DE102020201630A1 - Submersible device for underwater vehicles - Google Patents
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/14—Control of attitude or depth
- B63G8/22—Adjustment 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
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.
-
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
Das Unterwasserfahrzeug
Das Fahrzeug
Die Tauchvorrichtung
Eine Pumpe
Ein Ventil
In den folgenden Abschnitten wird das Verfahren zur Steuerung der Tauchvorrichtung
Die Ballastkammer
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
Zum Beispiel, wenn eine Tauchtiefe von 3500 Metern erreicht werden muss, wird die Ballastkammer
Beim Abtauchen wird das Fluid durch die Pumpe
Durch das Fördern von Wasser in die Ballastkammer
Insbesondere, durch das Fördern von Wasser in die Ballastkammer
Beim Auftauchen wird das Ventil
Durch die Entlassung des Wassers wird die Gesamtdichte des Fahrzeuges
Das Ventil
Aus Sicherheitsgründen ist es wichtig, dass das Ventil
Das Ventil
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
Der Hauptunterschied zur der Ausführungsform von
Die Tauchvorrichtung
In dieser Ausführungsform bleibt die Masse der Tauchvorrichtung
Da das Verfahren dieser Ausführungsform völlig ähnlich wie das beschriebene bezüglich der Ausführungsform vom
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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201630.5A DE102020201630A1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Submersible device for underwater vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102020201630.5A DE102020201630A1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Submersible device for underwater vehicles |
Publications (1)
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DE102020201630A1 true DE102020201630A1 (en) | 2021-08-12 |
Family
ID=76968501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102020201630.5A Pending DE102020201630A1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Submersible device for underwater vehicles |
Country Status (1)
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DE (1) | DE102020201630A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114084324A (en) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 浙江东溟科技有限公司 | Deep sea buoyancy adjusting device |
Citations (1)
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DE102008003982B3 (en) | 2008-01-11 | 2009-07-02 | Gabler Maschinenbau Gmbh | Pressure-bodyless submarine vehicle, has cylinder with gas-filled cylinder chamber containing gas-filled volume that is changeable by controlling of piston, where volume is limited by piston movably guided in cylinder |
-
2020
- 2020-02-11 DE DE102020201630.5A patent/DE102020201630A1/en active Pending
Patent Citations (1)
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CN114084324A (en) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 浙江东溟科技有限公司 | Deep sea buoyancy adjusting device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication |