DE10115194A1 - Boje sowie Unterseeboot mit Handhabungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Das Unterseeboot weist eine Handhabungseinrichtung und mindestens eine Schleuse zum Aufsetzen und Aufnehmen von Schwimmkörpern auf. Die Handhabungseinrichtung ist im Bereich der Schleuse angeordnet. Darüber hinaus ist die Handhabungseinrichtung als eine Winde ausgebildet, die eine Windentrommel zur Bevorratung eines seilartigen Verbindungselementes aufweist. Das Verbindungselement stellt mindestens einen Datenübertragungskanal zu einer Boje bereit. Die Boje weist einen Schwimmkörper auf, der mit mindestens einer Antenne sowie mit mindestens einem Sensor versehen ist. In einem Schwimmzustand der Boje ist die Antenne in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich und ein Kupplungselement zum Anschluss des Verbindungselementes in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich des Schwimmkörpers angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Boje, die mindestens einen Schwimmkörper sowie ein Kopplungselement zur Verbindung mit einem Basiselement aufweist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Unterseeboot mit Handhabungseinrichtung, das mindestens eine Schleuse zum Aussetzen und zum Aufnehmen von Schwimmkörpern aufweist und bei dem die Handhabungseinrichtung im Bereich der Schleuse angeordnet ist.

Moderne und konventionell angetriebene Unterseeboote ermöglichen aufgrund von außenluftunabhängigen Antriebssystemen eine Tauchzeit von deutlich mehr als einer Woche. Ein aus diesen langen Tauchzeiten resultierendes Problem stellt die exakte navigatorische Positionsbestimmung dar. Weiterhin ist auf Grund physikalischer Gegebenheiten die Kommunikation nach außen z. B. für den Empfang und das Absetzen von taktischen Kommandos im getauchten Zustand stark eingeschränkt möglich.

Zur Unterstützung einer möglichst genauen Positionsbestimmung werden derzeit an Bord der Unterseeboote Inertialplattformen verwendet, die sich durch eine hochgenaue Arbeitsweise auszeichnen. Mit zunehmendem zeitlichen Abstand zum letzten Kalibrierungszeitpunkt nimmt jedoch die Genauigkeit der Positionsbestimmung ab und mehrere Tage nach dem letzten Auftauchen liegen bereits relativ hohe Unsicherheitsbereiche vor.

Eine bekannte Maßnahme zu Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung besteht darin, dass das Unterseeboot in bestimmten zeitlichen Abständen seine vorgesehene Tauchtiefe verlässt und sich der Wasseroberfläche zumindest auf Seerohrtiefe nähert, um mit Hilfe eines Ausfahrmastes Positionsdaten zu empfangen und/oder taktische Kommandos und weitere Daten empfangen und senden zu können.

Durch die Positionierung des Ausfahrmastes oberhalb der Wasseroberfläche ist es dem Unterseeboot zwar möglich, satellitengestützte Positionsinformationen zu empfangen sowie Daten- oder Fernsprechverbindungen mit Landstationen, Kommunikationssatelliten oder Verbänden aufzunehmen, es besteht aber gleichzeitig ein erhöhtes Risiko einer Fremddetektion.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Boje der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass u. a. neben der Möglichkeit der externen Kommunikation eine Nutzung zur Positionsbestimmung für Unterseeboote ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kopplungselement mindestens einen Übertragungskanal für Daten bereitstellt und dass im Schwimmzustand die Antenne in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich und das Kopplungselement in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich des Schwimmkörpers angeordnet sind.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Unterseeboot der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine verbesserte Navigationsgenauigkeit und überhaupt externe Kommunikation auch auf größeren Tauchtiefen unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Handhabungseinrichtung als eine Winde ausgebildet ist, die eine Windentrommel zur Bevorratung eines seilartigen Verbindungselementes aufweist, das mindestens einen Datenübertragungskanal zu einer Boje bereitstellt.

Durch die Kombination des Unterseebootes mit einer aussetzbaren und einholbaren Boje, die mit entsprechenden Kommunikationseinrichtungen ausgestattet ist, wird eine Positionierung des Unterseebootes auf geringer Tauchtiefe vermieden. Die schwimmende Boje selbst verursacht nur ein relativ geringes Ortungsrisiko. Durch die Anordnung der Antenne in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich und die Positionierung des Kopplungselementes in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich wird eine automatische optimale Arbeitspositionierung der Boje erreicht, die eine Positionierung aller gegebenenfalls ortbaren Bauelemente relativ dicht oberhalb der Wasseroberfläche ermöglicht.

Zur Bereitstellung eines ausreichend großen Auftriebes für die Boje wird vorgeschlagen, dass der Schwimmkörper mindestens bereichsweise aus einem Schaumstoff ausgebildet ist.

Ein guter Kompromiss zwischen einer hohen Auftriebskraft und einer mechanischen Stabilität kann dadurch erreicht werden, dass der Schaumstoff als ein Glasfaser- Kunststoff-Schaum mit Halterungsausnehmungen für aufzunehmende Bauelemente ausgebildet ist.

Eine besonders kompakte, stabile und zur Aufnahme von Sensoren und Antennen geeignete Ausführungsform lässt sich dadurch erreichen, dass der Schwimmkörper eine kugelartige Gestaltung aufweist.

Für die Durchführung einer hochgenauen Positionsbestimmung erweist es sich als vorteilhaft, dass die Antenne zum Empfang von GPS-Signalen ausgebildet ist.

Zur Erfassung der jeweiligen Isttiefe der Boje wird vorgeschlagen, dass der Sensor als ein Drucksensor ausgebildet ist.

Zur Erfassung der jeweiligen tiefenabhängigen Schallgeschwindigkeit des Wassers wird vorgeschlagen, dass ein Sensor als Schallgeschwindigkeitsmesser ausgebildet ist.

Eine visuelle Erfassung eines Umgebungsbereiches der Boje wird dadurch ermöglicht, dass der Sensor als ein optischer Sensor ausgebildet ist.

Eine Kommunikation mit anderen Landstationen, Kommunikationssatelliten oder Verbänden wird durch einbringen von geeigneten Antennen realisiert.

Zur Realisierung der Datenübertragung über das Verbindungselement ist vorgesehen, dass im Bereich des Schwimmkörpers mindestens ein Sender angeordnet ist, der über das Verbindungselement mit einem Empfänger im Bereich des Basiselementes kommuniziert.

Eine besonders günstige Positionierung des Bojenschwerpunktes lässt sich dadurch erreichen, dass die Antenne in einem druckfesten Dom des Schwimmkörpers angeordnet ist.

Eine zweckmäßige Einkopplung der Antennen/Sensoren kann dadurch erfolgen, dass der Dom aus einem Kunststoff ausgebildet ist, der für Hochfrequenzenstrahlung durchlässig ist. Bei Verwendung eines optischen Sensors wird ein entsprechender optischer Weg berücksichtigt.

Ein vorteilhafter mechanischer Aufbau kann dadurch erreicht werden, dass an das Kopplungselement ein seilartiges Verbindungselement anschließbar ist.

Verbesserte Möglichkeiten zur Datenübertragung können dadurch bereitgestellt werden, dass das Verbindungselement mindestens zwei voneinander unabhängige Datenübertragungskanäle bereitstellt.

Ein vorteilhafter Installationsort für die Handhabungseinrichtung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Handhabungseinrichtung in einem hinteren Oberdeckbereich angeordnet ist.

Darüber hinaus ist auch daran gedacht, dass die Handhabungseinrichtung in einem vorderen Oberdeckbereich angeordnet ist.

Im Hinblick auf die gegebene Geometrie eines Unterseebootes erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass die Handhabungseinrichtung im Bereich eines Turmes angeordnet ist.

Eine definierte Positionierung und Arretierung der Boje an Bord des Unterseebootes wird dadurch bereitgestellt, dass die Boje im Bereich des Unterseebootes von einer Trichterwandung gehaltert ist.

Eine vorteilhafte Bevorratung der Boje an Bord des Unterseebootes wird auch dadurch unterstützt dass ein Aufnahmebereich für die Boje von einem Deckel verschließbar ist.

Eine automatische Durchführung der erforderlichen Handhabungsvorgänge lässt sich dadurch unterstützen, dass im Bereich der Trichterwandung ein Endlagenschalter zur Positionsbestimmung der Boje angeordnet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Unterseebootes, das eine Boje im Bereich der Wasseroberfläche ausgesetzt hat,

Fig. 2 eine vergrößerte Prinzipdarstellung einer Boje,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung mit schematischem Querschnitt der Boje gemäß Fig. 2

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Unterseebootes zur Veranschaulichung möglicher Einbauorte der Handhabungseinrichtung für die Boje und

Fig. 1 zeigt ein Unterseeboot (1) mit einem Turm (2) und einem Antrieb (3), das über ein seilartiges Verbindungselement (4) mit einer Boje (5) gekoppelt ist. Die Boje (5) schwimmt im Bereich einer Wasseroberfläche (6).

Das Verbindungselement (4) kann als ein zugfestes Kabel ausgebildet sein und stellt mindestens einen Übertragungsweg für Daten von der Boje (5) zum Unterseeboot (1) bereit. Ebenfalls ist daran gedacht, mehrere Datenübertragungswege zu realisieren und zusätzlich auch eine Datenübertragung vom Unterseeboot (1) zur Boje (5) zu ermöglichen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Boje (5), bei der ein kugelartiger Schwimmkörper (7) mit einem druckfesten Dom (8) zur Aufnahme mindestens einer Antenne und eines Sensors (12) versehen ist. Über ein Kopplungselement (10) erfolgt ein Anschluss an das Verbindungselement (4) und mit Hilfe eines Ballastgewichtes (11) werden ein niedriger Schwerpunkt der Boje (5) sowie eine optimale Positionierung der Antenne und des Sensors (12) unterstützt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Boje (5) gemäß Fig. 2 zur Veranschaulichung in einer größeren Detailliertheit. Der Schwimmkörper (7) wird vorzugsweise aus einem Glasfaser-Kunststoff-Schaum mit druckfester Eigenschaft ausgebildet. Die Konstruktion kann derart erfolgen, dass zunächst zwei halbkugelartige Gebilde hergestellt werden, die mit geeigneten Ausnehmungen für die Aufnahme der einzusetzenden Antennen/Sensoren ausgestattet werden (12). Nach einer Montage der Bauelemente werden die beiden kugelartigen Teile im Bereich einander zugewandter Trennflächen (13) zusammenlaminiert.

Der Dom (8) wird aus einem Material realisiert, das durchlässig für Hochfrequenzstrahlung ist. Die Elektronikeinheit (15) zur Verarbeitung der Signale der Antennen/Sensoren (12) werden in einem Innenraum (16) der Boje positioniert. Die Bauelemente (15) sind über eine Anschlussleitung (17) mit dem Kopplungselement (10) verbunden, das als ein zugfester Stecker ausgebildet ist und einen mechanisch belastungsfähigen Anschluss an das Verbindungselement (4) bereitstellt.

Im Bereich des Schwimmkörpers (7) wird ein Drucksensor (18) positioniert, um eine jeweilige Tauchtiefe der Boje (5) detektieren zu können. Ebenfalls ist es möglich, im Bereich der Boje (5) Sensoren für weitere physikalische Messwerte sowie Antennen für zusätzliche Kommunikationswege zu installieren. Ebenfalls ist daran gedacht, im Bereich der Boje (5) optische Sensoren und/oder Bildaufnehmer zu installieren, um visuelle Informationen über die Umgebung der Boje (5) an das Unterseeboot (1) übertragen zu können.

Fig. 4 zeigt das Unterseeboot (1) um verschiedene Einbaumöglichkeiten für eine Handhabungseinrichtung (19) zu veranschaulichen, die beim Einsetzen und Aussetzen der Boje (5) Verwendung findet. Die Handhabungseinrichtung (19) umfasst eine Winde (29) mit Windentrommel (21), auf der das aufgewickelte Verbindungselement (4) bevorratet wird. Die Winde (20) ist mit einem Windenantrieb (22) ausgestattet. Als mögliche Einbauorte kommen insbesondere der Turm (2), ein hinterer Oberdeckbereich (23) oder ein vorderer Oberdeckbereich (243) in Frage, wobei zusätzlich eine Umlenkrolle (27) zum Einsatz kommt.

Eine Trichterwandung (30) des Turmeinlasses bzw. Oberdeckeinlasses (28) ist in einem unteren Bereich mit einem Endlagenschälter (31) versehen, der ein Aufliegen der Boje (5) signalisiert und hierdurch einen Schließvorgang des Deckels (29) frei gibt. Das zugfeste Kabel (4) wird über einen Trichterhals mit Rohr zur Winde gebracht. Die Winde ist druckwasserdicht ausgeführt. Zur Übertragung von elektrischer Energie, von Steuersignalen, dem jeweiligen Zustand der Endlagenschalter sowie der Daten von und zur Boje (5) werden vorzugsweise Druckkörperdurchführungen eingesetzt, um eine Kopplung zum übrigen Bereich des Unterseebootes (1) zu realisieren.

Claims (19)

1. Boje, die mindestens einen Schwimmkörper sowie ein Kopplungselement zur Verbindung mit einem Basiselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper mindestens eine Antenne (9) sowie mindestens einen Sensor (18) haltert, dass das Kopplungselement (10) mindestens einen Übertragungskanal für Daten bereitstellt und dass im Schwimmzustand die Antenne (9) in einem in lotrechter Richtung oberen Bereich und das Kopplungselement (10) in einem in lotrechter Richtung unteren Bereich des Schwimmkörpers (7) angeordnet sind.

2. Boje nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (7) mindestens bereichsweise aus einem Schaumstoff ausgebildet ist.

3. Boje nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff als ein Glasfaser-Kunststoff-Schaum mit Halterungsausnehmungen für aufzunehmende Bauelemente ausgebildet ist.

4. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (7) eine kugelartige Gestaltung aufweist.

5. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) zum Empfang von GPS-Signalen ausgebildet ist.

6. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) als ein Drucksensor ausgebildet ist.

7. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) als ein optischer Sensor ausgebildet ist.

8. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Schwimmkörpers (7) mindestens ein Sender angeordnet ist, der über das Verbindungselement (4) mit einem Empfänger im Bereich des Basiselementes kommuniziert.

9. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (9) in einem druckfesten Dom (8) des Schwimmkörpers (7) angeordnet ist.

10. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Dom (8) aus einem Kunststoff ausgebildet ist, der für Hochfrequenzstrahlung durchlässig ist.

11. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kopplungselement (10) ein seilartiges Verbindungselement (4) anschließbar ist.

12. Unterseeboot mit Handhabungseinrichtung, das mindestens eine Schleuse zum Aussetzen und zum Aufnehmen von Schwimmkörpern aufweist und bei dem die Handhabungseinrichtung im Bereich der Schleuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (19) als eine Winde (20) ausgebildet ist, die eine Windentrommel (21) zur Bevorratung eine seilartigen Verbindungselementes (4) aufweist, das mindestens einen Datenübertragungskanal zu einer Boje (5) bereitstellt.

13. Unterseeboot nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) mindestens zwei voneinander unabhängige Datenübertragungskanäle bereitstellt.

14. Unterseeboot nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (19) in einem hinteren Oberdeckbereich (23) angeordnet ist.

15. Unterseeboot nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (19) in einem vorderen Oberdeckbereich (24) angeordnet ist.

16. Unterseeboot nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (19) im Bereich eines Turmes (2) angeordnet ist.

17. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Boje (5) im Bereich des Unterseebootes (1) von einer Trichterwandung (30) gehaltert ist.

18. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmebereich für die Boje (5) von einem Deckel (29) verschließbar ist.

19. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trichterwandung (30) ein Endlagenschalter (31) zur Positionsbestimmung der Boje (5) angeordnet ist.