DE102012011987B3

DE102012011987B3 - Torpedo und Antennensektion für einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo sowie Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Funkantenne eines Torpedos

Info

Publication number: DE102012011987B3
Application number: DE102012011987A
Authority: DE
Inventors: Norbert Slotta; Sönke Huckfeldt
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2012-06-16
Filing date: 2012-06-16
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2032-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Torpedo mit einer ausfahrbaren Funkantenne 10 sowie eine Antennensektion für einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo mit einer ausfahrbaren Funkantenne 10. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Funkantenne 10 eines Torpedos 1. Um bei kompakter Bauweise des Torpedos 1 ein sicheres Einfahren und Ausfahren der Funkantenne 10 zu gewährleisten, ist die Funkantenne 10 über einen pneumatisch betätigbaren Teleskopzylinder 21 ausfahrbar ist, welcher von einem Zugseil 48 in einer eingefahrenen Stellung gehalten ist, wobei das Zugseil 48 auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel 49 aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torpedo mit einer in einem Überwasserbereich ausfahrbaren Funkantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antennensektion für einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo gemäß Anspruch 14. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Funkantenne eines Torpedos gemäß Anspruch 15.
Es ist bekannt, Torpedos mittels eines über Lichtwellenleiter stattfindenden Datenaustauschs auf dem Weg zu einem Ziel zu führen. Dafür weist sowohl der Torpedo als auch die Abschussplattform des Torpedos, bspw. ein U-Boot, jeweils eine Lichtwellenleiterspule auf, von der während des Laufs des Torpedos bzw. der Fahrt des U-Boots der Lichtwellenleiter abgespult wird.
Die Reichweiten derartig kabelgeführter Torpedos sind begrenzt. DE 10 2009 040 152 A1 offenbart einen (fern-)gesteuerten Torpedo mit erhöhter Reichweite, welcher eine Antennensektion mit einer ausfahrbaren Funkantenne sowie Funkkommunikationseinrichtungen zum Senden und/oder Empfangen aufweist. Die Funkantenne des bekannten Torpedos ist bspw. teleskopartig ausgebildet und weist eine derartige Länge auf, um auch in getauchten Zustand des Torpedos die Wasseroberfläche erreichen zu können, um dabei eine Kommunikationsverbindung aufzubauen oder zumindest Daten eines satellitengestützten Navigationssystems empfangen zu können. Mittels der Funkantenne und der über die Funkantenne empfangenen Positionsdaten wird der Torpedo zum Zielgebiet geführt. Der Torpedo kann auch über die Funkantenne aktuelle und/oder zuvor gespeicherte Daten an eine Leitstelle übermitteln. Die Leitstelle erhält dadurch präzise Daten des zielnahen Torpedos, was der Lageaufklärung in der Leitstelle dienlich ist. Der Torpedo kann auch über die Kommunikationsverbindung neue Daten, z. B. neue Zieldaten oder Abschaltkommandos, erhalten.
Zur Kontaktaufnahme über die Funkantenne fährt der Torpedo nahe der Wasseroberfläche und fährt die Funkantenne soweit aus, dass sie sich im Überwasserbereich befindet und eine von Wasser ungestörte Funkverbindung aufbauen kann. Durch die teleskopartige Gestaltung der Funkantenne kann eine gegenüber dem Kaliber des Torpedos deutlich erhöhte Ausfahrlänge der Funkantenne bereitgestellt werden, so dass einem Durchbrechen des Torpedos durch die Wasseroberfläche verhindert ist. Gleichwohl ist die Kontaktaufnahme durch Ausfahren der Funkantenne ein sensibles Ereignis, bei dem vermieden werden muss, dass sich der Torpedo bei seiner Annäherung an das Ziel durch das Ausfahren und Einfahren der Funkantenne im oberflächennahen Gewässer verrät bzw. geortet werden kann. Ein möglichst geräuscharmes Einfahren und Ausfahren der Funkantenne muss auch nach mehreren Betätigungen der Funkantenne sichergestellt sein. Darüber hinaus muss die Funkantenne auch nach längerer Lagerung des Torpedos störungsfrei ein- und ausfahrbar sein.
Die US 315 88 65 A offenbart eine einfahrbare Antennenstruktur, angepasst um an einem Unterwasserfahrzeug installierbar zu sein, bestehend aus mindestens einem äußeren und innerem Teleskopsegment, eine Antennenhalterung montiert an dem innerem Segment, Mittel zur Halterung an dem äußerem Segment am Fahrzeug, mindestens eine Antennenprobe befestigt an der Halterung und einfahrbar darin.
Die Informationsvorrichtung gemäß DE 100 27 829 C1 weist eine Zwillings-Kolben-Zylinder-Einrichtung auf, die einen ersten, unten und oben offenen Zylinder mit einem Kolben, der oben vorzugsweise einen Antennenstab trägt, und einen zweiten Zylinder mit einem beidseitig beaufschlagbaren und den ersten Zylinder auf seiner Oberseite tragenden Kolben umfasst. Ein längliches, biegsames Einziehglied ist mit seinem einen Ende an dem Kolben des ersten Zylinders und nach Umlenkung durch ein oberseitig an dem zweiten Kolben angeordnetes Umlenkteil mit seinem anderen Ende im oberen Endbereich des zweiten Zylinders befestigt. Für die Signalübertragung von und zu dem Antennenstab ist eine im oberen Endbereich des zweiten Zylinders endende elektrische, externe Signalleitung vorgesehen. Das Einziehglied ist zum Leiten elektrischer Signale ausgebildet und steht sowohl mit dem Antennenstab als auch mit der externen Signalleitung in fester elektrischer Verbindung, wobei der erste Zylinder aus einem formstabilen Kunststoffmaterial besteht.
Die DE 384 1552 A1 offenbart eine Vorrichtung bestehend aus einem hohlen Ausfahrmast, aus einer in dem Mast angeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtung und aus einem vorzugsweise als Antenne ausgebildeten Stab, der an einem Kolben der Einrichtung starr befestigt ist und mittels dieses Kolbens ein- und ausgefahren wird. Zwecks Erzielung einer kleinen Bauhöhe und einer dazu relativ großen strahlenden Länge der Antenne ist die Kolben-Zylinder-Einrichtung mehrstufig teleskopisch aufgebaut und in Betriebsstellung entlang ihres aus dem Mast herausragenden Abschnittes als Antenne ausgebildet.
Die DE 176 68 54 A1 offenbart eine Teleskopantenne für Bojen zur Auffindung von Schiffbrüchigen, wobei in der Basis der Antenne eine Pulverpatrone vorgesehen ist, die bei Entzündung eine Kraft entwickelt, die unabhängig von Temperaturbedingungen, welchen die Antenne ausgesetzt ist, eine zum Ausfahren der Antenne ausreichende, jedoch nicht zu große Kraft entwickelt.
Die US 2002 075 193 A1 offenbart eine Antennenverlängerung für die Erweiterung einer Antenne von einem Unterwasser-Fahrzeug. Das System weist ein Gehäuse vollständig innerhalb des Fahrzeugs und einer Vielzahl von teleskopartig verlängerbaren verbunden Stufen auf, die von einer Basisebene verlängerbar sind.
Die US 2007 06 854 A1 offenbart eine Vorrichtung mit verschiebbaren Rohren, die mittels eines Stellglieds innerhalb fester Führungen verschiebbar sind, wobei das Stellglied wenigstens ein Paar Linearmotoren aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei kompakter Bauweise des Torpedos ein zuverlässiges Einfahren und Ausfahren der Funkantenne zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Torpedo mit einer Antennensektion, welche eine in einen Überwasserbereich ausfahrbare Funkantenne aufweist, wobei die Funkantenne über einen pneumatisch betätigbaren mit einem Druckraum versehenen Teleskopzylinder ausfahrbar ist, welcher von einem Zugseil in einer eingefahrenen Stellung gehalten ist, wobei das Zugseil auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel aufgenommen ist und deren Antrieb das Ausfahren und Einfahren des Teleskopzylinder steuert, wobei an dem Druckraum ein Ausgleichsbehälter angeschlossen ist, welcher beim nächsten Ausfahrmanöver das Ausfahren der Funkantenne unterstützt. Ferner löst die Erfindung das Problem mittels einer Antennensektion für einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo gemäß Anspruch 14. Schließlich löst die Erfindung dieses Problem durch ein Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Funkantenne eines Torpedos mit den Merkmalen des Anspruchs 15, wonach die Funkantenne über einen pneumatisch betätigten Teleskopzylinder aus- gefahren und mittels eines Zugseils eingefahren wird, welches auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel aufgenommen ist, wobei die Seilwinde während des Ausfahrens der Funkantenne das Zugseil abspult. Über die jeweilige Seillänge, welche beim Ausfahren der Funkantenne abgespult wird bzw. beim Einfahren der Funkantenne aufgespult wird, erfolgt eine Steuerung der ausfahrbaren Funkantenne, vorteilhaft mit schrittweise gesteuertem Antrieb der Seiltrommel.
Mittels eines Zugseils, welches auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel aufgenommen ist, kann mit geringem Platzbedarf ein sicheres und rasches Einfahren der Funkantenne über das Zugseil sichergestellt werden. Das Ausfahren der Funkantenne erfolgt hingegen pneumatisch über einen pneumatisch betätigten Teleskopzylinder. Dabei wird an dem Teleskopzylinder ein ständig wirkender statischer Druck angelegt, wobei das Zugseil den Teleskopzylinder in der eingefahrenen Stellung hält. Sobald die Seiltrommel Zugseil nachgibt, wird die Funkantenne unter der Wirkung des statischen Drucks pneumatisch geöffnet. Durch die erfindungsgemäße Kombination einer pneumatisch initiierten Ausfahrbewegung der Funkantenne und einem Einfahren mittels eines Zugseils kann in dem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum eines Torpedos bzw. einer Antennensektion des Torpedos eine sichere und dauerhaft betriebsfähige Betätigungseinrichtung für die Funkantenne bereitgestellt werden. Unter einem Teleskopzylinder ist dabei ein Bauteil mit mehreren parallel in sich geführten Teleskoprohren zu verstehen, welche unter statischem Druck, d. h. pneumatisch betätigt, auseinanderfahren. In der eingefahrenen Stellung des Teleskopzylinders sind dabei die Teleskoprohre ineinandergeschoben. In der eingefahrenen Stellung wird das Zugseil so weit auf die Seiltrommel aufgespult, dass die dadurch auf das Zugseil ausgeübte Zugkraft größer oder wenigstens gleich groß ist wie die vom Druck auf den Teleskopzylinder in Öffnungsrichtung ausgeübte Zugkraft.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Teleskopzylinder mehrere parallel in sich geführte Teleskoprohre, welche aus einem fest angeordneten äußeren Zylinderrohr ausfahrbar sind, wobei das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr die Funkantenne trägt. Das fest angeordnete äußere Zylinderrohr ist dabei druckdicht in dem Gehäuse des Torpedos bzw. der Antennensektion des Torpedos befestigt, so dass sich im Inneren des Zylinderrohrs statischer Druck aufbaut, mittels welchem die Teleskoprohre ausgefahren werden. Das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr, welches in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das innen liegende Teleskoprohr ist, trägt die Funkantenne, welche somit über die volle Ausfahrlänge des Teleskopzylinders aus dem Torpedo bzw. der Antennensektion ausgefahren werden kann. Die Anordnung einer Funkantenne an dem ausfahrbaren Ende des Teleskopzylinders ist besonders vorteilhaft, wenn in einem Innenraum der Teleskoprohre ein Antennenkabel der Funkantenne verläuft. Die innen liegende Führung des Antennenkabels kann eine hochwertige Signalübertragung bieten, so dass auf fehleranfällige Kontakte zwischen den Zylinderrohren, bspw. Schleifkontakte, verzichtet werden kann. Das Antennenkabel ist vorteilhaft ein Hochfrequenz-Koaxialkabel.
Eine kompakte Bauweise ist gegeben, wenn die Seiltrommel zum Auf- und Abspulen des Zugseils auf einer innen liegenden Seite des Teleskoprohrs angeordnet ist, wobei das Zugseil durch das Teleskoprohr verläuft. Das Zugseil ist dabei mit dem am weitesten ausfahrbaren Teleskoprohr, d. h. bevorzugt mit dem innen liegenden Teleskoprohr, verbunden. Bei einem Aufwickeln des Zugseils wird daher zunächst das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr eingeholt, wobei dieses Teleskoprohr die anderen Teleskoprohre mitnimmt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Funkantenne in einem tellerförmigen Antennenträger aufgenommen, welcher mit dem am weitesten ausfahrbaren Teleskoprohr verbunden ist und die weiteren ausfahrbaren Teleskoprohre wenigstens abschnittsweise radial überdeckt, wodurch das Zugseil den Antennenträger einholt und dieser durch seine radiale Überdeckung die anderen Teleskoprohre mitnimmt. Die Aufnahme der Funkantenne in einem tellerförmigen Antennenträger hat zudem den Vorteil, dass die Funkantenne sehr klein ausgebildet werden kann, bspw. als Antennenplatine bzw. Patch-Antenne, und über das innen liegende Antennenkabel mit einer Empfangs- oder Sendeeinrichtung des Torpedos verbunden werden kann.
Vorteilhaft ist wenigstens das äußere Teleskoprohr, welches in dem fest angeordneten Zylinderrohr geführt ist, mit einer größeren Querschnittslänge in Längsrichtung des Torpedos als einer Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos ausgebildet, so dass bei hoher Steifigkeit eine vergleichsweise geringe Referenzfläche bei der Anströmung des Teleskoprohrs gegeben ist. Das äußere Teleskoprohr befindet sich im ausgefahrenen Zustand der Funkantenne im Wasser und wird entsprechend der Geschwindigkeit des Torpedos umströmt, so dass auf den Teleskopzylinder strömungsmechanische Kräfte wirken. Durch die strömungsgünstige Gestaltung des Querschnitts des äußeren Teleskoprohrs mit einer möglichst geringen Breite, jedoch einer großen Querschnittslänge wird eine hohe Biegesteifigkeit erreicht, wobei gleichzeitig der Strömungswiderstand reduziert ist. In weiteren vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist der Querschnitt des äußeren Teleskoprohrs mit anderen strömungsgünstigen Querschnitten gestaltet, bspw. mit einer ovalen Form mit geringer Querschnittsbreite. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Querschnittsgestaltung mit zwei etwa parallelen ebenen Abschnitten und in Längsrichtung des Torpedos vorn und hinten gerundeten Flächen herausgestellt.
Vorteilhaft ist das Antennenkabel in einem Abschnitt des Innenraums als Spiralkabel ausgebildet, welches im entspannten Zustand kurz ist und sich bei Zug während des Ausfahrvorgangs der Funkantenne ausdehnt. Zudem sichert die Ausbildung als Spiralkabel eine definierte Rückkehr des Antennenkabels in die Ausgangsstellung während des Einfahrvorgangs der Funkantenne. Das Spiralkabel ist vorteilhaft mit einem Verdrehschutz versehen, um einem Verhaken der Windungen des Spiralkabels oder gar Knotenbildung entgegenzuwirken. Der Verdrehschutz ist bspw. eine Wicklung einer elastischen Feder längs des Antennenkabels.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verläuft das Zugseil innerhalb der Wicklungen des Spiralkabels Das Zugseil führt dadurch die Wicklungen des Spiralkabels, so dass ein Einklemmen des Antennenkabels zwischen Zugseil und den Teleskoprohren insbesondere während der Bewegung des Teleskopzylinders vermieden ist.
Die Seiltrommel ist vorteilhaft über eine Antriebseinrichtung in beiden Drehrichtungen antreibbar, so dass der Teleskopzylinder unter der pneumatischen Wirkung kontrolliert in Abhängigkeit der Drehbewegung der Antriebseinrichtung bzw. der Seiltrommel ausfahrbar ist. Der Teleskopzylinder fährt synchron mit der Bewegung der Seiltrommel aus, da die ständige Zugkraft im Zugseil eine unkontrollierbare, schnelle Ausfuhrbewegung aufgrund der pneumatischen Betätigung des Teleskopzylinders verhindert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Seiltrommel über ein selbsthemmendes Getriebe antreibbar, wodurch die Seiltrommel ausschließlich durch Betätigung über die Antriebseinrichtung bewegbar ist, da die Selbsthemmung der Getriebeverzahnung einer Bewegung des Getriebes aufgrund von Seilkräften an der Seiltrommel entgegenwirkt. Damit ist ein Stillstand der Seiltrommel gewährleistet, wenn kein Antrieb erfolgt, und ein unkontrolliertes Bewegen der Seiltrommel ausgeschlossen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe ein Schneckengetriebe, dessen selbsthemmendes Gewinde eine genaue Übertragung der Drehkräfte und Drehwinkel der Antriebseinrichtung ermöglicht.
Das selbsthemmende Getriebe sichert insbesondere die Seiltrommel gegen eine Rückdrehung aufgrund der Zugkraft im Zugseil, wenn der Teleskopzylinder mit einem vorgespannten Zugseil in der eingefahrenen Stellung gehalten ist. Die Vorspannung im Zugseil wird dadurch erreicht, dass beim Einfahren des Teleskopzylinders eine größere Seillänge aufgespult wird, als der Auszugslänge des Teleskopzylinders entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Antriebseinrichtung und der Seiltrommel eine Rutschkupplung angeordnet. Die Rutschkupplung ist eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung. Sie öffnet bei einer bestimmten Spannung im Zugseil, bei der das Nenndrehmoment der Rutschkupplung erreicht wird, so dass die Rutschkupplung auslöst und die Übertragung von Antriebsleistung trennt. Die Rutschkupplung ist vorzugsweise eine Magnetkupplung, welche verschleißfrei ist und auch nach längerer Zeit ohne Betätigung ihr Nenndrehmoment beibehält. Die Magnetkupplung vermeidet dabei das bei mechanischen Rutschkupplungen nach längerer Lagerzeit mögliche Verkleben der Kupplungsbeläge. Ein erfindungsgemäßer Torpedo mit einer Magnetkupplung im Antriebsstrang ist daher auch nach langer Zeit unmittelbar einsatzbereit. Durch die Vorspannung wird das Zugseil in der eingefahrenen Stellung des Teleskopzylinders straff gehalten, so dass eine genaue Steuerung der abgespulten Seillänge möglich ist und zudem ein Kontakt des Zugseils mit der Innenwand des Teleskopzylinders ausgeschlossen ist.
Vorteilhaft umfasst die Antriebseinrichtung einen Schrittmotor, so dass über den Winkel (Schritt) der Motorbewegung ein Rückschluss auf die damit einhergehende Bewegung der Seiltrommel gezogen werden kann. Dabei wird der Schrittmotor vorteilhaft über eine vorgegebene Schrittzahl in Betrieb genommen, welche der vorgesehenen Seillänge zum Ausfahren der Funkantenne entspricht. Für das Einfahren der Funkantenne wird der Schrittmotor in entgegengesetzter Drehrichtung über eine ebenfalls bestimmte Schrittzahl bewegt, wobei die Schrittzahl beim Einfahren der Funkantenne mit der Anzahl der Schritte des Schrittmotors beim Ausfahren der Funkantenne abgestimmt ist.
Die beim Einfahren der Funkantenne aufgespulte Seillänge ist um einen bestimmten Betrag höher als die Auszugslänge des Teleskopzylinders, wodurch Bauteiltoleranzen sowie Längenänderungen des Zugseils aufgrund veränderter äußerer Bedingungen ausgeglichen werden. Der Antrieb der Funkantenne über ein Aufspulen und Abspulen des stets gespannten Zugseils ist dadurch stets angepasst werden an beispielsweise temperaturbedingte Änderungen des Drucks oder auch an eine betriebsbedingte Längung des Zugseils, beispielsweise aufgrund von Reibung oder Fließerscheinungen aufgrund der Zugbelastung.
Die Rutschkupplung, vorteilhaft eine Magnetkupplung, sichert die Steuerbarkeit der ausfahrbaren Funkantenne über die Seillänge, da das Zugseil beim Abspulen unter Zugspannung gesetzt wird, jedoch eine überhöhte Zugspannung durch das Auslösen der Rutschkupplung verhindert wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt das Nenndrehmoment der Rutschkupplung die von der Seiltrommel während des Einfahrvorgangs der Funkantenne aufgespulte Seillänge. Das Nenndrehmoment der Rutschkupplung wird daher mit der gewünschten Seillänge beim Aufspulen derart abgestimmt, dass eine Zugspannung im Zugseil gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Seiltrommel längsverschieblich auf einer Antriebswelle geführt und mit einem unabhängig von der Antriebswelle längsverschieblich geführten Synchronisationselement derart gekoppelt, dass ein Seilabgang der Seiltrommel einem festen Abgangspunkt auf Höhe des Zentrums des Teleskopzylinders nachgeführt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass während des Betriebs der Seiltrommel das Zugseil in jeder Drehwinkelstellung der Seiltrommel in der vorgesehenen Vertikallage im Innenraum des Teleskopzylinders liegt. Der Abgangspunkt des Zugseils liegt dabei vorteilhaft im Zentrum des Querschnitts des Teleskopzylinders, so dass eine vertikale Führung des Zugseils gewährleistet ist. Die Nachführung des Seilabgangs stellt sicher, dass die ab- bzw. aufgespulte Seillänge genau mit der Drehung der Seiltrommel einhergeht. Die Genauigkeit der Steuerung der ab- bzw. aufgespulten Seillänge wird weiter gefördert, wenn das Zugseil in einer am Umfang der Seiltrommel umlaufenden Seilrille aufgenommen ist.
Vorteilhaft wirkt das Synchronisationselement mit der Antriebswelle über ein Gewinde zusammen, welches die gleiche Steigung aufweist, wie eine Seilrille der Seiltrommel. Die Seilrille ist eine am Umfang der Seiltrommel umlaufende Nut, in der das Zugseil mit einer definierten Steigung aufgewickelt ist. Haben das Synchronisationselement und das Gewinde der Antriebswelle, auf der das Synchronisationselement geführt ist, die gleiche Steigung wie die Seilrille der Seiltrommel, so wird die längsbeweglich geführte Seiltrommel von dem Synchronisationselement mit der Drehbewegung der Antriebswelle hin- und hergeschoben und dabei der Seilabgang in jeder Stellung der Seiltrommel dem festen Abgangspunkt nachgeführt.
Ein Druckraum des Teleskopzylinders ist vorteilhaft mit einer Gasquelle verbunden, welche unter Druck stehendes Gas bereitstellt. Die Gasquelle ist dabei derart ausgebildet, dass im Betrieb des Torpedos ständig statischer Druck auf den Teleskopzylinder wirkt. Das Zugseil hält den Teleskopzylinder gegen die pneumatischen Kräfte in Schließstellung, wobei das Ausfahren und das Einfahren der Funkantenne präzise über den Antrieb der Seiltrommel steuerbar ist. Die Druckquelle ist vorteilhaft ein Gasspeicher, in dem komprimiertes Gas gespeichert ist, wobei der Gasspeicher über eine Druckmindereinheit mit dem Druckraum verbunden ist. Das Gas für die pneumatische Beaufschlagung des Teleskopzylinders wird in dem Gasspeicher unter einem höheren Druck als dem Betriebsdruck bereitgestellt, wobei die Druckmindereinheit den Betriebsdruck reguliert. Durch den höheren Druck im Gasspeicher können für eine Vielzahl von Öffnungsvorgängen der Funkantenne Gasvolumen nachgeführt werden, um den Betriebsdruck im Druckraum im Wesentlichen konstant zu halten. Dabei hat sich ein Betriebsdruck von etwa 4,5 bar als vorteilhaft herausgestellt.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung sind anstelle eines Gasspeichers Druckquellen vorgesehen, welche auf physikalischem oder chemischem Wege bedarfsweise Gase bereitstellen und dadurch den für die Betätigung des Teleskopzylinders erforderlichen Druck erzeugen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Druckraum mit einem Ausgleichsbehälter verbunden. Die Druckluft für die Betätigung des Teleskopzylinders wird aufgrund der Erweiterung des Druckvolumens durch den Ausgleichsbehälter rückgespeichert und wirkt beim nächsten Ausfahren der Funkantenne. Eine Entlüftung ist nicht erforderlich, so dass ein Arbeitsvolumen des Betriebsgases abgesehen von Leckverlusten bzw. Verlusten durch Undichtigkeiten dauerhaft erhalten bleibt. Nach einem Kommunikationsvorgang der Funkantenne muss allenfalls wenig Gasvolumen zum Ausgleich von etwaigen Leckverlusten und Undichtigkeiten des Systems zur Aufrechterhaltung des vorgesehenen Betriebsdrucks nachgefördert werden.
Der Teleskopzylinder ist vorteilhaft druckfest mit einem Druckgehäuse des Torpedos verbunden, dessen Innenraum Teil des Druckraums ist, wobei die Seiltrommel in dem Druckgehäuse angeordnet ist. Das Zugseil befindet sich daher auf seiner gesamten Länge innerhalb des Druckraums, so dass eine einfache Abdichtung des Druckraums möglich ist. Zudem kann die Seiltrommel besonders nahe am inneren Ende des Teleskopzylinders angeordnet werden, so dass eine kompakte Bauweise in dem innerhalb des Torpedos zur Verfügung stehenden Bauraum möglich ist.
Das Druckgehäuse weist vorteilhaft ein Druckablassventil auf, so dass eine Entlüftung des Druckgehäuses möglich ist, bspw. nach Durchführung einer Übung mit dem Torpedo. Zudem erlaubt das Druckablassventil eine Spülung des Druckraums mit einem geeigneten Medium, um Feuchtigkeit aus dem Druckraum zu entfernen und eine längere Lagerung des Torpedos zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Antennensektion mit einer ausfahrbaren Funkantenne lässt sich mit geringem Aufwand in einen sektionsweise aufgebauten Torpedo einbauen, so dass keine vollständige Neukonstruktion von Torpedos erforderlich ist. In einer weiteren Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Einrichtungen zum Einfahren und Ausfahren einer Funkantenne in einen integral konstruierten Torpedo eingebaut.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines sektionsweise ausgebildeten Torpedos,
2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Antennensektion eines Torpedos gemäß 1,
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Antennensektion gemäß 2,
4 eine geschnittene Ansicht der Antennensektion gemäß 2 in der Schnittebene A-A in 3,
5 und 6 vergrößerte Darstellungen der gegenüberliegenden Wandabschnitte der Antennensektion gemäß 3,
7 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene R-R in 3,
8 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene P-P in 3,
9 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene M-M in 3,
10 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene N-N in 3.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines sektionsweise ausgebildeten Torpedos 1. Der Bug des Torpedos 1 wird durch einen Sonarkopf 2 gebildet, welcher ein Torpedosonar zur Aufklärung der näheren Umgebung des Torpedos 1 aufweist. Eine Sektion 3 weist eine Explosivladung auf. Alternativ ist diese Sektion als Übungssektion mit Mitteln versehen, um den Torpedo 1 nach einer Übungsfahrt wiederzufinden und bergen zu können. Des Weiteren umfasst der Torpedo 1 mehrere Batteriesektionen 4, 5, 6, 7, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel zentral angeordnet sind, um eine möglichst gleichmäßige Gewichtsverteilung zu erreichen. Der Torpedo 1 umfasst ferner eine Steuersektion 8 und eine Antennensektion 9, welche nachstehend noch näher beschrieben ist. Die Antennensektion 9 weist eine Funkantenne 10 auf, welche teleskopartig ausfahrbar ist. In der Antennensektion sind ferner Funkkommunikationseinrichtungen zum Senden und/oder Empfangen angeordnet.
Die Antennensektion 9 lässt sich mit geringem Aufwand in einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo 1 einbauen, so dass keine vollständige Neukonstruktion von Torpedos erforderlich ist. Die Antennensektion 9 weist eine nicht dargestellte Schnittstelle auf, mittels der über die Funkantenne 10 erhaltenen Positionsdaten der Steuersektion 8 zuführbar sind. Unter Berücksichtigung der erhaltenen Positionsdaten erzeugt die Steuersektion 8 Steuersignale zum Steuern der Rudereinrichtungen 11, 12 des Torpedos 1 zur Kursbestimmung bzw. Tiefenbestimmung des Torpedos 1.
Der Torpedo 1 umfasst ferner eine Nachrichtenleitersektion 13 und eine Antriebssektion 14, in der ein Motor zum Antrieb zweier gegenläufiger Propeller 15, 16 angeordnet ist. Die Rudereinrichtungen 11, 12 sind Bestandteil einer Rudersektion 17. Die Antennensektion 9 ist nachstehend anhand der 2 bis 10 näher beschrieben. Für jeweils gleiche Bauteile sind dabei in allen Zeichnungsfiguren die jeweils gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Antennensektion 9 umfasst ein Torpedogehäuse 18 mit dem vorgesehen Kaliber des Torpedos 1. An die Stirnseiten 19, 20 sind die jeweils benachbart liegenden Sektionen des Torpedos 1 anschließbar. Die Antennensektion 9 weist eine Funkantenne 10 auf, welche über einen pneumatisch betätigbaren Teleskopzylinder 21 ausfahrbar ist. In der eingefahrenen Stellung der Funkantenne 10 ist dabei Bündigkeit mit dem Torpedogehäuse 18 gegeben bzw. ist die Funkantenne 10 über die Oberfläche des Torpedogehäuses 18 hinaus eingefahren, so dass die Funkantenne 10 das Kaliber des Torpedos nicht beeinträchtigt.
Der Teleskopzylinder 21 umfasst mehrere parallel in sich geführte Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, welche in einer radialen Richtung in der Antennensektion 9 angeordnet sind. Der Teleskopzylinder 21 ist dabei in radialer Richtung des Torpedos 1 derart angeordnet, dass die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 in der vorgesehenen Orientierung des Torpedos 1 nach oben, d. h. in Richtung der Wasseroberfläche, ausfahrbar sind.
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind in einem fest angeordneten äußeren Zylinderrohr 26 aufgenommen, welches durch eine Öffnung in dem Torpedogehäuse 18 ins Innere der Antennensektion 9 reicht und druckdicht in das Torpedogehäuse 18 eingesetzt ist. Hierzu ist ein topfförmiger Einsatz 27 mit einer konischen Auflagefläche in die Öffnung des Torpedogehäuses 18 eingesetzt. Mit dem Einsatz 27 ist ein Lagerträger 28 verschraubt, welcher ein Gleitlager 29 für das außen liegende Teleskoprohr 22 aufweist und auf der Stirnseite des Zylinderrohrs 26 aufliegt. Der Lagerträger 28 ist mittels eines Dichtungsrings 28a gegenüber dem Einsatz 27 abgedichtet.
Das innen liegende Zylinderrohr 25, welches am weitesten ausfahrbar ist, trägt einen tellerförmigen Antennenträger 30, in welchem die Funkantenne 10 aufgenommen ist. Die Funkantenne 10 ist über ein Antennenkabel 31, welches den Antennenträger 30 durchsetzt, mit einer nicht dargestellten Signalverarbeitungseinrichtung verbunden. Das Antennenkabel 31 verläuft durch den Innenraum 32 des innen liegenden Zylinderrohrs 25.
Die Funkantenne 10 ist auf der Außenseite des Antennenträgers 30 angeordnet und ist bspw. eine Antennenplatine. Die Funkantenne 10 ist mit einer Fassung 32 unter einer für Funksignale durchlässigen Vergussmasse 33 an dem Antennenträger 30 gehalten. Der Antennenträger 30 ist mit einem Zapfen 39 in das innen liegende Teleskoprohr 25 eingeführt und dort befestigt, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Gewinde. Der Antennenträger 30 überdeckt die ausfahrbaren Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 und legt sich daher beim Einfahren des Teleskopzylinders 21 nach einander an die ausgefahrenen Enden der jeweiligen Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 und schiebt diese ineinander.
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind in sich geführt, wobei jeweils an den in Ausfahrrichtung hinten liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 ein radial nach außen geführter Anschlag 34 (6) ausgebildet ist. Die Anschläge 34 sind jeweils bis zu einem innen liegenden Anschlag ausziehbar ist, der an den jeweils das betreffende Teleskoprohr 22, 23, 24, 25 umgebenden Rohr angebracht ist. Die Anschläge 34 begrenzen die Auszugslänge des Teleskopzylinders 21 durch Zusammenwirken Anschlägen, welche an den in Ausfahrrichtung außen liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 ins Innere des Teleskopzylinders reichen. Diese Anschläge sind jeweils durch einen Einlegering 35 gebildet. Der Einlegering 35 ist jeweils in eine Nut eingesetzt, die an der Innenseite des jeweiligen Rohres ausgebildet ist. Für das äußere ausziehbare Teleskoprohr 22 ist ein Anschlag an dem feststehenden Zylinderrohr 26 vorgesehen. Der Anschlag für das äußere ausziehbare Teleskoprohr 22 ist dabei durch den Lagerträger 28 gebildet, welcher zur Ausbildung des Anschlags in den Zwischenraum des äußeren ausziehbaren Teleskoprohrs 22 und des festen Zylinderrohrs 26 einragt.
Die Einlegeringe 35 liegen bei den jeweiligen Teleskoprohren 22, 23, 24, 25 in unterschiedlichen Abständen zu den jeweils zugeordneten Anschlägen der innen liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, so dass geringfügig unterschiedliche Ausziehlängen gebildet sind und einem Verkanten der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 beim Einziehen der Funkantenne 10 entgegengewirkt ist.
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind jeweils an beiden Enden geführt, wobei an den in Ausfahrrichtung vorn liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24 jeweils ein innen liegendes Gleitlager 36 angeordnet ist. Das äußere Teleskoprohr 22 ist in dem Gleitlager 29 geführt, welches in den Lagerträger 28 eingesetzt ist. Die Gleitlager 36 für die inneren Teleskoprohre 23, 24, 25 sind als umlaufende Gleitlagerbuchsen ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind als Gleitlager Gleitlagerstreifen vorgesehen. Die jeweils in Ausfahrrichtung hinten liegenden Enden der ausziehbaren Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind über die radialen Anschläge 34 geführt, welche bis an die Innenfläche des benachbart liegenden Rohres reichen und Führungsmittel aufweisen.
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind als Drehteile aus einem Halbzeug hergestellt, so dass optimale Wandstärken und präzise angeordnete Nuten zur Anordnung der Gleitlager 36 bzw. der Nuten für die Einlegeringe 35 ausgebildet werden können.
Der Teleskopzylinder 21 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier konzentrisch angeordnete Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, wobei die innen liegenden drei Teleskoprohre 23, 24, 25 mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet sind. Das außen liegende Teleskoprohr 22, welches in dem fest angeordneten Zylinderrohr 26 geführt ist, ist mit einer größeren Querschnittslänge in Längsrichtung des Torpedos 1 als einer Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos 1 ausgebildet, vgl. 4. Das außen liegende Teleskoprohr 22 weist einen länglichen Querschnitt auf mit einer größeren Länge in Längsrichtung des Torpedos als eine Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das außen liegende Teleskoprohr 22 dafür einen ovalen Querschnitt mit zwei parallelen ebenen Seiten auf, welche durch runde Stirnflächen verbunden sind. Auf diese Weise ist in Längsrichtung des Torpedos eine hohe Biegesteifigkeit gegeben bei gleichzeitig reduzierter Anströmfläche, so dass die vom anströmenden Wasser bei ausgefahrenem Teleskopzylinder auf das Teleskoprohr 22 wirkenden strömungsmechanischen Kräfte reduziert sind. In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist das äußere Teleskoprohr 22 mit anderen von der Kreisform abweichenden, strömungsgünstigen Querschnitten ausgebildet.
Zur Lagerung des äußeren Teleskoprohrs 22 mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt ist der am Torpedogehäuse 18 festliegende Lagerträger 28 in einem entsprechenden von der Kreisform abweichenden Querschnitt ausgebildet, wobei das Gleitlager 29 des Lagerträgers 28 als Lagerstreifen ausgebildet ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Gleitlager 29 ein Bauteil aus Gleitlagermaterial mit einem dem Teleskoprohr 22 entsprechenden Querschnitt.
Der Druckraum 38 des Teleskopzylinders 21 ist durch den Zapfen 39 des Antennenträgers 30 sowie durch einen kreisringförmig ausgebildeten Kolben 40 begrenzt, der an dem innen liegende Ende des von der Kreisform abweichenden Teleskoprohrs 22 angebracht ist. Der Druckraum 38 weist daher eine pneumatische Wirkfläche auf, welche aus einer kreisförmigen Teilfläche des Zapfens 39 und einer kreisringförmigen Teilfläche des Kolbens 40 des außenliegenden Teleskoprohrs 22 gebildet ist. Der Kolben 40 dichtet den Druckraum 38 gegenüber dem fest angeordneten Zylinderrohr 26 ab und bildet zugleich einen Anschlag, welcher mit dem Anschlag des Lagerträgers 28 zusammenwirkt und den Auszugsweg des äußeren Teleskoprohrs 22 begrenzt.
Die Antennensektion 9 weist ferner einen Gasspeicher 41 auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Gasspeicher 41 eine in der Antennensektion 9 montierte Gasflasche, in der ein komprimierter Gasvorrat bereitgestellt ist. Der Gasspeicher 41 ist über eine Hochdruckleitung 42 an eine Druckmindereinheit 43 angeschlossen, welche über eine Niederdruckleitung 44 mit dem Druckraum 38 kommuniziert. Die Hochdruckleitung 42 und die Niederdruckleitung 44 sind jeweils über eine Muffe 45 an die Druckmindereinheit 43 angeschlossen. Die Druckmindereinheit 43 ist auf den vorgesehenen Betriebsdruck im Druckraum 38 eingestellt, mit dem der Teleskopzylinder 21 betrieben wird. Die Druckmindereinheit 43 senkt den vergleichsweise hohen statischen Druck in der Gasflasche von bspw. 200 bar auf den Betriebsdruck von bspw. 4,5 bar. Durch den hohen Druck in der Gasflasche wird ein großer Gasvorrat für eine Vielzahl von pneumatischen Betätigungen des Teleskopzylinders 21 bereitgestellt.
An den Druckraum 38 ist ferner ein Ausgleichsbehälter 46 angeschlossen, welcher das Volumen des Druckraums 38 wesentlich erhöht. Daher führt eine Verdichtung beim Einfahren des Teleskopzylinders 21 zu einem deutlich geringeren Anstieg des Betriebsdrucks in dem Druckraum 38 als ohne einen solchen Ausgleichsbehälter 46. Der Anstieg des Betriebsdrucks beträgt durch die Anordnung des Ausgleichsbehälters 46 etwa 30%, wobei das komprimierte Betriebsgas im Ausgleichsbehälter 46 beim nächsten Ausfahrmanöver das Ausfahren der Funkantenne 10 unterstützt. Anders ausgedrückt ist durch die Anordnung des Ausgleichsbehälters 46 und der damit einhergehenden wesentlichen Vergrößerung des Volumens des Druckraums 38 eine verbesserte Rückspeicherung des Arbeitsfluids gegeben.
Der statische Druck im Druckraum 38 wirkt sowohl auf die ringförmige Fläche des Kolbens 40 des äußeren Teleskoprohrs 22 als auch auf die kreisförmige Wirkfläche des Zapfens 39 des Antennenträgers 30. Die ringförmige Wirkfläche des Kolbens 40 ist dabei größer als die Wirkfläche des Antennenträgers 30, so dass bei einem Ausfahren des Teleskopzylinders 21 zunächst das außenliegende Teleskoprohr 22 pneumatisch bewegt wird. Die in der Mitte zwischen dem innen liegenden Teleskoprohr 25 und dem äußeren Teleskoprohr 22 angeordneten Teleskoprohre 23, 24 sind jeweils über Koppelringe 47 mit den jeweils benachbart liegenden Teleskoprohren gekoppelt und werden während der Ausfahrbewegung über die Koppelringe 47 mitgenommen. Die Koppelringe 47 greifen dabei jeweils in eine Nut am freien Ende des jeweiligen Teleskoprohrs 23, 24 ein und sind in einem Hinterschnitt am jeweils außen benachbart liegenden Teleskoprohr 22, 23 aufgenommen. Bei einem Ausfahren des Teleskopzylinders 21 wird somit zunächst das außenliegende Teleskoprohr 22 mit dem von der Kreisform abweichenden, strömungsgünstigen Querschnitt ausgefahren, wobei die drei konzentrisch innen angeordneten Teleskoprohre 23, 24, 25 mitgenommen werden. Nachdem das außenliegende Teleskoprohr seine Auszugslänge erreicht hat, drückt der statische Druck im Druckraum 38 das innen liegende Teleskoprohr 25 hinaus, welches seinerseits nach Erreichen seiner Auszugslänge nacheinander die beiden verbleibenden mittigen Teleskoprohre 23, 24 auszieht.
Der Teleskopzylinder wird von einem Zugseil 48 gegen den statischen Druck im Druckraum in der eingefahrenen Ruheposition gehalten. Das Zugseil 48 ist ein z. B. textiles Seil, welches an dem Antennenträger 30 befestigt ist. Zur Befestigung des Zugseils 48 ist in dem Zapfen 39 des Antennenträgers 30 ein Bolzen 37 vorgesehen.
Durch Zug am Zugseil 48 wird der Teleskopzylinder 21 aus der ausgefahrenen Stellung eingefahren und in der eingefahrenen Stellung gehalten. Hierzu ist das Zugseil 48 auf einer Seiltrommel 49 aufgewickelt, welche benachbart des innen liegenden Endes des Teleskopzylinders 21 angeordnet ist, d. h. auf derjenigen Seite des Teleskopzylinders 21, welche seiner Ausziehrichtung gegenüberliegt.
Das Antennenkabel 31 ist in einem innerhalb des Teleskopzylinders 21 liegenden Abschnitt als Spiralkabel 50 ausgebildet, wodurch einerseits sichergestellt ist, dass das Antennenkabel 31 beim Ausfahren des Teleskopzylinders 21 über die vorgesehene Ausfahrlänge des Teleskopzylinders 21 dehnbar ist. Andererseits bildet das Spiralkabel 50 eine Führung für das Zugseil, welches durch die umgebenden Wicklungen des Spiralkabels 50 geführt ist. Die dehnbare Auszugslänge des Spiralkabels 50 ist dabei mit der Auszugslänge der drei konzentrischen, innen liegenden Teleskoprohre 24, 25, 26 abgestimmt. Zusätzlich ist im Bereich des Kolbens 40 des außenliegenden, von der Kreisform abweichenden, Teleskoprohrs 22 das Antennenkabel 31 zu einem weiteren Spiralkabel 51 geformt. Die dehnbare Länge des zweiten Spiralkabels 51 des Antennenkabels 31 ist dabei mit der Auszugslänge des außenliegenden Teleskoprohrs 22 abgestimmt. Um ungewollte Schlaufenbildung im Antennenkabel 31 zu vermeiden, ist das Antennenkabel im Bereich der Spiralkabel 50, 51 mit einem Verdrehschutz versehen. Als Verdrehschutz ist das Antennenkabel 31 im Bereich der Spiralkabel 50, 51 mit einem elastischen Draht umwickelt bzw. mit einer Spiralfeder verstärkt.
Die Seiltrommel 49 ist in einem Druckgehäuse 52 aufgenommen, dessen Innenraum mit dem Druckraum 38 kommuniziert, so dass das Zugseil 48 vollständig im Druckraum 38 aufgenommen ist. Aufwändige Druckdichtungen des Zugseils 48 sind daher entbehrlich. Das Druckgehäuse 52 mit der darin angeordneten Seiltrommel 49 bildet gemeinsam mit dem Teleskopzylinder 21 eine bauliche Einheit, welche in einer Querschnittsebene des Torpedos 1 angeordnet ist, d. h. sich zwischen den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Torpedogehäuses 18 erstreckt. Das Druckgehäuse 52 weist dabei einen Montagezapfen 53 auf, welcher druckdicht unter Anordnung eines gefetteten O-Rings 54 in dem Torpedogehäuse 18 aufgenommen ist. Zur genauen Einstellung und Einpassung des kombinierten Bauteils aus Teleskopzylinder 21 und Druckgehäuse 52 ist an dem Montagezapfen 53 eine Stellschraube 55 und eine von außerhalb des Torpedos 1 zugängliche Sonderschraube 56 angeordnet.
Die Seiltrommel 49 ist über eine Antriebswelle 57 rotierend antreibbar, welche in dem Druckgehäuse 52 gelagert ist. Die Antriebswelle 57 ist Teil des Triebstrangs einer Antriebseinrichtung 58, welche ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 59, eine Rutschkupplung 60 sowie einen elektrischen Motor 61 aufweist. Die Rutschkupplung 60 spricht bei Erreichen ihres Nenndrehmoments an und trennt die Leistungsübertragung vom Motor 61 zur Seiltrommel 49. Die Rutschkupplung 60 ist als Magnetkupplung ausgebildet und umfasst Permanentmagnete, wodurch die Rutschkupplung 60 auch nach längerer Lagerzeit ohne Verkleben von Bauteilen unmittelbar einsatzbereit ist.
Zum Ausfahren des Teleskopzylinders 21 treibt der elektrische Motor 61 die Seiltrommel 49 in einer Drehrichtung an, dass das Zugseil 48 abgegeben wird und dadurch der Teleskopzylinder 21 vom Betriebsdruck im Druckraum 38 pneumatisch verdrängt wird. Zum Einfahren des Teleskopzylinders 21 treibt der elektrische Motor 61 die Seiltrommel 49 in der entgegengesetzten Drehrichtung an, so dass das Zugseil auf der Seiltrommel 49 aufgespult wird und dabei der Antennenträger 30 eingezogen wird.
Die Ausfahrvorgänge und die Einfahrvorgänge der Funkantenne 10 werden über die Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung 58 gesteuert, wobei durch die Antriebseinrichtung 58 die Seiltrommel 49 um einen solchen Drehwinkel bewegt wird, bei dem der dabei abgewickelte Umfang der vorgesehenen Seillänge entspricht. Das selbsthemmende Schneckengetriebe 59 gewährleistet dabei, dass Bewegungen der Seiltrommel 49 nur bei einem motorischen Antrieb erfolgen können.
Das Nenndrehmoment der Rutschkupplung 60, bei dem die Rutschkupplung 60 auslöst, wird mit der gewünschten Seillänge des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 abgestimmt. Das Nenndrehmoment wird derart gewählt bzw. eingestellt, dass die Rutschkupplung 60 bei Erreichen einer bestimmten aufgespulten Seillänge des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 anspricht und die Leistungsübertragung trennt. Auf diese Weise wird das Aufspulen des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 gestoppt, sobald das Nenndrehmoment der Rutschkupplung 60 erreicht ist.
Die Steuerung der abzuspulenden Seillänge beim Ausfahren der Funkantenne erfolgt über den Motor 61. Hierzu ist der Motor 61 zum Antrieb der Seiltrommel 49 vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet. Dabei wird der Schrittmotor um eine solche Anzahl Schritte bewegt, welche dem Umfangswinkel der Seiltrommel 49 mit der vorgesehenen Seillänge entspricht. Die abzuspulende Seillänge, die beim Schrittmotor einhergeht mit der Anzahl der Schritte, ist mit der aufzuspulenden Seillänge derart abgestimmt, dass das Zugseil 48 in jeder Betriebsstellung der Funkantenne 10 unter Zugspannung steht. Vorteilhaft wird dabei der Motor 61 über eine geringere Anzahl Schritte bewegt als beim Aufspulen des Zugseils 48, so dass beim Ausfahren der Funkantenne 10 immer Zugspannung im Zugseil verbleibt. Beim anschließenden Einfahrmanöver gewährleistet die Rutschkupplung 60 ein Aufspulen bis zu der gewünschten Zugspannung im Zugseil 48.
Das Zugseil 48 ist frei und ohne Berührung mit dem Teleskopzylinder angeordnet und wird stets von der Seiltrommel 49 unter Spannung gehalten, so dass der Antennenträger 30 abgedichtet in Schließstellung gehalten ist. Um das Zugseil stets in vertikaler Ausrichtung zu halten, ist die Seiltrommel 49 längsverschieblich auf der Antriebswelle 57 geführt und ist mit einem nachstehend näher erläuterten Synchronisationselement 62 derart gekoppelt, dass der Seilabgang der Seiltrommel einem festen Abgangspunkt im Zentrum des Teleskopzylinders 21 nachgeführt ist.
Die auf die Seiltrommel 49 wirkende Mechanik zur Nachführung des Seilabgangs ist nachstehend anhand von 3, 6 und den Schnittdarstellungen gemäß 7 bis 10 erläutert. Die Antriebswelle 57 erstreckt sich in Längsrichtung des Torpedos durch das Druckgehäuse 52 und ist an den Stirnwänden 63, 64 des Druckgehäuses 52 gelagert. Dabei ist eine der Antriebseinrichtung 58 zugewandt liegende Stirnwand 63 einteilig in dem Druckgehäuse 52 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Druckgehäuses 52 ist eine Stirnwand 64 angeordnet, welche das freie Ende der Antriebswelle 57 aufnimmt.
Die Seiltrommel 49 ist längsverschieblich auf der Antriebswelle 57 angeordnet. Dabei ist eine formschlüssige Mitnahme vorgesehen, so dass die Seiltrommel 49 über die Antriebswelle 57 rotierend antreibbar ist. Eine solche formschlüssige Mitnahme bei gleichzeitiger Längsverschieblichkeit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine gleitend angeordnete Passfederverbindung 65 vorgesehen. Dabei ist eine Passfeder in die Seiltrommel 49 eingearbeitet. In der Antriebswelle 57 ist eine mit der Passfeder abgestimmte Passfedernut vorgesehen.
Die Seiltrommel 49 ist mit einer umlaufenden Seilrille versehen, in der das Zugseil 48 in definierter Lage aufgespult wird. In jeder Betriebsstellung der Funkantenne 10 steht das Zugseil 48 unter Spannung, so dass das Zugseil 48 sicher in der Seilrille gehalten ist.
Das freie Ende der Antriebswelle 57 ist über eine Länge, welche etwa der Länge des Spulenkörpers der Seiltrommel 49 entspricht, mit einem Stellgewinde 66 versehen. Die axiale Länge des mit dem Stellgewinde 66 versehenen Abschnitts der Antriebswelle 57 entspricht dabei etwa dem vorgesehenen Verschiebeweg der Seiltrommel 49 bei der Nachführung des Seilabgangs. Auf dem Stellgewinde 66 ist ein scheibenförmiges Synchronisationselement 62 angeordnet, welches unabhängig von der Seiltrommel 49 in Richtung der Antriebswelle 57 längsverschieblich geführt ist. Die axiale Führung des Synchronisationselements 62 ist durch eine Führungsschiene 67 vorgesehen, welche parallel zur Antriebswelle 57 durch das Druckgehäuse 52 geführt ist. Wie in der Draufsicht auf das Synchronisationselement 62 in 9 erkennbar ist, deckt das scheibenförmige Synchronisationselement 62 die Wange der Seiltrommel 49 ab und ist mit einer radialen Nase 67a auf der Führungsschiene 67 geführt. Bei einer Drehung der Antriebswelle 65 verhindert die an der Führungsschiene 67 zwangsgeführte Nase 67a eine rotierende Mitnahme des Synchronisationselements 62, wodurch das Synchronisationselement 62 von dem Stellgewinde 66 in Längsrichtung der Antriebswelle 57 verschoben wird. Der Verschiebeweg des Synchronisationselements 62 in Längsrichtung der Antriebswelle 57 entspricht dabei exakt der Steigung des Stellgewindes 66.
Die Steigung des Stellgewindes 66 der Antriebswelle 57 ist gleich der Steigung der Seilrille der Seiltrommel. Bei einer vollen Umdrehung der Antriebswelle 57 wird demnach das Synchronisationselement 62 über einen Weg verschoben, welcher der Steigung zwischen den aufgewickelten Windungen des Zugseils 48 entspricht.
Das Synchronisationselement 62 wirkt in Richtung der Längsrichtung der Antriebswelle 57 auf die längsverschieblich angeordnete Seiltrommel 49 und bewirkt daher entsprechend seiner Führung auf dem Stellgewinde 66 bei einer Drehung der Antriebswelle 57 eine Nachführung des Seilabgangs der Seiltrommel 49.
Um dem Synchronisationselement 62 eine Ziehbewegung beim Aufspulen des Zugseils 48 auf der Seiltrommel 49 zu ermöglichen, weist das Synchronisationselement 62 einen axialen Mitnehmer 68 auf, welcher bis nahe der zugewandt liegenden Trommelwange 69 der Seiltrommel 49 reicht. Der axiale Mitnehmer 68 ist über eine Koppelscheibe 70 kinematisch mit der Trommelwange 69 verbunden. Die Koppelscheibe 70 ist zweiteilig mit zwei in etwa halbkreisförmigen Segmenten 70a, 70b ausgeführt (8). Die Scheibensegmente 70a, 70b sind jeweils mittels Schrauben- oder Nietverbindungen an der Seiltrommel 49 befestigt.
Der innere Radius der Scheibensegmente 70a, 70b, welcher in montierten Zustand der Scheibensegmente 70a, 70b den Durchmesser der Koppelscheibe 70 bestimmt, hat einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 57, so dass die Koppelscheibe 70 ohne Eingriff in das Stellgewinde 66 in Längsrichtung der Antriebswelle 57 verschiebbar ist. Die zweiteilige Koppelscheibe 70 ist leicht an der Seiltrommel 49 montierbar, indem die Scheibensegmente 70a, 70b im Zwischenraum der Trommelwange 69 und dem Mitnehmer 68 um die Antriebswelle 57 gelegt werden und an der Trommelwange 69 fixiert werden.
In Längsrichtung der Antriebswelle 57 ist in dem Druckgehäuse 52 ein Trennblech 71 angeordnet, welches den Teil des Druckgehäuses 52, in welchem die Seiltrommel 49 bewegbar angeordnet ist, vom Rest des Druckgehäuses 52 trennt. Die Trennwand 71 ist in Führungen 72 eingeschoben, welche an den jeweils gegenüberliegenden Wandabschnitten des Druckgehäuses 52 ausgebildet sind. Zur Fixierung des Trennblechs 71 sind im Bereich der Stirnwand 64, in der die Antriebswelle 57 gelagert ist, Laschen 73 vorgesehen, welche an der Stirnwand 64 befestigt sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel deckt die Stirnwand 64, in der die Antriebswelle 57 gelagert ist, den Teil des Druckraums 38 mit der darin angeordneten Seiltrommel 49 ab. Das Druckgehäuse 52 ist durch eine Abschlusswand 74 druckdicht verschlossen, welches dem gesamten Querschnitt des Druckgehäuses 52 abdeckt.
Die Abschlusswand 74 ist lösbar montiert, so dass der Innenraum des Druckgehäuses 52 zugänglich ist. Auf diese Weise ist eine Kabeldurchführung 75 zugänglich, welche in dem jenseits der Seiltrommel 49 liegenden Teilraum 76 des Druckgehäuses 52 angeordnet ist. Die Kabeldurchführung 75 nimmt das Antennenkabel 31 auf und ist abgedichtet zum Druckraum 38.
Über ein Druckablassventil 77 ist eine Entlüftung des Druckraums des Teleskopzylinders 21 möglich, so dass Feuchtigkeit abgeführt werden kann. Eine Entlüftung des Druckraums ist bspw. unmittelbar nach Montage der Antennensektion 9 zur Abführung von Feuchtigkeit oder aber nach Testvorgängen des Torpedos 1 vorteilhaft, um den ggf. durch mehrere Antennenbetätigungen erhöhten Betriebsdruck im Druckraum zu reduzieren. In einem Normalbetrieb des Torpedos 1 ist eine Entlüftung des Druckraums nicht erforderlich bzw. nicht erwünscht. Das Druckablassventil 77 wird bspw. nach einem Übungsschuss betätigt, um das System drucklos zu machen. Dadurch werden Gefahren, die von dem unter Druckstehenden Torpedo ausgehen konnte, nach Ende eines Übungs-/Erprobungsschusses sicher geschlossen, wie z. B. ein Reißen des textilen Seils. Außerdem ist durch den Druckausgleich über das Druckablassventil 77 eine Gefährdung von Tauchern ausgeschlossen.
Sämtliche in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Kombinationen von Einzelmerkmalen als offenbart zu betrachten.

Claims

Torpedo mit einer Antennensektion (9), welche eine in einen Überwasserbereich ausfahrbare Funkantenne (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantenne (10) über einen pneumatisch betätigbaren mit einem Druckraum (38) versehenen Teleskopzylinder (21) ausfahrbar ist, welcher von einem Zugseil (48) in einer eingefahrenen Stellung gehalten ist, wobei das Zugseil (48) auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel (49) aufgenommen ist und deren Antrieb das Ausfahren und Einfahren des Teleskopzylinders (21) steuert, wobei an dem Druckraum (38) ein Ausgleichsbehälter (46) angeschlossen ist, welcher beim nächsten Ausfahrmanöver das Ausfahren der Funkantenne (10) unterstützt.
Torpedo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teleskopzylinder (21) mehrere parallel in sich geführte Teleskoprohre (22, 23, 24, 25) umfasst, welche aus einem fest angeordneten äußeren Zylinderrohr (26) ausfahrbar sind, wobei das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr (25) die Funkantenne (10) trägt, wobei ein Antennenkabel (31) der Funkantenne (10) in einen Innenraum (32) der Teleskoprohre (22, 23, 24, 25) verläuft.
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (49) auf einer innen liegenden Seite des Teleskopzylinders (21) angeordnet ist und das Zugseil (48) durch die Teleskoprohre (22; 23, 24, 25) verläuft.
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantenne (10) auf einem tellerförmigen Antennenträger (30) aufgenommen ist, welcher mit dem am weitesten ausfahrbaren Teleskoprohr (25) verbunden ist und die weiteren ausfahrbaren Teleskoprohre (22, 23, 24, 25) wenigstens abschnittsweise radial überdeckt.
Torpedo nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das äußere Teleskoprohr (22), welches in dem fest angeordneten Zylinderrohr (26) geführt ist, mit einer größeren Querschnittslänge in Längsrichtung des Torpedos (1) als einer Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos (1) ausgebildet ist.
Torpedo nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenkabel (31) in einem Abschnitt des innen liegenden Teleskoprohrs (25) als Spiralkabel (50) ausgebildet ist, welches mit einem Verdrehschutz versehen ist, wobei das Zugseil (49) innerhalb der Wicklungen des Spiralkabels (50) verläuft.
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (49) über eine Antriebseinrichtung (58) in beiden Drehrichtungen antreibbar ist, wobei zwischen der Antriebseinrichtung (58) und der Seiltrommel (49) eine Rutschkupplung (60) angeordnet ist, wobei die Seiltrommel (49) über ein selbsthemmendes Getriebe (59) antreibbar ist, wobei das Getriebe (59) ein Schneckengetriebe (59) ist.
Torpedo nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (58) einen Schrittmotor (61) umfasst.
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (49) längsverschieblich auf einer Antriebswelle (57) geführt ist und mit einem längsverschieblich geführten Synchronisationselement (62) derart gekoppelt ist, dass ein Seilabgang der Seiltrommel (49) einem festen Abgangspunkt auf Höhe des Teleskopzylinders (21) nachgeführt ist.
Torpedo nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronisationselement (62) mit der Antriebswelle (57) über ein Steilgewinde (66) zusammenwirkt, welches die gleiche Steigung aufweist wie eine Seilrille der Seiltrommel (49).
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (38) des Teleskopzylinders (21) mit einer Gasquelle (41) verbunden ist, welche unter Druck stehendes Gas bereitstellt, wobei die Gasquelle (41) ein Gasspeicher (41) ist, indem unter Druck stehendes Gas gespeichert ist.
Torpedo nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (41) über eine Druckmindereinheit (43) mit dem Druckraum (38) verbunden ist, wobei der Druckraum (38) mit dem Ausgleichsbehälter (46) fluidisch verbunden ist.
Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teleskopzylinder (21) mit einem Druckgehäuse (52) verbunden ist, dessen Innenraum Teil des Druckraums (38) ist, und dass die Seiltrommel (49) in, dem Druckgehäuse (52) angeordnet ist, wobei das Druckgehäuse (50) ein Druckablassventil (77) aufweist.
Antennensektion für einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Funkantenne eines Torpedos nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantenne (10) über einen pneumatisch betätigbaren mit einem Druckraum (38) versehenen Teleskopzylinder (21) ausgefahren und mittels eines Zugseils (48) eingefahren wird, welches auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel (49) aufgenommen ist, wobei die Seiltrommel (49) während des Ausfahrens der Funkantenne (10) das Zugseil (48) abspult.