DE10250560B4

DE10250560B4 - Ausbringvorrichtung für eine Unterwasser-Schleppantenne

Info

Publication number: DE10250560B4
Application number: DE2002150560
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Kristann; Udo Dipl.-Ing. Schaumburg; Wilhelm Bauer; Helmut Campen; Ulrich Barg
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: DE10250560A1

Abstract

Auf einem Wasserfahrzeug, insbesondere U-Boot, installierbare Ausbringvorrichtung zum Fieren einer schlauchartigen Unterwasser-Schleppantenne (10), mit einer die Schleppantenne (10) aufnehmenden Speichertrommel (11), die zum Auf- und Abwickeln der Schleppantenne (10) motorisch antreibbar ist, und mit einer an der Schleppantenne (10) angreifenden Vortriebseinheit (19), die eine in Ausbringrichtung wirkende Zugkraft (F_A) an der Schleppantenne (10) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppantenne (10) über ein motorisch antreibbares Führungsrad (14) geführt ist und daß eine Regeleinrichtung (20) vorgesehen ist, die beim Fieren die Antriebsmotoren (111, 141) von Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) in Anpassung an die auf die Schleppantenne (10) wirkende Zugkraft (F_A) so synchronisiert, daß in dem sich jeweils zwischen Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) befindlichen Abschnitt der Schleppantenne (10) kein oder nur ein minimaler Durchhang entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine auf einem Wasserfahrzeug, insbesondere U-Boot, installierbare Ausbringvorrichtung zum Fieren einer schlauchartigen Unterwasser-Schleppantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Bei einer bekannten Ausbringvorrichtung für eine schlauchförmige Unterwasser-Schleppantenne ( DE 196 52 737 C1 ) weist die an der Schleppantenne angreifende Vortriebseinheit, die eine in Ausbringrichtung wirkende Zugkraft an der Schleppantenne erzeugt, ein Auslegerohr auf, durch das die Schleppantenne hindurchgeführt ist. An dem Auslegerohr ist eine Vielzahl von durch die Rohrwandung hindurchtretenden Einströmdüsen angeordnet, die an einer Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen sind. Mittels der Einströmdüsen wird zwischen der Rohrinnenwand des Auslegerohrs und der Schlauchhülle der Schleppantenne eine zum Ausbringende des Auslegerohrs gerichtete Wasserströmung erzeugt. Durch die starke Wasserströmung wird der im Auslegerohr sich momentan befindliche Abschnitt der schlauchförmigen Schleppantenne infolge der an der Schlauchhülle erzeugten Oberflächenreibung zum Ausbringende hin mitgenommen. Zusätzlich wird durch die Wasserströmung ein Schmiereffekt erreicht, da die Schlauchhülle der Schleppantenne von einem Wasserfilm umgeben ist und die Rohrinnenwand des Auslegerohrs nicht berührt, so daß keine nennenswerten, den Vortrieb der Schleppantenne bremsenden Reibungskräfte auftreten.

Es ist auch schon eine Ausbringvorrichtung mit einer Vortriebseinheit bekannt ( EP 0 124 133 B1 ), die zwei weichbeschichtete, gegenläufige Spillköpfe aufweist, zwischen denen die schlauchförmige Schleppantenne hindurchgeführt ist. Die motorisch angetriebenen Spillköpfe greifen auf beiden Seiten der Schleppantenne mit Reibschluß an und bewegen die Schleppantenne in Richtung zum Ausbringende des Auslegerohrs am Heck des U-Boots. Da die schlauchförmige Schleppantenne ein relativ biegeweiches Gebilde darstellt und der zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Ausbringende des Auslegerohrs befindliche Antennenteil durch die Spillköpfe geschoben wird, kann ein stets störungsfreier Ausbringvorgang der Schleppantenne nicht zuverlässig sichergestellt werden. Zusätzlich ist die Schleppantenne durch die Spillköpfe einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, die zu eine frühzeitigen Verschleiß der Schlauchhülle der Schleppantenne führt und damit eine frühzeitige Unbrauchbarkeit der Schleppantenne verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausbringvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein zuverlässig stör- und hemmungsfreies Fieren der Schleppantenne mit minimaler mechanischer Beanspruchung der Schleppantenne ermöglicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausbringvorrichtung hat den Vorteil, daß beim Fieren durch die Regeleinrichtung die Drehwinkelgeschwindigkeiten von Speichertrommel und Führungsrad auf die hinter dem Führungsrad auf die Schleppantenne in Ausziehrichtung wirkende Zugkraft so abgestimmt sind, daß die Zugkraft ausreicht, den von der Speichertrommel abgewickelten, sich jeweils zwischen Führungsrad und Speichertrommel befindlichen Abschnitt der Schleppantenne vom Führungsrad abzuziehen, so daß zwischen Führungsrad und Speichertrommel kein Durchhang der Schleppantenne entsteht und eine damit verbundene Gefährdung des Fiervorgangs verhindert wird. An der Schleppantenne tritt nur eine geringe, durch das Führungsrad bedingte, mechanische Reibung auf, die auch längerfristig nicht zu einer Beschädigung der Schlauchhülle der Schleppantenne führt.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ausbringvorrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Führungsrad mindestens ein Kraftmesser angeordnet, der die an der Schleppantenne angreifende Zugkraft sensiert. Die vom Kraftmesser gemessene Kraft ist als Führungsgröße der Regeleinrichtung zugeführt. Mittels des Kraftmessers wird die auf die Schleppantenne wirkende Kraft, deren Größe einer gewissen Schwankungsbreite unterliegt und beispielsweise nach dem Eintauchen des Ausbringendes der Schleppantenne in das Heckwasser des Wasserfahrzeugs stark ansteigen kann, sehr genau erfaßt.

Da zum vollständigen Auftrommeln der Schleppantenne die Speichertrommel eine wesentliche axiale Länge hat und die Schleppantenne in mehreren Lagen auf die Speichertrommel aufgewickelt wird, ist der Speichertrommel ein Spulwagen zugeordnet, der parallel zur Trommelachse motorisch verfahrbar ist und ein drehgelagertes Spulenrad zum Führen der Schleppantenne trägt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mittels der Regeleinrichtung auch die Vorschubgeschwindigkeit des Spulwagens in Abhängigkeit von der Drehwinkelgeschwindigkeit der Speichertrommel geregelt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Schleppantenne beim Fieren durch ein Führungsrohr mit Ein- und Austrittsöffnung hindurchgezogen und das Führungsrad unmittelbar an der Eintrittsöffnung des Führungsrohrs so angeordnet, daß der von dem Führungsrad tangetial ablaufende Schleppantennenabschnitt koaxial zur Normalen der Eintrittsöffnung, also koaxial zur Führungsrohrachse, ausgerichtet ist, so daß die vom Führungsrad ablaufende Schleppantenne direkt und ungehindert in das Führungsrohr einläuft.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung greift die Vortriebseinheit am Ende der Schleppantenne an und weist ein mit der Schleppantenne fest verbundenes Antennen-Endstück auf, das eine Vielzahl von auf einem Seil axial im wesentlichen unverschieblich angeordneten, beabstandeten Formkörpern umfaßt, die zur Erzeugung eines Strömungswiderstands im Heckwasser des Wasserfahrzeugs ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß mit Eintauchen des Endstücks in das Heckwasser eine Zugkraft permanent an der Schleppantenne angreift, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Ausbringen der Schleppantenne abhängt und genügend groß ist, die Schleppantenne aus dem Führungsrohr auszuziehen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vermögen die Formkörper auf dem Seil zu rotieren, so daß diese beim Schleppen im Heckwasser über das Seil kein Rotationsmoment auf die Schleppantenne aufbringen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jeder Formkörper einen Trichter mit in Schlepprichtung weisender Trichteröffnung, sowie eine an dem von der Trichteröffnung abgekehrten Ende angeordnete, über den Trichtermantel vorstehende Endscheibe auf, wobei vorzugsweise der Außendurchmesser der Endscheibe gleich dem Außendurchmesser des Trichters an der Trichteröffnung bemessen ist. Die in Schlepprichtung offene Trichterbauform der Formstücke mit dahinterliegender Endscheibe sorgt in der freien Strömung bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs für einen ausreichend hohen Strömungswiderstand und somit für eine ausreichend hohe Zugkraft am Schleppantennenende.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vortriebseinheit ein Spülrohr mit einer Ein- und Austrittsöffnung für die Schleppantenne auf, in dem nahe der Eintrittsöffnung ein Wasserdruck erzeugbar ist. Bei Beginn des Fiervorgangs liegt das Antennen-Endstück in dem Spülrohr ein, wobei seine Formkörper im Spülrohr axial verschieblich geführt und von dem Wasserdruck beaufschlagt sind. Durch diese konstruktive Ergänzung der Vortriebseinheit wird bereits vom Anfang des Fiervorgangs an, noch bevor das Antennen-Endstück teilweise oder ganz in das Heckwasser des Wasserfahrzeugs eingetaucht ist, eine in Ausbringrichtung wirkende Zugkraft auf das Schleppantennenende aufgebracht, da der Außendurchmesser der Formstücke nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Spülrohrs und somit die Formstücke wie vom Wasserdruck beaufschlagte Kolben wirken. Um den Wasserdruck im Spülrohr aufbauen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung an einem Wassereinlaß des Spülrohrs eine Spülpumpe angeschlossen und die Eintrittsöffnung des Spülrohrs mit einer gegen die schlauchartige Schleppantenne dichtenden, vorzugsweise als Labyrinthdichtung ausgeführten Dichtung verschlossen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind bei jedem Formstück auf dem Trichtermantel im Umfangsrichtung gegeneinander, vorzugsweise um 90°, versetzte Axialstege aufgesetzt, die sich von der Trichteröffnung bis zur Endscheibe erstrecken und deren parallel zur Trichterachse verlaufende, äußere Steglinien einen den Außendurchmesser der Endscheibe entsprechenden radialen Abstand von der Trichterachse haben. Auf die Trichteröffnung ist ein axiale Durchtrittsöffnungen aufweisender Abschlußkegel aufgesetzt. Die Kegelform des Abschlußkegels, die Axialstege und die an ihrem Umfang abgerundete Endscheibe sorgen dafür, daß die Formstücke sich im Spülrohr selbst zentrieren und nicht an toleranzbedingten Absetzten im Spülrohr hängenbleiben. Durch die gewählte Länge der Formstücke ist ein Verkanten im Spülrohr verhindert. Der Abschlußkegel fördert vorteilhaft das Einfädeln des Antennen-Endstücks in das Spülrohr beim Wiedereinholen der Schleppantenne.

Dadurch, daß gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Formkörper aus einem gut gleitenden Material, z.B. Teflon, hergestellt sind, sind die Reibungsverluste der Formkörper im Spülrohr reduziert, wodurch sich der für das Ausziehen der Schleppantenne nutzbare Zugkraftanteil erhöht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der in Schlepprichtung letzte Formkörper einen Anschlag, vorzugsweise in Form eines mit der Endscheibe einstückigen, kegelstumpfförmigen Verschlußglieds auf, das zum Verschließen der Austrittsöffnung des Spülrohrs ausgebildet ist. Durch diesen Anschlag wird das Hindurchziehen des Antennen-Endstücks durch das Spülrohr hindurch beim Wiedereinholen der Schleppantenne verhindert. Der Moment des Anschlagens des Verschlußglieds an das Spülrohr kann sensiert und zum Abschalten der Antriebsmotoren nach Wiedereinholen der Schleppantenne verwendet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Spülrohr in dem Führungsrohr integriert und darin gegen Federkraft axial begrenzt verschiebbar, so daß das Anschlagen des Anschlags bzw. des Verschlußglieds am Spülrohr abgefedert wird, bevor die Antriebsmotoren abgeschaltet sind.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer Ausbringvorrichtung für eine Schleppantenne,
2 bis 5 jeweils ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion einer Regeleinrichtung in der Ausbringvorrichtung in 1,
6 eine perspektivische Darstellung der Ausbringvorrichtung in 1,
7 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VII in 6 ohne Führungsrohr,
8 einen Längsschnitt einer Vortriebseinheit in der Ausbringvorrichtung in 6,
9 eine perspektivische Darstellung eines Trichterteils eines Formkörpers der Vortriebseinheit in 8,
10 eine Ansicht des Trichterteils in Richtung X in 9,
11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in 10,
12 eine Unteransicht eines auf das Trichterteil aufsetzbaren Abschlußkegels des Formkörpers der Vortriebseinheit in 8,
13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in 12.
Die in 1 im Prinzipschaltbild und in 6 in perspektivischer Darstellung gezeigte Ausbringvorrichtung für eine schlauchartige Unterwasser-Schleppantenne ist auf einem hier nicht dargestellten Wasserfahrzeug, insbesondere einem U-Boot, installiert. Die Installation erfolgt bei einem U-Boot zwischen dem durchfluteten Außenschiff und dem Druckkörper. Die Schleppantenne 10 besteht in bekannter Weise aus einem Schleppstrang und einen den Schleppstrang an das Wasserfahrzeug anbindenden Zugkabel. Der Schleppstrang umfaßt eine flüssigkeit- oder gelgefüllte Schlauchhülle, in der eine Vielzahl von beabstandeten elektroakustischen Wandlern aufgereiht ist. Zwischen Schleppstrang und Zugkabel ist ein Dämpfungsmodul, ein sog. VIM, angeordnet.
Im Nichtgebrauchszustand ist die Schleppantenne 10 auf einer mittels eines Antriebsmotors 11 motorisch antreibbaren Speichertrommel 11 in mehreren Lagen aufgewickelt, wobei zur Unterbringung der recht langen Schleppantenne 10 die Speichertrommel 11 eine wesentliche axiale Länge aufweist. Der Speichertrommel 11 ist ein parallel zur Trommelachse motorisch verfahrbarer Spulwagen 12 mit darauf drehgelagertem Spulrad 13 zugeordnet. Das Spulrad 13 führt die Schleppantenne 11 beim Aufwickeln auf die bzw. beim Abwickeln von der Speichertrommel 11, wobei der Spulwagen 12 eine gesteuerte Hin- und Herbewegung längs der Speichertrommel 11 ausführt. Im Abstand von der Speichertrommel 11 ist in Richtung Heck des Wasserfahrzeugs ein Führungsrad 14 angeordnet, das in einem Gestell 15 drehbar gelagert ist, das wiederum in einem in 1 schematisch angedeuteten Rahmen oder Podest 16 festgelegt ist. Zwischen Gestell 15 und Podest 16 ist mindestes ein, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei, Kraftmesser 17 angeordnet, der bzw. die eine Änderung der vom Gestell 15 auf das Podest 16 aufgebrachten Auflagekraft mißt bzw. messen. Das Führungsrad 14 ist motorisch antreibbar, wozu mindestens ein Elektromotor 141 vorgesehen ist. Die Schleppantenne 10 läuft von der Speichertrommel 11 über das Spulrad 13 und das Führungsrad 14 und wird durch ein Führungsrohr 18 mit einer Eintrittsöffnung 181 und einer hinter dem Heck des Wasserfahrzeugs im freien Wasser liegenden Austrittsöffnung 182 hindurchgeführt. Das Führungsrad 14 ist unmittelbar an der Eintrittsöffnung 181 des Führungsrohrs 18 so angeordnet, daß der von dem Führungsrad 14 tangential ablaufende Antennenabschnitt koaxial zur Normalen der Eintrittsöffnung 181 ausgerichtet ist, somit die Schleppantenne 10 koaxial in das Führungsrohr 18 einläuft. Beim Fiervorgang greift am Ende der Schleppantenne 10, genauer am Ende eines auch hier angeordneten, mit dem Schleppstrang verbundenen Dämpfungsmodul (VIM), eine Zugkraft F_A an, die die Schleppantenne 10 durch das Führungsrohr 18 hindurchzieht. Die Zugkraft F_A wird mittels einer später noch beschriebenen Vortriebseinheit 19 erzeugt.
Für den störungs- und hemmungsfreien Ablauf des Fier- oder Ausbringvorgangs der Schleppantenne 10 ist eine Regeleinrichtung 20 vorgesehen, die die Antriebsmotoren 111 und 141 von Speichertrommel 11 und Führungsrad 14 in Anpassung an die vom Kraftmesser 17 sensierte Zugkraft F_A so synchronisiert, daß der zwischen Speichertrommel 11 und Führungsrad 14 sich jeweils befindliche Schleppantennenabschnitt im wesentlichen gestreckt, d.h. ohne Durchhang, verläuft. Hierzu werden die Drehwinkelgeschwindigkeiten v_T und v_F von Speichertrommel 11 und Führungsrad 14 an die Zugkraft F_A so angepaßt, daß letztere die jeweils von der Speichertrommel 11 durch deren Motor 111 abgewickelte Länge der Schleppantenne 10 durch das Führungsrohr 18 hindurchzuziehen vermag und die Schleppantenne 10 sich nicht vor dem Führungsrad 14 oder am Führungsrohr 18''aufstauen" kann. Die am Kraftmesser 17 sensierte Auszugskraft F_A dient in der Regeleinrichtung 20 als Führungsgröße für die Einstellung der Drehwinkelgeschwindigkeiten v_T und v_F von Speichertrommel 11 und Führungsrad 14. Hierzu wird die Führungsgröße F_A einem ersten Regler 21 der Regeleinrichtung 20 zugeführt. Diesem Regler 21 sind auch die Ist-Drehwinkelgeschwindigkeiten v_Fist und v_Tist von Führungsrad 14 und Speichertrommel 11 zugeführt, die von jeweils am Führungsrad 14 bzw. an der Speichertrommel 11 angeordneten Drehgebern 22 bzw. 23 sensiert werden. Mittels der Führungsgröße F_A wird die Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit v_Fsoll des Führungsrads 14 und die Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit v_Tsoll der Speichertrommel 11 ermittelt und über die Sollwertausgänge der Regeleinrichtung 20 in den Antriebsmotoren 111 und 141 von Speichertrommel 11 und Führungsrad 14 eingeregelt. Die Kennlinien für den Regelvorgang sind in 2 und 3 dargestellt. Steigt die Zugkraft F_A an, so wird sowohl der Sollwert für die Drehwinkelgeschwindigkeit v_T der Speichertrommel 11 als auch der Sollwert für die Drehwinkelgeschwindigkeit V_F des Führungsrads 14 linear angehoben. Gleichzeitig wird – wie dies die Kennlinie in 4 zeigt – dem Führungsrad 14 ein positiver Schlupf s überlagert, der mit zunehmender Führungsgröße reduziert wird und für die durchhangfreie Streckung des zwischen dem Führungsrad 14 und der Speichertrommel 11 sich jeweils befindlichen Abschnitts der Schleppantenne 10 sorgt.
Mittels eines zweiten Reglers 24 in der Regeleinrichtung 20 wird die Vorschubgeschwindigkeit v_S des Spulwagens 12 in Abhängigkeit von der Drehwinkelgeschwindigkeit v_T der Speichertrommel 11 geregelt. Dem zweiten Regler 24 ist hierzu die Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit v_Tsoll der Speichertrommel 11 sowie die Ist-Vorschubgeschwindigkeit v_Sist des Spulwagens 12 zugeführt. Letztere wird mittels eines Drehgebers 25 erfaßt, der die Drehwinkelgeschwindigkeit einer Getriebeabtriebswelle oder der Abtriebswelle des Motors 121 sensiert. Über den entsprechenden Sollwertausgang wird die Soll-Vorschubgeschwindigkeit v_Ssoll in dem Antriebsmotor 121 eingeregelt. 5 zeigt die Kennlinien des zweiten Reglers 24, wobei die Kennlinie a gilt, solange die Schleppantenne 10 von der oberen von insgesamt drei Wickellagen abgezogen wird, während die Kennlinie b für die darunterliegenden beiden, also der zweiten und ersten Wickellage gilt. Letztere umfaßt ausschließlich das Zugkabel der Schleppantenne.
Die Vortriebseinheit 19 zur Erzeugung der Zugkraft F_A am ausbringseitigen Ende der Schleppantenne 10 ist in 6 und 7 ausschnittweise und in 8 im Längsschnitt dargestellt. Sie umfaßt ein mit dem Schleppantennenende fest verbundenes Antennen-Endstück 26, sowie ein in das Führungsrohr 18 integriertes Spülrohr 40, in dem das Antennen-Endstück 26 bei eingeholter und auf der Speichertrommel 11 aufgewickelter Schleppantenne 10 einliegt. Wie aus 8 ersichtlich ist, weist das Antennen-Endstück 26 eine Vielzahl von Formkörpern 27 auf, die voneinander beabstandet auf einem mit der Schleppantenne 10 fest verbundenen Seil 28 axial im wesentlichen unverschieblich angeordnet sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Formkörper 27 um das Seil 28 rotieren können. Zur Vereinfachung ist im 8 das Endstück 26 unmittelbar mit der Schleppantenne 10, genauer mit deren VIM, verbunden dargestellt. Aus Gründen eines einfachen Wechsels von Endstück 26 und Typ der Schleppantenne 10 ist das Seil 28 an einem dem Endstück 26 zugehörigen Schlauchglied befestigt, das seinerseits mit dem VIM der Schleppantenne verbunden ist. Das Schlauchglied umfaßt eine flüssigkeits- oder gelgefüllte, elastische Schlauchhülle, die mittels Formstück ausgesteift ist. Ein lose eingezogenes Seil verhindert eine unzulässig große Dehnung der Schlauchhülle.
Die aus einem gut gleitfähigen Material, z.B. Teflon, hergestellten Formkörper 27 sind identisch ausgebildet. Jeder Formkörper 27 ist zweiteilig und setzt sich aus einem langgestreckten Trichterteil 29, das in 9 bis 11 detailliert dargestellt ist, und aus einem Abschlußkegel 30 zusammen, der in 12 und 13 in Unteransicht und in einem Längsschnitt dargestellt ist. Im Trichterteil 29 ist ein Trichter 31 mit in Schlepprichtung weisender Trichteröffnung 32, sowie eine an dem von der Trichteröffnung 32 abgekehrten Ende des Trichterteils angeordnete Endscheibe 33 ausgebildet, die über den Trichtermantel 311 radial vorsteht. Die Umrißkanten der Endscheibe 33 sind zu beiden Scheibenflächen hin abgerundet. Die Rundungen sind in 11 mit 331 gekennzeichnet. Der Trichteröffnung 32 ist ein zylindrischer Ringrand 34 vorgelagert, dessen lichter Durchmesser gleich dem Durchmesser der Trichteröffnung 32 und dessen Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Endscheibe 33 bemessen ist, der im Ausführungsbeispiel etwa halb so groß ist wie die axiale Länge des Trichterteils 13. Auf den Trichtermanel 311 sind vier in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzt angeordnete Axialstege 35 aufgesetzt, die sich jeweils von dem Ringrand 34 bis zur Endscheibe 33 erstrecken. Die äußere Steglinie 351 der Axialstege 35, die parallel zu der Trichterachse verläuft, hat einen radialen Abstand von der Trichterachse, der gleich dem Außenradius der Endscheibe 33 und dem Außenradius des Ringrands 34 ist. In die Endscheibe 33 ist eine zentrale Durchgangsbohrung 36 eingebracht, die im Trichtergrund mündet.
Der an das Trichterteil 29 angesetzte Abschlußkegel 30 weist drei um 120° Drehwinkel gegeneinander versetzte, axiale Durchgangsöffnungen 37 sowie eine zentrale Durchgangsbohrung 38 auf. Die Durchtrittsöffnungen 37 sind so groß gemacht, daß praktisch nur noch Stege zwischen ihnen verbleiben, die sternförmig angeordnet sind. Im Sternpunkt verläuft die Durchgangsbohrung 38. Von dem der Trichteröffnung 32 zugekehrten Ende des Abschlußkegels 30 steht ein Ringsteg 39 axial vor, dessen Außendurchmesser wenig kleiner als der Innendurchmesser des Ringrands 34 am Trichterteil 29 bemessen ist, so daß der Abschlußkegel 30 mit seinem Ringsteg 29 formschlüssig in den Ringrand 34 des Trichterteils 29 einschiebbar ist. Nach Durchfädeln des Seils 28 durch die Durchgangsöffnungen 37 und 38 werden Trichterteil 29 und Abschlußkegel 30 fest miteinander verbunden, z.B. durch mehrere radial am Umfang versetzte Schraubverbindungen zwischen Ringrand 34 und Ringsteg 39. Die axiale Unverschiebbarkeit der Formkörper 27 auf dem Seil 28 wird beispielsweise durch Knoten im Seil 28 realisiert, wobei sich der Trichtergrund und die Grundfläche des Abschlußkegels 30 jeweils an einem Seilknoten abstützen.
Das Spülrohr 40 der Vortriebseinheit 19 mit einer Eintrittsöffnung 401 und einer Austrittsöffnung 402 für die Schleppantenne 10 (7 und 8) ist in das Führungsrohr 18 eingezogen und im Führungsrohr 18 gegen die Kraft einer Druckfeder 41 begrenzt axial verschiebbar. Die Austrittsöffnung 402 des Spülrohrs 40 liegt an oder nahe der Austrittsöffnung 182 des Führungsrohrs 18. Auf die Eintrittsöffnung 401 des Spülrohrs 40 ist eine Y-Rohrverzweigung 42 aufgesetzt und mittels einer Schraubhülse 43 mit dem Spülrohr 40 und dem Führungsrohr 18 fest verbunden. In den mit dem Spülrohr 40 koaxialen Rohrstutzen 421 der Y-Rohrverzweigung 42 ist die Schleppantenne 10 eingeführt, wobei eine Labyrinthdichtung 44 die Rohrinnenwand gegenüber der Schlauchhülle der Schleppantenne 10 weitgehend druckdicht abdichtet. Der unter einem spitzen Winkel zum Rohrstutzen 421 verlaufende andere Rohrstutzen 422 der Y-Rohrverzweigung 42 bildet einen Wassereinlaß 45 und ist an einer hier nur schematisch angedeuteten Spülpumpe 47 angeschlossen, die einen Wasserdruck im Spülrohr 40 aufzubauen vermag.
Bei vollständig auf die Speichertrommel 11 aufgewickelter Schleppantenne 10 ist das am Ende der Schleppantenne 10 mittels des Seils 28 befestigte Antennen-Endstück 26 mit seinen Formkörpern 27 vollständig in das Spülrohr 40 eingezogen. Das Ende der Schleppantenne 10, bzw. das mit der Schleppantenne 10 verbundene Schlauchglied des Antennen-Endstücks 26, ragt in die Eintrittsöffnung 401 des Spülrohrs 40 hinein. Am Eintritt der Schleppantenne 10 bzw. des Schlauchglieds in den Rohrstutzen 421 der Y-Rohrverzweigung 42 dichtet eine Labyrinthdichtung 44 die Rohrinnenwand gegen die schlauchförmige Schleppantenne 10 bzw. das Schlauchglied ab. Die Formkörper 27, deren Außendurchmesser nur wenig kleiner ist als der lichte Durchmesser des Spülrohrs 40, sind mittels der Endscheibe 33, des Ringrands 34 und der Axialstege 35 im Spülrohr 40 geführt und besitzen aufgrund des für ihre Herstellung verwendeten Materials eine gute Gleitfähigkeit. Wird nunmehr mit Beginn des Ausbringvorgangs oder Fierens der Schleppantenne 10 ein Wasserdruck von z.B.
2–3 bar im Spülrohr 40 erzeugt, so wirken die Formkörper 27 wie Kolben, die durch den Wasserdruck in Richtung Austrittsöffnung 402 des Spülrohrs 40 verschoben werden und dadurch über das Seil 28 die Zugkraft F_A an der Schleppantenne 10 erzeugen. Nach Erreichen der Austrittsöffnung 402 des Spülrohrs 40 treten die Formkörper 27 sukzessive aus dem Spülrohr 40 aus und tauchen in das Heckwasser des Wasserfahrzeugs ein. Das voll aus dem Spülrohr 40 ausgezogene Antennen-Endstück 26 erzeugt weiterhin, nunmehr aufgrund seines dem Wasser entgegengesetzten Strömungswiderstandes, die Zugkraft F_A, die durch seinen Strömungswiderstand und die Schleppgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs bestimmt ist. Diese Zugkraft stellt weiterhin sicher, daß die Schleppantenne 10 störungsfrei durch das Spülrohr 40 hindurch ausgezogen wird, bis sie in ihrer vollen Länge im Wasser ausliegt und an ihrem vorderen Ende über das ebenfalls ausgezogene Zugkabel mit der auf dem Wasserfahrzeug festgelegten Speichertrommel 11 verbunden bleibt.
Beim Wiedereinholen der Schleppantenne 10 und Aufwickeln auf die Speichertrommel 11 lassen sich die Formkörper 27 des Antennen-Endstücks 26 aufgrund des dem Trichterteil 29 vorgesetzten Abschlußkegels 30 mühelos in das Spülrohr 40 einführen. Am letzten Formkörper 27 des Antennen-Endstücks 26 ist ein kegelstumpfförmiges Verschlußglied 46 angeordnet, das zum Verschließen der Austrittsöffnung 402 des Spülrohrs 40 ausgebildet ist und einen Anschlag zur Begrenzung der Einzugsbewegung der Schleppantenne 10 bildet. Das Verschlußglied 46 ist an der Endscheibe 33 befestigt. Alternativ kann es am Seil 28 befestigt oder mit der Endscheibe 33 einstückig ausgebildet sein. Ist das Antennen-Endstück 26 vollständig eingezogen, so schlägt das Verschlußglied 46 am Spülrohr 40 an, und das Spülrohr 40 wird gegen die Kraft der Druckfeder 41 im Führungsrohr 18 verschoben. Die Axialverschiebung des Spülrohrs 40 oder das Anwachsen der Federkraft der Druckfeder 41 wird sensiert und daraus ein Abschaltsignal für die Motoren 111, 121 und 141 von Speichertrommel 11, Spulwagen 12 und Führungsrad 14 generiert.

Claims

Auf einem Wasserfahrzeug, insbesondere U-Boot, installierbare Ausbringvorrichtung zum Fieren einer schlauchartigen Unterwasser-Schleppantenne (10), mit einer die Schleppantenne (10) aufnehmenden Speichertrommel (11), die zum Auf- und Abwickeln der Schleppantenne (10) motorisch antreibbar ist, und mit einer an der Schleppantenne (10) angreifenden Vortriebseinheit (19), die eine in Ausbringrichtung wirkende Zugkraft (F_A) an der Schleppantenne (10) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppantenne (10) über ein motorisch antreibbares Führungsrad (14) geführt ist und daß eine Regeleinrichtung (20) vorgesehen ist, die beim Fieren die Antriebsmotoren (111, 141) von Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) in Anpassung an die auf die Schleppantenne (10) wirkende Zugkraft (F_A) so synchronisiert, daß in dem sich jeweils zwischen Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) befindlichen Abschnitt der Schleppantenne (10) kein oder nur ein minimaler Durchhang entsteht.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsrad (14) mindestens ein Kraftmesser (17) angeordnet ist, der die an der Schleppantenne (10) angreifende Zugkraft (F_A) sensiert, und daß die vom Kraftmesser (17) gemessene Kraft der Regeleinrichtung (20) als Führungsgröße zugeführt ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Führungsgröße die Soll-Drehwinkelgeschwindigkeiten von Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) bestimmt und eingeregelt werden und daß der Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit des Führungsrads (14) ein Schlupf überlagert wird, der mit Ansteigen der Zugkraft (F_A) reduziert wird.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichertrommel (11) ein parallel zur Trommelachse motorisch verfahrbarer Spulwagen (12) mit darauf drehgelagertem Spulrad (13) zum Führen der Schleppantenne (10) beim Ab- und Aufwickeln von der bzw. auf die Speichertrommel (211) zugeordnet ist und daß die Vorschubgeschwindigkeit des Spulwagens (12) in Abhängigkeit von der Drehwinkelgeschwindigkeit der Speichertrommel (11) geregelt wird.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Drehwinkelgeschwindigkeiten von Speichertrommel (11) und Führungsrad (14) mittels Drehgeber (23, 22) erfaßt werden.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Vorschubgeschwindigkeit des Spulwagens (12) mittels eines die Drehzahl der Abtriebswelle des Antriebsmotors (121) oder einer Getriebewelle eines Vorschubgetriebes sensierenden Drehgebers (25) erfaßt wird.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrad (14) in einem Gestell (15) drehgelagert aufgenommen ist und der mindestens eine Kraftmesser (17) zwischen dem Gestell (15) und einem das Gestell (15) tragenden Podest (16) angeordnet ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppantenne (10) durch ein Führungsrohr (18) mit Ein- und Austrittsöffnung (181, 182) hindurchziehbar ist und daß das Führungsrad (14) unmittelbar an der Eintrittsöffnung (181) so angeordnet ist, daß der von dem Führungsrad (14) tangential ablaufende Abschnitt der Schleppantenne (10) koaxial zur Normalen der Eintrittsöffnung (181) ausgerichtet ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebseinheit (19) am Ende der Schleppantenne (10) angreift und ein mit der Schleppantenne fest verbundenes Antennen-Endstück (26) aufweist, das eine Vielzahl von auf einem Seil (28) axial im wesentlichen unverschieblich angeordneten, beabstandeten Formkörpern (27) umfaßt, die zur Erzeugung eines Strömungswiderstands im Heckwasser des Wasserfahrzeugs ausgebildet sind.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (27) um das Seil (28) drehbar angeordnet sind.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Formkörper (27) einen Trichter (31) mit in Schlepprichtung weisender Trichteröffnung, (32) sowie eine an dem von der Trichteröffnung (32) abgekehrten Ende angeordnete, über den Trichtermantel (311) vorstehende Endscheibe (33) aufweist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Endscheibe (33) gleich dem Außendurchmesser des Trichters (31) an der Trichteröffnung (32) ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Trichtermantel (311) in Umfangsrichtung gegeneinander, vorzugsweise um 90°, versetzte Axialstege (35) aufgesetzt sind, die sich von der Trichteröffnung (32) bis zur Endscheibe (33) erstrecken und deren parallel zur Trichterachse verlaufende, äußere Steglinie (351) einen den Außenradius der Endscheibe (33) entsprechenden Radialabstand von der Trichterachse hat.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheibe (33) auf ihren Umfang zu beiden Scheibenseiten hin abgerundet ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Trichteröffnung (32) ein axiale Durchtrittsöffnungen (37) aufweisender Abschlußkegel (30) aufgesetzt ist und daß im Abschlußkegel (30), im Trichtergrund und in der Endscheibe (33) jeweils eine zentrale Druchgangsbohrung (38, 36) für das Seil (28) angeordnet ist, dessen Bohrungsdurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Seils (28).
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichteröffnung (16) ein Ringrand (34) mit einem dem Öffnungsdurchmesser der Trichteröffnung (32) entsprechenden Innendurchmesser und einem dem Drehmesser der Endscheibe (33) entsprechenden Außendurchmesser vorgeordnet ist und daß an dem trichteröffnungsseitigen Ende des Abschlußkegels (30) ein Ringsteg (39) axial vorsteht, der formschlüssig in den Ringrand (34) einschiebbar ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Grundfläche des Abschlußkegels (30) gleich dem Außendurchmesser des Ringrands (34) bemessen ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 9–17, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (27) aus Material mit guter Gleitfähigkeit, vorzugsweise Teflon, bestehen.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 9–18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebseinheit (19) ein Spülrohr (40) mit einer Ein- und Austrittsöffnung (401, 402) für die Schleppantenne (10) aufweist, in dem an oder nahe der Eintrittsöffnung (401) ein Wasserdruck erzeugbar ist, und daß bei Beginn eines Fiervorgangs das Antennen-Endstück (26) in dem Spülrohr (40) einliegt und seine Formkörper (27) im Spülrohr (40) axial verschieblich geführt und vom Wasserdruck beaufschlagt sind.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (40) mindestens einen Wassereinlaß (45) aufweist, an dem eine Spülpumpe (47) angeschlossen ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (40) eintrittsöffnungsseitig mit einer gegen die schlauchartige Schleppantenne (10) dichtenden Dichtung, vorzugsweise Labyrinthdichtung, verschlossen ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülpumpe (47) in Abhängigkeit von dem Fiervorgang der Schleppantenne (10) ein- und ausschaltbar ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 9–22, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Schlepprichtung letzten Formkörper (27) ein Anschlag angeordnet ist.
Ausbringvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als ein vorzugsweise kegelstumpfförmiges Verschlußglied (46) zum Verschließen der Austrittsöffnung (402) des Spülrohrs (40) ausgebildet ist.
Ausbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 19–24, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (40) in das Führungsrohr (18) eingezogen ist, vorzugsweise darin gegen Federkraft axial begrenzt verschiebbar ist.