DE1912480C3 - Method and device for maintaining the gas envelope of a body moving under water - Google Patents

Method and device for maintaining the gas envelope of a body moving under water

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Description

sind.are.

E", wird weiterhin gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß bei der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens an der Oberfläche des Körpers mindestens 45 ein Sensor für die Gashüllenwandstärkc vorgesehenE ", is further proposed according to the invention, that in the device for performing the method on the surface of the body at least 45 a sensor for the gas envelope wall thickness is provided

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und wird, der aus einem Halbleiterprisma besteht, das enteine Einrichtung zur Erhaltung der reibungsmindern- sprechend seiner Benetzung durch das ihn umspülende den Gashulle eines in senkrechter Richtung unter Wasser eine variable Stromdurchlässigkeit hat, und Wasser bewegten Körpers, die vom Körper ausge- aus Leitungen besteht und daß jedem Sensor ein von stoßen wird und an ihm entlangströmt, und eine Ein- 50 ihm gesteuerter Elektromagnet zugeordnet ist, der richtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer einen Weicheisenschieber zur Drosselung der abgeringförmigen Gasdüse an der Spitze des Körpers, mit saugten Gasmenge an den Gas-Absaugeöffnungen Gas-Absaugöffnungen an dessen Oberfläche und mit bewegt.The invention relates to a method and is, which consists of a semiconductor prism that enteine Device for maintaining the friction-reducing effect of its wetting by the washing around it the gas shell of one in the vertical direction under water has a variable current permeability, and Water moving body, which consists of lines from the body and that each sensor one of is pushed and flows along it, and an electromagnet controlled by it is assigned to the direction for carrying out the method with a soft iron slide for throttling the ring-shaped Gas nozzle at the tip of the body, with the amount of gas sucked in at the gas suction openings Gas suction openings on its surface and moved with it.

Gaszufuhr- und Gasabsaugeeinrichtungen innerhalb Das vorgeschlagene Verfahren wird bei in senkdes Körpers. 55 rechter Richtung unter Wasser bewegten Körpern an-Die Senkung des Fahr Widerstandes von im Wasser gewandt, bei denen keine auftriebbedingten Querbewegten Körpern durch Umhüllung ihrer getauchten kräfte auftreten. Die Anwendung ist deshalb ausOberfläche mit Gas ist wiederholt vorgeschlagen wor- schließlich bei Unterwasser-Schwimmkörpern zur Sonden. Aus den USA.-Patentschriften 3 016 865 und dierung von Wichte-Horizonten, die die Sohallge-075 489 ist ein Verfahren zur Erhaltung der reibungs- 60 schwindigkeit unter Wasser stark beeinflussen und bei mindernden Gashulle eines unter Wasser bewegten Unterwasser-Sprengsätzen mit Eigenantrieb in ErKörpers bekannt, bei dem die Gashulle durch ihre wägung gezogen. Gas supply and gas extraction devices within the proposed method is in lowering Body. 55 in the right direction under water moving bodies - The lowering of the driving resistance of those facing in the water, in which there are no transverse movements caused by buoyancy Bodies appear by enveloping their submerged forces. The application is therefore made of surface with gas has repeatedly been proposed, and finally with underwater floating bodies for probes. From the USA. Patents 3,016,865 and dation of weight horizons, which the Sohallge-075 489 is a method for maintaining the friction 60 speed under water strongly influencing and at reducing gas shell of an underwater self-propelled explosive device moving under water in ErKörpers known, in which the gas shell is pulled through its weight.

Absaugung in erster Linie dünnwandig bleiben soll Die GashUlie zwischen einer getauchten und bennd gleichzeitig an der Oberfläche des Körpers fest- wegten Körper-Oberfläche und dem diese bespülenden gehalten wird. Beides wird erreicht an der Spitze des 65 Wasser senkt den Oberflächenwiderstand auf 5 °/0 desKörpers, indem die Gashulle von einer ringförmigen jenigen bei Benetzung ermittelten. Gasdüse ausgestoßen und durch Gasabsaugeöffnungen Mit Rücksicht auf den Formwiderstand (durch Buf der Oberfläche des Körpers abgesaugt wird. Eine Staudrück auf die Spitze des Körpers) kann der Fahr-The suction should primarily remain thin-walled. The GashUlie is held between a body surface that is immersed and simultaneously applied to the surface of the body and the surface that is flushing it. Both are reached at the tip of 65 of water lowers the surface resistance at 5 ° / 0 of the body by the Gashulle by an annular jenigen determined during wetting. Gas nozzle ejected and through gas extraction openings With regard to the form resistance (by Buf the surface of the body is sucked off. A back pressure on the tip of the body) the driving

widerstand eines unter Wasser bewegten Körpers durch die Gashölle auf 20% des ohne diese geltenden Wertes gssenkt werden. Das wirkt sich als ein beacht-Hoher Geschwindigkejtsxwwtfchs aus.resistance of a body moving under water the gas hell will be reduced to 20% of the value without these. That acts as a noteworthy high Speed.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist an Hand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigtThe device for performing the invention The method is explained using an exemplary embodiment with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen unter Wasser mit einem Raketenbündel senkrecht abwärts bewegten gasumhüllten Körper,Fig. 1 shows an underwater with a rocket bundle gas-enveloped body moving vertically downwards,

F i g. 2 eine Seitenansicht und einen Schnitt durch einen Sensor für die Gashüllen-Wandstärke,F i g. 2 shows a side view and a section through a sensor for the gas envelope wall thickness,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen elektromagnetischen Schieber zum Drosseln der Gasabsaugung,F i g. 3 shows a section through an electromagnetic slide for throttling the gas suction,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen Druckregler des zur ringförmigen Düse strömenden Gases.F i g. 4 shows a section through a pressure regulator of the gas flowing to the annular nozzle.

Die Geschwindigkeit der Gashülle, die gleich der Geschwindigkeit des Körpers, aber dieser entgegengerichtet sein soll, kann durch die Bemessung des Gas-Überdruckes vor der ringförmigen Gasdüse 37 (F i g. 1) geregelt werden.The speed of the gas envelope is the same as the speed of the body, but in the opposite direction should be, can be determined by the measurement of the gas overpressure in front of the annular gas nozzle 37 (Fig. 1) be managed.

Die Neigung der Gashülle, sich untei Blasenbildung von der getauchten Oberfläche abzulösen, kann unterdrückt werden, indem das die Oberfläche 2 einhüllende Gas einer vergleichsweise schwachen, aber gleichmäßig verteilten Saugung seitens der gastragenden Oberfläche 2 (F i g. 1 und 2) ausgesetzt wird, so daß ein dichtes Anliegen der Gashülle zustande kommt. Zu diesem Zweck muß die gastragende Oberfläche 2 die Beschaffenheit eines feinen Gasfilters haben und s;cherheitshalber wasserabweisend imprägniert sein. Zwecks Einhaltung einer angemessenen Gashüllenstärke (in F i g. 2 durch die gestrichelte Linie R-S vom umspülenden Wasser abgegrenzt) können abschnittsweise angebrachte Saugregler dienen, die einerseits ein örtliches Auskeilen der Gashülle, also eine Benetzung der gastragenden Oberfläche 2 verhüten, andererseits die Ansammlung von strömungstechnisch schädlichen Gaspolstern unterbinden. Als Sensoren für die Saugregler können keilförmige prismatische Körper 3 aus halbleitendem Materia! dienen (F i g. 2), deren elektrischer Widerstand mit flächenmäßig zunehmender Benetzune durch das Wasser (gestrichelte Linie R-S) abfälK 2dÄ S^rornfluß durch die Leitung 6 zum Somagneten7(Fig. 3) zunimmt, worauf euerer mittels des rohrförmigen Weicbeisenschiebers 8 dieThe tendency of the gas envelope to detach itself from the submerged surface in part formation of bubbles can be suppressed by subjecting the gas enveloping the surface 2 to a comparatively weak but evenly distributed suction on the part of the gas-bearing surface 2 (FIGS. 1 and 2), so that a tight fit of the gas envelope comes about. For this purpose, the gas-bearing surface 2 must have the nature of a fine gas filter and s ; To be on the safe side, it should be impregnated to make it water-repellent. In order to maintain an appropriate gas envelope thickness (in Fig. 2 delimited from the water flowing around by the dashed line RS ), suction regulators attached in sections can be used, which on the one hand prevent local wedging of the gas envelope, i.e. wetting of the gas-bearing surface 2, and on the other hand the accumulation of fluidic prevent harmful gas cushions. Wedge-shaped prismatic bodies 3 made of semiconducting material can be used as sensors for the suction regulator. serve (Fig. 2), the electrical resistance of which increases with increasing wetness through the water (dashed line RS) 2dÄ S ^ rornfluss through the line 6 to Somagneten7 (Fig. 3), whereupon yours by means of the tubular Weicbeisenschieber 8 die

Gasabsaugung durch die poröse Oberfläche 2 drosselt und hierdurch ein Aufbrechen der Gasbulle yerh.ndert. Derselbe Regler verhütet auch ein übermäßiges Anschwellen der Gashülle. Sobald das Gas die Wassergrenzlinie R-S übermäßig zurückdrangt (wie inGas suction through the porous surface 2 throttles and thereby changes the breaking of the gas bulb. The same regulator also prevents excessive swelling of the gas envelope. As soon as the gas pushes back excessively the water boundary line RS (as in

ίο F i g. 2 dargestellt), bleibt der Stromfluß in der Sensorleitung und damit im Elektromagneten 7 aus. Der Schieber 8 schnellt dann durch Federwirkung in die Stellung »ganz offen« zurück, so daß die ungedrossehe Saugung die Gashüllenwandstärke rasch auf das vor-ίο F i g. 2), the current flow remains in the sensor cable and thus in the electromagnet 7. The slide 8 then snaps into the spring action Position "completely open" back, so that the unthrottled suction quickly reduces the gas envelope wall thickness to the

gesehene Maß schrumpfen läßt.seen measure shrink.

Mehrere derartige Regler können über die ganze Oberfläche verteilt werden.Several such controllers can be distributed over the entire surface.

Damit die Geschwindigkeit des einhüllenden Gases an der Mündung der Gasdüse 37 mit zunehmenderSo that the speed of the enveloping gas at the mouth of the gas nozzle 37 increases with

ao Tauchtiefe nicht abfällt, vielmehr vor. dieser unabhängig bleibt, muß der Gasü'-erdruck gemäß der Ausströmungsgleichung ao diving depth does not drop, rather before. this independent remains, the gas excess pressure must according to the outflow equation

ApAp

proportional der Gasdichte ρ, d. h. dem Druck des umgebenden Wassers gehalten werden. Aus diesem Grunde ist der Kolbenschieber-Druckregler 9 vorge-proportional to the gas density ρ, ie the pressure of the surrounding water. For this reason, the piston valve pressure regulator 9 is provided

sehen, der sicherstellt, daß der Gasüberdruck Ap vor der Gasdüse 37 stets proportional p, dem Druck des mit der Relativ-Geschwindigkeit w umspülenden Wassers bleibt. Der Druckregler 9 besteht aus zwei Kolben A und B, die eine unterschiedliche Größe haben und auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind. Die Regelung erfolgt dadurch, daß beide gegeneinandergedrückt werden, und zwar der Kolben B durch den Druck des umspülenden Wassers und der Kolben A durch den Gasdruck p+Ap vor der Gas-see, which ensures that the gas overpressure Ap in front of the gas nozzle 37 always remains proportional to p, the pressure of the water flowing around it at the relative speed w. The pressure regulator 9 consists of two pistons A and B, which have different sizes and are arranged on a common piston rod. The regulation takes place in that both are pressed against each other, namely the piston B by the pressure of the surrounding water and the piston A by the gas pressure p + Ap in front of the gas

düse 37. Dabei gibt der Kolben A als Kolbenschieber den Gasdurchlaß zur Gasdüse 37 um so mehr frei, je höher der Wasserdruck ρ steigt, so daß Ap stets proportional zu p bleibt.nozzle 37. The piston A, as a piston slide, releases the gas passage to the gas nozzle 37 the more the higher the water pressure ρ rises, so that Ap always remains proportional to p.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

ι * Angleichung der relativen Gasgeschwindigkeit an die Patentansprüche: des umspülenden Wassers zwecks Stabilisierung der Grenzschicht bleibt unerwähnt,ι * Adjustment of the relative gas velocity to the claims: the surrounding water for the purpose of stabilizing the boundary layer is not mentioned, 1. Verfahren zur Erhaltung der reibungsmin- Weiterhin ist aus der deutschen tatentschnft dernden Gashülle eines in senkrechter Richtung 5 1101 994 bekannt, die Gashülle eines Mn er Wasser unter Wasser bewegten Körpers, die vom Körper bewegten Körpers mit einer Regeleinrichtung zu erausgestoßen wird und an ihm entlangströmt, d a- halten, die örtlichen Druckänderungen der Gashulle d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Gashülle . als Regelimpuls im Sinne der Druckangleichung vermit der gleichen, aber diametral entgegengerich- wendet. Dazu werden Membranen verwendet, die den teten Geschwindigkeit des bewegten Körpers an io Gaszufluß zur Oberfläche des Korpers steuern. Zwei diesem entlangstreicht, so daß die GashüUe keine Umstände standen bislang einer erfolgreichen trhal-Relativgeschwindigkeit gegenüber dem sie um- tung der Gashulle im Wege:1. Procedure for maintaining the friction min- Furthermore is from the German tatentschnft The gas envelope of a vertical direction 5 1101 994 known, the gas envelope of a Mn he water body moved under water to expel the body moved by the body with a control device and flows along it, d a- hold the local pressure changes of the gas shell d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t that the gas envelope. as a control pulse in the sense of pressure equalization the same, but diametrically opposed. For this purpose, membranes are used that the The speed of the moving body is controlled by the flow of gas to the surface of the body. Two this strokes along, so that the gas hatch no circumstances have so far been a successful trhal relative speed towards which they surround the gas socket in the way: spülenden Wasser aufweist, und daß auf die Gas- 1. Die Schleppkraft des die Gashulle umspulendenhas flushing water, and that on the gas 1. The drag force of the gas envelope hülle in an sich bekannter Weise eine gleichmäßige Wassers erzeugt — wie bei der Wasserstrahlpumpe —shell generates uniform water in a manner known per se - as with the water jet pump - Saugung von der gastragenden Oberfläche des 15 eine sogenannte »Vermischungszone«, die sehr raschSuction from the gas-bearing surface of the 15 creates a so-called "mixing zone," which occurs very quickly Körpers ausgeübt wird. zur Aufzehrung der Gashülle führt.Body is exercised. leads to the consumption of the gas envelope. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens 2. Die überaus starke Neigung einer Gasschicht, die nach Anspruch 1 mit einer ringförmigen Gasdüse die getauchte Oberfläche vom umgebenden Wasser an der Spitze des Körpers, mit Gas-Absaugeöffnun- trennt, in eine Vielzahl von Gasblasen zu desintegen an dessen Oberfläche und mit Gaszufuhr- und ao grieren.2. Device for carrying out the method 2. The extremely strong inclination of a gas layer which according to claim 1 with an annular gas nozzle the submerged surface of the surrounding water Disintegrate into a multitude of gas bubbles at the tip of the body, with gas suction openings grate on its surface and with gas supply and ao. Gasabsaugeeinrichtungen innerhalb des Körpers, Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einGas suction devices within the body, It is therefore an object of the present invention dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die diecharacterized in that to propose to regulate the method and a device that the Gaszufuh; zur ringförmigen Gasdüse (37) ein auf rasche Aufzehrung der Gashulle oder ihren Zerfall inGas supply; to the ring-shaped gas nozzle (37) a rapid consumption of the gas envelope or its disintegration into den Druck des umspülenden Wassers reagierender eine Vielzahl von Gasbläschen verhindern. Druckregler (9) vorgesehen ist, der a.us zwei 25 Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfin-the pressure of the surrounding water reacting to prevent a multitude of gas bubbles. Pressure regulator (9) is provided, the a.us two 25 To solve this problem, according to the invention Kolben (A und B) besteht, die eine unterschiedliche dung vorgeschlagen, daß die Gashulle mit der gleichen.Pistons (A and B) consists of a different manure suggested that the gas envelope with the same. Größe haben und auf einer gemeinsamen Kolben- aber diametral entgegengerichteten GeschwindigkeitHave great size and on a common piston but diametrically opposed speed stange angeordnet sind. des bewegten Körpers an diesem entlangstreicht, sorod are arranged. of the moving body strokes along this, so 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- daß die Gashulle keine Relativgeschwindigkeit gegen kennzeichnet, daß an der Oberfläche (2) des Kör- 30 über dem sie umspülenden Wasser aufweist, und daß pers mindestens ein Sensor für die Gashüllen- auf die GashüHs in an sich bekannter Weise eine gleichwandstärke vorgesehen ist, der aus einem Halb- mäßige Saugung von der gastragenden Oberfläche des leiter-Prisma (3), das -jntsprc ~,hend seiner Benetzung Körpers ausgeübt wird.3. Device according to claim 2, characterized in that the gas envelope has no relative speed against indicates that on the surface (2) of the body 30 above the water flowing around it, and that pers at least one sensor for the gas envelopes on the gas hulls in a manner known per se an equal wall thickness is provided, which results from a half-moderate suction from the gas-carrying surface of the Ladder prism (3), which is exercised in response to its wetting of the body. durch das ihn umspülende Wasser eine variable Es wird außerdem gemäß der Erfindung vorg..-by the water flowing around it a variable It is also vorg according to the invention ..- Stromdurchlässigkeit hat, uj,d aus Leitungen (6) 35 schlagen, daß bei der Einrichtung zur DurchführungCurrent permeability has to beat uj, d from lines (6) 35 that at the device for implementation besteht, und daß jedem Sensor ein von ihm ge- des Verfahrens zur Regelung der Gaszufuhr zur ring-and that each sensor has a method for regulating the gas supply for the ring steuerter Elektromagnet (7) zugeordnet ist, der förmigen Gasdüse ein auf den Druck des umspülendencontrolled electromagnet (7) is assigned to the shaped gas nozzle on the pressure of the surrounding einen Weicheisenschieber (8) zur Drosselung der Wassers reagierender Druckregler vorgesehen wird,a soft iron slide valve (8) is provided to throttle the water-reacting pressure regulator, abgesaugten Gasmenge an den Gas-Absaug- der aus zwei Kolben ungleichen Durchmessers besteht,the amount of gas extracted to the gas extractor consists of two pistons of unequal diameter, öffnungen bewegt. 40 die auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnetopenings moved. 40 which are arranged on a common piston rod
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