DE1922330A1

DE1922330A1 - Vorrichtung zur Richtungsstabilisation des Strahlenkegels eines an Bord eines Schiffes befindlichen Tonsenders

Info

Publication number: DE1922330A1
Application number: DE19691922330
Authority: DE
Inventors: Bjoern Kirknes
Original assignee: SIMONSEN AND MUSTAD AS
Current assignee: SIMONSEN AND MUSTAD AS
Priority date: 1968-05-02
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3518676A; GB1238763A; NO120353B; DE1922330B2

Description

1922330 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Waiter Andrejewski

• ,_{n r},__/tr1 Diplom-Ingenieur

Anwalfsakfe: 32 6l₇/Kle Dr-Ing. Manfred Honke

Essen, den 29. April 1969 Keftwiger Straße 36 (th)

Patentanmeldung der Pirma
Simonsen & Mustäd A/S
Strandgaten 31>
3190 Horten /-Norwegen-

Vorrichtung zur Richtungsstabilisation des Strahlenkegels eines an Bord eines Schiffes befindlichen Tonsenders.

Beim Echolotverfahreη kommt es insbesondere für ozeanographische Untersuchungen und andere wissenschaftliche Zwecke darauf an, den Strahlenkegel eines an Bord eines Schiffes angeordneten Tonsenders unabhängig von den Roll- und Stampfbewegungen des Schiffes richtungsstabil zu halten. Zur Erreichung einer derartigen. Richtungsstabilisation müßte der Tonsender etwa in der gleichen Weise wie an Bord eines Schiffes eingebaute Kompasse kardanisch aufgehängt werden. Bei einem Tonsender sind die Verhältnisse jedoch wesentlich komplizierter, ^lda dieser in Wasser oder irgendeiner anderen Flüssigkeit angeordnet werden muß, um eine entsprechende akustische übertragung an das umgebende Seewasser zu erreichen. Infolge

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Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße

des dämpfenden Einflusses dieser Flüssigkeit kann jedoch der Tonsender in seinen Schwenkbewegungen gewöhnlich den Stampf- und Rollbewegungen des Schiffes auf See nicht folgen, sodaß letztere nicht unbedingt zuverlässig ausgeglichen werden. Aus diesem Grunde müssen die Schwingbewegungen des Tonsenders in der kar-_: danischen Aufhängung von außenliegenden Einrichtungen angetrieben werden, um der kardanischen Aufhängung ausreichend hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten erteilen zu können und dadurch die gewünschte Stabilisation zu erreichen. Naturgemäß müssen diese außenliegenden Einrichtungen in Abhängigkeit von den Stampf- und Rollbewegungen des Schiffes gesteuert werden.

Infolgedessen wird an einer geeigneten Stelle an Bord des Schiffes ein Meßgerät vorgesehen, welches die Schwingbewegungen des Schiffes um seine Hauptachsen aufspürt und in Abhängigkeit von diesen Bewegungen entsprechende Steuersignale abgibt, vorzugsweise werden auch weitere Meßeinrichtungen vorgesehen, um die augenblicklichen Winkelstellungen der kardanischen Aufhängung festzustellen und mit den erstgenannten Steuersignalen zu vergleichende Rückmelde signale abzugeben, wobei diese Differenzsignale den genannten außenliegenden Antriebseinrichtungen als Steuersignale eingespeist werden. Infolgedessen werden für diesen Zweck komplette Servosysteme aufgebaut.

Für die eingangs genannten Zwecke bedient man sich daher Vorrichtungen zur Richtungsstabilisation des Strahlenkegels eines an Bord eines Schiffes in einer flüssigkeitsgefüllten dichten Kam-; mer unter der Wasserlinie des Schiffes kardanisch aufgehängten und infolgedessen um die Längs- und Querachse des Schiffes verdrehbaren Tonsenders, wobei die Drehwinkel um diese Achsen in ■

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Abhängigkeit von den Roll- bezw. Stampfbewegungen des Schiffes über zugeordnete Abtriebswellen zweier außerhalb der Kammer angeordneter Servosysteme steuerbar sind.

Aus naheliegenden Gründen ist es jedoch äußerst unvorteilhaft, diese Servoanlagen unter Wasser einzubauen. Man baut daher diese Servoanlagen gewöhnlich in ein wasserdichtes Gehäuse ein, welches praktisch in der gleichen Höhe wie die kardanische Aufhängung des Tonsenders liegt, um die erforderlichen Drehmomente auf bequeme Weise an die Aufhängungsachsen übertragen zu können. Da der Tonsender jedoch gewöhnlich unter dem Schiffsboden angeordnet wird, hat es sich als reichlich schwierig herausgestellt, wasserdichte Wellenpackungen unter drlösen Ums! änden auszubilden, sodäß derartige Anordnungen gewöhnlich nicht Ε-oar zuverlässig arbeiten. Aus den vorgenannten Gründen baut man daher 'i^lfaeh diese Servoanlagen innerhalb des Schiffsbauches über der Tonsender auf hängung auf und überträgt das Drehmoment ein die Aufhängsyngsachsen" mittels zweier im wesentlichen senkrecht /erlaufender Wellen, welche jeweils ein Zahnrad tragen, welches mit einer an die kardanische Aufhängung angelenkten Zahnstange kämmt. Eine derartige Einrichtung zur Übertragung des Drehmoments ist jedoch unnötig kompliziert und ihre Unterhaltung sehr aufwendig, wobei die koaxial angeordneten Wellen eine wasserdichte Lagerung reichlich erschweren. Eine derartige Abdichtung ist jedooh unbedingt erforderlich, selbst wenn die Antriebsmaschinerie im Schiffsbauch oberhalb der Wasserlinie angeordnet ist, da der Tonsender in einer flüssigkeitsgefüllten Kammer angeordnet ist. Außerdem sind Zahnräder und Zahnstangen sehr korrosionsempfindlich, sodaß nach relativ kurzer .Betriebszeit nur schwer wieder zu beseitigende Zahnflankenspiele auftreten.- · : - r.

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Um hier Abhilfe zu schaffen, will die Erfindung eine Vorrichtung zur Richtungsstabilisierung des Strahlenkegels eines an Bord eines Schiffes in einer flüssigkeitsgefUllten dichten Kammer unter der Wasserlinie des Schiffes kardanisch aufgehängten Tonsenders in der Weise ausbilden, daß die Drehmomentübertragungen unter den herrschenden Umständen leicht zu warten und gleichzeitig äußerst einfach und betriebssicher ausgebildet sind.

Dies wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, daß die verdrehbaren Abtriebswellen der beiden Servosysteme im wesentlichen rechtwinklig zueinander durch die Wandungen der Kammer in praktisch senkrechten Abständen von der kardanischen Aufhängung hindurchgeführt sind und jeweils einen Radialarm tragen, der zur Drehmomentübertragung mittels einer Verbindungsstange an der kardanischen Aufhängung in deren zugeordneter Schwenkachse angolenkt ist.

Hierdurch werden eher Drehbewegungen als Gleitbewegungen durch die wasserdichten Kammerwandungen übertragen, was die Abdichtung dieser Kammer wesentlich erleichtert. Der Dämpfungseinfluß der umgebenden Flüssigkeit auf die Tonsenderbewegungen kann in diesem Fall in verschiedener Beziehung sehr vorteilhaft sein, da unerwünschte Schwankungen in den eine geschlossene Schleife bildenden Servosystemen unterdrückt und auch schädliche Reaktionsbeschleunigungen, wie sie manchmal beim Rollen in schwerer See auftreten, gedämpft werden können. Derartige überaus heftige Beschleunigungen können mechanische Beschädigungen in den Servosystemen oder auch in den Einrichtungen zur Übertragung des Drehmomentes hervorrufen.

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Um diese Plüssigkeitsdämpfung noch zu verstärken, wird daher erfindungsgemäß die Kammer unter Überdruck gegenüber dem Außenwasserdruck, d.h. also dem Seewasserdruck,; mit Flüssigkeit gefüllt. Unter diesem Umständen kann auch das korrosive Seewasser nicht in die Kammer eintreten, falls kleine Leckstellen auftreten sollten. Gewöhnlich wird die Kammer mit Öl oder einer anderen inerten Schmierflüssigkeit gefüllt.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch die flüssigkeitsgefüllte Kammer in der Längsachse;

Figur 2 einen entsprechenden Schnitt in der Querachse; und

Figur J einen wagerechten Schnitt durch die Kammer in der Ebene A-A gemäß Figur 1 und 2.

Der nicht dargestellte Tonsender ist in einer flüssigkeitsgefüllten Kammer 1 am Boden einer Plattform 2 angebaut, sodaß der von diesem Tonsender ausgestrahlte Strahlenkegel auf ein abgedichtetes, akustisch durchlässiges Fenster V trifft, welches den Boden der Kammer bildet. Dieses Fenster lässt die Tonschwingungen ohne bedeutende Verluste und Reflektionen in das Seewasser durch. Die Plattform 2 sitzt auf einer verdrehbaren Welle 3, welche in einem Rahmen 4 aufgehängt ist und in Längsrichtung des Schiffes verläuft. Dieser Rahmen sitzt seinerseits auf einer zweiten verdrehbaren Welle 5, welche rechtwinklig zur erstgenannten Welle J5, d.h. also in Querrichtung des Schiffes,, verläuft und in e,inem geeigneten Traggestänge 6 gelagert ist.

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Zwei verdrehbare Abtriebswellen 7 und 8 von zwei verschiedenen Servosystemen, die außerhalb der Kammer angeordnet sind, sind rechtwinklig zueinander horizontal durch eine das obere Ende der Kammer 1 abdichtende Kappe L hindurchgeführt. Diese Abtriebswellen 7 und 8 laufen parallel zu den Wellen 5 und 3 der Aufhängung des Tonsenders.

Jede dieser Abtriebswellen 7 und 8 trägt einen Radialarm 9 bezw. 10, welche mit geraden, senkrecht laufenden Verbindungsstangen 13 bezw. 14 verbunden sind, wobei die stange 13 an den Rahmen 4 angelenkt ist, um eine Verdrehung desselben zu erreichen und die andere Stange 14 an die Plattform 2 angelenkt ist, um deren Verdrehung gegenüber dem Rahmen 4 zu erreichen.

Als Verbindungen zwischen der Stange 13 und dem Rahmen 4 bezw. der Stange 14 und der Plattform 2 sind Kugelgelenke 15, 16 vorgesehen. Außerdem sind die Stangen 13, 14 und die Arme 9, 10 durch Gegengewichte 17, 18 gewichtsmäßig ausgeglichen. Die Lage der Kammer 1 gegenüber den Schiffsbodenplanken B und der Außenhaut S des Schiffes sind in strichpunktierten Linien in Figur 2 dargestellt. Die maximalen Drehwinkel der Plattform 2 und des Rahmens 4 sind in Figur 1 durch die strichpunktierte Linie 2a' sowie in Figur 2 durch die strichpunktierte Linie 4a dargestellt.

Ansprüche:

0AD QBlQlMAL

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Claims

Patentanwälte Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Keitwiger Straße Ansprü ehe

1. Vorrichtung zur Richtungsstabilisation des Strahlenkegels eines an Bord eines Schiffes in einer flüssigkeitsgefüllten dichten Kammer unter der Wasserlinie des Schiffes kardanisch aufgehängten und infolgedessen um die Längs- und Querachse des Schiffes verdrehbaren Tonsenders, wobei die Drehwinkel um diese Achsen in Abhängigkeit von den Roll- bezw* Stampfbewegungen des Schiffes über zugeordnete Abtriebswellen zweier a\ißerhalb der Kammer angeordneter Servosysteme fern steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ve !'drehbare¹ η Abtriebswellen (7* 8) der beiden Servosysteme im wesentlichen rechtwinklig zueinander durch die .Wandungen dfcr Kammer (l) in praktisch senkrechten Abständen von der kardanischer Aufhängung (2, 3i h_$. 5) hindurchgeführt sind -und ,loweils einen Iladia]εrm (9» 10) tragen, der zur Drehmomentübertragung, mittels einer Verbindungsstange (Ij5, 14) an der kardanißchen Aufhängung in deren zugeordneter Schwenkachse- angelenkt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (7* 8) praktisch parallel zu ihren zugeordneten Schwenkachsen {5„ 5). der Aufhängung md die beiden Verbindungsstangen (Ij-, 1^) st€»ts praktisch parallel zur linearen Abstandslinie zwischen ihrer Abtriebswelle und ihrer Schwenkachse der Aufhängung verlaufen,

jj. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) unter Überdruck gegenüber dem Seewasserdruck mit Flüssigkeit gefüllt ist.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke.

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