DE102019218257A1

DE102019218257A1 - Underwater vehicle with a hydrodynamic element

Info

Publication number: DE102019218257A1
Application number: DE102019218257.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Hücking; Robert Engel
Original assignee: ThyssenKrupp AG; Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-05-27
Also published as: WO2021104893A1

Abstract

Es ist ein Unterwasserfahrzeug mit einem Körper und zumindest einem an dem Körper angeordneten Propeller gezeigt. Ferner umfasst das Unterwasserfahrzeug ein hydrodynamisches Element, das an dem Unterwasserfahrzeug, insbesondere dem Körper, angeordnet ist, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben und einem Propellerdrehmoment des Propellers auf das Unterwasserfahrzeug entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment auszugleichen.An underwater vehicle is shown with a body and at least one propeller arranged on the body. Furthermore, the underwater vehicle comprises a hydrodynamic element which is arranged on the underwater vehicle, in particular the body, the hydrodynamic element being designed to exert a compensation torque on the underwater vehicle and to counteract a propeller torque of the propeller on the underwater vehicle, in particular to compensate for the propeller torque.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Unterwasserfahrzeug, das zum Ausgleich eines Drehmoments durch einen Propeller mindestens ein hydrodynamisches Element aufweist.The invention relates to an underwater vehicle which has at least one hydrodynamic element to compensate for a torque caused by a propeller.

Unterwasserfahrzeuge, beispielsweise U-Boote oder Torpedos, werden mit Propellern angetrieben. Ein Propeller erzeugt jedoch durch dessen Rotation ein Drehmoment auf das Unterwasserfahrzeug. Ergibt sich aus der Summe aller Drehmomente, die auf das Unterwasserfahrzeug einwirken ein resultierendes Drehmoment, würde sich das Unterwasserfahrzeug in einer Rolllage befinden, die nicht erwünscht ist. Das Drehmoment, das durch den Propeller auf das Unterwasserfahrzeug einwirkt wird typischerweise dadurch ausgeglichen, dass, beispielsweise auf der gleichen Welle, ein zweiter, gegenläufiger Propeller angeordnet ist, so dass sich beide Drehmomente kompensieren. Einen zweiten Propeller vorzusehen erhöht jedoch die Kosten und die Komplexität und somit die Fehleranfälligkeit des Unterwasserfahrzeugs. Dies ist somit nicht erwünscht.Underwater vehicles, such as submarines or torpedoes, are propelled by propellers. However, a propeller generates a torque on the underwater vehicle through its rotation. If the sum of all torques acting on the underwater vehicle results in a torque, the underwater vehicle would be in a rolling position that is not desired. The torque that acts on the underwater vehicle through the propeller is typically compensated for in that a second, opposing propeller is arranged, for example on the same shaft, so that the two torques compensate each other. Providing a second propeller, however, increases the costs and complexity and thus the susceptibility of the underwater vehicle to errors. This is therefore not desirable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für Unterwasserfahrzeuge zu schaffen.The object of the present invention is therefore to create an improved concept for underwater vehicles.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Ausführungsbeispiele zeigen ein Unterwasserfahrzeug mit einem Körper und zumindest einem an dem Körper angeordneten Propeller. Ferner umfasst das Unterwasserfahrzeug mindestens ein hydrodynamisches Element, das an dem Unterwasserfahrzeug, insbesondere dem Körper, angeordnet ist. Das hydrodynamische Element ist ausgebildet, ein Kompensationsdrehmoment (auch als erstes Drehmoment bezeichnet) auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben, das einem Drehmoment des Propellers (auch als zweites Drehmoment oder Propellerdrehmoment bezeichnet) auf das Unterwasserfahrzeug entgegenwirkt, um das Propellerdrehmoment auszugleichen. Als Körper des Unterwasserfahrzeugs wird insbesondere dessen Hülle verstanden, also der Teil des Unterwasserfahrzeugs, der im Betrieb in Kontakt mit Wasser, insbesondere Meerwasser, ist. Das hydrodynamische Element ist beispielsweise ein, beispielsweise senkrecht, auf dem Körper angeordneter Vorsprung, der von dem Körper absteht. Das hydrodynamische Element erzeugt ein bekanntes, vorbestimmtes von der Geschwindigkeit durch das Wasser abhängiges Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug. Das Drehmoment wird dadurch erzeugt, dass eine Kraft mit einer Kraftkomponente senkrecht zu einer Rotationsachse des Unterwasserfahrzeugs an dem Unterwasserfahrzeug angreift, wobei die Kraftkomponente an der Rotationsachse vorbeiläuft, d.h. dieselbe nicht schneidet. Das hydrodynamische Element ist insbesondere kein weiterer Propeller. Das Kompensationsdrehmoment kann statt mit einem einzigen hydrodynamischen Element auch mit einer Mehrzahl von hydrodynamischen Elementen erzeugt werden, wobei das Kompensationsdrehmoment dann aus den Drehmomenten der einzelnen hydrodynamischen Elemente resultiert.Exemplary embodiments show an underwater vehicle with a body and at least one propeller arranged on the body. Furthermore, the underwater vehicle comprises at least one hydrodynamic element which is arranged on the underwater vehicle, in particular the body. The hydrodynamic element is designed to exert a compensation torque (also referred to as first torque) on the underwater vehicle, which counteracts a torque of the propeller (also referred to as second torque or propeller torque) on the underwater vehicle in order to compensate for the propeller torque. The body of the underwater vehicle is understood in particular to be its shell, that is to say that part of the underwater vehicle that is in contact with water, in particular seawater, during operation. The hydrodynamic element is, for example, a projection arranged on the body, for example perpendicularly, which protrudes from the body. The hydrodynamic element generates a known, predetermined compensation torque, which is dependent on the speed through the water, on the underwater vehicle. The torque is generated in that a force with a force component acting perpendicular to an axis of rotation of the submarine vehicle acts on the submarine vehicle, the force component passing the axis of rotation, i.e. not intersecting it. In particular, the hydrodynamic element is not a further propeller. Instead of using a single hydrodynamic element, the compensation torque can also be generated using a plurality of hydrodynamic elements, the compensation torque then resulting from the torques of the individual hydrodynamic elements.

Idee ist es, mittels des hydrodynamischen Elements, das kostengünstiger ist als ein weiterer, gegenläufiger Propeller, die Anzahl der Propeller an dem Unterwasserfahrzeug auf das technisch sinnvollste Maß für den Antrieb des Unterwasserfahrzeugs zu beschränken und mittels des hydrodynamischen Elements einem etwaigen resultierenden Drehmoment durch den oder die Propeller entgegenzuwirken, insbesondere das Drehmoment auszugleichen, d.h. zu kompensieren. Somit ist es nicht notwendig, weitere Propeller vorzusehen, die das etwaige resultierende Drehmoment durch die vorgesehenen Propeller ausgleichen. Weiterhin ist es möglich, an dem Unterwasserfahrzeug eine ungerade Anzahl von Propellern zu verwenden.The idea is to use the hydrodynamic element, which is more cost-effective than a further, counter-rotating propeller, to limit the number of propellers on the underwater vehicle to the technically most sensible amount for driving the underwater vehicle and to use the hydrodynamic element to reduce any resulting torque from the or to counteract the propeller, in particular to compensate for the torque, ie to compensate. It is therefore not necessary to provide additional propellers which compensate for any resulting torque caused by the propellers provided. It is also possible to use an odd number of propellers on the underwater vehicle.

In Ausführungsbeispielen ist das hydrodynamische Element ein passives hydrodynamisches Element. Das heißt, das hydrodynamische Element weist die Abwesenheit von Stellgliedern bzw. Motoren auf. Insbesondere ist das hydrodynamische Element nicht in seiner Neigung oder Position relativ zu dem Körper des Unterwasserfahrzeugs aktiv beweglich. In anderen Worten ist das hydrodynamische Element ortsfest und starr an dem Körper des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Das erforderliche Kompensationsdrehmoment kann einmalig für eine Geschwindigkeit berechnet bzw. bestimmt werden und entsprechend eingestellt werden. Da die Kompensation der Drehmomente nicht geschwindigkeitsabhängig ist, gilt dann diese Einstellung für den gesamten Geschwi ndigkeitsbereich.In exemplary embodiments, the hydrodynamic element is a passive hydrodynamic element. That is, the hydrodynamic element has the absence of actuators or motors. In particular, the hydrodynamic element is not actively movable in its inclination or position relative to the body of the underwater vehicle. In other words, the hydrodynamic element is fixedly and rigidly arranged on the body of the underwater vehicle. The required compensation torque can be calculated or determined once for a speed and set accordingly. Since the torque compensation does not depend on the speed, this setting then applies to the entire speed range.

Ausführungsbeispiele zeigen, dass das hydrodynamische Element ausgebildet ist, das Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug derart auszuüben, dass dieses von dem Quadrat der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs abhängt. Dies ist vorteilhaft, da auch das Drehmoment des Propellers von dem Quadrat der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs abhängt. Somit erfährt das Unterwasserfahrzeug bei jeder Geschwindigkeit das (betragsmäßig) gleiche Drehmoment durch den Propeller und das hydrodynamische Element, so dass sich beide über den vollständigen Geschwindigkeitsbereich des Unterwasserfahrzeugs kompensieren.Embodiments show that the hydrodynamic element is designed to exert the compensation torque on the underwater vehicle in such a way that it depends on the square of the speed of the underwater vehicle. This is advantageous since the torque of the propeller also depends on the square of the speed of the underwater vehicle. The underwater vehicle thus experiences the same torque (in terms of amount) at every speed through the propeller and the hydrodynamic element, so that both compensate each other over the entire speed range of the underwater vehicle.

In Ausführungsbeispielen ist das hydrodynamische Element ausgebildet, das Kompensationsdrehmoment entgegen des Propellerdrehmoments auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben. Die Welle des Propellers stellt gleichzeitig die Rotationsachse des Propellers dar.In exemplary embodiments, the hydrodynamic element is designed to exert the compensation torque on the underwater vehicle counter to the propeller torque. The shaft of the propeller also represents the axis of rotation of the propeller.

Ausführungsbeispiele zeigen, dass das hydrodynamische Element eine Welle des Propellers mit dem Körper des Wasserfahrzeugs verbindet. In anderen Worten ist das hydrodynamische Element ein Verbindungselement zwischen Welle des Propellers und Körper des Wasserfahrzeugs. Eine solches Verbindungselement wird sowieso benötigt, so dass einzig die Formgebung oder Orientierung des Verbindungselements anzupassen ist. Somit werden nur einmalig Kosten für das Entwickeln des neuen Designs generiert. Laufende Kosten fallen für die Lösung nicht weiter an (sofern die Materialkosten für das neu designte Verbindungselement nicht steigen).Embodiments show that the hydrodynamic element connects a shaft of the propeller to the body of the watercraft. In other words, the hydrodynamic element is a connecting element between the shaft of the propeller and the body of the watercraft. Such a connecting element is required anyway, so that only the shape or orientation of the connecting element has to be adapted. This means that only one-time costs are generated for developing the new design. Running costs are no longer incurred for the solution (provided that the material costs for the newly designed connecting element do not increase).

In weiteren Ausführungsbeispielen weist das Unterwasserfahrzeug eine ungerade Anzahl an Propellern auf, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, der Summe der erzeugten Propellerdrehmomente durch die Propeller durch das Kompensationsdrehmoment entgegenzuwirken. Bei einer geraden Anzahl von Propellern ist es möglich, diese so anzuordnen, dass sich die Drehmomente gegenseitig kompensieren. Bei einer ungeraden Anzahl von Propellern ist dies jedoch nicht möglich, so dass die Idee hier besonders vorteilhaft einsetzbar ist. Bei einer Mehrzahl von Propellern ergibt sich ein resultierendes Propellerdrehmoment aus der Summe der einzelnen Propellerdrehmomente der einzelnen Propeller. Dieses resultierende Drehmoment kann durch ein hydrodynamisches Element ausgeglichen werden.In further exemplary embodiments, the underwater vehicle has an odd number of propellers, the hydrodynamic element being designed to counteract the sum of the propeller torques generated by the propellers by means of the compensation torque. With an even number of propellers, it is possible to arrange them in such a way that the torques compensate each other. With an odd number of propellers, however, this is not possible, so that the idea can be used particularly advantageously here. In the case of a plurality of propellers, a resulting propeller torque results from the sum of the individual propeller torques of the individual propellers. This resulting torque can be compensated for by a hydrodynamic element.

In Ausführungsbeispielen kann allerdings auch jedem Propeller der ungeraden Anzahl an Propellern ein hydrodynamisches Element zugeordnet sein, wobei jedes hydrodynamische Element ein Kompensationsdrehmoment erzeugt, das dem Propellerdrehmoment zugeordneten Propellers entgegenwirkt. Somit können die hydrodynamischen Elemente, wenn sie als Verbindungselement fungieren, so eingestellt werden, dass dieselben dem Drehmoment des entsprechenden Propellers entgegenwirken bzw. dieses ausgleichen. Dann ergibt sich auch kein resultierendes Gesamtdrehmoment aus der Summe aller Kompensations- und Propellerdrehmomente.In exemplary embodiments, however, a hydrodynamic element can also be assigned to each propeller of the odd number of propellers, each hydrodynamic element generating a compensation torque which counteracts the propeller assigned to the propeller torque. Thus, the hydrodynamic elements, if they function as a connecting element, can be set in such a way that they counteract or compensate for the torque of the corresponding propeller. Then there is also no resulting total torque from the sum of all compensation and propeller torques.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das hydrodynamische Element unmittelbar vor oder hinter dem Propeller, d.h. in der Strömung des Propellers, angeordnet. Dies wird beispielsweise realisiert, indem das hydrodynamische Element an einer Hüllkörper oder einem Propellerschutz, beispielsweise einer Kordtdüse, angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da somit die Anströmgeschwindigkeit des hydrodynamischen Elements erhöht wird, insbesondere größer ist als die Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs. Die Wirkung des hydrodynamischen Elements wird somit erhöht, so dass das hydrodynamische Element kleiner ausgelegt werden kann als es an anderen Stellen des Unterwasserfahrzeugs notwendig wäre.In a further embodiment, the hydrodynamic element is arranged directly in front of or behind the propeller, i.e. in the flow of the propeller. This is realized, for example, in that the hydrodynamic element is arranged on an enveloping body or a propeller protection, for example a cord nozzle. This is advantageous because the flow velocity of the hydrodynamic element is increased, in particular, is greater than the velocity of the underwater vehicle. The effect of the hydrodynamic element is thus increased, so that the hydrodynamic element can be designed to be smaller than would be necessary at other locations on the underwater vehicle.

Analog ist ein Verfahren zur Herstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit folgenden Schritten gezeigt: Anordnen zumindest eines Propellers an einem Körper des Unterwasserfahrzeugs und Anordnen eines hydrodynamischen Elements an dem Körper Unterwasserfahrzeug, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben und einem Propellerdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment auszugleichen. Für den erstmaligen Entwurf des Unterwasserfahrzeugs kann das Verfahren ferner das Variieren des hydrodynamischen Elements vorsehen, um das Kompensationsdrehmoment derart einzustellen, dass es dem Propellerdrehmoment des Propellers, bzw. dem resultierenden Propellerdrehmoment der an dem Unterwasserfahrzeug angeordneten Propeller, entspricht. Gleiches gilt, wenn eine Mehrzahl von hydrodynamischen Elementen eingesetzt werden, um das (resultierende) Propellerdrehmoment auszugleichen. Dann kann eine beliebige Auswahl der Mehrzahl der hydrodynamischen Elemente variiert werden, um das resultierende Kompensationsdrehmoment entsprechend dem (resultierenden) Propellerdrehmoment einzustellen. Das Variieren des hydrodynamischen Elements umfasst beispielsweise das Ändern eines Anstellwinkels des hydrodynamischen Elements zu dem Unterwasserfahrzeug bzw. zu dem Propeller.Analogously, a method for manufacturing an underwater vehicle is shown with the following steps: arranging at least one propeller on a body of the underwater vehicle and arranging a hydrodynamic element on the body of the underwater vehicle, the hydrodynamic element being designed to exert a compensation torque on the underwater vehicle and a propeller torque on the To counteract underwater vehicle, in particular to compensate for the propeller torque. For the initial design of the underwater vehicle, the method can also provide for varying the hydrodynamic element in order to set the compensation torque such that it corresponds to the propeller torque of the propeller or the resulting propeller torque of the propellers arranged on the underwater vehicle. The same applies if a plurality of hydrodynamic elements are used to compensate for the (resulting) propeller torque. Any selection of the plurality of hydrodynamic elements can then be varied in order to set the resulting compensation torque in accordance with the (resulting) propeller torque. Varying the hydrodynamic element includes, for example, changing an angle of attack of the hydrodynamic element with respect to the underwater vehicle or to the propeller.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1:eine schematische perspektivische Darstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit einem hydrodynamischen Element; und
2: eine schematische Darstellung des Unterwasserfahrzeugs in einer Draufsicht mit verschiedenen hydrodynamischen Elementen in den 2a, 2b und 2c.

Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 : a schematic perspective illustration of an underwater vehicle with a hydrodynamic element; and
2 : a schematic representation of the underwater vehicle in a plan view with various hydrodynamic elements in FIG 2a , 2 B and 2c .

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before exemplary embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or identically acting elements, objects and / or structures in the different figures are provided with the same reference symbols, so that the elements shown in FIG Description of these elements shown in different exemplary embodiments is interchangeable or can be applied to one another.

1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Unterwasserfahrzeugs 20. Das Unterwasserfahrzeug 20 weist einen Körper 22 mit einem daran angeordneten Propeller 24 auf. Ferner weist das Unterwasserfahrzeug 20 ein hydrodynamisches Element 26 auf, das an dem Körper 22, angeordnet ist. Das hydrodynamische Element ist ausgebildet, ein Kompensationsdrehmoment 28 auf das Unterwasserfahrzeug 20 auszuüben und einem Propellerdrehmoment 30 des Propellers 24 auf das Unterwasserfahrzeug 20 entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment 30 auszugleichen. Dargestellt ist, dass das Propellerdrehmoment 30 im Uhrzeigersinn wirkt, so dass das Kompensationsdrehmoment 28 entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt. Sind beide Drehmomente betragsmäßig gleich groß, wird das Propellerdrehmoment 30 von dem Kompensationsdrehmoment 28 ausgeglichen, d.h. sie kompensieren sich. Wirken keine weiteren Drehmomente auf das Unterwasserfahrzeug 20 ein, so erfährt dieses auch kein resultierendes Drehmoment und führt damit keine Rotationsbewegung durch. 1 shows a schematic perspective illustration of an underwater vehicle 20th . The underwater vehicle 20th has a body 22nd with a propeller attached to it 24 on. Furthermore, the underwater vehicle 20th a hydrodynamic element 26th on that on the body 22nd , is arranged. The hydrodynamic element is designed to provide a compensation torque 28 on the underwater vehicle 20th exercise and a propeller torque 30th of the propeller 24 on the underwater vehicle 20th counteract, especially the propeller torque 30th balance. It is shown that the propeller torque 30th acts clockwise so that the compensation torque 28 acts counterclockwise. If both torques are of the same magnitude, the propeller torque becomes 30th of the compensation torque 28 balanced, that is, they compensate each other. Do not act any further torques on the underwater vehicle 20th a, then this does not experience any resulting torque and thus does not perform any rotational movement.

Das hydrodynamische Element 26 kann an einer beliebigen Position an dem Körper 22 des Unterwasserfahrzeugs 20 angeordnet sein. Gezeigt ist jedoch eine bevorzugte Ausführung, in der das hydrodynamische Element 26 als Verbindungselement zwischen einer Motorgondel 34 und dem Körper 22 fungiert. So kann eine (mechanische) Verbindung zwischen dem Propeller 24 und dem Körper 22 des Unterwasserfahrzeugs 20 über eine Welle 32, auf der der Propeller 24 rotiert, die Motorgondel 34, in der beispielsweise der Antrieb (oder Motor) des Propellers angeordnet ist und das hydrodynamische Element 26 hergestellt sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da ein Verbindungselement typischerweise die Motorgondel mit dem Körper 22 verbindet, so dass dieses entsprechend abgewandelt werden kann um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen. Ist das hydrodynamische Element als Verbindungselement ausgeführt, wird dieses auch als Leitwerk bezeichnet. Das hydrodynamische Element ist ferner insbesondere derart ausgebildet, dass das Wasser bei einem geradeaus fahrenden Unterwasserfahrzeug an einer Seite des hydrodynamischen Elements schneller vorbeifließt als an einer gegenüberliegenden Seite des hydrodynamischen Elements. The hydrodynamic element 26th can be in any position on the body 22nd of the underwater vehicle 20th be arranged. However, a preferred embodiment is shown in which the hydrodynamic element 26th as a connecting element between a motor nacelle 34 and the body 22nd acts. So can a (mechanical) connection between the propeller 24 and the body 22nd of the underwater vehicle 20th over a wave 32 on which the propeller 24 rotates, the motor nacelle 34 , in which, for example, the drive (or motor) of the propeller is arranged and the hydrodynamic element 26th be made. This embodiment is advantageous because a connecting element typically connects the motor pod to the body 22nd connects, so that this can be modified accordingly to generate the compensation torque. If the hydrodynamic element is designed as a connecting element, it is also referred to as a tail unit. The hydrodynamic element is also designed in particular such that the water flows past one side of the hydrodynamic element faster than an opposite side of the hydrodynamic element when the underwater vehicle is traveling in a straight line.

2 zeigt verschiedene Ausgestaltungen des hydrodynamischen Elements, jeweils in einer Draufsicht auf das Unterwasserfahrzeug, wobei zur Wahrung der Übersichtlichkeit auf die Darstellung weiterer Komponenten verzichtet wurde. 2 shows various configurations of the hydrodynamic element, each in a top view of the underwater vehicle, further components not being shown in order to maintain clarity.

2a zeigt die Darstellung aus 1 in einer Draufsicht. Das hydrodynamische Element 26 ist als schmales, insbesondere symmetrisches, Element ausgebildet, das die Motorgondel 34 mit dem Körper 22 verbindet. Um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen ist das hydrodynamische Element verdreht auf dem Körper 22 angeordnet. In anderen Worten weisen eine Hauptsymmetrieachse 36 des Unterwasserfahrzeugs 20 und eine Hauptsymmetrieachse 38 des hydrodynamischen Elements 26 einen Winkel α zueinander auf. Der Winkel α ist beispielsweise kleiner als 10 Grad, insbesondere kleiner als 5 Grad. Die Kraft auf das hydrodynamische Element 26 wirkt in Normalenrichtung zu dem hydrodynamischen Element. Die Kraftkomponente senkrecht zur Hauptsymmetrieachse 36 des Unterwasserfahrzeugs ist bei kleinen Winkeln α nur unwesentlich geringer als die Gesamtkraftwirkung in Normalenrichtung. 2a shows the representation 1 in a top view. The hydrodynamic element 26th is designed as a narrow, in particular symmetrical, element that the motor nacelle 34 with the body 22nd connects. In order to generate the compensation torque, the hydrodynamic element is twisted on the body 22nd arranged. In other words, they have a main axis of symmetry 36 of the underwater vehicle 20th and a main axis of symmetry 38 of the hydrodynamic element 26th an angle α to each other. The angle α is, for example, less than 10 degrees, in particular less than 5 degrees. The force on the hydrodynamic element 26th acts in the normal direction to the hydrodynamic element. The force component perpendicular to the main axis of symmetry 36 of the underwater vehicle is only insignificantly less than the total force effect in the normal direction at small angles α.

2b zeigt eine weitere Ausführungsform des hydrodynamischen Elements, das auch als Verbindungselement verwendet werden kann. In dieser Ausführungsform weist das hydrodynamische Element gebogene Außenflächen auf, die nicht symmetrisch sind. In anderen Worten weist das hydrodynamische Element eine (Flugzeug-) Flügelform auf, wie sie von Flugzeugen bekannt ist. Durch die so erzeugten unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten an einer Seite des hydrodynamischen Elements im Vergleich zu der gegenüberliegenden Seite wird das Kompensationsdrehmoment erzeugt. 2 B shows a further embodiment of the hydrodynamic element, which can also be used as a connecting element. In this embodiment, the hydrodynamic element has curved outer surfaces that are not symmetrical. In other words, the hydrodynamic element has an (aircraft) wing shape, as is known from aircraft. The compensation torque is generated by the different flow velocities generated in this way on one side of the hydrodynamic element compared to the opposite side.

2c zeigt eine dritte Ausführungsform des hydrodynamischen Elements. Spiralförmig, oder zumindest teilspiralfömrig, ist hier um den Körper 22 ein Vorsprung angeordnet, der einen Strömungswiderstand erzeugt, durch den das Kompensationsdrehmoment erzeugt wird. 2c shows a third embodiment of the hydrodynamic element. Spiral-shaped, or at least partially spiral-shaped, is here around the body 22nd arranged a projection which generates a flow resistance, through which the compensation torque is generated.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously to this, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to other skilled persons. It is therefore intended that the invention be limited only by the scope of protection of the following patent claims and not by the specific details presented herein with reference to the description and explanation of the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2020th: UnterwasserfahrzeugUnderwater vehicle
2222nd: Körperbody
2424: Propellerpropeller
2626th: hydrodynamisches Elementhydrodynamic element
2828: KompensationsdrehmomentCompensation torque
3030th: PropellerdrehmomentPropeller torque
3232: Wellewave
3434: MotorgondelMotor nacelle
3636: Hauptsymmetrieachse des UnterwasserfahrzeugsMain axis of symmetry of the underwater vehicle
3838: Hauptsymmetrieachse des hydrodynamischen ElementsMain axis of symmetry of the hydrodynamic element

Claims

Underwater vehicle (20) with the following features: a body (22) and at least one propeller arranged on the body (22); a hydrodynamic element which is arranged on the underwater vehicle, in particular the body, the hydrodynamic element (26) being designed to exert a compensation torque (28) on the underwater vehicle (20) and a propeller torque (30) of the propeller on the underwater vehicle ( 20) to counteract, in particular to compensate for the propeller torque (30).

Underwater vehicle (20) according to Claim 1 wherein the hydrodynamic element (26) is a passive hydrodynamic element (26).

Underwater vehicle (20) according to one of the preceding claims, wherein the hydrodynamic element (26) is designed to exert the compensation torque (28) on the underwater vehicle (20) in such a way that it depends on the square of the speed of the underwater vehicle.

Underwater vehicle (20) according to one of the preceding claims, wherein the hydrodynamic element (26) is designed to exert the compensation torque (28) perpendicular to a shaft (32) of the propeller against a direction of rotation of the propeller on the underwater vehicle (20).

Underwater vehicle (20) according to one of the preceding claims, wherein the hydrodynamic element (26) connects a shaft (32) of the propeller to the body (22) of the watercraft.

Underwater vehicle (20) according to one of the preceding claims, wherein the underwater vehicle (20) has an odd number of propellers, the hydrodynamic element (26) being formed, the sum of the propeller torques (30) generated by the propellers (24) by the compensation torque (28) to counteract.

Underwater vehicle (20) according to Claim 6 wherein each propeller (24) of the odd number of propellers is assigned a hydrodynamic element (26), each hydrodynamic element (26) generating a compensation torque (28) which counteracts the propeller assigned to the propeller torque (30).

Underwater vehicle (20) according to one of the preceding claims, wherein the hydrodynamic element (26) is arranged in front of or behind the propeller in a flow of the propeller.

Method for manufacturing an underwater vehicle with the following steps: Placing at least one propeller on a body (22) of the underwater vehicle; Arranging a hydrodynamic element on the body (22) of the underwater vehicle, the hydrodynamic element (26) being designed to exert a compensation torque (28) on the underwater vehicle (20) and to counteract a propeller torque (30) of the propeller on the underwater vehicle (20), in particular to compensate for the propeller torque (30).