DE102020201630A1 - Submersible device for underwater vehicles - Google Patents

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DE102020201630A1
DE102020201630A1 DE102020201630.5A DE102020201630A DE102020201630A1 DE 102020201630 A1 DE102020201630 A1 DE 102020201630A1 DE 102020201630 A DE102020201630 A DE 102020201630A DE 102020201630 A1 DE102020201630 A1 DE 102020201630A1
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Amadeu Placido Neto
Gottfried Hendrix
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14Control of attitude or depth
    • B63G8/22Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Tauchvorrichtung (100) für ein Unterwasserfahrzeug (1000), wobei die Tauchvorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Kammer (20), die eine im Wesentlichen feste Form aufweist; eine Pumpe (21), die konfiguriert ist, das Fluid in die Kammer (20) zu fördern und ein Ventil (23), das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Kammer (20) zuzulassen. Wobei bei einer Tauchvorbereitung die Kammer (20) mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas vorbefüllt wird. Wobei im Tauchbetrieb das Fluid durch die Pumpe (21) in die Kammer (20) gefördert wird, oder das Fluid von der Kammer (20) durch das Ventil (23) entlassen wird, ohne dass Gas aus der Kammer (20) entweicht, um die Gesamtdichte der Kammer (20) und damit die Auftriebskraft der Tauchvorrichtung (100) zu beeinflussen. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung eine Tauchvorrichtung für das oben beschriebene Verfahren.The present invention relates to a method for controlling a diving device (100) for an underwater vehicle (1000), the diving device (100) comprising: a chamber (20) which has a substantially solid shape; a pump (21) configured to deliver the fluid into the chamber (20) and a valve (23) configured to allow the fluid to drain from the chamber (20). The chamber (20) is prefilled with a predetermined amount of pressurized gas during preparation for a dip. In the immersion mode, the fluid is conveyed into the chamber (20) by the pump (21), or the fluid is released from the chamber (20) through the valve (23) without gas escaping from the chamber (20) to influence the overall density of the chamber (20) and thus the buoyancy of the diving device (100). In addition, the present invention comprises a dipping device for the method described above.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Antriebstechnik und der Subsea Technologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Tauchvorrichtung für Unterwasserfahrzeuge und ein Verfahren zur Steuerung der Tauchvorrichtung.The present invention relates to the technical field of drive technology and subsea technology. In particular, the present invention relates to a diving device for underwater vehicles and a method for controlling the diving device.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Unterwasserfahrzeuge besitzen heute Tauchkammern die mit Druckluft oder mit Wasser gefüllt werden um die Dichte der Boote zu beeinflussen, was zum Tauchen oder Auftauchen der Fahrzeuge führt (statisches tauchen). Weiterhin ist ein dynamisches Tauchen durch Antriebe möglich, die ihre Antriebsleistung entgegen der Tauchrichtung erbringen, wodurch das Unterwasserfahrzeug in die Tiefe gedrückt wird.Today, underwater vehicles have diving chambers that are filled with compressed air or with water in order to influence the density of the boats, which leads to the diving or surfacing of the vehicles (static diving). Furthermore, dynamic diving is possible by means of drives which generate their drive power in the opposite direction to the diving direction, whereby the underwater vehicle is pushed into the depths.

Beim dynamischen Tauchen wird ständig Energie benötigt, um das Unterwasserfahrzeug entgegen der Auftriebskraft auf Tauchtiefe zu halten.During dynamic diving, energy is constantly required to keep the underwater vehicle at the diving depth against the buoyancy force.

Beim statischen Tauchen wird ein Gasvorrat benötigt, um die Ballastkammern mit Gas zu füllen, um die Dichte des U-Fahrzeuges zu beeinflussen, und somit die Tauchtiefe zu beeinflussen. Dieser Gasvorrat muss vor der Tauchfahrt erzeugt werden und in dem Unterwasserfahrzeug gespeichert werden.With static diving, a gas supply is required to fill the ballast chambers with gas, to influence the density of the U-vehicle and thus to influence the diving depth. This gas supply must be generated before the dive trip and stored in the underwater vehicle.

Für größere Tauchtiefen sind die Ballastkammern aufgrund des Außendruckes statisch so massiv auszuführen, dass das Gewicht/Volumen Verhältnis ein statisches Tauchen nicht mehr mit vertretbarem Aufwand ermöglicht.For greater diving depths, the external pressure means that the ballast chambers are statically so massive that the weight / volume ratio no longer enables static diving with reasonable effort.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist deswegen ein statisches Tauchen von Unterwasserfahrzeugen ohne hohen Energieverbrauch zu ermöglichen.The aim of the present invention is therefore to enable static diving of underwater vehicles without high energy consumption.

Aus diesem Grund bietet diese Erfindung eine energieeffiziente Tauchvorrichtung für Unterwasserfahrzeuge um Energieversorgungen zu verkleinern und damit Tauchzeiten zu vergrößern.For this reason, this invention offers an energy-efficient diving device for underwater vehicles in order to reduce power supplies and thus increase diving times.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, die Tauchvorrichtung des U-Fahrzeuges mit einer vorgespannten Ballastkammer auszurüsten, die mit einem Gas so weit vorgespannt ist, dass sie dem Wasserdruck widersteht.The present invention is based on the idea of equipping the submersible device of the U-vehicle with a prestressed ballast chamber which is prestressed with a gas to such an extent that it withstands the water pressure.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer Tauchvorrichtung für ein Unterwasserfahrzeug bereitgestellt, wobei die Tauchvorrichtung Folgendes umfasst: eine Kammer, die eine im Wesentlichen feste Form aufweist; eine Pumpe, die konfiguriert ist, das Fluid in die Kammer zu fördern; ein Ventil, das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Kammer zuzulassen. Wobei bei einer Tauchvorbereitung die Kammer mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas vorbefüllt wird und wobei im Tauchbetrieb das Fluid durch die Pumpe in die Kammer gefördert wird, oder das Fluid von der Kammer durch das Ventil entlassen wird, ohne dass Gas aus der Kammer entweicht, um die Gesamtdichte der Kammer und damit die Auftriebskraft der Tauchvorrichtung zu beeinflussen. Diese Lösung ermöglicht es eine energiesparende Tauchvorrichtung herzustellen, da das Gewicht der Kammer tatsächlich durch die Vorbefüllung der Kammer verringert werden kann. Der Grund dafür ist, dass der Erfinder auf die Idee gekommen ist, dass ein Innendruck bei leichter Konstruktionsausführung gut realisierbar ist. Damit wird dann ein statisches Tauchen des U-Fahrzeuges ohne hohen Energieverbrauch ermöglicht.According to one embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling a diving device for an underwater vehicle, the diving device comprising: a chamber having a substantially solid shape; a pump configured to deliver the fluid into the chamber; a valve configured to allow the fluid to drain from the chamber. Whereby, when preparing for a dive, the chamber is pre-filled with a predetermined amount of pressurized gas and, in the immersion mode, the fluid is pumped into the chamber by the pump, or the fluid is released from the chamber through the valve without gas escaping from the chamber, to influence the overall density of the chamber and thus the buoyancy of the diving device. This solution makes it possible to produce an energy-saving immersion device, since the weight of the chamber can actually be reduced by pre-filling the chamber. The reason for this is that the inventor came up with the idea that an internal pressure can be easily implemented with a light construction. This then enables static diving of the underground vehicle without high energy consumption.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei ein Druck, der in der Tauchvorbereitung des obengenannten Schritts durch die vorgegebene Menge von druckbeaufschlagtem Gas erreicht wird, unter Berücksichtigung der gewünschten höchsten Tauchtiefe bestimmt wird. Diese Lösung erlaubt, dass der Druck innerhalb der Ballastkammer in jedem Betriebszustand höher als der Wasseraußendruck sein kann, damit das Auftauchen ohne zusätzliche Energie möglich ist, da der Innendruck in der Ballastkammer die Flüssigkeit (Wasser oder Öl) auch ohne Pumpen aus der Ballastkammer drückt.According to one embodiment of the present invention, a method is provided, wherein a pressure which is reached in the preparation for diving of the above-mentioned step by the predetermined amount of pressurized gas is determined taking into account the desired maximum diving depth. This solution allows the pressure inside the ballast chamber to be higher than the external water pressure in any operating state, so that the ascent is possible without additional energy, since the internal pressure in the ballast chamber pushes the liquid (water or oil) out of the ballast chamber without pumps.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei beim Abtauchen der Tauchvorrichtung ein Fluid in die Kammer durch die Pumpe eingeführt wird, damit die Dichte der Kammer zunimmt. Diese Lösung ermöglicht die Tauchtiefe mittels der Pumpe zu beeinflussen.According to one embodiment of the present invention, a method is provided wherein as the submerged device descends, a fluid is introduced into the chamber by the pump to increase the density of the chamber. This solution enables the diving depth to be influenced by means of the pump.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei die Kammer eine Speicherblase umfasst, die konfiguriert ist, das Fluid und das Gas in der Kammer voneinander zu trennen. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da sie eine effektive Trennung des Gases von dem Fluid durch die Speicherblase 24 ermöglicht. Das ist in diesem Fall ein aus dem Stand der Technik bekanntes Trennmedium, vorzugsweise Mineralöl.According to one embodiment of the present invention, a method is provided wherein the chamber includes a storage bladder configured to separate the fluid and gas in the chamber. This solution is particularly advantageous because it effectively separates the gas from the fluid through the storage bladder 24 enables. In this case, this is a separation medium known from the prior art, preferably mineral oil.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei die Pumpe und das Ventil parallel zueinander angeordnet sind und mit einem Fluidbehälter, in dem das Fluid gelagert ist, kommunizieren, wobei der Fluidbehälter so konfiguriert ist, dass sich das Volumen des Fluidbehälters mit der Tauchtiefe der Tauchvorrichtung verkleinert. Diese Lösung ermöglich die Dichte des Fahrzeuges durch eine Änderung des Volumens der Kammer zu beeinflussen. Damit wird die Masse der Tauchvorrichtung konstant bleiben, da es wegen dem geschlossenen Kreislauf des Trennmediums keinen Stoffaustausch mit Außen gibt.According to one embodiment of the present invention, a method is provided, wherein the pump and the valve are arranged parallel to one another and with a fluid container in which the Fluid is stored, communicate, wherein the fluid container is configured such that the volume of the fluid container decreases with the depth of the diving device. This solution makes it possible to influence the density of the vehicle by changing the volume of the chamber. The mass of the immersion device will thus remain constant, since there is no exchange of substances with the outside due to the closed circuit of the separating medium.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei beim Auftauchen der Tauchvorrichtung das Fluid aus der Kammer durch das Ventil entlassen wird, damit die Dichte der Kammer abnimmt, wobei das Ventil vorzugsweise geschlossen wird, wenn ein vorgegebener Druck in der Kammer erreicht wird. Diese Lösung ermöglich, dass die Verbindung zwischen der Ballastkammer und Außen geschlossen wird, nachdem das ganze Fluid aus der Ballastkammer entlassen wurde, damit die Menge von dem Gas in der Ballastkammer konstant bleibt und das Gas nicht entweicht.According to one embodiment of the present invention, a method is provided wherein upon surfacing of the immersion device, the fluid is released from the chamber through the valve to decrease the density of the chamber, the valve preferably being closed when a predetermined pressure is reached in the chamber . This solution enables the connection between the ballast chamber and the outside to be closed after all the fluid has been released from the ballast chamber, so that the amount of gas in the ballast chamber remains constant and the gas does not escape.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Tauchvorrichtung für ein Unterwasserfahrzeug bereitgestellt. Die Tauchvorrichtung umfasst: eine Kammer, die eine im Wesentlichen feste Form aufweist und in der ein Gas und ein Fluid gespeichert werden können, um die Gesamtdichte und damit die Auftriebskraft eines Unterwasserfahrzeuges, in dem die Tauchvorrichtung angeordnet ist, zu beeinflussen; eine Pumpe, die konfiguriert ist, das Fluid in die Kammer zu fördern; ein Ventil, das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Kammer zu steuern. Die Kammer ist mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas vorgefüllt und die Tauchvorrichtung ist so konfiguriert, dass wenn das Fluid in die Kammer gefördert wird, die Menge von dem Gas in der Kammer konstant bleibt und das Volumen des Gases sinkt.According to an embodiment of the present invention, a diving device for an underwater vehicle is provided. The diving device comprises: a chamber which has a substantially solid shape and in which a gas and a fluid can be stored in order to influence the overall density and thus the buoyancy of an underwater vehicle in which the diving device is arranged; a pump configured to deliver the fluid into the chamber; a valve configured to control an outflow of the fluid from the chamber. The chamber is pre-filled with a predetermined amount of pressurized gas and the immersion device is configured such that when the fluid is fed into the chamber, the amount of the gas in the chamber remains constant and the volume of the gas decreases.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Tauchvorrichtung bereitgestellt, wobei die Kammer eine Speicherblase umfasst, die konfiguriert ist, das Fluid und das Gas in der Kammer voneinander zu trennen.In accordance with one embodiment of the present invention, there is provided a diving device wherein the chamber includes a storage bladder configured to separate the fluid and gas in the chamber.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Tauchvorrichtung bereitgestellt, wobei die Tauchvorrichtung weiterhin einen Fluidbehälter umfasst, in dem das Fluid gelagert werden kann und der Fluidbehälter so konfiguriert ist, dass sich dessen Volumen mit der Tauchtiefe der Tauchvorrichtung verkleinert, und wobei die Pumpe und das Ventil parallel zueinander angeordnet sind und eine Verbindung zwischen der Kammer und dem Fluidbehälter herstellen.According to one embodiment of the present invention, a diving device is provided, wherein the diving device further comprises a fluid container in which the fluid can be stored and the fluid container is configured such that its volume decreases with the diving depth of the diving device, and wherein the pump and the Valve are arranged parallel to each other and establish a connection between the chamber and the fluid container.

FigurenlisteFigure list

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und / oder auf ähnliche Teile und / oder auf entsprechende Teile des Systems beziehen. Zu den Figuren:

  • 1 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung einer Tauchvorrichtung für Unterwasserfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung einer Tauchvorrichtung für Unterwasserfahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
The present invention is described with reference to the accompanying figures, wherein like reference characters refer to like parts and / or to like parts and / or to corresponding parts of the system. To the figures:
  • 1 Fig. 11 schematically shows a sectional view of a diving device for underwater vehicles according to an embodiment of the present invention;
  • 2 shows schematically a sectional view of a diving device for underwater vehicles according to a further embodiment of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, die in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, sondern die beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.In the following, the present invention will be described with reference to specific embodiments as shown in the accompanying figures. Nevertheless, the present invention is not limited to the particular embodiments described in the following detailed description and shown in the figures, but the described embodiments merely illustrate some aspects of the present invention, the scope of which is defined by the claims.

Weitere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann klar. Die vorliegende Beschreibung umfasst somit alle Änderungen und / oder Variationen der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.Other changes and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art. The present description thus includes all changes and / or variations of the present invention, the scope of which is defined by the claims.

In den folgenden Paragraphen wird mit Bezug auf 1 ein erstes Ausführungsbeispiel besch rieben.The following paragraphs refer to 1 a first embodiment is described.

Das Unterwasserfahrzeug 1000 (ab nun einfach „Fahrzeug“ genannt) umfasst einen Antrieb, der beim dynamischen Tauchen benutzt wird, um das Fahrzeug entgegen der Auftriebskraft des Fahrzeuges 1000 auf Tauchtiefe zu halten und um eine vorgegebene Tauchtiefe zu erreichen.The underwater vehicle 1000 (from now on simply called “vehicle”) includes a drive that is used in dynamic diving to move the vehicle against the buoyancy of the vehicle 1000 to keep at diving depth and to reach a specified diving depth.

Das Fahrzeug 1000 umfasst weiterhin eine Tauchvorrichtung 100, die für das Auftauchen und Abtauchen des Fahrzeuges 1000 benutzt wird.The vehicle 1000 further comprises a dipping device 100 responsible for the surface and submergence of the vehicle 1000 is used.

Die Tauchvorrichtung 100 umfasst weiterhin eine Ballastkammer 20, die eine im Wesentlichen feste Form aufweist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form der Ballastkammer 20 beschränkt. Wie im Verlauf der Beschreibung klarer wird, kann in der Ballastkammer 20 ein Gas und ein Fluid gespeichert werden, um die Gesamtdichte (Gewicht des Fahrzeuges 1000/ Volumen desselben) des Fahrzeuges 1000 zu ändern und damit die Auftriebskraft der Tauchvorrichtung zu beeinflussen.The immersion device 100 further comprises a ballast chamber 20th which has a substantially solid shape. The present invention is not limited to any particular form of ballast chamber 20th limited. As will become clearer in the course of the description, in the ballast chamber 20th a gas and a fluid are stored to make up the total density (Weight of the vehicle 1000 / Volume of the same) of the vehicle 1000 to change and thus to influence the buoyancy of the diving device.

Eine Pumpe 21, die konfiguriert ist das Fluid in die Ballastkammer 20 zu fördern, ist an die Ballastkammer 20 angeschlossen. In dieser Ausführungsform ist der Abfluss der Pumpe in die Ballastkammer 20 vorzugsweise an einer unteren Position der Ballastkammer 20 angeordnet. Die Pumpe 21 wird durch einen Motor 22 angetrieben. Die Pumpe 21 ist konfiguriert, um Seewasser in die Ballastkammer 20 zu fördern, damit die Gesamtdichte des Fahrzeuges erhöht wird, sodass eine Tauchtiefe geregelt werden kann. Erfindungsgemäß ist der Druck innerhalb der Ballastkammer 20 in jedem Betriebszustand höher als der Wasseraußendruck.One pump 21 that is configured to move the fluid into the ballast chamber 20th to promote is to the ballast chamber 20th connected. In this embodiment the outflow of the pump is into the ballast chamber 20th preferably at a lower position of the ballast chamber 20th arranged. The pump 21 is powered by an engine 22nd driven. The pump 21 is configured to bring seawater into the ballast chamber 20th to promote so that the overall density of the vehicle is increased so that a diving depth can be regulated. According to the invention, the pressure is within the ballast chamber 20th higher than the external water pressure in every operating state.

Ein Ventil 23, (z.B. ein 2/2Wege Ventil) das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Ballastkammer 20 zu steuern, damit die Menge des Seewassers in der Ballastkammer 20 gesenkt werden kann und damit die Gesamtdichte des Fahrzeuges verringert wird.One valve 23 , (e.g. a 2/2-way valve) configured to discharge the fluid from the ballast chamber 20th to control so the amount of sea water in the ballast chamber 20th can be lowered and thus the overall density of the vehicle is reduced.

In den folgenden Abschnitten wird das Verfahren zur Steuerung der Tauchvorrichtung 100 im Detail beschrieben.The following sections describe the procedure for controlling the immersion device 100 described in detail.

Die Ballastkammer 20 wird zuerst mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas gefüllt, damit die Ballastkammer 20 mit einem vorbestimmten Druck vorgespannt wird. Der Druck, der durch die vorgegebene Menge von druckbeaufschlagtem Gas erreicht wird, wird unter Berücksichtigung der höchsten Tauchtiefe bestimmt.The ballast chamber 20th is first filled with a predetermined amount of pressurized gas to make the ballast chamber 20th is biased with a predetermined pressure. The pressure reached by the predetermined amount of pressurized gas is determined taking into account the highest diving depth.

Insbesondere wird es zuerst die höchste Tauchtiefe, die erreicht werden kann, entschieden. Danach wird der Wasserdruck des Wassers bei einer solchen Tauchtiefe bestimmt. Danach wird dieser Wert vom Druck in der Ballastkammer 20 durch das druckbeaufschlagte Gas erreicht. Damit wird sichergestellt, dass wenn das Fahrzeug die höchste Tauchtiefe erreicht, der Druck in der Ballastkammer 20 höher als der Wasserdruck ist. Dadurch kann die Ballastkammer 20 dem Wasserdruck beim Eintauchen wiederstehen.In particular, the highest diving depth that can be reached is first decided. Then the water pressure of the water is determined at such a diving depth. Then this value is determined by the pressure in the ballast chamber 20th achieved by the pressurized gas. This ensures that when the vehicle reaches the highest diving depth, the pressure in the ballast chamber 20th higher than the water pressure. This allows the ballast chamber 20th withstand the water pressure when submerged.

Zum Beispiel, wenn eine Tauchtiefe von 3500 Metern erreicht werden muss, wird die Ballastkammer 20 mit einem Druck beaufschlagt, der beispielhaft bei circa 350 bar liegt, aber so hoch sein muss, das die Fluidfüllung bei der Tauchtiefe und die maximale Druckfestigkeit der Ballastkammer 20 von außen so gestaltet ist, dass die Ballastkammer 20 dem Druck widerstehen kann. (Beispielhaft werden die 350 bar erst beim Tauchgang in 3500 Meter Tiefe erreicht).For example, when a diving depth of 3500 meters has to be reached, the ballast chamber 20th applied with a pressure, which is, for example, around 350 bar, but must be so high that the fluid filling at the immersion depth and the maximum pressure resistance of the ballast chamber 20th is designed from the outside so that the ballast chamber 20th can withstand the pressure. (For example, 350 bar is only reached when diving at a depth of 3500 meters).

Beim Abtauchen wird das Fluid durch die Pumpe 21 in die Ballastkammer 20 gefördert, ohne dass Gas aus der Ballastkammer 20 entweicht, um die Gesamtdichte der Ballastkammer 20 und damit die Auftriebskraft der Tauchvorrichtung zu beeinflussen.When submerged, the fluid is pumped through it 21 in the ballast chamber 20th promoted without gas from the ballast chamber 20th escapes to the overall density of the ballast chamber 20th and thus to influence the buoyancy of the diving device.

Durch das Fördern von Wasser in die Ballastkammer 20, wird das Volumen des Gases sinken und damit wird sich dessen Druck erhören. Deswegen, wenn die höchste Tauchtiefe erreicht wird, wird der Druck innerhalb der Ballastkammer 20 höher als der Wasserdruck sein.By pumping water into the ballast chamber 20th , the volume of the gas will decrease and thus its pressure will increase. Therefore, when the maximum diving depth is reached, the pressure inside the ballast chamber 20th be higher than the water pressure.

Insbesondere, durch das Fördern von Wasser in die Ballastkammer 20, wird die Gesamtdichte der Ballastkammer 20 (und folglich die Gesamtdichte des Fahrzeuges 1000) steigen und dadurch die Auftriebskraft sinken, damit das Fahrzeug 1000 höhere Tauchtiefe erreichen kann.In particular, by pumping water into the ballast chamber 20th , becomes the total density of the ballast chamber 20th (and consequently the overall density of the vehicle 1000 ) increase and thereby decrease the lift force, so that the vehicle 1000 can reach higher diving depths.

Beim Auftauchen wird das Ventil 23 geöffnet, damit das Wasser aus der Ballastkammer 20 entlassen wird. Dieses Ziel ist durch den Druck der Ballastkammer 20, der höher als der Wasserdruck ist, gewährleistet. Das Auftauchen ist auch ohne zusätzliche Energie möglich, da der Innendruck in der Ballastkammer 20 die Flüssigkeit ohne Pumpen aus dem Ballastkammer 20 drückt. Dadurch ist die Sicherheit des Fahrzeuges tatsächlich erhört.When surfacing, the valve will 23 opened to let the water out of the ballast chamber 20th is discharged. This goal is through the pressure of the ballast chamber 20th that is higher than the water pressure. Ascent is also possible without additional energy, as the internal pressure in the ballast chamber 20th the liquid without pumping out of the ballast chamber 20th presses. This actually increases the safety of the vehicle.

Durch die Entlassung des Wassers wird die Gesamtdichte des Fahrzeuges 1000 sinken und dadurch die Auftriebskraft steigen, damit das Fahrzeug 1000 niedrigere Tauchtiefe erreichen kann.The discharge of the water increases the overall density of the vehicle 1000 sink and thereby increase the lift force, with it the vehicle 1000 can reach a lower diving depth.

Das Ventil 23 kann dann effektiv benutzt werden, um die Auftriebskraft des Fahrzeuges 1000 und damit dessen Tauchtiefe zu steuern.The valve 23 can then be used effectively to increase the lift of the vehicle 1000 and thus to control its diving depth.

Aus Sicherheitsgründen ist es wichtig, dass das Ventil 23 stromlos öffnen kann, damit, bei Stromausfall oder Verlust des Fahrzeuges 1000, das Fahrzeug selbstständig auftaucht.For safety reasons it is important that the valve 23 can open without current, so that in the event of a power failure or loss of the vehicle 1000 , the vehicle appears automatically.

Das Ventil 23 wird dann geschlossen, wenn das ganze Wasser aus der Ballastkammer 20 entlassen wurde, damit die Menge von dem Gas in der Ballastkammer 20 konstant bleibt und das Gas nicht entweicht.The valve 23 is then closed when all the water is out of the ballast chamber 20th was released to reduce the amount of gas in the ballast chamber 20th remains constant and the gas does not escape.

Dieser Vorgang ist beliebig wiederholbar solange Energie zum Pumpen vorhanden ist.This process can be repeated as long as energy is available for pumping.

In der 2 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.In the 2 a second embodiment of the present invention is shown.

Der Hauptunterschied zur der Ausführungsform von 1 ist, dass die Ballastkammer 20 eine Speicherblase 24 umfasst, die konfiguriert ist, das Fluid und das Gas in der Ballastkammer 20 voneinander zu trennen. In diesem Fall ist das Fluid ein Trennmedium, z.B. Mineralöl.The main difference to the embodiment of 1 is that the ballast chamber 20th a memory bubble 24 that is configured to include the fluid and the gas in the ballast chamber 20th to separate from each other. In this case the fluid is a separating medium, for example mineral oil.

Die Tauchvorrichtung 100 weist weiterhin einen Fluidbehälter 25 auf, in dem das Trennmedium gelagert werden kann. Der Fluidbehälter 25 ist so konfiguriert, dass sich dessen Volumens mit einer höheren Tauchtiefe (wegen Wasserdruckänderungen) der Tauchvorrichtung 100 verkleinert (siehe die gestrichelte Linie 25a von 2).The immersion device 100 further comprises a fluid container 25th in which the separation medium can be stored. The fluid container 25th is configured so that its volume changes with a higher diving depth (due to changes in water pressure) of the diving device 100 reduced in size (see dashed line 25a of 2 ).

In dieser Ausführungsform bleibt die Masse der Tauchvorrichtung 100 konstant, da wegen dem geschlossenen Kreislauf des Trennmediums keiner Stoffaustausch mit dem Außen gibt.In this embodiment the mass of the immersion device remains 100 constant, as there is no exchange of substances with the outside due to the closed circuit of the separating medium.

Da das Verfahren dieser Ausführungsform völlig ähnlich wie das beschriebene bezüglich der Ausführungsform vom 1, wird eine Wiederholung der Beschreibung vermieden.Since the method of this embodiment is completely similar to that described with respect to the embodiment of FIG 1 , a repetition of the description is avoided.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass es möglich ist, verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben beschriebenen Lehre und innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche zu realisieren, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.While the present invention has been described with reference to the embodiments described above, it will be apparent to those skilled in the art that it is possible to implement various modifications, variations, and improvements of the present invention in light of the above teachings and within the scope of the appended claims without departing from the scope of the invention.

Darüber hinaus wurden die Bereiche, auf denen Fachleute kundig sein dürften, hier nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.In addition, in order not to unnecessarily obscure the described invention, the areas that would be skilled in the art have not been described here.

Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die spezifischen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.Accordingly, it is intended that the invention not be limited by the specific illustrative embodiments, but only by the scope of the appended claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

10001000
Unterwasserfahrzeug;Underwater vehicle;
100100
Tauchvorrichtung;Immersion device;
1010
Antrieb;Drive;
2020th
Ballastkammer (Kammer);Ballast chamber (chamber);
2121
Pumpe;Pump;
2222nd
Motor;Engine;
2323
Ventil;Valve;
2424
Speicherblase;Memory bladder;
2525th
Fluidbehälter;Fluid container;

Claims (9)

Verfahren zur Steuerung einer Tauchvorrichtung (100) für ein Unterwasserfahrzeug (1000), wobei die Tauchvorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Kammer (20), die eine im Wesentlichen feste Form aufweist; eine Pumpe (21), die konfiguriert ist, das Fluid in die Kammer (20) zu fördern; ein Ventil (23), das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Kammer (20) zuzulassen; dadurch gekennzeichnet, dass: a) bei einer Tauchvorbereitung die Kammer (20) mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas vorbefüllt wird; und b) im Tauchbetrieb das Fluid durch die Pumpe (21) in die Kammer (20) gefördert wird, oder das Fluid von der Kammer (20) durch das Ventil (23) entlassen wird, ohne dass Gas aus der Kammer (20) entweicht, um die Gesamtdichte der Kammer (20) und damit die Auftriebskraft der Tauchvorrichtung (100) zu beeinflussen.A method of controlling a diving device (100) for an underwater vehicle (1000), the diving device (100) comprising: a chamber (20) having a substantially solid shape; a pump (21) configured to deliver the fluid into the chamber (20); a valve (23) configured to allow the fluid to drain from the chamber (20); characterized in that: a) during preparation for immersion, the chamber (20) is prefilled with a predetermined amount of pressurized gas; and b) in immersion mode, the fluid is conveyed into the chamber (20) by the pump (21), or the fluid is released from the chamber (20) through the valve (23) without gas escaping from the chamber (20) in order to influence the overall density of the chamber (20) and thus the buoyancy of the diving device (100). Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Druck, der in der Tauchvorbereitung des Schritts a) durch die vorgegebene Menge von druckbeaufschlagtem Gas erreicht wird, unter Berücksichtigung der gewünschten höchsten Tauchtiefe bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein a pressure which is reached in the preparation for diving in step a) by the predetermined amount of pressurized gas is determined taking into account the desired maximum diving depth. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei beim Abtauchen der Tauchvorrichtung (100) ein Fluid in die Kammer (20) durch die Pumpe eingeführt wird, damit die Dichte der Kammer (20) zunimmt.Method according to one of the Claims 1 or 2 wherein, as the immersion device (100) descends, a fluid is introduced into the chamber (20) by the pump to increase the density of the chamber (20). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kammer (20) eine Speicherblase (24) umfasst, die konfiguriert ist, das Fluid und das Gas in der Kammer (20) voneinander zu trennen.Method according to one of the Claims 1 until 3 wherein the chamber (20) comprises a storage bladder (24) configured to separate the fluid and gas in the chamber (20) from one another. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Pumpe (21) und das Ventil (23) parallel zueinander angeordnet sind und mit einem Fluidbehälter (25), in dem das Fluid gelagert ist, kommunizieren, wobei der Fluidbehälter (25) so konfiguriert ist, dass sich das Volumen des Fluidbehälters mit der Tauchtiefe der Tauchvorrichtung (100) verkleinert.Procedure according to Claim 4 wherein the pump (21) and the valve (23) are arranged parallel to one another and communicate with a fluid container (25) in which the fluid is stored, the fluid container (25) being configured so that the volume of the fluid container increases decreased with the immersion depth of the immersion device (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei beim Auftauchen der Tauchvorrichtung (100) das Fluid aus der Kammer (20) durch das Ventil entlassen wird, damit die Dichte der Kammer (20) abnimmt, wobei das Ventil (23) vorzugsweise geschlossen wird, wenn ein vorgegebener Druck in der Kammer (20) erreicht wird.Method according to one of the Claims 1 until 5 , wherein when the immersion device (100) emerges, the fluid is released from the chamber (20) through the valve so that the density of the chamber (20) decreases, the valve (23) preferably being closed when a predetermined pressure in the chamber (20) is achieved. Tauchvorrichtung (100) für ein Unterwasserfahrzeug (1000), umfassend: eine Kammer (20), die eine im Wesentlichen feste Form aufweist und in der ein Gas und ein Fluid gespeichert werden können, um die Gesamtdichte und damit die Auftriebskraft eines Unterwasserfahrzeuges, in dem die Tauchvorrichtung (100) angeordnet ist, zu beeinflussen; eine Pumpe (21), die konfiguriert ist, das Fluid in die Kammer (20) zu fördern; ein Ventil (23), das konfiguriert ist, einen Abfluss des Fluides aus der Kammer (20) zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (20) mit einer vorgegebenen Menge von druckbeaufschlagtem Gas vorgefüllt ist, und dass die Tauchvorrichtung (100) so konfiguriert ist, dass wenn das Fluid in die Kammer (20) gefördert wird, die Menge von dem Gas in der Kammer (20) konstant bleibt und das Volumen des Gases sinkt.A diving apparatus (100) for an underwater vehicle (1000) comprising: a chamber (20) which is substantially solid in shape and in which a gas and a fluid are contained can be stored in order to influence the overall density and thus the buoyancy force of an underwater vehicle in which the diving device (100) is arranged; a pump (21) configured to deliver the fluid into the chamber (20); a valve (23) configured to control an outflow of the fluid from the chamber (20); characterized in that the chamber (20) is pre-filled with a predetermined amount of pressurized gas, and in that the immersion device (100) is configured so that when the fluid is conveyed into the chamber (20), the amount of the gas in the Chamber (20) remains constant and the volume of the gas decreases. Tauchvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Kammer (20) eine Speicherblase (24) umfasst, die konfiguriert ist, das Fluid und das Gas in der Kammer (20) voneinander zu trennen.Immersion device (100) according to Claim 7 wherein the chamber (20) comprises a storage bladder (24) configured to separate the fluid and gas in the chamber (20) from one another. Tauchvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Tauchvorrichtung (100) weiterhin einen Fluidbehälter (25) umfasst, in dem das Fluid gelagert werden kann und der Fluidbehälter (25) so konfiguriert ist, dass sich dessen Volumens mit der Tauchtiefe der Tauchvorrichtung (100) verkleinert, und wobei die Pumpe (21) und das Ventil (23) parallel zueinander angeordnet sind und eine Verbindung zwischen der Kammer (20) und dem Fluidbehälter (25) herstellen.Immersion device (100) according to one of the Claims 7 or 8th , wherein the immersion device (100) further comprises a fluid container (25) in which the fluid can be stored and the fluid container (25) is configured such that its volume decreases with the immersion depth of the immersion device (100), and wherein the pump (21) and the valve (23) are arranged parallel to one another and establish a connection between the chamber (20) and the fluid container (25).
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