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Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit wenigstens einer ersten Öffnung zwischen dem Inneren des Unterseeboots und dem Umgebungswasserbereich mit den weiteren Merkmalen nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Unter einer Öffnung wird im Sinne der Erfindung eine Verbindung zwischen dem Inneren des Unterseeboots, insbesondere dem Inneren des Druckkörpers des Unterseeboots, und dem Umgebungswasserbereich verstanden, wobei der Begriff Öffnung auch die den eigentlich Durchlassraum umschließende Wandung umfassen kann. Es kann sich bei der Wandung um ein Rohr beispielsweise ein Waffenrohr, ein Multifunktionsrohr, eine Schleuse, einen Staubehälter, einen Personenausgang (Luk) und dergleichen handeln. Bei einem Rohr befindet sich in seinem Inneren ein Lagerraum, in welchen eine Waffe, beispielsweise ein Torpedo, Ausrüstungsgegenstände, Taucher oder beliebige andere Dinge verbracht sein können. Das Rohr kann eine weitere Öffnung zum Inneren des Druckkörpers aufweisen, beispielsweise für eine Taucherschleuse oder zum Nachladen bei einem Waffenrohr. Bei einem Multifunktionsrohr kann sogar ein Modul eingebracht sein, welches für die gesamte Dauer des Einsatzes mit dem Inneren des Druckkörpers des Unterseeboots verbunden ist. Ein Rohr kann aber auch nur eine Öffnung aufweisen, beispielsweise um Ausrüstungsgegenstände aufzunehmen, welche beispielsweise von Tauchern im getauchten Zustand entnehmbar sein sollen.
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Je höher jedoch die Öffnung angeordnet ist, umso wichtiger ist es, Gewicht zu reduzieren, da ansonsten die Schwerpunktslage des Unterseeboots negativ beeinflusst wird. Dieses ist dem entsprechend am Wichtigsten, wenn die Öffnung im Turm, insbesondere am oberen Ende des Turms angeordnet ist. Je höher der Schwerpunkt liegt, desto instabiler wird das Unterseeboot.
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Des Weiteren befinden sich die Lagerstellen vom Gestänge in direktem Kontakt mit Seewasser. Durch die dort vorliegende Schubbewegung ist die Gefahr von Schmutzeinzug bei der translatorischen Bewegung groß. Zusätzlich weist der Deckel mit einer Schubstange zusätzlich zwei Drehpunkte auf, die gleichfalls dem Seewasser ausgesetzt sind. Um diese funktionsfähig zu halten, müssen zwei separate Schmierfettversorgungsleitungen installiert werden, damit ein dauerhafter Betrieb gewährleistet ist.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2018 215 489 A1 ist ein Unterseeboot mit Deckelöffnungsantrieb bekannt.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2019 203 073 A1 ist ein Unterseeboot mit Deckelöffnungsantrieb bekannt.
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Aus der
DE 10 2007 058 055 B3 ist ein Unterseeboot mit einem Druckkörper und einem Notausstiegsluk mit angelenkten Deckel bekannt.
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Aus der
AT 41 826 B ist eine Verschlussvorrichtung für Torpedo-Ausstoßrohre bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Deckelöffnungsmechanismus bereit zu stellen, der den Deckel zuverlässig öffnet und schließt, jedoch im geöffneten Zustand ein ungewolltes Schließen zuverlässig verhindert.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch das Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Das erfindungsgemäße Unterseeboot weist wenigstens eine erste Öffnung zwischen dem Inneren des Unterseeboots und dem Umgebungswasserbereich auf, wobei die erste Öffnung mit einem ersten Deckel verbunden ist. Die erste Öffnung ist mit dem ersten Deckel verschließbar. Der erste Deckel ist um eine erste Rotationsachse drehbar gelagert. Das Unterseeboot weist einen ersten Rotationsantrieb auf, wobei der erste Rotationsantrieb auf einer zweiten Rotationsachse drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß sind die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse zueinander parallel und versetzt. Der erste Rotationsantrieb und der erste Deckel sind kraftschlüssig über ein erstes Koppelgetriebe verbunden. Das erste Koppelgetriebe weist eine erste Kurbel, eine erste Schwinge und eine erste Koppel auf, wobei der erste Rotationsantrieb mit der ersten Kurbel kraftschlüssig verbunden ist und die erste Kurbel um die zweite Rotationsachse drehbar gelagert ist. Der erste Deckel ist mit der ersten Schwinge kraftschlüssig verbunden und die erste Schwinge ist um die erste Rotationsachse drehbar gelagert. Die erste Kurbel und die erste Schwinge sind über die erste Koppel kraftschlüssig miteinander verbunden. Die erste Schwinge ist drehbar mit der ersten Koppel verbunden und die erste Kurbel ist drehbar mit der ersten Koppel verbunden.
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Da dieses Koppelgetriebe auf zusätzliche mechanische Elemente zur Sicherung verzichten kann, beispielsweise Bolzen, ist eine größtmögliche Einsatzfähigkeit gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das erste Koppelgetriebe im geöffneten Zustand des ersten Deckels eine Endlage auf, wobei in der Endlage die Drehachse zwischen der ersten Kurbel und der ersten Koppel innerhalb des gedachten Dreiecks aus erster Drehachse, zweiter Drehachse und Drehachse zwischen der ersten Schwinge und der ersten Koppel liegt.
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Es ergeben sich somit vier Rotationsachsen. Die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse sind ortsfest in Bezug zum Unterseeboot. Eine dritte Rotationsachse ergibt sich aus dem Drehpunkt, an welchem die erste Schwinge und die erste Koppel drehbar miteinander verbunden sind. Eine vierte Rotationsachse ergibt sich aus dem Drehpunkt, an welchem die erste Kurbel mit der ersten Koppel drehbar verbunden ist. Die dritte Rotationsachse und die vierte Rotationsachse verändern ihre Lage beim Öffnen und Schließen des ersten Deckels. Die vier Rotationsachsen sind alle parallel und versetzt zueinander. Im Schnitt bilden die vier Rotationachsen ein Viereck aus, welches seine Form beim Öffnen und Schließen des ersten Deckels somit verändert. Ab einem Punkt beim Öffnen, bei welchem die Schnittpunkte der zweiten Rotationsachse, der dritten Rotationsachse und der vierten Rotationsachse auf einer Geraden liegen, kann eine Kraft, welche auf den ersten Deckel wirkt, nicht auf die zweite Rotationsachse übertragen werden, ein Schließen im geöffneten Zustand durch eine äußere Kraft kann ausgeschlossen werden. Hingegen kann der erste Deckel durch eine Drehung um die zweite Rotationsachse, wie diese vom ersten Rotationsantrieb erzeugt wird, leicht geschlossen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Deckel zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand in der Endlage um wenigstens 90 ° bis höchstens 120 °, bevorzugt um wenigstens 100 ° bis höchstens 115° verschwenkbar.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Kurbel und die erste Schwinge scheibenförmig ausgeführt und parallel nebeneinander angeordnet sind. Bevorzugt ist die erste Koppel zwischen der ersten Kurbel und der ersten Schwinge angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schwinge eine erste Verdickung auf, wobei die erste Verdickung neben der ersten Koppel angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Koppel wenigstes im Bereich des Drehpunkts zwischen der ersten Koppel und der ersten Kurbel halbkreisförmig ausgebildet. Bevorzugt ist die erste Koppel im halbkreisförmigen Bereich in Kontakt mit der ersten Verdickung. Hierdurch kann die erste Koppel während des Öffnens oder Schließen praktisch auf der ersten Verdickung „abrollen“.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Koppel einen geraden Bereich zwischen dem Drehpunkt zwischen der ersten Koppel und der ersten Kurbel sowie dem Drehpunkt zwischen der ersten Koppel und der ersten Schwinge auf, wobei bei maximal geöffneter Stellung der gerade Bereich der ersten Koppel mit der ersten Verdickung der ersten Schwinge in Kontakt ist. Hierdurch ist eine Kraftübertragung effizient möglich, ein weiteres Öffnen des Deckels ist auch beim Einwirken großer Kräfte ausgeschlossen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterseeboot einen zweiten Rotationsantrieb auf, wobei der zweite Rotationsantrieb und der erste Deckel kraftschlüssig über ein zweites Koppelgetriebe verbunden sind. Bevorzugt sind der erste Rotationsantrieb und der zweite Rotationsantrieb über eine dritte Kupplung koppelbar. Besonders bevorzugt ist die dritte Kupplung eine Kreuzkupplung.
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Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Unterseeboot anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- 1 Rotationsantrieb und Koppelgetriebe
- 2 schematischer Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Koppelgetriebes
- 3 perspektivische Darstellung einer erste Ausführungsform des Koppelgetriebes
- 4 halbtransparente Darstellung einer erste Ausführungsform des Koppelgetriebes
- 5 schematischer Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Koppelgetriebes während der Öffnung
- 6 schematische Darstellung der Achsen
- 7 erste perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Koppelgetriebes
- 8 zweite perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Koppelgetriebes
- 9 schematischer Querschnitt durch eine zweiten Ausführungsform des Koppelgetriebes
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Antriebs zum Öffnen und Schließen eines Deckels 120 für eine Öffnung 130 in einem Unterseeboot gezeigt. Der Antrieb weist einen Rotationsantrieb 10 auf. Dieser ist über ein Koppelgetriebe 20 kraftschlüssig mit dem Deckel 120 (hier nicht gezeigt) verbunden. Diese Verbindung wird über die Schwinge 40 hergestellt.
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Typischer Weise wird ein Deckel 120 über zwei Halterungen klappbar mit dem Unterseeboot verbunden, wobei eine Halterung rechts und eine links am Deckel 120 angeordnet sind. Um eine Redundanz zu erreichen kann jede dieser Halterungen über einen Antrieb betrieben werden. Bevorzugt sind die beiden Antriebe zwischen den Halterungen angeordnet. Um beim Ausfall eines Antriebs den Deckel 120 weiter öffnen und schließen zu können, weisen die Antriebe vorzugsweise eine Kreuzkupplung 30 auf, über welche ein Antrieb den anderen bei dessen Ausfall bewegen kann.
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2 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform des Koppelgetriebes 20, bei welcher Schwinge 40 und Kurbel 50 scheibenförmig ausgebildet sind.
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2 zeigt einen halbtransparenten Querschnitt durch das Koppelgetriebe 20. Am weitesten vorn angeordnet ist die Schwinge 40, welche kreisförmig scheibenförmig ausgebildet ist. Die Schwinge 40 weist eine Verdickung auf, welche hinter der Scheibe und in der gleichen Ebene wie die Koppel 60 angeordnet ist. Hinter der Koppel 60 ist die kreisförmige scheibenförmige Kurbel 50 angeordnet. Hinter der Kurbel 50 ist hier nicht dargestellt der Rotationsantrieb 10 angeordnet. Die Koppel 60 weist eine Form auf, welche aus zwei Halbkreisen und einem dazwischen angeordneten Rechteck gebildet ist.
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Die Schwinge 40, die Kurbel 50 und die Koppel 60 sind im Inneren eines Gehäuses 110 angeordnet.
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Zusätzlich eingezeichnet sind die Rotationsachsen 70, 80, 90, 100. Die erste Rotationsachse 70 und die zweite Rotationsachse 80 sind ortsfest gelagert, was durch die Dreiecke angedeutet ist. Um die erste Rotationsachse 70 ist die Schwinge 40 drehbar angeordnet. Um die zweite Rotationsachse 80 ist die Kurbel 50 angeordnet. Die erste Rotationsachse 70 und die zweite Rotationsachse 80 sind parallel und versetzt angeordnet.
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Die Schwinge 40 und die Koppel 60 sind drehbar kraftschlüssig miteinander durch die dritte Rotationsachse 90 verbunden. Die Kurbel 50 und die Koppel 60 sind drehbar kraftschlüssig miteinander durch die vierte Rotationsachse 100 verbunden.
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Die in 2 gezeigte Position des Koppelgetriebes 20 entspricht dem Anschlag im geöffneten Zustand. Die flache Seite der Koppel 60 berührt flächig die Verdickung 42 der Schwinge 40, wodurch ein kraftschlüssiger Verbund hergestellt wird und ein weiteres Öffnen des Deckels 120 selbst bei starken auf den Deckel 120 wirkenden Kräften ausgeschlossen ist.
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In 3 ist das Koppelgetriebe 20 mit halbtransparentem Gehäuse 110 gezeigt. In 4 ist das Koppelgetriebe vollständig halbtransparent dargestellt. Hierdurch ist erkennbar, wie die scheibenförmige Schwinge 40 und die scheibenförmige Kurbel 50 parallel nebeneinander aber mit versetzten Rotationsachsen angeordnet sind. Die dazwischen angeordnete Koppel 60 ist über ein erstes Drehlager 62 mit der Schwinge 40 verbunden und über ein zweites Drehlager 64 mit der Kurbel 50 verbunden. Hierdurch ist die Kraftübertragung im Koppelgetriebe 20 möglich.
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Anhand von 4 ist der Zusammenbau des Koppelgetriebes 20 erkennbar. Zunächst wird in das leere Gehäuse 110 von der Seite der Kurbel 50 die Schwinge 40 eingebracht. Die Ausnehmung im Gehäuse 110, in welcher die Koppel 60 angeordnet sein wird, ist von der Ausnehmung so groß, dass diese sowohl die Fläche der Ausnehmung für die Kurbel 50 als auch für die Schwinge 40 umfasst. Hierdurch kann die eingebrachte Schwinge 40 in diesem Bereich seitlich verschoben und in ihre endgültige Position eingebracht werden. Anschließend wird die Koppel 60 eingesetzt und als letztes die Kurbel 50. Hierdurch ist eine kompakte, druckstabile und dichte Bauweise leicht umsetzbar.
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5 zeigt das Koppelgetriebe 20 in verschiedenen Öffnungsstellungen. Die Öffnung 130 und der Deckel 120 sind nur schematisch und nicht maßstäblich dargestellt.
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In 5a ist die geschlossene Stellung gezeigt, in 5b eine mittlere Stellung und in 5c eine geöffnete Stellung im Endanschlag. Erkennbar ist hierbei, wie dir Koppel 60 quasi an der Verdickung 42 der Schwinge 40 abrollt, bis diese in der Endlage mit der Seitenfläche direkt an der Verdickung 42 der Schwinge 40 anliegt. Auf der anderen Seite blockiert das Aufliegen des Deckels 120 auf der Öffnung 130 eine weitere Bewegung des Koppelgetriebes.
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6 zeigt die in 5 gezeigten Positionen in einer rein schematischen Darstellung der Rotationsachsen Die Schwinge 40, die Koppel 60 und die Kurbel 50 sind vereinfacht als Linien gezeigt, um die Funktionsweise zu verdeutlichen. In 6c ist erkennbar, dass eine auf den Deckel 120 wirkende Kraft keine Kraftkomponente auf die Kurbel 50 einbringen kann, welche zu einer Rotation im Uhrzeigersinn führen würde. Im Gegenteil würde diese Kraft dazu wirken, dass die Kurbel 50 gegen die Schwinge 40 gedrückt und damit im geöffneten Zustand gehalten wird.
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7 bis 9 zeigen eine zweite Ausführungsform des Koppelgetriebes 20, bei welcher Schwinge 40 und Kurbel 50 hebelförmig ausgebildet sind.
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7 und 8 zeigen leicht unterschiedliche Perspektiven. In dieser zweiten Ausführungsform sind Schwinge 40 und Kurbel 50 hebelförmig und somit klein ausgebildet. Um dem Koppel 60 gut aufnehmen zu können, weist die Schwinge 40 eine Schwingenerweiterung 44 und die Kurbel 50 eine Kurbelerweiterung 54 auf. Im in 9 gezeigten Querschnitt ist gut erkennbar, wie die Koppel 60 in die Schwinge 40 und die Kurbel 50 eingreift und in diesen rotierbar gelagert ist. Der Anschlag für das Koppelgetriebe 20 wird durch das Gehäuse 110 und die Schwingenerweiterung 44 gebildet. Im Querschnitt in 9 ist auch der Versatz zwischen der ersten Rotationsachse 70 und der zweiten Rotationsachse 80 gut zu erkennen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotationsantrieb
- 20
- Koppelgetriebe
- 30
- Kreuzkupplung
- 40
- Schwinge
- 42
- Verdickung
- 44
- Schwingenerweiterung
- 50
- Kurbel
- 54
- Kurbelerweiterung
- 60
- Koppel
- 62
- erstes Drehlager
- 64
- zweites Drehlager
- 70
- erste Rotationsachse
- 80
- zweite Rotationsachse
- 90
- dritte Rotationsachse
- 100
- vierte Rotationsachse
- 110
- Gehäuse
- 120
- Deckel
- 130
- Öffnung
