mindestens eine Zungendüse und mindestens eine Schlitzdüse angeordnet sind.

Eine typische Ausführungsform zur Erreichung einer hohen Wirkung bei geringem Aufwand besteht darin, dass im Bereich des Abgasaustrittes in lotrechter Richtung oberhalb des Abgasaustrittes eine Zungendüse und relativ zur Zungendüse seitlich und einander gegenüberliegend zwei Schlitzdüsen angeordnet sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1: eine Seitenansicht eines Schiffes mit schematisch eingezeichneter Wasserversorgung sowie typischer Anordnung von Sprühdüsen zur Kühlung der Außenstruktur des Schiffes,
2: eine heckseitige Ansicht des Schiffes,
3: einen Vertikalschnitt in einem mittleren Schiffsbereich,
4: eine Vorderansicht des Schiffes und
5: eine schematische Darstellung der Kombination einer Zungendüse sowie zweier Schlitzdüsen zur Abgasabschirmung sowie zur Abgaskühlung.
Gemäß der Ausführungsform in 1 ist ein Schiff (1) im Bereich seiner Außenstruktur (2) mit Sprühdüsen (3) versehen, die an eine Wasserversorgung (4) angeschlossen sind.
Insbesondere ist daran gedacht, die Wasserversorgung (4) mit einer Mehrzahl von Wasserfördereinrichtungen (5) auszustatten, wobei durch Absperrarmaturen (6), die jeweils mit Stellelementen (7) versehen sind, bei einem Auftreten von Schäden eine Segmentierung der Wasserversorgung (4) durchgeführt werden kann, so dass schadhafte Bereiche von der Wasserversorgung (4) abgekoppelt werden. Auch bei einem Auftreten von Schäden ist hierdurch gewährleistet, dass der restliche Bereich der Wasserversorgung (4) funktionsfähig bleibt.
Die Wasserversorgung (4) kann derart strukturiert sein, dass an einen oder an mehrere Horizontalstränge (8) eine Mehrzahl von Steigleitungen (9) angeschlossen sind, die jeweils über Absperrarmaturen (10) mit Stellelementen (11) vom Hauptstrang (8) abkoppelbar sind. Die Steigleitungen (9) speisen zugeordnete Sprühdüsen (3).
Insbesondere ist daran gedacht, die Sprühdüsen (3) entlang einer oberen Kontur der Außenstruktur (2) anzuordnen, um hierdurch zu gewährleisten, dass aufgrund der Schwerkrafteinwirkung an der Außenstruktur (2) herablaufendes Wasser für eine Optimierung der Kühlwirkung genutzt werden kann. Bei einer typischen Ausführungsform ist eine separate Ansteuerbarkeit auf der Backbordseite und der Steuerbordseite des Schiffes (1) realisiert, zusätzlich sind die Sprühdüsen (3) im Bereich eines Schiffshecks (12) separat ansteuerbar.
2 zeigt das Schiffsheck (12) mit zugeordneten Sprühdüsen (3) sowie Abgaskühldüsen (13). Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform werden als Abgaskühldüsen (13) eine Zungendüse (14) sowie zwei Schlitzdüsen (15) verwendet. In Abhängigkeit von einer jeweiligen Anordnung und Gestaltung des Abgasaustrittes (16) können aber auch andere Anordnungen und Anzahlen von Abgaskühldüsen (13) eingesetzt werden. Durch die Anordnung der Abgaskühldüsen (13) wird insbesondere erreicht, dass eine Vermischung des Abgases mit dem Kühlwasser weitgehend vermieden wird. Die Abgaskühldüsen (13) sorgen vielmehr dafür, dass um den Abgasstrahl herum ein Wassermantel bereitgestellt wird, der zum Einen eine Kühlung des Abgases durchführt und zum Anderen eine Abschirmung gegenüber einer Umgebung durchführt. Bei einer Durchmischung mit dem Abgas würden aufgeheizte Wassertropfen entstehen, die eine erhöhte Infrarot- Signatur zur Folge hätten.
Der Volumenstrom an Kühlwasser für die Abgaskühldüsen (13), die Reichweite des erzeugten Wassermantels sowie die Formgestaltung des Wassermantels werden an die jeweilige Austrittsmenge und die Austrittscharakteristik des Abgases angepasst.
3 veranschaulicht in einem Horizontalschnitt die Anordnung von Sprühdüsen (3) auf unterschiedlichen Niveauhöhen der Außenstruktur (2). Aus 3 ist eine Anordnung von Sprühdüsen (3) bei einer Blickrichtung auf den Bug des Schiffes (1) dargestellt. 5 veranschaulicht in einer vergrößerten Darstellung die Anordnung der Zungendüse (14) sowie von zwei Schlitzdüsen (15) im Bereich des Abgasaustrittes (16).
Gemäß einer typischen Ausführungsform sind die Absperrarmaturen (6, 10) an eine zentrale Steuereinheit angeschlossen, die in Abhängigkeit von einem jeweiligen Betriebszustand Öffnungs- und Schließpositionierungen vorgibt. Ebenfalls ist daran gedacht, zusätzliche manuell betätigbare Absperrarmaturen (6, 10) vorzusehen oder die Absperrarmaturen (6, 10) derart zu konstruieren, dass sowohl eine automatische und motorgesteuerte Betätigung als auch eine manuelle Betätigung durchführbar ist. Durch eine derartige manuelle Betätigbarkeit kann auch beim Auftreten von Schäden an der Steuerung eine Mindestfunktion des Systems aufrecht erhalten werden.
Die Sprühdüsen (3) werden vorzugsweise als Pralltellerdüsen realisiert. In einem Grundzustand ohne Aktivierung der Kühlfunktion schließen die Sprühdüsen (3) bündig mit der zu kühlenden Außenstruktur (2) ab. Erst nach einer Öffnung der Absperrarmaturen (10) werden die Sprühdüsen (3) aus der Außenstruktur (2) herausgedrückt und in einer Position gehalten, die ein direktes Ansprühen der Außenstruktur ermöglicht. Durch die Versenkung der Sprühdüsen (2) in einem unbenutzten Zustand wird eine unerwünschte Erhöhung der Radarsignatur vermieden. Ebenfalls ist daran gedacht, die Düsen hinsichtlich ihrer Farbgebung derart zu gestalten, dass kein Farbunterschied zur Außenstruktur (2) vorliegt.
Nach einer Deaktivierung der Kühlfunktion durch Schließen der Absperrarmaturen (10) werden die Sprühdüsen (3) von Federn in ihre Grundposition zurückgedrückt, so dass die Sprühdüsen (3) wieder mit der Außenstruktur (2) abschließen. Endstellungen sowohl im aktivierten als auch im deaktivierten Zustand werden mechanisch durch Anschläge vorgegeben. Durch die Positionierung der Sprühdüsen (3) im aktivierten Zustand wird ein jeweiliger Sprühradius in Abhängigkeit vom Volumenstrom und vom Druck definiert. Durch den jeweils realisierbaren Sprühradius wird ein Abstand der Sprühdüsen (3) relativ zueinander und zu einer Oberkante der Außenstruktur (2) festgelegt.
Die Prallteller der Sprühdüsen (3) werden derart gestaltet, dass die auf den Prallteller auftreffende Flüssigkeit in einer Weise umgelenkt wird, dass die Flüssigkeit in einem flachen Winkel auf die Außenstruktur (2) auftrifft. Ein Teil der Flüssigkeit wird hierdurch bei einem Aufprall auf die Außenstruktur (2) zerstäubt, der andere Teil läuft die Außenstruktur (2) herunter und führt eine Kühlung durch. Durch die jeweilige Beabstandung der Sprühdüsen (3) wird gewährleistet, dass alle zu kühlenden Bereiche auch mit der Kühlflüssigkeit erreicht werden.
Die Zungendüsen (14) sind in einer Weise konstruiert, dass eine jeweils verwendete Zunge einen in die Zungendüse (14) eintretenden Wasserstrahl derart ablenkt, dass eine Auffächerung erfolgt und eine sichelförmige Ausbreitung des Kühlwassers hervorgerufen wird. Ein Radius dieser Sichel wächst mit zunehmendem Abstand des austretenden Kühlwassers von der Düse. Der sichelförmige Kühlwassermantel umhüllt den Abgasstrahl über dessen gesamte Länge. Eine jeweilige Tropfengröße wird über den Wasserdruck reguliert. Durch die Konstruktion der Zungendüse (14) werden relativ große Tropfen erzeugt, um hierdurch eine Empfindlichkeit des Wassermantels gegen Störeinflüsse zu verringern.
Die Schlitzdüsen (15) werden mit relativ geringem Abstand zur Zungendüse (14) angeordnet. Eine volle Ausbildung des von den Zungendüsen (14) erzeugten sichelförmigen Wassermantels ist erst nach einem Mindestabstand von der Zungendüse (14) gewährleistet. Bis zu diesem Abstand einer maximalen Wirksamkeit wird von den Schlitzdüsen (15) die vorhandene Lücke im Wassermantel der Zungendüse (14) ausgefüllt. Jede Schlitzdüse (15) deckt hierbei einen Winkel von etwa 45° ab. Durch die Kombination der Zungendüse (14) und der Schlitzdüsen (15) kann hierdurch über die gesamte Länge des Abgasstrahles eine optimale Kühlung und Abschirmwirkung erreicht werden.

Claims

Vorrichtung zur Tarnung von Schiffen, die mindestens eine Sprühdüse, eine an die Sprühdüse angeschlossene Wasserversorgung sowie eine Wasserfördereinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) im Bereich einer Auflenstruktur (2) des Schiffes (1) angeordnet ist und daß die Sprühdüse (3) auf die Auflenstruktur (2) gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) im Bereich einer Auflenwand des Schiffes (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) im Bereich eines Schiffsrumpfes angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) in ei ner Umgebung eines Abgasrohres des Schiffes angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserversorgung (4) backbordseitig und steuerbordseitig unterteilbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Wasserversorgung (4) mindestens eine Absperrarmatur (6, 10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrarmatur (6, 10) mit einem Stellelement (7, 11) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Schiffshecks (12) angeordnete Sprühdüsen (3) separat ansteuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Sprühdüsen (3) als eine Pralltellerdüse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) in einem Ruhezustand bündig in der Außenstruktur (2) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) durch eine Federvorspannung in ihrer Grundpositionierung gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) durch einen Wasserdruck im Bereich der Wasserversorgung (4) aus ihrer Grundpositionierung ausfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (3) einen relativ zur Außenstruktur (2) flachen Sprühwinkel aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Abgasaustrittes (16) mindestens eine Zungendüse (14) und mindestens eine Schlitzdüse (15) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Abgasaustrittes (16) in lotrechter Richtung oberhalb des Abgasaustrittes (16) eine Zungendüse (14) und relativ zur Zungendüse (14) seitlich und einander gegenüberliegend zwei Schlitzdüsen (15) angeordnet sind.