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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung mindestens einer
Sektion einer vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen,
elektroakustischen Unterwasserantenne am Bootskörper eines U-Boots.
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Eine
als Flankarray bezeichnete bekannte lineare Unterwasserantenne (
DE 38 34 669 A1 )
weist einen im Abstand vom Bootskörper eines Unterseeboots, hier
kurz U-Boot genannt, angeordnete Wandleranordnung mit einer Vielzahl
von in Anbaulage der Unterwasserantenne längs des Bootskörpers horizontal
hintereinander gereihten, voneinander beabstandeten Hydrophonen
und einem in Schalleinfallseinrichtung hinter den Hydrophonen angeordneten Reflektor
auf, der nach dem Feder-Masse-Prinzip ausgelegt ist. Die Hydrophone
sind an dem Reflektor über
eine Schellenkonstruktion gehalten, und der Reflektor ist mit federnden
Elementen über
eine Dämpfungsschicht
an die Körperwandung
des Bootskörpers
montiert.
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Eine
ebenfalls bekannte lineare Seitenantenne an einem U-Boot (
EP 0 214 525 B1 ) weist einen sog.
Hydrophon-Streamer mit einer Mehrzahl von in einem elastischen, ölgefüllten Schlauch
voneinander beabstandet angeordneten Hydrophonen auf. Der Hydrophon-Streamer
ist über
seine Längserstreckung
von im Abstand voneinander am Bootskörper befestigten Haltegliedern
mit Abstand vom Bootskörper
gehalten. Die Halteglieder sind an einem mit dem Bootskörper verbundenen
Fundament, z. B. durch Verschraubung, befestigt und tragen an ihrer
freien Stirnseite schalenartige Befestigungselemente, die den Hydrophon-Streamer
um seinen Schlauchmantel herum umgreifen. Zwischen jedem Befestigungselement
und dem Schlauchmantel des Hydrophon-Streamers ist eine der Schallentkopplung
dienende, elastische Einlage, z. B. aus Kunststoff oder Gummi, angeordnet.
Der Hydrophon-Streamer und die Halteglieder mit ihren Befestigungselementen sind
von einem Hüllkörper überdeckt,
der an beiden Stirnseiten abgeschlossen ist und an mit dem Fundament
verbundenen Befestigungslaschen befestigt ist.
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Die
Richtcharakteristik von solchen linearen Unterwasserantennen hat
einen von der Antennenlänge
abhängigen
kleinen Öffnungswinkel
in Horizontalrichtung und einen von der Eigencharakteristik der Hydrophone
bestimmten extrem großen Öffnungswinkel
in Vertikalrichtung.
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Eine
bekannte, flächig
ausgebildete Unterwasserantenne, auch Flächenantenne genannt (
DE 10 2004 037 987
A1 ), ist aus einer Mehrzahl von panelartigen Antennensegmenten
zusammengesetzt. Jedes Antennensegment weist einen akustisch transparenten,
plattenartigen Kunststoffkörper
auf, in dem in Reihen und Spalten angeordnete Hydrophone und eine
als Reflektor dienende biegesteife Platte, die in Schalleinfallsrichtung
hinter den Hydrophonen angeordnet ist, eingebettet sind. Eine solche,
für Empfangsantennen
im mittleren bis höheren
Frequenzbereich ausgelegte Flächenantenne
hat ein gutes Vor-Rückwärtsverhältnis und
besitzt durch die Möglichkeit
der addierten Zusammenfassung der Ausgangssignale der in Anbaulage
der Antenne in Spalten vertikal untereinanderliegenden Hydrophone auch
eine gute Bündelung
der Richtcharakteristik im vertikalen Empfangsbereich und damit
ein verbessertes Nutz-Störverhältnis. Eine
solche beidseitig am U-Boot angeordnete Flächenantenne kann mit deutlichen
Vorteilen in der Unterwasserdetektion gegenüber längsseits am U-Boot angeordneten,
linearen Unterwasserantennen als nasses Ende eines Panoramasonars
eingesetzt werden. Aufgrund ihres deutlich größeren Gewichtes ist der Anbau
solcher flächigen
Seitenantennen an den Bootskörper
eines U-Bootes nicht unproblematisch. Zudem muss die flächige Seitenantenne
aufgrund ihrer großen
Länge und
des bei der Montage nicht händelbaren
großen Gesamtgewichts
in Antennensektionen unterteilt sein, die einzeln montiert und durch
horizontales Aneinandersetzen an den Bootskörper zur flächigen Seitenantenne zusammengesetzt
werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Befestigungsvorrichtung
anzugeben, die einen stabilen, präzisen und einfach zu bewerkstelligenden Anbau
einer flächigen
Seitenantenne an den Bootskörper
eines U-Boots ermöglicht.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung
hat den Vorteil, dass mit den beiden vertikal voneinander beabstandeten
Befestigungsschienen ein Fundament für die Festlegung der flächigen Unterwasserantenne
am Bootskörper
geschaffen ist, das unabhängig
von Toleranzen in den Knaggenabständen innerhalb der beiden Knaggenreihen
exakt ausgerichtet ist und das durch die die Knaggen, einschließlich der
Bolzenschäfte
der in die Knaggen eingeschraubten Kopfbolzen, formschlüssig einschließende Vergussmasse
große
Kräfte
auf die Knaggen zu übertragen
vermag. Mit Knaggen werden hier vom Bootskörper abstehende, zylinder-
oder quaderförmige
Befestigungsstützen
bezeichnet, die Gewindelöcher
zum Einschrauben der Bolzenenden der Kopfbolzen aufweisen. An dem
exakt ausgerichteten Fundament lässt
sich dann in herkömmlicher
Weise ein mit elektroakustischen Wandlern besetzter Reflektor und
ein diese abdeckender Hüllkörper der
Unterwasserantenne, z. B. durch Schraubverbindung, festlegen. Durch
die Ausbildung der Durchgangslöcher
in den Befestigungsschienen als Langlöcher können auch große Toleranzen
in den Knaggenabständen,
z. B. ±15
mm, in Horizontalrichtung ausgeglichen werden.
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Zweckmäßige Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weisen die Befestigungsschienen jeweils U-Profil mit zwei über ein
Profiljoch verbundenen Profilschenkeln auf. Die Durchgangslöcher zum Durchführen der
Kopfschrauben sind im Profiljoch angeordnet, und die Vergussmasse
hüllt den
von den Profilschenkeln und dem Profiljoch begrenzten Profilhohlraum
vollständig
aus, wobei die Vergussmasse auch einen zwischen dem Profiljoch und
den diesem zugekehrten Stirnflächen
der Knaggen vorgehaltenen Spalt vollständig ausfüllt. Die von der Körperwand
des Bootskörpers
aus gemessene Höhe
der Vergussmasse ist größer als
die Schenkelhöhe
der Profilschenkel, sodass die Befestigungsschiene nicht an der
Körperwand
des Bootskörpers
anliegt und die Kräfte ausschließlich über die
Knaggen in den Bootskörper
eingeleitet werden.
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Zur
Einstellung dieser Höhe
der Vergussmasse ist gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung das Profiljoch der Befestigungsschienen mit Justier-Löchern, die
Lochgewinde aufweisen, zum Durchschrauben von Justierschrauben vorgesehen.
Die in die Justierlöcher
eingedrehten Justierschrauben stützen
sich an der Körperwand des
Bootskörpers
ab und stellen einen definierten Abstand der mittels der Kopfbolzen
auf den Knaggen fixierten Befestigungsschienen von der Körperwand her.
Mit den so vormontierten Befestigungsschienen erfolgt die Verfüllung des
Profilhohlraums mit der Vergussmasse, wobei die Knaggen einschließlich der freiliegenden
Abschnitte der in die Knaggen eingeschraubten Bolzenschäfte der
Kopfbolzen formschlüssig
in die Vergussmasse aufgenommen werden. Nach Aushärten der
Vergussmasse werden die Justierschrauben entfernt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind in das Profiljoch der Befestigungsschienen zwischen
den Durchgangslöchern
angeordnete Gewindelöcher
eingebracht. In die Gewindelöcher
sind Befestigungsschrauben eingedreht, die in dem Antennensegment
verankert sind. Ein den Reflektor mit Wandleranordnung überdeckender,
akustisch transparenter Hüllkörper kann
endseitig an den Befestigungsschienen festgelegt werden, wozu diese in
den voneinander abgekehrten Profilschenkeln Gewindelöcher aufweisen,
in die die in dem Hüllkörper verankerten
Befestigungsschrauben einschraubbar sind.
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Antennensektion einer an einem
Bootskörper
eines U-Boots befestigten, elektroakustischen Unterwasserantenne,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Körperwand
des Bootskörpers mit
einer ausschnittweise dargestellten Befestigungsvorrichtung zur
Befestigung der Antennensektion gemäß 1,
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3 eine
vergrößerte, perspektivische
Darstellung eines Schnitts in der Schnittebene III-III in 2.
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In 1 ist
ausschnittweise eine Körperwand 11 eines
Bootskörpers
eines U-Boots perspektivisch dargestellt, an der eine Antennensektion 12 einer
vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen, elektroakustischen
Unterwasserantenne angeordnet ist. Diese Unterwasserantenne bildet
das sog. nasse Ende eines im U-Boot installierten Sonars zur Detektion
und Vermessung von im Wassergebiet sich befindlichen Objekten und
Zielen, die Schallwellen reflektieren oder abstrahlen. Die Unterwasserantenne erstreckt
sich über
einen großen
Teil der Länge
des U-Boots und ist aus einer Mehrzahl von Antennensektionen 12 zusammensetzt,
wie eine in 1 perspektivisch skizziert ist.
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Jede
Antennensektion 12 weist einen plattenartigen Reflektor 13 auf,
der in Anbaulage der Antennensektion 12 am Bootskörper vertikal
ausgerichtet ist, eine dem Reflektor 13 vorgeordnete Wandleranordnung 14 aus
einer Vielzahl von vertikal und horizontal mit Abstand aneinandergereihten
elektroakustischen Wandlern, einen auf der von der Wandleranordnung 14 abgekehrten
Rückseite
des Reflektors 13 angeordneten Auftriebskörper 15 und
einen Reflektor 13 mit Wandleranordnung 14 und
Auftriebskörper 15 überdeckenden,
akustisch transparenten Hüllkörper 16 auf.
Jede Antennensektion 12 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung
am Bootskörper befestigt,
und die über
die Befestigungsvorrichtungen am Bootskörper festgelegten, stirnseitig
fluchtend aneinandergesetzten Antennensektionen 12 ergeben
die gesamte Unterwasserantenne.
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Die
Befestigungsvorrichtung weist zwei vertikal voneinander beabstandete
und horizontal am Bootskörper
ausgerichtete Reihen von Knaggen 17 auf, die in jeder Reihe
mit definiertem Abstand voneinander am Bootskörper festliegen. Mit Knaggen 17 werden über die
Körperwand 11 des
Bootskörpers vorstehende,
zylindrische oder quaderförmige
Befestigungsstützen
verstanden, die jeweils mit einer Gewindebohrung 171 versehen
sind. In 2 ist ausschnittweise eine der
beiden Reihen von Knaggen 17 dargestellt. Die beiden Knaggenreihen
erstrecken sich über
die gesamte Länge
des Bootskörpers über eine
Strecke, die mindestens der Länge
der Unterwasserantenne entspricht. Zur Befestigungsvorrichtung gehören weiterhin
diverse Befestigungsmittel, um die Antennensektion 12 auf
den Knaggen 17 zu fixieren. Diese Mittel weisen zwei identisch
ausgebildete Befestigungsschienen 18 auf, von denen jeweils eine
einer Knaggenreihe zugeordnet ist. Die Befestigungsschiene 18 besitzen
im Horizontalabstand der Knaggen 17 angeordnete Durchgangslöcher 19 (3),
die vorzugsweise als Langlöcher
mit in Längsrichtung
der Befestigungsschiene 18 ausgerichteter, größerer Lochabmessung
ausgebildet sind. Ferner gehören
zu den Befestigungsmitteln Kopfbolzen 20, die durch die
Durchgangslöcher 19 hindurchführbar und
in den Knaggen 17, genauer gesagt in deren Gewindebohrungen 171,
verschraubbar sind. Ein wesentlicher Teil der Befestigungsmittel
ist weiterhin eine Vergussmasse 21, die den Zwischenraum zwischen
der Körperwand 11 des
Bootskörpers
und den Befestigungsschienen 18 ausfüllt und dabei die Knaggen 17 und
die Bolzenschäfte
der darin eingeschraubten Kopfbolzen 20 formschlüssig einschließt.
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Jede
Befestigungsschiene 18 hat U-Profil mit zwei über ein
Profiljoch 181 verbundenen Profilschenkeln 182, 183,
wobei die Durchgangslöcher 19 für die Kopfbolzen 20 im
Profiljoch 181 angeordnet sind und die Vergussmasse 21 den
von den Profilschenkeln 182, 183 und dem Profiljoch 181 begrenzten
Profilhohlraum vollständig
ausfüllt.
Wie die vergrößerte perspektivische
Schnittdarstellung in 3 zeigt, liegen die Profilschienen 18 mit
ihrem Profiljoch 181 nicht unmittelbar auf den dem Profiljoch 181 zugekehrten
Stirnflächen 172 der
Knaggen 17 auf, sondern halten einen definierten Abstand
von diesen, sodass sich ein Spalt 211 ausbildet, der von
der Vergussmasse 21 vollständig ausgefüllt ist. Außerdem besitzt die Vergussmasse 21 eine
von der Körperwand 11 des
Bootskörpers
aus gemessene Höhe,
die etwas größer ist
als die Schenkelhöhe
der beiden Profilschenkel 182, 183, sodass die
Befestigungsschienen 18 an keiner Stelle ihrer Längserstreckung die
Körperwand 11 des
Bootskörpers
berühren.
Dadurch werden alle auf die Befestigungsschienen 18 wirkende
Kräfte über die
Vergussmasse 21 in die Knaggen 17 eingeleitet.
Zur Einstellung der Höhe
der Vergussmasse 21 sind in dem Profiljoch 181 der
Befestigungsschienen 18 eine Reihe von Justierlöchern 22 vorhanden,
die mit einem Lochgewinde versehen sind. Ein Paar vertikal beabstandeter
Justierlöcher 22 ist
in 2 und 3 zu sehen. Mehrere solcher Paare
von Justierlöchern 22 sind
im Horizontalabstand längs
der Befestigungsschiene 18 angeordnet.
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Zur
Befestigung der Antennensektion 12 an den beiden Befestigungsschienen 18 besitzt
jede Befestigungsschiene 18 Gewindelöcher 23, die in dem Profiljoch 181 zwischen
den Durchgangslöchern 19 angeordnet
sind. In die Gewindelöcher 23 werden Befestigungsschrauben 24,
die in der Antennensektion 12, genauer gesagt im Auftriebskörper 15,
verankert werden, eingedreht. Zur Befestigung des Hüllkörpers 16 sind
an den voneinander abgekehrten, äußeren Profilschenkeln 182 der
Befestigungsschienen 18 ebenfalls Gewindelöcher 25 vorgesehen,
wie diese in 3 zu sehen sind. Der Hüllkörper 16 übergreift
mit seinen Enden die voneinander abgekehrten äußeren Profilschenkel 182 der
beiden Befestigungsschienen 18 derart, dass in dem Hüllkörper 16 vorhandene
Durchstecklöcher
kongruent mit den Gewindelöchern 25 ausgerichtet
sind. Durch die Durchstecklöcher
hindurchgeführte
Befestigungsschrauben 26 (1) sind
in die Gewindelöcher 25 in
den Profilschenkel 182 eingedreht.
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Die
Montage von Befestigungsvorrichtung und Antennensektion 12 wird
wie folgt durchgeführt:
Jeweils
eine Befestigungsschiene 18 wird auf eine Knaggenreihe
aufgesetzt und mit den durch die Durchgangslöcher 19 hindurchgeführten Kopfbolzen 20 auf
den Knaggen 17 fixiert. Die als Langlöcher ausgebildeten Durchgangslöcher 19 erlauben
dabei einen Ausgleich von großen Abstandstoleranzen
der Knaggen 17 von z. B. bis ±15 mm in Längsrichtung des
Bootskörpers.
In die Justierlöcher 22 werden Justierschrauben 27 eingedreht,
die sich mit ihrem Schraubenende an der Körperwand 11 abstützen. Durch
entsprechend tiefes Eindrehen der Justierschrauben 27 lässt sich
die Befestigungsschiene 18 ausrichten und ihr Abstand von
der Körperwand 11 einstellen,
genauer gesagt der Abstand der Enden der Profilschenkel 182, 183 von
der Körperwand 11 und
des Spaltes 211 zwischen Profiljoch 181 und Stirnflächen 172 der
Knaggen 17. Ggf. kann auch die Winkellage der beiden Befestigungsschienen 18 eingestellt
werden, um die Planparallität
der Profiljoche 181 der beiden Befestigungsschienen 18 zu
gewährleisten.
Nach solchermaßen
erfolgtem Justieren der Befestigungsschienen 18 werden
die Kopfbolzen 20 angezogen, und der zwischen dem Profiljoch 181 und
dem Profilschenkel 182, 183, sowie der Körperwand 11 eingeschlossene
Profilhohlraum wird vollständig
mit der Vergussmasse 21 verfüllt. Nach Aushärten der
Vergussmasse 21 werden die Justierschrauben 27 entfernt
und die ausgehärtete
Vergussmasse 21 umschließt formschlüssig alle in den Profilhohlraum
hineinragende Knaggen 17, einschließlich der innerhalb der Spalte 211 zwischen
Knaggen 17 und Profiljoch 181 freiliegenden, aus
den Knaggen 17 vorstehenden Schaftabschnitte der in die
Knaggen 17 eingedrehten Kopfbolzen 20.
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Nunmehr
wird der Auftriebskörper 15 auf
die beiden Befestigungsschienen 18 aufgesetzt, wie dies in 1 zu
sehen ist. Die im Auftriebskörper 15 verankerbaren
Befestigungsschrauben 24 werden durch entsprechend geformte
Hohlräume
im Auftriebskörper 15 hindurchgeführt und
in die Gewindelöcher 23 in
den Befestigungsschienen 18 eingedreht. Anschließend wird
der Reflektor 13 mit vorgeordneter Wandlerordnung 14 an
den Auftriebskörper 15 angesetzt
und an diesem befestigt. Danach wird Hüllkörper 16 über die äußeren Profilschenkel 182 der
beiden Befestigungsschienen 18 geschoben, und durch die
Durchstecklöcher
hindurchgeführte
Befestigungsschrauben 26 werden in den Gewindelöchern 25 der
Befestigungsschienen 18 verschraubt. Der beschriebene Montagevorgang
wird für
jede Antennensektion 12 wiederholt.