DE10314004A1 - Buoyancy bag generator for watercraft - Google Patents

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Abstract

Ein Gasgenerator (10) für Auftriebssäcke (42) von Wasserfahrzeugen nach dem Hoch-Niederdrucksystem weist eine gaskühlende Anordnung, bestehend aus in Abständen voneinander angeordneten Drahtkörben (30), auf. Die Drahtkörbe (30) sind mit Granulat (32) zur endothermen Reaktion mit dem Treibladungsgas gefüllt.A gas generator (10) for buoyancy sacks (42) of watercraft according to the high-low pressure system has a gas-cooling arrangement consisting of wire baskets (30) arranged at intervals from one another. The wire baskets (30) are filled with granules (32) for the endothermic reaction with the propellant gas.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator für Auftriebssäcke von Wasserfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a Gas generator for buoyancy bags of watercraft according to the preamble of claim 1.

U-Boote benötigen eine Schwimmblase für den normalen Betrieb, aber auch für den Fall eines Unfalls. Das bisherige System nach der EP 0 736 450 B1 hat den Nachteil, dass zwar sehr viel Gas – VGas >> VTauchzelle – produziert wird, dass dieses Gas durch das Leck der Tauchzelle aber entweichen kann. Das Boot wird zwar gehoben, beginnt aber sehr schnell wieder zu sinken und zwar dann unwiderruflich bis zum Grund der See. Dieser Vorgang wird dadurch verstärkt, dass das Gas sehr heiß in die Tauchzelle einströmt und dort – infolge seiner schnellen Abkühlung – noch mal sein Volumen verkleinert. Weitere Nachteile sind, dass dieses Gas explosionsfähig ist und seine Ausgangsstoffe ein starkes Fischgift sind.Submarines need a swim bladder for normal operation, but also in the event of an accident. The previous system according to the EP 0 736 450 B1 has the disadvantage that a lot of gas - V gas >> V immersion cell - is produced, but this gas can escape through the leak of the immersion cell. The boat is raised, but begins to sink again very quickly and then irrevocably to the bottom of the sea. This process is exacerbated by the fact that the gas flows very hot into the diving cell and - due to its rapid cooling - there again reduces its volume. Other disadvantages are that this gas is explosive and its starting materials are a strong fish poison.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rettungssystem vorzuschlagen, dass o. g. Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is a Rescue system to propose that the above Does not have disadvantages.

Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention solves this problem accordingly the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous further developments of Invention are the dependent claims refer to.

Das vorgeschlagene System besteht aus einer Vielzahl von Modulen, die ihrerseits im wesentlichen aus einem aufblasbaren Sack und einem Gasgenerator bestehen. Da der Gasgenerator nur so viel Gas produzieren muss – da das Gas vom Sack gehalten wird – , dass der Sack in der größten Tiefe voll aufgeblasen wird, kann der Gasgenerator deutlich kleiner ausfallen als der aus der EP 0 736 450 B1 Bekannte. Allerdings verlangt dieses System eine relativ lange Blaszeit des Gasgenerators und relativ kaltes Gas (Verletzung des Sacks, Verkleinerung der Oberfläche durch Abkühlung).The proposed system consists of a large number of modules, which in turn essentially consist of an inflatable bag and a gas generator. Since the gas generator only has to produce so much gas - since the gas is held by the sack - that the sack is fully inflated to the greatest depth, the gas generator can be significantly smaller than that from the EP 0 736 450 B1 Known. However, this system requires a relatively long blowing time for the gas generator and relatively cold gas (damage to the sack, reduction of the surface due to cooling).

Weitere Vorteile sind:

  • – Die Gasproduktionsrate ist bis zur Auslegungstiefe unabhängig vom Umgebungsdruck.
  • – Das Gas ist kalt, weshalb auch durch Abkühlung kein Auftriebsverlust eintritt. Im Falle der Anwendung bei einem U-Boot ist gewährleistet, dass das U-Boot wenigstens eine halbe Stunde an der Wasseroberfläche gehalten werden kann. Somit besteht genügend Zeit, um die Mannschaft aussteigen zu lassen.
  • – Weder die Ausgangsstoffe des Gassatzes noch seine Reaktionsprodukte sind explosionsfähig oder giftig.
  • – Das benötigte Gasvolumen ist kleiner/gleich dem der Tauchzellen, d. h., man benötigt nur relativ kleine Gasgeneratoren – und ist dadurch in der Lage redundant zu arbeiten.
  • – Das geringere Volumen und das geringere Gewicht des Systems erlauben es, die Auftriebseinheiten entsprechend dem deutschen Patent der Anmelderin, DE 197 52 498 C2 – an Fangleinen befestigt – in den Tauchzellen aufschwimmen zu lassen und den zur Verfügung stehenden Raum optimal zu nutzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.Other advantages are:
  • - The gas production rate is independent of the ambient pressure up to the design depth.
  • - The gas is cold, which is why there is no loss of buoyancy due to cooling. When used on a submarine, it is guaranteed that the submarine can be held on the water surface for at least half an hour. So there is enough time to let the team get out.
  • - Neither the raw materials of the gas set nor its reaction products are explosive or toxic.
  • - The gas volume required is smaller / equal to that of the immersion cells, ie you only need relatively small gas generators - and is therefore able to work redundantly.
  • - The smaller volume and the lower weight of the system allow the buoyancy units according to the German patent of the applicant, DE 197 52 498 C2 - attached to suspension lines - floating in the diving cells and making optimal use of the available space.
An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Ein Gasgenerator 10 besteht aus einer zweistufigen Rohrhülse 12 mit einem Hoch- und einem Niederdruckraum 14, 16. Die beiden Räume 14, 16 sind durch eine Drossel 18 miteinander verbunden. In dem Hochdruckraum 14 befindet sich der gasliefernde Satz 20 und die Anzündung 22. Das in dem Hochdruckraum 14 erzeugte Gas, siehe die Pfeile 24 strömt durch die Drossel 18 in den Niederdruckraum 16. In diesem befindet sich in einem Abstand 26 eine Prallplatte 28 aus Gra phit zur Gasumlenkung. Im Niederdruckraum 16 liegen hintereinander fünf Drahtkörbe 30 mit Sieben 33 und mit Granulat 32 eines ablativen Kühlsystems. Die Drahtkörbe 30 liegen spaltfrei an der Innenwand der Rohrhülse 12 an. Das Granulat 32 hat die Eigenschaft durch endotherme Reaktion das aus der Drossel 18 ausströmende und durch die Prallplatte 28 abgelenkte Gas, Pfeile 24, zu kühlen. Außerdem erzeugt das Granulat 32 zusätzlich Gas.A gas generator 10 consists of a two-stage tubular sleeve 12 with a high and a low pressure room 14 . 16 , The two rooms 14 . 16 are through a throttle 18 connected with each other. In the high pressure room 14 is the gas supply rate 20 and the ignition 22 , That in the high pressure room 14 generated gas, see the arrows 24 flows through the throttle 18 in the low pressure room 16 , In this is at a distance 26 a baffle 28 made of graphite for gas deflection. In the low pressure room 16 there are five wire baskets in a row 30 with seven 33 and with granules 32 an ablative cooling system. The wire baskets 30 are gap-free on the inner wall of the tube sleeve 12 on. The granules 32 has the property of the throttle through endothermic reaction 18 flowing out and through the baffle 28 deflected gas, arrows 24 to cool. It also produces the granules 32 additional gas.

Vorteilhaft wird durch die Prallplatte 28 sowie durch nachgeschaltete Siebe 33 und granulatfreie Zwischenräume 34 erreicht, dass eine Kanalbildung in den Drahtkörben 30 durch Zerstören des Granulats 32 nicht auftritt. Das Granulat 32 wird durch vollflächigen und gleichmäßig fortschreitenden Abbrand, entsprechend dem Querschnitt der Drahtkörbe 30 vollständig in Gas umgesetzt.The baffle plate is advantageous 28 as well as downstream sieves 33 and granule-free spaces 34 achieves channeling in the wire baskets 30 by destroying the granules 32 does not occur. The granules 32 is due to full-surface and evenly progressive erosion, corresponding to the cross-section of the wire baskets 30 completely converted into gas.

Die Drossel 18 bestimmt nicht nur den Volumenstrom des Gases sondern sorgt auch dafür, dass bis zu einer – einstellbaren – Höhe des, der Wassertiefe entsprechenden Außendrucks der Abbrand des Satzes 20 unabhängig vom Außendruck abläuft, d. h., von der Wasseroberfläche bis zur Auslegungstiefe ist die vom Gasgenerator 10 gelieferte Gasrate und Gasmenge konstant.The throttle 18 not only determines the volume flow of the gas but also ensures that the set burns up to an - adjustable - level of the external pressure corresponding to the water depth 20 takes place independently of the external pressure, ie from the water surface to the design depth is that of the gas generator 10 delivered gas rate and gas quantity constant.

Zwischen den Drahtkörben 30 liegen Entspannungsräume 34. Diese dienen als Gasauffang- und Gasleiteinrichtungen. Sie dienen dazu, das Gas möglichst verlustarm so durch das Granulat 32 zu führen, damit durch die dabei entstehenden Reaktionen das Gas auf die gewünschte Temperatur heruntergekühlt wird.Between the wire baskets 30 there are relaxation rooms 34 , These serve as gas collecting and gas guiding devices. They serve to reduce the loss of gas through the granulate 32 to lead, so that the gas is cooled down to the desired temperature by the resulting reactions.

Der Satz 20 befindet sich zusammen mit der schematisch dargestellten Anzündung 36 in der zylindrischen Hochdruckkammer 14. In eine Wand 38, die den Hoch- und Niederdruckraum 14, 16 voneinander trennt ist die Drossel 18 eingesetzt. Durch sie strömt das heiße Gas mit Schallgeschwindigkeit, M = 1, im engsten Querschnitt in einen Verteilerraum 40 des Niederdruckraums 16.The sentence 20 is located together with the ignition shown schematically 36 in the cylindrical high pressure chamber 14 , In a wall 38 that the high and low pressure room 14 . 16 the throttle is separate from each other 18 used. The hot gas flows through them at the speed of sound, M = 1, in the narrowest cross-section into a distribution room 40 of the low pressure room 16 ,

Das Gas tritt mit etwa 1000°C aus der Drossel 18 aus. Nach dem Aufprall auf die Prallplatte 28 strömt das Gas großflächig in den ersten Drahtkorb 30 mit dem kühlenden und auch noch gaserzeugenden Granulat 32. Nach einer ersten endothermen Reaktion in dem ersten Drahtkorb 30 entspannt sich das Gas nach dem Querschnitt durch das erste Sieb 33 in dem ersten Entspannungsraum 34 gemäß einem Abstand 35 und tritt dann in den zweiten Drahtkorb 30.1 ein.The gas emerges from the throttle at around 1000 ° C 18 out. After impact on the flapper 28 the gas flows over a large area into the first wire basket 30 with the cooling and also gas production the granules 32 , After a first endothermic reaction in the first wire basket 30 after the cross section through the first sieve, the gas relaxes 33 in the first relaxation room 34 according to a distance 35 and then steps into the second wire basket 30.1 on.

Die vorbeschriebenen Abläufe wiederholen sich bis zum letzten Entspannungsraum 34.5, der dem Volumen eines Gassackes 42 entspricht.The procedures described above are repeated until the last relaxation room 34.5 , the volume of an airbag 42 equivalent.

Der Gassack 42 mit einem Gasvolumen von 1 m3 ist an der Stirnseite 44 des Gasgenerators 10 über eine Flanschbefestigung 46 befestigt.The gas bag 42 with a gas volume of 1 m 3 is on the front 44 of the gas generator 10 via a flange attachment 46 attached.

Gegenüberliegend ist ein Verteilersieb 28 über einen Flansch 50 befestigt.Opposite is a distribution screen 28 over a flange 50 attached.

Der gasliefernde Satz 20 hat einen Durchmesser von 240 mm bei einer Höhe von 82 mm. Die Länge 11 des Gasgenerators beträgt 500 mm.The gas supplying sentence 20 has a diameter of 240 mm and a height of 82 mm. The length 11 the gas generator is 500 mm.

Versuche ergaben, dass das aus der Drossel 18 mit etwa 1100 Grad Celsius ausströmende Gas am Verteilersieb 48 in einer Wassertiefe von 24 Metern eine Temperatur von etwa 75°C aufweist. Das erzeugte Gasvolumen betrug hierbei 3,4 m3. Die sogenannte Blaszeit betrug 135,5.Experiments have shown that the throttle 18 gas escaping at around 1100 degrees Celsius on the distributor screen 48 has a temperature of around 75 ° C at a water depth of 24 meters. The gas volume generated was 3.4 m 3 . The so-called blowing time was 135.5.

Die für das Gewebe des Gassackes vorgegebene Grenztemperatur von 100°C wurde daher wesentlich unterschritten.The one for the fabric of the gas bag The specified limit temperature of 100 ° C was therefore significantly below.

Die Temperatureinstellung des Gases am Verteilersieb 48 erfolgt in einfacher Weise über die Summe der Längen 52 des Granulats 32 in den jeweiligen Drahtkörben 30–30.4.The temperature setting of the gas on the distributor screen 48 takes place in a simple manner over the sum of the lengths 52 of the granules 32 in the respective wire baskets 30-30.4 ,

Die Rohrhülse 12 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Diese Querschnittsform ist nicht zwingend. Es kann jede beliebige Querschnittsform gewählt werden.The pipe sleeve 12 has a circular cross section. This cross-sectional shape is not mandatory. Any cross-sectional shape can be selected.

Claims (4)

Gasgenerator (10) für Auftriebssäcke (42) von Wasserfahrzeugen nach dem Hoch- Niederdrucksystem mit einer Rohrhülse (12), darin angeordnet ein Hochdruckraum mit Anzündung (36) und einem Gas liefernden Satz (20), ein Niederdruckraum (16) mit einem Entspannungsraum (34), dazwischen eine Wand (38) mit einer Drossel (18) und einem Sieb (48), das die Ausströmöffnung der Rohrhülse (12) abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Niederdruckraum (16) das, aus der Drossel (18) ausströmende Gas von einer Prallplatte (28) seitlich ablenkbar ist, zur anschließenden Gaskühlung wenigstens zwei hintereinander im Abstand (35) liegende Drahtkörbe (30) mit Granulat (32) vorgesehen sind, und die Drahtkörbe (30) den freien Querschnitt der Rohrhülse (12) vollständig ausfüllen.Gas generator ( 10 ) for buoyancy bags ( 42 ) of water vehicles according to the high-low pressure system with a tubular sleeve ( 12 ), a high-pressure room with ignition arranged in it ( 36 ) and a gas supplying sentence ( 20 ), a low pressure room ( 16 ) with a relaxation room ( 34 ), in between a wall ( 38 ) with a throttle ( 18 ) and a sieve ( 48 ), the outlet opening of the tubular sleeve ( 12 ), characterized in that in the low pressure space ( 16 ) from the throttle ( 18 ) escaping gas from a baffle plate ( 28 ) can be deflected laterally, for subsequent gas cooling at least two in a row ( 35 ) lying wire baskets ( 30 ) with granules ( 32 ) are provided, and the wire baskets ( 30 ) the free cross-section of the pipe sleeve ( 12 ) fill out completely. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ablatives Kühlsystem (Granulat 32) vorgesehen ist.Gas generator according to claim 1, characterized in that an ablative cooling system (granules 32 ) is provided. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (28) an dem ersten Drahtkorb (30) vorgesehen ist.Gas generator according to claim 1, characterized in that the baffle plate ( 28 ) on the first wire basket ( 30 ) is provided. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das, durch den Abstand zwischen zwei Drahtkörben (30) definierte Volumen als Gasauffang- und Gasleiteinrichtung dient.Gas generator according to claim 1, characterized in that by the distance between two wire baskets ( 30 ) defined volume serves as a gas collecting and gas guiding device.
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