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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen einer Luke.
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Aus dem Stand der Technik sind Luken, beispielsweise an U-Booten, hinlänglich bekannt.
US 681 624 A offenbart eine Vorrichtung zum Schließen von gepanzerten Luken.
US 1 302 264 A offenbart eine Vorrichtung zum Verschließen eines Schlotes eines U-Bootes.
DE 10 2010 019 658 A1 offenbart eine Luke für eine Außenwand eines Schiffes. Beispielsweise befindet sich im Cockpitbereich eines U-Boots eine Luke, die als Rettungsausstieg im Falle einer Havarie und als Ein- und Ausgang für Personen, die aus dem Cockpit in den Druckkörper gelangen bzw. sich im Cockpit aufhalten müssen, dient. Die als Lukenverschluss vorgesehene Cockpitverkleidung wird gemäß dem Stand der Technik mittels einer Konstruktion bestehend aus einem Hydraulikzylinder im Außenschiff und einem komplizierten Kniehebelmechanismus geöffnet bzw. geschlossen. Hydraulikzylinder sind gegenüber dem umgehenden Seewasser nicht absolut dicht, so dass die Zuverlässigkeit der Mechanik verbesserungswürdig ist. Alle auftretenden Lasten werden dabei auf ein glasfaserverstärktes Kunststoffdeck und eine Außenhaut des U-Boots übertragen, weil die Konstruktion am glasfaserverstärkten Kunststoff befestigt wird. Aufgrund der vergleichsweise eingeschränkten Festigkeitseigenschaften des glasfaserverstärkten Kunststoffs sind die Stabilität und damit die Sicherheit begrenzt. Zudem ist die Cockpitverkleidung im geschlossenen Zustand nicht zusätzlich gelagert, sondern die gesamte Last wird über die Kniehebel auf das Deck und den Hydraulikzylinder übertragen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Luke in einer meerestechnischen Konstruktion bereitzustellen, mit der sich die Luke einerseits ohne großen Aufwand öffnen und schließen lässt und die andererseits ausreichend stabil am U-Boot befestigt ist. Insbesondere muss die Luke den Lasteinwirkungen von Strömung, Seeschlag und Schockbeanspruchung widerstehen.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.
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Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass der Antriebsmechanismus an einem Stahlgerüst des Druckkörpers angeordnet wird und damit dessen Tragkraft zur Erhöhung der eigenen Stabilität nutzt. Darüber hinaus lässt sich über den Kopplungsmechanismus mit einem einzigen Antriebsmechanismus einerseits die Luke öffnen bzw. verschließen und andererseits die verschlossene Luke verriegeln oder entriegeln. Trotz der Anordnung des Antriebsmechanismus am Druckkörper lässt sich also über den Kopplungsmechanismus in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung bereitstellen, mit der einfach und ohne großen Aufwand die Luke geöffnet werden kann.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Öffnen und Schließen automatisch erfolgt, indem der Antriebsmechanismus aktiviert wird. Als meerestechnische Konstruktion sind neben einem U-Boot auch Meeresplattformen, Schiffe oder Ähnliches vorstellbar. Insbesondere handelt es sich bei dem Lukenverschluss um einen Lukendeckel, insbesondere einen klappbaren Lukendeckel. Es ist aber auch denkbar, dass der Lukenverschluss angetrieben vom Primärmechanismus zum Öffnen und Verschließen verschoben wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kopplungsmechanismus einen Freilauf aufweist. Mittels des Freilaufs lässt sich in vorteilhafter Weise ein Zeitversatz der Antriebsübertragung auf den Primärmechanismus und der Antriebsübertragung auf den Sekundärmechanismus bewirken und auf diese Weise für ein sequentielles Antreiben des Primärmechanismus und des Sekundärmechanismus sorgen. Mit anderen Worten: Dank des Freilaufs lässt sich sicherstellen, dass es mit einem Antriebsmechanismus möglich ist, erst eine Entriegelung und dann ein Öffnen der geschlossenen Luke zu vollziehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Primärmechanismus ein Spindelgetriebe zur Übertragung der Antriebsbewegung auf eine erste Drehachse aufweist. Gegenüber einem Kniegelenkmechanismus nimmt das Spindelgetriebe in vorteilhafter Weise vergleichsweise wenig Bauraum ein. Insbesondere bildet das Spindelgetriebe den zentralen Abnehmer der von dem Antriebsmechanismus ausgehenden Antriebsbewegung, von dem aus die Antriebsbewegung wiederum auf den Primärmechanismus oder den Sekundärmechanismus übertragen wird. Die Übersetzung des Spindelgetriebes ist vergleichsweise groß zu wählen, um die hohen externen Lasten aufnehmen zu können. Vorzugsweise liegt die Übersetzung im Bereich von 1:10 bis 1:100, besonders bevorzugt im Bereich 1:25 bis 1:75, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1:45 bis 1:55.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine konzentrisch zur ersten Drehachse angeordnete zweite Drehachse mit dem Sekundärmechanismus verbunden ist, wobei die erste Drehachse und die zweite Drehachse als Kopplungsmechanismus mit Freilauf ausgestaltet sind. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise ohne weitere bauraumfüllende Maßnahmen ein einfaches Aufeinanderfolgen der Wirkung des Primärmechanismus und der Wirkung des Sekundärmechanismus realisieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Sekundärmechanismus einen schwenkbaren Verrieglungsbolzen und/oder ein Gelenksystem aufweist. Mittels des Gelenksystems lässt sich der Verriegelungsbolzen nahezu beliebig am Lukenverschluss, bevorzugt möglichst weit entfernt vom Primärmechanismus bzw. dem Spindelgetriebe, anordnen. Insbesondere lässt es sich das bevorzugt den Verriegelungsbolzen umfassende Gelenksystem derart dimensionieren, dass es sich innerhalb einer Verkleidung des Lukenverschlusses anordnen lässt. Dadurch werden der Verriegelungsbolzen und das Gelenksystem in vorteilhafter Weise vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verriegelungsbolzen ein Federelement aufweist. Insbesondere ist das Federelement derart verbaut bzw. verspannt, dass der Verriegelungsbolzen bei einer Rückstellbewegung in das Gegenstück verriegelnd einrastet. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann der Sekundärmechanismus, insbesondere der Verriegelungsbolzen, derart an der Luke angebracht sein, dass er als Ganzes abnehmbar ist und somit einfach austauschbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Lukenverschluss einen Sensor zur Zustandsbestimmung der Luke umfasst. Mittels des Sensors lassen insbesondere der Schließ- und der Öffnungsprozess bzw. der Verriegel- und Entriegelprozess einfach überwachen. Bei einer Fehlfunktion lassen sich dann adäquate Gegenmaßnahmen treffen. Vorzugsweise ist der Sensor bzw. ein Sensorsystem an der ersten Drehachse und/oder der zweiten Drehachse angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Antriebswelle zur Übertragung der Antriebsbewegung aufweist. Insbesondere umfasst die Antriebswelle Kardangelenke, die bevorzugt an Querschotten oder an einem Metallgerüst gelagert sind. Mittels der Antriebswelle lässt sich der Antriebsmechanismus nahezu beliebig am Druckkörper montieren, wodurch man bei der Montage im Wesentlichen frei von baulichen Vorgaben durch das U-Boot ist. Besonders bevorzugt wird der Antriebsmechanismus im Druckkörper montiert und die Antriebswelle wird durch die Wandung des Druckkörpers geführt. Dadurch, dass die Antriebswelle bis in den Druckkörper reicht kann erreicht werden, dass beim Ausfall des Antriebsmechanismus auf eine manuelle Betätigung der Antriebswelle zurückgegriffen werden kann, bzw. die manuelle Verstellung am Antriebsmechanismus vorgesehen sein kann. Weiterhin ist es vorstellbar, dass eine meerestechnische Konstruktion, insbesondere ein U-Boot, mit der Vorrichtung zum Öffnen und/oder Schließen einer Luke nachgerüstet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Sekundärmechanismus, Primärmechanismus und/oder der Kopplungsmechanismus im Lukenverschluss integriert sind. Insbesondere sind der Sekundärmechanismus, Primärmechanismus und/oder der Kopplungsmechanismus innerhalb einer Verkleidung angeordnet. Dadurch werden die einzelnen Mechanismen nicht nur von äußeren Einflüssen beschützt, sondern auch das Verletzungsrisiko für Personen im Umfeld des Lukenverschlusses wird reduziert.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Figurenliste
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- Die 1 zeigt schematisch ein U-Boot mit einer Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- Die 2 zeigt schematisch einen Teil der Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer ersten Perspektive.
- Die 3 zeigt schematisch einen Lukenverschluss für die Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- Die 4 zeigt schematisch einen weiteren Teil der Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer zweiten Perspektive.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist schematisch ein U-Boot 1 mit einer Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist die Luke 2 hier im Cockpitbereich des U-Boots 1 eingelassen. Die geöffnete Luke 2 dient dabei vorzugsweise als Rettungsausstieg, z.B. bei Havarie, oder als Ein- und Ausgang für Personen, die aus dem Cockpitbereich in den Druckkörper 3 gelangen und/oder sich im Cockpitbereich aufhalten müssen, um z.B. Arbeiten im Cockpit durchzuführen. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen der Luke 2 einen Primärmechanismus 11 umfasst, mit dem die Luke durch einen Lukenverschluss 10, vorzugsweise einen verschwenkbaren Lukendeckel, verschließbar ist. Vorzugsweise umfasst der Primärmechanismus 11 eine erste Drehachse 21, deren Drehbewegung ein Auf- oder Zuklappen des Lukenverschlusses 10 bewirkt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass ein zum Antrieb des Primärmechanismus 11 vorgesehener Antriebsmechanismus 40 am Druckkörper 3 angeordnet ist. Zur Übertragung einer Antriebsbewegung vom Antriebsmechanismus 40 zum Primärmechanismus 11 ist eine Antriebswelle 5, insbesondere in Form einer ein Kardangelenk umfassenden Antriebswelle 5, vorgesehen. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise der Abstand zwischen Luke 2 und Druckkörper 3 unkompliziert überbrücken und der Antriebsmechanismus 40 nahezu beliebig im Druckkörper 3 anordnen. Die Anordnung des Antriebsmechanismus 40, beispielsweise eines Motors, insbesondere eines kompakten Hydraulikmotors, bringt den Vorteil mit sich, dass auf eine Lagerung des Antriebsmechanismus 40 an glasfaserverstärktem Material im Außenschiffbereich, insbesondere im Cockpitbereich, in vorteilhafter Weise verzichtet werden kann und gleichzeitig der Antriebsmechanismus 40 stabil am Stahlgerüst des Druckkörpers 3 gelagert werden kann. Vorzugsweise wird dabei die Antriebswelle 5 an Querschotten bzw. einem Metallgerüst gelagert, um eine Stabilität der Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen der Luke 2 weiter zu erhöhen. Neben dem Primärmechanismus 11 ist ein Sekundärmechanismus 12 zum Ver- und Entriegeln des geschlossenen Lukenverschlusses 10 vorgesehen, wobei der Sekundärmechanismus 12 ebenfalls vom gleichen Antriebsmechanismus 40 angetrieben wird. Zur Synchronisation bzw. zum zeitlichen Abstimmen des Primärmechanismus 11 und des Sekundärmechanismus 12 ist es vorgesehen, dass ein Kopplungsmechanismus 30 dafür sorgt, dass der Primärmechanismus 11 und der Sekundärmechanismus 12 nacheinander betätigt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Antriebsmechanismus 40 erst mittels des Sekundärmechanismus 12 ein Entriegeln des verriegelten Verschlussdeckels 10 und anschließend mittels des Primärmechanismus 11 ein Öffnen der Luke 2 bewirkt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Sekundärmechanismus 12, der Kopplungsmechanismus 30 und/oder der Primärmechanismus 11 innerhalb einer Verkleidung des Lukenverschlusses 10 angeordnet sind.
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In 2 ist ein Teil der Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke 2 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer ersten Perspektive dargestellt. Insbesondere ist der Lukenverschluss 10 in einem verschlossenen Zustand der Luke 2 und in einem offenen Zustand der Luke 2 illustriert. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Sekundärmechanismus 12 einen schwenkbaren Verriegelungsbolzen 6 umfasst. In 2 ist im dargestellten geschlossenen Zustand der Luke der Verriegelungsbolzen 6 entriegelt dargestellt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der verriegelte Verriegelungsbolzen (hier nicht dargestellt) eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch ein Eingreifen oder Durchgreifen, mit einem dafür vorgesehenen Gegenstück eingeht. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Primärmechanismus 11 ein Spindelgetriebe 4 umfasst, um die Antriebsbewegung von der Antriebswelle 5 auf die erste Drehachse 21 bzw. zweite Drehachse 22 zu übertragen.
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In 3 ist schematisch ein Lukenverschluss 10 für die Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke 2 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere umfasst der Sekundärmechanismus 12 ein Gelenksystem 7, über das ein Verschwenken des Verriegelungsbolzens 6 veranlasst wird. Dabei ist eine Gelenkstange 8 an seinen Enden jeweils an einem ersten Kurbelelement 31 und einem zweiten Kurbelelement 32 angelenkt. Eine vom Antriebsmechanismus 40 veranlasste Drehbewegung des ersten Kurbelelements 31 bewirkt dann ein Verschwenken des zweiten Kurbelelements 32, das wiederum unmittelbar mit dem Verriegelungsbolzen 6 verbunden ist. Dabei ist die Gelenkstange 8 so angeordnet, dass im verschlossenen Zustand die Mittelachse der Gelenkstange mit den Drehpunkt des Primärmechanismus 11 fluchtet. Dieses sorgt dafür, dass der Kraftfluss an der Luke 2 sehr gut weitergeleitet werden kann und kein Drehmoment am Verriegelungsbolzen 6 entsteht. Bei einem Druck auf die Luke 2 kann das Sekundärsystem 12 keine Drehbewegung ausführen und somit einwirkenden Lasten nicht nachgeben.
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In 4 ist schematisch ein weiterer Teil der Vorrichtung zum Öffnen und/oder Verschließen einer Luke 2 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer zweiten Perspektive dargestellt. Insbesondere ist die zweite Drehachse 22 dargestellt, an deren einem Ende das Spindelgetriebe 4 angeordnet ist. Insbesondere wird die zweite Drehachse 22 zumindest teilweise von einer rohrartigen ersten Drehachse 21 umgeben. Insbesondere ist die zweite Drehachse 22 konzentrisch in der ersten Drehachse 21 gelagert. Weiterhin umfasst die zweite Drehachse 22 an ihrem Umfang einen radial nach außen gerichteten Vorsprung, der in eine entsprechende Aussparung an einer Innenseite der ersten Drehachse 21 eingreift. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass ein durch die Aussparung vorgegebener lichter Bereich an der Innenseite der ersten Drehachse 21 größer ist als eine Erstreckung des Vorsprungs entlang des Umfangs der zweiten Drehachse 22. Dadurch lässt sich die zweite Drehachse 22 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs frei verdrehen. Der damit bereitgestellte Freilauf erlaubt es in vorteilhafter Weise, dass ein über das Spindelgetriebe 4 von der zweiten Drehachse 22 aufgenommenes Drehmoment zu einer Drehbewegung der zweiten Drehachse 22 führt. Das dadurch veranlasste Verschwenken des an der zweiten Drehachse 22 angebundenen ersten Kurbelelements 31 führt schließlich zum Entriegeln des Lukenverschlusses 10. Sobald der Vorsprung der zweiten Drehachse 22 an einem Ende der Aussparung anschlägt, wird die erste Drehachse 21 durch den entlang der Drehbewegung wirkenden Formschluss mitgeführt, d. h. der Primärmechanismus 11 wird betätigt und der Lukenverschluss 10 wird geöffnet. Insbesondere wird der lichte Bereich der Aussparung so gewählt, dass die Betätigung des Sekundärmechanismus 12 zu einem Verriegeln des Lukenverschlusses 10 ausreicht, bevor der Primärmechanismus 11 betätigt wird.
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In einem Havariefall kann die elektrische Versorgung des Antriebsmechanismus ausfallen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass man den Antrieb auskoppelt und die Mechanik manuell betätigen kann, so dass ein Notausstieg durch die Luke ermöglicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- U-Boot
- 2
- Luke
- 3
- Druckkörper
- 4
- Spindelgetriebe
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Verriegelungsbolzen
- 7
- Gelenksystem
- 8
- Gelenkstange
- 10
- Lukenverschluss
- 11
- Primärmechanismus
- 12
- Sekundärmechanismus
- 21
- erste Drehachse
- 22
- zweite Drehachse
- 30
- Kopplungsmechanismus
- 31
- erstes Kurbelelement
- 32
- zweites Kurbelelement
- 40
- Antriebmechanismus
