DE102008024815B3 - Trimming device for e.g. autonomous underwater vehicle, in oil and gas industry, has bellow trimming unit with two bellows, where bellows are formed from wall made of flexible material for changing volumes of bellows - Google Patents
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- B63G8/26—Trimming equipment
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Trimmvorrichtung für eine Unterwassereinrichtung sowie eine Unterwassereinrichtung.The The invention relates to a trimming device for an underwater device and an underwater facility.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Unterwassereinrichtungen sind zum Beispiel als unbemannte Tauchgeräte wie autonome oder ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (AUV – „Autonomous Underwater Vehicles", ROV – „Remotely Operated Vehicle") sowie stationäre Unterwasserbauwerke für extrem große Tauchtiefen bekannt. Unterwasserfahrzeuge werden eingesetzt, um unter Wasser diverse Aufgaben zu erfüllen. Hierzu gehören insbesondere die Erforschung der Ozeane, die Erkundung der Meeresböden für die Öl- und Gasindustrie sowie die Minenaufklärung.Underwater equipment are, for example, unmanned diving equipment such as autonomous or remote controlled Underwater Vehicles (AUV - "Autonomous Underwater Vehicles ", ROV - "Remotely Operated Vehicle ") as well stationary Underwater structures for extremely big Diving depths known. Underwater vehicles are used to to perform various tasks under water. These include in particular the exploration of the oceans, the exploration of the seabed for the oil and gas industry as well as mine clearance.
Um die Funktion von Systemen von Unterwassereinrichtungen unter hohem hydrostatischen Druck zu gewährleisten, sind sie vorzugsweise druckneutral aufgebaut. Hierbei lastet der Außendruck direkt auf allen Komponenten des Systems. Da zum Beispiel Gase eine hohe Kompressibilität aufweisen, sind druckneutrale Systeme so zu gestalten, dass die einzelnen Systemkomponenten keine abgeschlossenen, gasgefüllten Hohlräume aufweisen. Druckabhängige Volumenänderungen von Funktionselementen, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, müssen mit Hilfe von geeigneten flexiblen Membranen oder Hausungen ausgeglichen werden. Ein System zur Einstellung der statischen Neigung wird im folgenden Trimmsystem oder Lagetrimmsystem genannt. Es erlaubt die Einstellung der Neigung (Regelung) eines Tauchfahrzeugs nach vorne oder hinten (Nicken) sowie der Neigung nach links oder rechts (Rollen).Around the function of systems of underwater facilities under high to ensure hydrostatic pressure they are preferably constructed pressure neutral. This loads the external pressure directly on all components of the system. For example, gases high compressibility have pressure - neutral systems to be designed so that the individual system components have no closed, gas-filled cavities. Pressure-dependent volume changes of functional elements filled with fluid, have to balanced by means of suitable flexible membranes or housings become. A system for setting the static tilt is in following trim system or position trim system called. It allows the Adjusting the inclination (regulation) of a submersible to the front or back (pitch) and tilt to the left or right (rollers).
In vielen Fällen ist es erforderlich, die Neigung eines Unterwasserfahrzeugs zur Horizontalen (Trimmung) zu verändern oder eine Vertrimmung aus der Horizontalen auszugleichen. Das Trimmsystem kann eingesetzt werden, um möglichst energieeffiziente Abtauch- und Auftauchfahrten durchzuführen. Dabei ist es vorteilhaft, die statische Trimmung des Fahrzeugs so zu verändern, dass beim Fahren in die gewünschte Richtung die Wirkung der Höhen- und Tiefenruder zur Einstellung der Neigung unterstützt wird. Beim Abtauchen wird der Gewichtsschwerpunkt des Tauchfahrzeugs nach vorne verlagert, wodurch sich der Bug senkt. Beim Auftauchen wird der Schwerpunkt nach hinten verlagert, wodurch sich das Heck senkt.In many cases It is necessary, the inclination of an underwater vehicle for Horizontal (trim) to change or to compensate for a whim of the horizontal. The trim system can be used as possible perform energy efficient dive and dive trips. there it is advantageous to change the static trim of the vehicle so that when driving in the desired Direction the effect of altitude and Rudder is supported to adjust the inclination. When diving the center of gravity of the submersible is after shifted forward, whereby the bow lowers. When surfacing becomes the center of gravity shifts to the rear, which lowers the rear.
Viele Unterwasserfahrzeuge sind mit Greifwerkzeugen (Manipulatoren) oder ähnlichem ausgestattet. Werden diese oder andere Vorrichtungen zum Beispiel bei Unterwasserarbeiten bewegt, so verändert sich die Schwerpunktlage des Fahrzeugs. Um einer Vertrimmung entgegenzuwirken, kann der Schwerpunkt so verschoben werden, dass sich die Neigung des Tauchgeräts nicht verändert.Lots Underwater vehicles are with gripping tools (manipulators) or the like fitted. Become these or other devices for example moved underwater work, so the center of gravity changes of the vehicle. To counteract a blush, the focus can be be moved so that the inclination of the diving equipment is not changed.
Manchmal ist es zwingend notwendig, bei Tauchmissionen zusätzliche Geräte schnell in einem bestimmten Teil des Fahrzeugs unter zu bringen. Die Komponentenlage innerhalb des Fahrzeugs wirkt sich jedoch auf die Lage des Gewichts- bzw. Auftriebsschwerpunkts aus. Dieses Ungleichgewicht lässt sich durch das Trimmsystem ausgleichen, so dass die Ausrichtung des Unterwasserfahrzeugs korrigiert wird und das Fahrzeug horizontal im Wasser liegt.Sometimes it is imperative to add extra during diving missions equipment to quickly set in a certain part of the vehicle. The component position within the vehicle, however, affects the location of the weight or buoyancy center of. This imbalance can be balance by the trim system, so that the orientation of the underwater vehicle is corrected and the vehicle is horizontal in the water.
Die
statische Neigung eines Tauchgeräts
im Wasser lässt
sich u. a. einstellen, indem eine Masse mit einer zu Wasser unterschiedlichen
Dichte innerhalb des Tauchsystems verschoben wird. Durch diese Gewichtsverlagerung
verschiebt sich der Gesamtschwerpunkt des Tauchfahrzeugs, was eine
Schrägstellung
relativ zur Wasseroberfläche
zur Folge hat. Um die Trimmlage möglichst fein einstellen zu
können,
ist es vorteilhaft, eine kleine Masse eine möglichst große Strecke zu verschieben (vgl.
Die Verschiebung von Massen zur Einstellung der Neigung eines Unterwasserfahrzeugs kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In vielen Unterwassersystemen, hauptsächlich in bemannten Unterwasserfahrzeugen, wird komprimierte Luft in seewassergeflutete im Bug und Heck befindliche Tanks einleitet. Durch das Einleiten von Luft wird Seewasser verdrängt. Folglich verringert sich das spezifische Gewicht des betrachteten Tanks und er treibt auf. Dieses System lässt sich jedoch nicht in beliebig großen Tauchtiefen einsetzen. Grund ist die Kompressibilität der eingepressten Luft. Unter den hohen Außendrücken in großen Meerestiefen wird das Gas so stark komprimiert, dass es keine Verdrängung des Seewassers aus den Trimmtanks erlaubt.The Displacement of masses for adjusting the inclination of an underwater vehicle can be done in different ways. In many underwater systems, mainly In manned underwater vehicles, compressed air is flooded in seawater in the bow and stern located tanks initiates. By initiating air displaces seawater. Consequently, the specific weight of the considered decreases Tanks and he powers up. However, this system can not be used in any way huge Insert immersion depths. Reason is the compressibility of the pressed Air. Under the high external pressures in huge Sea depths, the gas is compressed so much that there is no displacement of seawater allowed out of the trim tanks.
Eine
andere Möglichkeit
ist die mechanische Verschiebung von soliden Massen. Aus dem Dokument
Aus
dem Dokument
In vielen Fällen ist es notwendig, das Tauchgerät mit zusätzlichen Geräten bzw. Sensoren zu bestücken, um individuelle Tauchfahrten durchführen zu können. Um diese Zusatzbauteile unterzubringen, wird häufig ein komplettes zusätzliches Rumpfsegment zwischen Bug und Heck des Tauchfahrzeugs eingesetzt. Das Fahrzeug wird um diesen Teil in seiner Gesamtlänge verändert. Die konstruktive Gestaltung eines Lagetrimmsystems mit soliden, verschiebba ren Gewichten erweist sich bei dieser modularen Fahrzeugbauweise jedoch als sehr schwierig. So muss auch die Mechanik zur Verschiebung der Gewichte beim Einbau des Zusatzsegments schnell erweitert werden. Hier wird schnell deutlich, dass ein Lagetrimmsystem mit verschiebbaren soliden Massen auch in modular aufgebauten Tauchfahrzeugen konstruktiv schwierig zu gestalten ist.In many cases it is necessary to use the diving equipment with additional devices or to equip sensors, to carry out individual dive trips. To these additional components It is common to lodge a complete additional Fuselage segment inserted between the bow and stern of the submersible. The vehicle is changed by this part in its total length. The constructive design of a position trimming system with solid, relocatable ren Weights, however, prove in this modular vehicle design as very difficult. So must the mechanics to shift the Weights can be expanded quickly when installing the additional segment. Here it quickly becomes clear that a position trim system with movable solid mass even in modular dive vehicles constructive difficult to shape.
Der Bauraum eines Unterwasserfahrzeugs mit einem integrierten Lagetrimmsystem lässt sich besser ausnutzen, wenn anstatt der Bewegung eines soliden Festkörpers eine bezüglich der Wasserdichte schwere bzw. leichte Flüssigkeit entlang der axialen Fahrzeugachse verschoben wird. Diese Ausführungsart hat den Vorteil, dass nur dünne Schläuche zwei im Bug und Heck platzierte expandierbare Flüssigkeitsbehälter miteinander verbinden. Im Gegensatz zur sperrigen Verschiebemechanik solider Gewichte lassen sich Schläuche bequem an den Einbauteilen des Fahrzeugs, wie zum Beispiel an Druckhüllen, vorbei verlegen. Dies gilt auch, wenn das Fahrzeug um zusätzliche Rumpfsegmente erweitert wird, da sich die Verbindungsschläuche zwischen den Trimmbehältern zum Beispiel durch den Einsatz von Schlauchkupplungen schnell in ihrer Länge anpassen lassen.Of the Space of an underwater vehicle with an integrated position trim system gets better exploit if instead of the movement of a solid solid one in terms of the watertight heavy or light liquid along the axial vehicle axis is moved. This embodiment has the advantage that only thin Two hoses expandable fluid containers placed in the bow and stern connect. In contrast to the bulky displacement mechanism more solid Weights can be hoses convenient to the vehicle components, such as pressure sleeves, over embarrassed. This also applies if the vehicle has additional Rumpfsegmente is extended, since the connecting hoses between the trim containers for example, by the use of hose couplings quickly in their length let adjust.
Bisher
wurde ein Lagetrimmsystem vorgeschlagen, das Druckkörper für die Hausung
von Trimmfluiden nutzt, vgl. zum Beispiel das Dokument
Aus
dem Dokument
Ist dieses System jedoch außerhalb einer druckbeständigen Fahrzeughülle angebracht, so bildet es eine Druckkammer. Bei sehr großen Tauchtiefen lastet der gesamte Tiefendruck auf der Kugelbehälterwand. Ist der Tank für den hohen Umgebungsdruck jedoch zu instabil, so kommt es, abhängig von der Kompressibilität der gehausten Trimmflüssigkeit, zu einer plastischen und damit irreversiblen Behälterverformung. Es können gar Risse an der Behälterwand eines Edelstahl- oder Aluminiumtanks entstehen, was unweigerlich zur Zerstörung des Systems führt. Prinzipiell ließe sich diese Gefahr in gewissen Grenzen durch flexible Verbindungsschläuche zwischen den Kammern ausgleichen. Da aber auch die Membran nur eine geringe Volumenverschiebung zulässt, ist die Einsatzfähigkeit dieses Systems sehr beschränkt. Nachteilig ist bei diesem Vorschlag die im Vergleich zu Quecksilber hohe Kompressibilität des leichten Fluids. Bei einem Tauchgang wird das leichte Fluid komprimiert und verschiebt das Quecksilber.is this system, however, outside a pressure resistant vehicle cover attached, it forms a pressure chamber. For very large diving depths the entire low pressure on the ball container wall loads. Is the tank for the high Ambient pressure, however, too unstable, so it comes, depending on the compressibility the hottest trim, too a plastic and thus irreversible container deformation. It can even Cracks on the container wall a stainless steel or aluminum tank arise, which inevitably to destruction of the system leads. In principle, let this danger is within certain limits due to flexible connecting hoses between to balance the chambers. But since the membrane is only a small Volume shift allows, is the operational capability This system is very limited. The disadvantage of this proposal compared to mercury high compressibility of the light fluid. During a dive, the light becomes fluid compresses and shifts the mercury.
In
dem Dokument
Quecksilber ist jedoch ein giftiges Material, welches extrem umweltschädlich ist, wenn es zum Beispiel durch eine Leckage in die Umwelt gelangt. Auch bei Wartungsarbeiten, die häufig an Bord eines Mutterschiffs stattfinden, verursacht ausgelaufenes Quecksilber und dessen Verteilung im Meerwasser eine schwerwiegende Bedrohung für die Nahrungskette. Beim Menschen kann es akute sowie chronische Vergiftungen bewirken.mercury is a poisonous material that is extremely harmful to the environment, For example, if it gets into the environment through leakage. Also during maintenance, often take place on board a mothership, causing leaked mercury and its distribution in seawater is a serious threat for the Food chain. In humans, it can be acute as well as chronic poisoning cause.
Zusätzlich ist es sehr reaktionsfreudig mit vielen Metallen. So können Komponenten, mit denen es in Berührung kommt, stark geschwächt und in ihrer Funktion beeinträchtigt werden (Pumpen und Ventile). Diese und andere Eigenschaften machen Systeme, die Quecksilber als Trimmmedium einsetzen, gefährlich bei der Nutzung sowie Reparatur.In addition is It is very reactive with many metals. So components, with whom it is in contact comes, greatly weakened and impaired in their function (pumps and valves). These and other properties make systems, use mercury as the trim medium, dangerous in use as well Repair.
Werden anstatt von soliden Trimmgewichten Flüssigkeiten eingesetzt, so ist bei sehr hohen Außendrücken auch die nicht mehr vernachlässigbare Kompressibilität der Trimmflüssigkeiten zu berücksichtigen. Bei Tauchvorgängen lasten die mit steigender Meerestiefe auftretenden Drücke auf jedem Bauteil. Je 100 Meter steigt der Druck um etwa 10 bar. Dementsprechend entspricht zum Beispiel der Außendruck bei einer Wassertiefe von 6000 Metern etwa 600 bar.Become instead of using solid trim weights fluids, so is at very high external pressures, too the no longer negligible compressibility of trim fluids to take into account. For diving load the pressures occurring with increasing depth of the sea every component. Per 100 meters, the pressure increases by about 10 bar. Accordingly corresponds for example to the external pressure at a water depth of 6000 meters about 600 bar.
Das
Dokument
Das
Dokument
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trimmvorrichtung für eine Unterwassereinrichtung sowie eine Unterwassereinrichtung zu schaffen, die auch bei extrem hohen Außendrücken eine sichere Funktion gewährleisten.task The invention is a trimming device for an underwater device as well as to create an underwater facility that works well even at extreme high external pressures one ensure safe operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Trimmvorrichtung für eine Unterwassereinrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie eine Unterwassereinrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.These The object is achieved by a Trim device for an underwater device according to independent claim 1 and an underwater device according to the independent claim 11 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent subclaims.
Die Erfindung umfasst den Gedanken einer Trimmvorrichtung für eine Unterwassereinrichtung mit einem Behältertrimmsystem mit zwei einander zugeordneten Behältern, die über eine Fluidverbindung verbunden sind und zwischen denen über die Fluidverbindung ein Trimmfluid, welches eine von Wasser verschiedene Dichte aufweist, ausgetauscht werden kann, wobei die zwei Behälter jeweils mit einer eine Veränderung eines Behältervolumens zulassenden Behälterwandung aus flexiblen Material gebildet sind. Weiterhin ist eine Unterwassereinrichtung mit einer solchen Trimmvorrichtung vorgesehen.The The invention includes the idea of a trim device for an underwater device with a container trimming system with two associated containers connected via a fluid connection are and between those over the fluid connection is a trim fluid which is one different from water Density, can be exchanged, the two containers respectively with a change a container volume permitting container wall made of flexible material. Furthermore, an underwater device with such a trim device provided.
Die Dichte des Trimmfluids, bei dem es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit handelt, kann größer oder kleiner als die Dichte von Wasser sein. Bevorzugt korrespondieren Volumenän derungen der zwei einander zugeordneten Behälter, so dass eine Volumenvergrößerung eines Behälters zu einer entsprechenden Volumenverkleinerung des anderen Behälters führt, so dass das Gesamtvolumen des Systems der zwei Behälter und der sie verbindenden Fluidverbindung konstant bleibt. Zweckmäßig sind die zwei Behälter in einer Ausgestaltung jeweils als druckneutrale Behälter ausgeführt, was bedeutet, dass eine Druckbeaufschlagung der Behälterwandung im wesentlichen vollständig auf das Fluid in dem Behälter übertragen wird, ohne dass die Behälterwandung selbst merkliche Kräfte der Druckbeaufschlagung entgegenstellt. Mit der vorgeschlagenen Trimmvorrichtung gelingt es, auch unter extremen Bedingungen eine statische Trimmung eines Unterwasserfahrzeugs mittels Verlagern des Trimmfluids sicher einzustellen. Die vorgesehene flexible Behälterwandung ermöglicht die Berücksichtigung einer Kompressibilität des Trimmfluids und somit von Volumenänderungen des Trimmfluids unter sehr hohen Außendrücken, die ausgeglichen werden.The density of the trim fluid, which is preferably a liquid, may be greater or less than the density of water. Preferably, volume changes correspond to the two associated containers so that an increase in volume of a container to an ent speaking volume reduction of the other container, so that the total volume of the system of the two containers and the fluid connection connecting them remains constant. Suitably, the two containers are designed in one embodiment in each case as a pressure-neutral container, which means that pressurization of the container wall is substantially completely transferred to the fluid in the container, without the container wall itself opposes appreciable forces of pressurization. With the proposed trimming device, it is possible to reliably set a static trim of an underwater vehicle by displacing the trim fluid even under extreme conditions. The proposed flexible container wall allows for the consideration of a compressibility of the trim fluid and thus volume changes of the trim fluid under very high external pressures, which are compensated.
Die Fluidverbindung wird genutzt, um das Trimmfluid zwischen den zwei einander zugeordneten Behältern auszutauschen, beispielsweise hin und her zu pumpen. Aufgrund der Flexibilität der Behälterwandung ist es möglich, hohe Außendrücke direkt auf das gehauste Trimmfluid zu übertragen. Verändert sich aufgrund von Kompressionen dessen Volumen, passt sich die Behälterwandung flexibel und elastisch an.The Fluid communication is used to separate the trim fluid between the two associated containers to exchange, for example, to pump back and forth. Due to the flexibility the container wall Is it possible, high external pressures directly on to transfer the slimmed trim fluid. changed due to compression of its volume, the container wall adapts flexible and elastic.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Behälterwandung der zwei Behälter einen Faltenbalgwandabschnitt aufweist. Die Behälterwandung kann in einer Ausgestaltung vollständig mithilfe des Faltenbalgs gebildet sein. Faltenbälge sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie sich in eine Richtung ausdehnen und zusammenziehen. Sie sind somit in der Lage, sich bei hohen Außendrücken in einer durch den Einbau vorgebbaren Richtung zu verformen und so eine Volumenänderung des Trimmfluids unter hohem Druck zu kompensieren. Auch hier kompensiert das Behältertrimmsystem den Außendruck, wenn der ausgeübte Druck des Trimmfluids im Innern der Behälter aufgrund seiner Kompression genauso groß ist wie der Umgebungsdruck. Faltenbälge sind in verschiedenen Ausführungsformen als solche bekannt, beispielsweise können sie aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein.A preferred development of the invention provides that the container wall the two containers having a bellows wall portion. The container wall can in one embodiment Completely be formed with the help of the bellows. Bellows are usually designed to that they expand and contract in one direction. you are thus able to withstand high external pressures in one by the installation Deformable direction to deform and so a volume change of the trim fluid under high pressure. Also compensated here the container trimming system the external pressure, if the exercised Pressure of the trim fluid inside the container due to its compression is just as big like the ambient pressure. bellows are in different embodiments as such known, for example, can they are made of a plastic material.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Faltenbalgwandabschnitt mittels einer Faltbalgführung geführt ist. Die Faltenbalgführung dient dazu, die Ausdehnung und die Verkleinerung des Faltenbalgs bei einer Behälter-Volumen änderung in einer vorgegebenen Richtung auszuführen. Darüber hinaus unterstützt die Faltenbalgführung die mechanische Stabilität des Behältertrimmsystems.at an expedient embodiment The invention may be provided that the Faltenbalgwandabschnitt by means of a bellows guide guided is. The bellows guide It serves the expansion and reduction of the bellows at a container volume change to execute in a given direction. In addition, the support bellows guide the mechanical stability of the container trimming system.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Behälterwandung der zwei Behälter einen formlosen Wandabschnitt aufweist. Die zwei Behälter können vollständig oder teilweise mittels formloser Wandabschnitte gebildet sein, so dass in einer Ausführungsform vollständig formlose Behälter vorgesehen sind. Hierzu gehören beispielsweise Säcke, Beutel oder Ballons, die zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial oder einem gummiartigen Elastomer bestehen können. Auch eine Kombination von Faltenbalgabschnitten und formlosen Wandabschnitten zur Ausbildung der Behälterwandung kann vorgesehen sein.A advantageous embodiment the invention provides that the container wall of the two containers a having a shapeless wall section. The two containers can be completely or partially by means of be formed shapeless wall sections, so that in one embodiment Completely informal containers are provided. These include for example, sacks, Bags or balloons, for example made of a plastic material or a rubbery elastomer. Also a combination bellows and shapeless wall sections for training the container wall can be provided.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das Behältertrimmsystem eine Fördereinrichtung zum Fördern des Trimmfluids zwischen den zwei Behältern über die Fluidverbindung aufweist. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Pumpe aufweisen, mit der das Trimmfluid zwischen den zwei Behältern gefördert wird.Prefers provides a development of the invention that the container trim system a conveyor to promote of the trim fluid between the two containers via the fluid connection. The conveyor For example, it may have a pump with which the trim fluid between the two containers promoted becomes.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Fördereinrichtung eine Druckeinrichtung umfasst, die konfiguriert ist, wenigstens einen der zwei Behältern von außen gegen die Behälterwandung drückend mit einem äußeren Druck zu beaufschlagen. Die Druckeinrichtung kann mit einer Selbsthaltefunktion ausgestattet sein, so dass sie in einer eingenommenen Stellung verbleibt. Als Druckeinrichtung kann zum Beispiel ein Stempel verwendet werden, der vorzugsweise in stirnseitiger Lage zu dem Behälter angeordnet ist. Mithilfe der Druckeinrichtung kann eine Volumenänderung eines oder beider Behälter aktiv betrieben werden, weshalb dann eine aktive Volumenänderung vorliegt. Die aktive Volumenänderung kann für nur einen oder beide Behälter vorgesehen sein. Für den Fall, dass nur für einen der zwei Behälter ein aktiver Betrieb der Volumenänderung vorgesehen ist, erfolgt die Volumenänderung des anderen der zwei Behälter passiv, nämlich als passive Reaktion auf die aktive Volumenänderung.at An advantageous embodiment of the invention can be provided be that conveyor comprises a printing device that is configured, at least one of the two containers from the outside against the container wall oppressively with an external pressure to act on. The printing device can with a self-holding function be equipped so that it remains in a occupied position. As a printing device, for example, a stamp can be used, which is preferably arranged in frontal position to the container is. Using the pressure device can change the volume one or both containers are actively operated, which is why there is then an active volume change. The active volume change can for only one or both containers be provided. For the case that only for one of the two containers an active operation of the volume change is provided, the volume change of the other of the two takes place Container passive, namely as a passive reaction to the active volume change.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Behältertrimmsystem eine den zwei Behältern zugeordnete Entlüftungsöffnung aufweist. Über die Entlüftungsöffnung kann insbesondere beim Befüllen des Behältertrimmsystem mit dem Trimmfluid überschüssige Luft abgelassen werden.A Development of the invention may provide that the container trimming system one of the two containers having associated vent. About the Vent can especially when filling of the container trimming system with the trim fluid excess air be drained.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Behältertrimmsystem zwei weitere einander zugeordnete Behälter aufweist, die über eine weitere Fluidverbindung verbunden sind und zwischen denen über die weitere Fluidverbindung ein weiteres Trimmfluid, welches eine von Wasser sowie von dem Trimmfluid verschiedene Dichte aufweist, ausgetauscht werden kann, wobei die zwei weiteren Behälter jeweils mit einer eine Veränderung eines Behältervolumens zulassenden Behälterwandung aus flexiblen Material gebildet sind. Auf diese Weise ist ein Zweikammersystem in druckneutraler Ausführung gebildet. Für die zwei weiteren Behälter sowie die weitere Fluidverbindung gelten bezüglich der Ausgestaltungsmöglichkeiten die in Zusammenhang mit den zwei Behältern und der Fluidverbindung gemachten Erläuterungen entsprechend. In dem Zweikammersystem weist das Trimmfluid vorzugsweise eine Dichte auf, die größer als die Dichte von Wasser ist, wohingegen die Dichte des weiteren Trimmfluids kleiner als die Dichte von Wasser ist oder umgekehrt. Um die Vor- und Nachteile eines druckneutralen Zweikammersystems gegenüber denen eines Einkammersystems detaillierter aufzuzeigen, wird beispielhaft ein Doppelkammer-Lagetrimmsystem mit der Dichte eines leichten Trimmfluids von 0,7 kg/l und der einer schweren Flüssigkeit von 2 kg/l betrachtet. Diese beiden Werte entsprechen den Dichten von bevorzugt eingesetzten Silikonölen oder Perfluorcarbonen. Gegenüber einem Einkammersystem, in dem ein schweres Perfluorcarbon mit einer Dichte von 2 kg/l zum Einsatz kommt, erhöht sich die Trimmmomententwicklung um 30%. Um etwa 30% verringert sich das Gewicht des Doppelkammer-Lagetrimmsystems im getauchten Fahrzeugzustand. Das Trockengewicht des betrachteten Doppel- oder Zweikammersystems ist jedoch um etwa 35% höher als das des betrachteten Einkammersystems.A preferred development of the invention provides that the container trimming system has two further associated containers which are connected via a further fluid connection and between which another trim fluid, which has a density different from water and from the trim fluid, is exchanged via the further fluid connection can, wherein the two further containers each with a permitting a change in container volume container wall made of flexible material. In this way, a two-chamber system is formed in pressure-neutral design. With regard to the design options, the explanations given in connection with the two containers and the fluid connection apply correspondingly to the two further containers and the further fluid connection. In the two-chamber system, the trim fluid preferably has a density greater than the density of water, whereas the density of the further trim fluid is less than the density of water, or vice versa. To illustrate in more detail the advantages and disadvantages of a pressure-neutral two-chamber system over those of a single-chamber system, a double-chamber position trim system with the density of a light trim fluid of 0.7 kg / l and that of a heavy fluid of 2 kg / l is considered by way of example. These two values correspond to the densities of preferably used silicone oils or perfluorocarbons. Compared to a single-chamber system in which a heavy perfluorocarbon with a density of 2 kg / l is used, the trim moment development increases by 30%. By about 30%, the weight of the dual-chamber attitude trim system decreases in the submerged vehicle condition. However, the dry weight of the considered double or twin-chamber system is about 35% higher than that of the considered one-chamber system.
Prinzipiell ist es sinnvoll, bei einem Einkammersystem Trimmfluide mit geringerer Dichte als Wasser einzusetzen. Dies bietet den Vorteil, dass das gesamte Tauchsystem unter Wasser nicht unnötig schwer gestaltet wird. Erzeugt das gesamte System durch die Wahl einer leichten Trimmflüssigkeit insgesamt Auftrieb, so kann sogar Bauraum für sonst notwendige kompensierende Fahrzeugauftriebskörper eingespart werden. Es ist somit also möglich, das gesamte Unterwasserfahrzeug kleiner zu gestalten oder bei gleichem Bauraum mehr Platz für andere Einbaukomponenten zur Verfügung zu stellen. Einsetzbare leichte Trimmfluide mit einer Dichte von etwa 0,7 kg/l sind unter anderem Benzin (Oktan) oder diverse Silikonöle.in principle it makes sense in a one-chamber system trim fluid with less Use density as water. This offers the advantage that the entire diving system under water is not unnecessarily difficult. Generates the entire system by choosing a slight trim fluid overall Buoyancy, so even space for otherwise necessary compensating Vehicle lifting body be saved. It is thus possible, the entire underwater vehicle to make smaller or with the same space more space for other components to disposal to deliver. Useful light trim fluids with a density of about 0.7 kg / l include gasoline (octane) or various silicone oils.
Es hat sich herausgestellt, dass es eine größere Auswahl von potentiell einsetzbaren schweren Flüssigkeiten gibt, die einen größeren Dichteunterschied zu Wasser aufweisen als Fluide mit geringerer Dichte. Diese größere Dichtedifferenz zwischen Wasser und Trimmmedium erhöht den Wirkungsgrad des Lagetrimmsystems. Als schwere Flüssigkeit kann bevorzugt ein Perfluorcarbon mit einer Dichte von etwa 2 kg/l eingesetzt. Im Vergleich zu Quecksilber besitzt es zwar eine geringere Dichte, ist aber dafür für den Menschen und die Umwelt relativ ungefährlich. Auch die Toxizität gegenüber Wasserorganismen ist vernachlässigbar. Aus diesen Gründen sind Wartungs- und Reparaturarbeiten auch an Bord eines Mutterschiffs durchführbar.It It has turned out that there is a wider choice of potential usable heavy liquids There is a greater difference in density to have water as lower density fluids. This greater density difference between water and trim medium increases the efficiency of the position trim system. As a heavy liquid can preferably a perfluorocarbon having a density of about 2 kg / l used. Although it has a lower density compared to mercury, but it is for that for the Humans and the environment relatively harmless. Also the toxicity to aquatic organisms is negligible. For these reasons are Maintenance and repair work also on board a mothership feasible.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass einer der zwei Behälter und einer der zwei weiteren Behälter miteinander gekoppelt sind, derart, dass eine Volumenänderung des einen der zwei Behälter zu einer korrespondierenden Volumenänderung des einen der zwei weiteren Behälter führt. Die Kopplung zwischen den Behältern kann kraftschlüssig erfolgen, so dass eine Volumenvergrößerung des einen Behälters automatisch eine Volumenverkleinerung des anderen nach sich zieht und umgekehrt. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die beiden Behälter stirnseitig miteinander gekoppelt. Bei einer Ausführung der gekoppelten Behälter als Faltenbälge können diese in einem gemeinsamen Gehäuse gelagert werden, insbesondere ist dann auch eine gemeinsame Führung der Faltenbälge ermöglicht.at an expedient embodiment the invention may be provided that one of the two containers and one of the two other containers coupled to each other, such that a volume change one of the two containers to a corresponding volume change of one of the two others container leads. The coupling between the containers can force fit done so that an increase in volume of a container automatically reduces the volume of the other and vice versa. In a preferred embodiment, the two containers are frontally coupled together. In an embodiment of the coupled container as bellows can these in a common housing are stored, in particular, then a common leadership of the bellows is possible.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Volumenänderung des einen der zwei Behälter aktiv und die korrespondierende Volumenänderung des einen der zwei weiteren Behälter passiv ausführbar sind.A advantageous embodiment the invention provides that the volume change of one of the two container active and the corresponding volume change of one of the two another container passively executable are.
Bei der Unterwassereinrichtung mit einer Trimmvorrichtung nach einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich beispielsweise um ein stationäres oder ein nicht-stationäres Tauchsystem, insbesondere um ein Unterwasserfahrzeug.at the underwater device with a trimmer after a The embodiments described above are for example, a stationary one or a non-stationary one Diving system, in particular an underwater vehicle.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Trimmflüssigkeiten zwischen den Trimmbehältern im Bug und im Heck eines Unterwasserfahrzeugs hin und her zu befördern. Eine Variante ist der Einsatz einer hydraulischen Pumpe mit geeigneten Antrieben, die in die Fluidverbindung der Behälter zwischengeschaltet ist. Um eine selbstständige Flüssigkeitsumverteilung bei abgeschalteter Pumpe zu vermeiden, müssen Ventile in dieser Leitung eingebaut werden. Während des Pumpvorgangs sind die Ventile geöffnet. Bei abgeschalteter Pumpe sind sie geschlossen. Eine andere Alternative ist die Förderung der Trimmflüssigkeiten mittels eines Stempels, der an der Stirnseite eines flexiblen Faltenbalgs befestigt ist. Mit Hilfe eines entsprechenden Antriebs (zum Beispiel hydraulisch, elektrisch) drückt der Stempel den Balg zusammen oder zieht ihn auseinander. Dementsprechend wird die Trimmflüssigkeit aus dem Behälter herausgepresst oder in ihn hinein gesogen. Ist der Trimmvorgang abgeschlossen und steht der Stempel durch die Selbsthaltekraft des Antriebs in einer festen Position, so ist in diesem System kein Ventil notwendig, um eine Umverteilung der Trimmflüssigkeiten zu verhindern.It are different ways the trim fluids between the trim containers in the bow and stern of an underwater vehicle to and fro. A Variant is the use of a hydraulic pump with suitable Drives, which is interposed in the fluid connection of the container. To be an independent fluid redistribution When pump is shut off, valves must be in this line to be built in. While Pumping the valves are open. With the pump switched off they are closed. Another alternative is the promotion the trimming fluids by means of a punch on the front of a flexible bellows is attached. With the help of a corresponding drive (for example hydraulic, electric) presses the stamp compresses the bellows or pulls it apart. Accordingly becomes the trim fluid squeezed out of the container or sucked into it. Is the trim completed and is the stamp by the self-holding force of the drive in one fixed position, no valve is necessary in this system, to redistribute the trim fluids to prevent.
Die Trimmvorrichtung kann als Teil eines Regelkreises gebildet sein, in dem die Neigung des Unterwasserfahrzeugs sensorisch erfasst und mit einer Verschiebung der Trimmflüssigkeit kompensiert wird. Ein im Unterwasserfahrzeug integrierter Neigungssensor als Messglied detektiert die Neigung des Tauchfahrzeugs relativ zur Horizontalen. Weicht das Fahrzeug von seiner vorgegebenen Sollposition ab, so führt der entstandene Regelfehler zur Aktivierung der Flüssigkeitsbewegung, wobei die in den im Bug und Heck platzierten Behältern befindliche Trimmflüssigkeit solange umverteilt wird, bis die Solllage des Tauchfahrzeugs wieder eingenommen ist.The trim device may be formed as part of a control loop in which the inclination of the underwater vehicle is sensed and compensated with a shift of the trim fluid. An underwater vehicle integrated tilt sensor as a measuring element detects the inclination of the submersible vehicle relative to the horizontal. If the vehicle deviates from its predefined desired position, the resulting control error leads to the activation of the fluid movement, wherein the trim fluid in the bows and stern is redistributed until the desired position of the submersible is restored.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der ErfindungDescription of preferred embodiments the invention
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention will now be described with reference to exemplary embodiments with reference on figures of a drawing closer explained. Hereby show:
In
Die
beiden Ballons
Soll
das Unterwasserfahrzeug beim Abtauchen unterstützt werden, so wird eine im
Vergleich zur Dichte von Wasser schwere Trimmflüssigkeit in den vorderen Ballon
Gepumpt
wird die Flüssigkeit
mit einer druckneutralen Hydropumpe
Zur
erstmaligen Befüllung
der Ballasttanks
In
Die
Faltenbälge
In
Wie
in den in
Ähnlich wie
die oben beschriebene erstmalige Befüllung der Einkammersysteme
aus
In
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The in the foregoing description, claims and drawings Features of the invention can both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments of importance be.
Claims (11)
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