DE102004038033B3

DE102004038033B3 - Verfahren zur Herstellung einer Antennensektion einer Unterwasserantenne und Antennensektion für eine flächenhafte Unterwasserantenne

Info

Publication number: DE102004038033B3
Application number: DE102004038033A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Busch; Rainer-Martin Schütz
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: WO2006015665A1; AU2005270483B2; DE502005008713D1; EP1774618B1; NO20071213L; KR20070044819A; AU2005270483A1; US20090207695A1; ATE452435T1; ZA200700859B; IL179951A0; US7680000B2; EP1774618A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Hydrofone aufweisenden Antennensektion für eine aus mehreren Antennensektionen zusammensetzbare Unterwasserantenne werden die Hydrofone hintereinandergereiht in einen langgestreckten Hohlraum im Abstand voneinander und zur Innenwand des Hohlraums eingebracht und wird der Hohlraum zur Fixierung der Hydrofone mit einem flüssigen Gel gefüllt, das nach Einfüllen geliert. Zur fertigungstechnischen Vereinfachung des Einbringens und Positionierens der Hydrofone wird jedes Hydrofon mittels eines Saughebers in dem mit seiner Längsachse im wesentlichen vertikal ausgerichteten Hohlraum im vorgegebenen Abstand von den zuvor eingesetzten Hydrofonen eingesetzt und gehalten. Anschließend wird flüssiges Gel in dem Hohlraum in einer solchen Menge eingefüllt, dass das flüssige Gel das vom Saugheber gehaltene Hydrofon teilweise umschließt. Nach Gelieren des eingefüllten Gels wird der Saugheber zum Einsetzen eines weiteren Hydrofons aus dem Hohlraum herausgezogen, wonach sich die Verfahrensschritte solange wiederholen, bis die vorgegebene Anzahl von Hydrofonen in dem Hohlraum platziert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer voneinander beabstandete Hydrofone aufweisenden Antennensektion für eine aus mehreren Antennensektionen zusammensetzbaren Unterwasserantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung, sowie eine Antennensektion für eine flüchenhafte Unterwasserantenne.

Eine bekannte, als Schleppstrang konzipierte Unterwasserantenne ( DE 195 18 461 C1 ) besteht aus einer Mehrzahl von Schleppstrang-Sektionen, die mit ihren Strangenden aneinandergesetzt sind. Jede Schleppstrang-Sektion weist eine Mehrzahl von hintereinander mit konstantem Abstand voneinander aufgereihten Hydrofonen auf, die in einem biegeelastischen Schlauch aus Polyethylen aufgenommen sind und von einem abgebundenem Gel im Abstand voneinander und von der Schlauchwand in ihrer Position fixiert sind. Die Hydrofone sind an der Signalleitung und Stromzufuhr dienenden elektrischen Leitungen aus Kupfer oder aus Lichtleitfasern angeschlossen, die an den Strangenden aus der Schleppstrang-Sektion zum Verbinden mit der nächsten Schleppstrang-Sektion herausgeführt sind. Zur Herstellung einer Schleppstrang-Sektion werden die ihr zugeordneten Hydrofone in einem sehr groben Nylon-Netz mit wenigen, relativ elastischen Längsfäden im genauen Längsabstand voneinander fixiert. Dieses dadurch entstehende sog. Elementskelett wird zusammen mit dem noch flüssigen Gel in den Schlauch eingeschwommen, wobei Maßnahmen getroffen werden, dass die Hydrofone während des Abbinden des Gels mittig in dem Schlauch fixiert sind. Solche Maßnahmen können beispielsweise darin bestehen, dass der Schlauch während des Abbindens des Gels rotiert, so dass das Skelett sich mittig ausrichtet, oder dass an dem Skelett weiche, dünne Borsten angeordnet sind, die sich an der Schlauchinnenwand abstützen und dadurch die Mittigkeit der Hydrofone sicherstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fertigungstechnisch kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Antennensektion sowie eine Antennensektion für eine flüchenhafte Unterwasserantenne anzugeben, mit dem die Hydrofone toleranzgenau zur Antennensektion montiert werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch im Anspruch beziehungsweise Anspruch 7 angegebenen die Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Hydrofone mit wenigen Montagemitteln in eine abstandsgenaue Position voneinander und mittig in den vorgegebenen Hohlraum eingebracht werden und in dieser Position durch das kurzfristig abbindende Gel fixiert werden. Der Saugheber zum Transport und Positionieren der Hydrofone ist fertigungstechnisch einfach und erfordert nur geringe Werkzeugkosten. Das Verfahren ist vollautomatisierbar, wobei die Montagezeit durch Vorsehen parallelarbeitender Montagemittel, wie Saugheber und Greifhalter, noch wesentlich verkürzt werden kann. Das Verfahren kann sowohl zur Herstellung von Antennensegmente für sog. Schleppstränge, bei denen die Hydrofone hintereinandergereiht in einem biegeelastischen Schlauch aufgenommen sind, als auch zur Herstellung von Antennensegmenten für sog. Antennenarrays eingesetzt werden, bei denen die Hydrofone mit konstantem Abstand voneinander in Reihen und/oder Spalten in einem Kunststoffumguss untergebracht sind. Der Kunststoffumguss kann sowohl ein ebener, als auch ein gekrümmter, steifer Körper sein.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Saugheber ein Rohr verwendet, dessen Außendurchmesser deutlich kleiner ist als der Außendurchmesser der als Kugeln ausgebildeten Hydrofone. An dem vom Hydrofon abgekehrten Ende des Rohrs wird ein Saug- oder Unterdruck erzeugt, wodurch das Hydrofon am vorderen Ende des Rohrs mittels Saugkraft gehalten, in den Hohlraum verbracht und in seiner dortigen Position bis zur Gelabbindung gehalten wird. Dann wird durch Wegfall des Saugdrucks der Saugheber vom Hydrofon gelöst.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Illustration einzelner Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung einer Antennensektion,
2 ausschnittweise eine nach dem Verfahren hergestellte Antennen-Sektion für eine Unterwasser-Schleppantenne,
3 ausschnittweise eine nach dem Verfahren hergestellte Antennensektion für ein Unterwasser-Antennenarray.
Mit dem in 1 in einzelnen Verfahrensschritten illustrierten Verfahren wird beispielsweise eine Antennensektion für eine sog. Schleppantenne hergestellt, wie diese ausschnittweise in 2 im schematischen Schnitt dargestellt ist. Die Antennensektion weist einen flexiblen Schlauch 11, der vorzugsweise aus Polyethylen besteht, und eine Mehrzahl von hintereinander, in konstantem Abstand voneinander aufgereihten Hydrofonen 12 auf, die hier als Kugelelemente ausgebildet sind aber auch andere geometrische Formen, z.B. Zylinderform, besitzen können. Die Hydrofone 12 sind mittig im Schlauch 11 mit radialem Abstand von der Schlauchwand angeordnet und durch eine Gelfüllung 13 des Schlauchs 11 in ihrer Position fixiert. Die Hydrofone 12 sind an elektrischen Leitungen aus Kupfer oder Glasfasern angeschlossen, die der Signalleitung und der Stromzufuhr für die Hydrofone 12 dienen. Mit dem in 1 illustrierten Verfahren wird die Antennensektion gemäß 2 wie folgt hergestellt:
Der einen Hohlraum 20 darstellende, leere Schlauch 11 wird vertikal ausgerichtet und an einem Ende durch eine Verschlussplatte 15 abgeschlossen. Zum Transport und Positionierung der Hydrofone 12 wird ein Saugheber 16 verwendet (1a). Der Saugheber 16 besteht aus einem Rohr 17, dessen lichter Rohrdurchmesser deutlich kleiner ist als der Außendurchmesser der als Kugeln ausgebildeten Hydrofone 12. An dem Rohrende, das von dem zum Hydrofon 12 weisenden Rohrende abgekehrt ist, wird ein Saug- oder Unterdruck erzeugt, der in 1 durch die Pfeile 18 angedeutet ist.
Durch diesen Saugdruck wird das Hydrofon 12 am Rohrende festgelegt und kann mittels des Saughebers 16 transportiert werden (1b).
Ein erstes Hydrofon 12 wird nunmehr mittig in den Schlauch 11 mit vorgegebenem Abstand vom Schlauchende, also von der Verschlussplatte 15, eingesetzt und in dieser Position gehalten (1c). Nunmehr wird flüssiges Gel 19 in den Schlauch 11 in einer solchen Menge eingefüllt, dass das von Saugheber 16 gehaltene Hydrofon 12 teilweise von dem Gel 19 umschlossen wird. Die Gelmenge darf nicht so groß sein, dass auch das Rohr 17 des Saughebers 16 vom Gel 19 mitumfasst wird. In 1 ist beispielhaft eine solche Gelmenge eingefüllt, dass das Hydrofon 12 hälftig vom Gel 19 umschlossen ist. Der Saugdruck am Saugheber 16 und die Positionierung des Saughebers 16 wird solange aufrechterhalten, bis das Gel 19 weitgehend abgebunden d.h. geliert ist (1d). Aufgrund der Gelierung kann das Hydrofon 12 seine Position im Schlauch 11 nicht mehr verändern, wenn der Saugdruck vom Saugheber 16 abgeschaltet und der Saugheber 16 wieder aus dem Schlauch 11 herausgenommen wird (1e). Mit dem Saugheber 16 wird ein weiteres Hydrofon 12 gegriffen (1f) und in den Schlauch 11 in einen vorgegebenen Abstand vom zuvor eingesetzten Hydrofon 12 verbracht (1g). In dieser Position wird das zweite Hydrofon 12 gehalten, während wiederum flüssiges Gel 19 in den Schlauch 11 eingefüllt wird, das das zweite Hydrofon 12 teilweise umschließt (1h). Ist die neuerliche Gelfüllung geliert, so wird der Saugheber 16 durch Abschalten des Saugdrucks vom zweiten Hydrofon 12 abgehoben und aus dem Schlauch 11 herausgenommen (1i). Mit dem Saugheber 16 wird ein neues Hydrofon 12 gegriffen (1k) und in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben in den Schlauch 11 eingesetzt, wonach wiederum flüssiges Gel 19 eingefüllt wird. Die beschriebenen Verfahrensschritte wiederholen sich solange, bis die vorgegebene Anzahl von Hydrofonen 12 in den Schlauch 11 eingesetzt ist.
Die in 3 ausschnittweise dargestellte Antennensektion für ein Unterwasser-Antennenarray, eine sog. Flachantenne, wird nach dem gleichen, in 1 illustrierten Verfahren hergestellt. Die Antennensektion weist einen Hohlraum 20 in Form von mehreren, im gleichen Abstand voneinander angeordneten Kanälen 21 auf, die in einem Kunststoffkörper 22 eingebettet sind und diesen ganz durchziehen. Diese zylinderförmigen Kanäle 21 werden in der Weise hergestellt, dass Röhrchen im vorgegebenen Abstand in eine Gießform eingelegt und mit Kunststoff umgossen werden. Nach der Entformung werden die Röhrchen wieder aus dem Kunststoffkörper 22 entfernt und so die den Kunststoffkörper 22 vollständig durchziehenden zylindrischen Kanäle 21 gewonnen. Wie aus 3 ersichtlich sind, sind in jedem Kanal 21 beispielhaft vier Hydrofone 12 im definierten Abstand voneinander übereinander angeordnet und halten einen radialen Abstand von der Innenwand des Kanals 21 ein. Der Kanal 21 ist mit dem Gel 19 gefüllt und das gelierte Gel 19 fixiert die Hydrofone 12. Jedes Hydrofon 12 ist an einer elektrischen Zuleitung 14 angeschlossen, und alle elektrischen Zuleitungen sind an einer Seite der Kanäle 21 herausgeführt.
Das Einbringen der Hydrofone 12 in die Kanäle 21 des Kunststoffkörpers 22 erfolgt in gleicher Weise wie in 1 für den ebenfalls einen Hohlraum 20 bildenden Schlauch 11 der Schleppantenne gemäß 2. Der Kunststoffkörper 21 wird hierzu in der in 3 dargestellten Position auf eine Verschlussplatte 15 aufgesetzt, so dass alle Kanäle 21 am unteren Ende verschlossen sind. Danach werden mittels vorzugsweise parallel arbeitender Saugheber 16 die einzelnen Hydrofone 12 – wie zu 1 beschrieben – in die Kanäle 21 eingesetzt, und die Kanäle 21 – wie in 1 beschrieben – sukzessive mit Gel 19 gefüllt. Es ergibt sich die in 3 ausschnittweise skizzierte Antennensektion, die mit weiteren gleichartigen Antennensektionen, deren Kunststoffkörper in Längsrichtung oder in Querrichtung an den Kunststoffkörper 21 angesetzt werden, zu einer Flächenantenne ergänzt werden kann. Die durch die Gelfüllung 13 "schwimmend" im Kunststoffkörper 21 gehaltenen Hydrofone 12 sind weitgehend von dem Kunststoffkörper 21 schallentkoppelt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer voneinander beabstandete Hydrofone aufweisenden Antennensektion für eine aus mehreren Antennensektionen zusammensetzbaren Unterwasserantenne, bei dem die Hydrofone (12) hintereinandergereiht in einem langgestreckten Hohlraum (20) im Abstand voneinander und zur Innenwand des Hohlraums (20) eingebracht werden und der Hohlraum (20) zur Fixierung der Hydrofone (12) mit einem flüssigen Gel (19) gefüllt wird, das nach Einfüllen geliert, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hydrofon (12) mittels eines Saughebers (16) in den mit seiner Längsachse im wesentlichen vertikal ausgerichteten Hohlraum (20) im vorgegebenen Abstand von dem zuvor eingesetzten Hydrofon (12) etwa mittig eingesetzt und gehalten wird, anschließend flüssiges Gel (19) in den Hohlraum (20) in einer solchen Menge eingefüllt wird, dass das flüssige Gel (19) zumindest teilweise das vom Saugheber (16) gehaltene Hydrofon (12) umschließt, dass nach Gelieren des eingefüllten Gels (19) der Saugheber (16) zum Einsetzen eines nächsten Hydrofons (12) aus dem Hohlraum (20) herausgezogen wird und dass diese Verfahrensschritte solange wiederholt werden, bis die vorgegebene Anzahl der Hydrofone (12) in dem Hohlraum (20) platziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hohlraum (20) ein eine Antennensektion der Unterwasserantenne definierender flexibler Schlauch (11) benutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schlauchmaterial Polyethylen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hohlraum (20) mehrere, im vorzugsweise gleichen Abstand voneinander parallel verlaufende Kanäle (21) in einem eine Antennensektion der Unterwasserantenne definierenden Kunststoffkörper (22) benutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Kanäle (21) in eine Gussform Röhrchen im Parallelabstand voneinander eingesetzt und mit Kunststoff umgossen werden und dass nach Entformen die Röhrchen aus dem Kunststoffkörper (22) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass als Saugheber (16) ein Rohr (17) verwendet wird, dessen lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der als Kugeln ausgebildeten Hydrofone (12), und dass der Saugheber (16) mit dem einen Rohrende auf das Hydrofon (12) aufgesetzt und am anderen Rohrende ein Saugdruck erzeugt wird.
Antennensektion für eine flächenhafte Unterwasserantenne, mit einer Vielzahl von in Reihe und/oder Spalten voneinander beabstandet angeordneten Hydrofonen (12), die in einem Kunststoffkörper (22) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper (22) voneinander beabstandete, parallele Kanäle (21) aufweist, dass die Hydrofone (12) in den Kanälen (21) mit Abstand von der Kanalwand angeordnet sind und dass die Kanäle (21) mit Gel (13) gefüllt sind.