DE2141628B2 - Schwerkraftgesteuerte Stabilisierungsflosse für Unterwasserkörper - Google Patents

Description

Kompensation dieser Störung führende Anstellen der Rosse nicht durch ein gesondertes Pendel und die auf dieses Pendel wirkende Schwerkraft, sondern durch die Stabilisierungsflosse selbst und die auf diese wirkende Schwerkraft Die zu diesem Ergebnis führende Anordnung bzw. Ausbildung der Flosse ist wesentlich einfacher und billiger als die vorbekannte Pendelkonstruktion.

Die Erfindung ermöglicht ferner eine Reihe vorteilhafter Ausgestaltungen, womit die Stabilisierungsflosse verschiedenen Arten des Unterwasserkörpers oder verschiedenen Arten seines Einsatzes auf einfache Weise angepaßt werden kann. So kann, vorzugsweise zum Schleppen des Unterwasserkörpers in einer Höhe unterhalb eines Schleppfahrzeugs, dafür gesorgt sein, daß der Druckpun?:: der Stabilisierungsflosse oberhalb von der Rollachse des Unterwasserkörpers angeordnet ist, wobei der Schwerpunkt der Stabilisierungsflosse hinter der Flossenachse liegt Eine andere Ausfühningsform, die vorzugsweise zum Schleppen des Unterwasserkör- *o pers in einer Höhe oberhalb eines Schleppfahzeugs dient zeichnet sich dadurch aus, daß der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse unterhalb der Rollachse des Unterwasserkörpers angeordnet ist wobei der Schwerpunkt der Stabilisierungsflosse vor der Flossenachse »5 liegt

Bei geschleppten Unterwasserkörpern sind Gier- und Rollbewegungen zwangsläufig miteinander gekoppelt Eine vorteilhafte Ausführungsform der ErPndung sieht daher für geschleppte Unterwasserkörper vor, daß der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse in der Rollachse des Unterwasserkörpers angeordnet ist Eine solche Flosse wird bei einer Rollbewegung derart gegen die Strömung angestellt, daß sie eine die Gierbewegung und somit auch die Rollbewegung kompensierende Ruderwirkung auf den Unterwasserkörper ausübt

Die Stabilisierungsflosse kann hinter dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers angeordnet sein, was insbesondere bei höher oder tiefer als das Schleppfahrzeug gezogenen Unterwasserkörpern vorteilhaft ist In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist die Flossenachse der Stabilisierungsflosse in Längsrichtung etwa in derselben Querebene m<* dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers angeordnet Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Unterwasserkörper auf gleicher Höhe wie das Schleppfahrzeug gezogen wird oder über einen Eigenantrieb verfügt.

Die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden in nachstehenden Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht bzw. Draufsicht;

F i g. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform in Seitenansicht bzw. Draufsicht;

F i g. 5 bis 7 zeigen Seitenansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Unterwasserkörper 1 besteht aus einem Rumpf, an welchem Tiefen- βο ruder 2, feste Stabilisierungsflossen 3 und 4 und ein Schlepptau 5 zur Befestigung an einem (nicht dargestellten) Schleppfahrzeug angeordnet sind. Am Unterwasserkörper 1 ist ferner eine bewegliche Stabilisierungsflosse 6 befestigt, welche sich frei um die durch ein Drehgelenk festgelegte Flossenachse 7 drehen kanji. Diese Flossenachse, nachfolgend jeweils als Drehachse bezeichnet, liegt vor dem hydrodynamischen Druckpunkt der Stabilisierungsflosse 6, damit sich diese Flosse bei der Fahrt des Unterwasserkörpers 1 ordnungsgemäß ausrichtet

Die Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 ist für geschleppte Unterwasserkörper vorgesehen. Der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse 6 ist in der Rollachse, d. h. der mittleren Längsachse des Unterwasserkörpers 1, angeordnet Der Gewichtsschwerpunkt (C G) der Stabilisierungsflosse 6 liegt hinter der Drehachse 7. Dies kann (ebenso auch in den anderen Ausführungsbeispielen) durch beliebige bekannte Mittel erreicht werden, wie beispielsweise durch eine Massenvergrößerung an der Hinterseite der Flosse, oder dadurch, daß der hinter der Drehachse befindliche Teil der Flosse aus einem schwereren Material hergestellt ist als der vordere Teil, oder aber durch bestimmte Anordnung der Drehgelenke. Die Länge des Schlepptaus 5 und die Anstellwinkel der Tiefenruder 2 sind so eingestellt, daß der Unterwasserkörper 1 in der gewünschten Höhe bezüglich des Schleppfahrzeugs (im dargestellten Fall tiefer als das Schleppfahrzeug) fährt

Wenn sich der in den F i g. 1 und 2 dargestellte geschleppte Unterwasserkörper seitlich aus der vertikalen Ebene des Schleppfahrzeugs herausbewegt dann wird durch diese Gierbewegung auch eine Rollbewegung erzwungen, und zwar wegen der Verbindung des Unterwasserkörpers 1 mit dem Schleppfahrzeug über das Tau 5. Diese erzwungene Rollbewegung führt dazu, daß die durch das Drehgelenk 7 festgelegte Drehachse der Stabilisierungsflosse 6 aus der Vertikalen geneigt wird. Die am Gewichtsschwerpunkt C G. angreifende Schwerkraft verändert daraufhin den Anstellwinkel der Flosse 6, so daß die auf die Flosse 6 wirkenden hydrodynamischen Kräfte eine Ruderwirkung ausüben, die den Unterwasserkörper 1 in die vertikale Ebene des Schleppfahrzeugs zurückbewegen. Sobald diese Ebene erreicht ist liegt auch die Drehachse der Flosse 6 wieder senkrecht so daß insgesamt die Tendenz besteht, den Unterwasserkörper 1 in der gewünschten Stellung im Gleichgewicht zu halten.

Bei der Auführungsform nach den F i g. 3 und 4 ist der Unterwasserkörper 31 wie im vorangegangenen Fall mit beweglichen Tiefenrudern 32, einem Schlepptau 35 und einer beweglichen Stabilisierungsflosse 36 versehen, die um die vertikale Achse 37 frei drehbar ist Auch hier liegt der Druckpunkt sowie der Gewichtsschwerpunkt C. G. der Flosse 36 in Fahrtrichtung hinter der Drehachse 37. Die Länge des Schlepptaus 35 und der Anstellwinkel der Flügel 32 sei auch hier wieder so gewählt, daß sich der Unterwasserkörper 31 in die gewünschte Höhe bezüglich des Schleppfahrzeuges stellt

Die Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 unterscheidet sich von derjenigen nach den F i g. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß der Druckpunkt der beweglichen Stabilisierungsflosse 36 oberhalb der Rollachse des Unterwasserkörpers 31 liegt. Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte Anordnung gelte insbesondere für den Fall, daß der Unterwasserkörper 31 von einem Schleppfahrzeug geschleppt wird, dessen Bewegungslinie höher als eier Unterwasserkörper liegt

Wenn der in den F i g. 3 und 4 gezeigte Unterwasserkörper 31 eine Rollbewegung durchführt, dann neigt sich die Drehachse 37 der Stabilisierungsflosse 36 aus der Vertikalen, so daß die Flosse 36 durch die an ihrem Gewichtsschwerpunkt angreifende Schwerkraft gegen die Strömung angestellt wird. Da sich der Druckpunkt der Flosse 36 außerhalb der Rollachse des Unterww-

serkörpers 31 befindet, wird durch die Flosse direkt ein rückdrehendes Rollelement auf den Unterwasserkörper ausgeübt Dieses um die Rollachse wirkende Moment unterstützt den oben im Zusammenhang mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen Effekt der Rückführung S des Unterwasserkörpers in die vertikale Ebene des Schleppfahrzeugs. Die F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, die insbesondere zum Schleppen des Unterwasserkörpers von einem tiefer fahrenden Schleppfahrzeug geeignet ist. Auch hier -ist der Anstellwinkel der Tiefenruder 52 und die Länge des Schlepptaus 55 so gewählt, daß eine bestimmte Höhe des Unterwasserkörpers 51 bezüglich des Schleppfahrzeugs eingehalten wird. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 ist jedoch im Fall der F i g. 5 der Druckpunkt der beweglichen Stabilisierungsflosse 56 unterhalb der Rollachse und der Gewichtsschwerpunkt C. G. der Flosse 56 vor ihrer Drehachse 57 angeordnet. Man kann leicht erkennen, daß auch bei dieser Anordnung eine RUckdrehung von Rollbewegungen bzw. eine Rückführung des Unterwasserkörpers 51 in die vertikale Ebene des Schleppfahrzeugs unter der Wirkung der an der Stabilisierungsflosse 56 angreifenden Schwerkraft erfolgt Die Ausführungsform nach F i g. 5 eignet sich z. B. für den Fall eines Körpers, der an der Wasseroberfläche hinter einem tiefer fahrenden Unterseeboot geschleppt werden soll.

Die F i g. 6 und 7 zeigen Ausfuhrungsbeispiele, welche nur die Rollbewegungen eines Unterwasserkörpers 61 bzw. 71 direkt steuern. Diese Ausfuhrungsbeispiele sind daher insbesondere für solche Unterwasserkörper geeignet die über einen eigenen Antrieb verfügen oder in gleicher Höhe wie das Schleppfahrzeug geschleppt werden. In diesen Fällen sind nämlich Gier- und Rollbewegungen nicht zwangsläufig miteinander gekoppelt, so daß man die Rollbewegungen nicht immer durch Ruderwirkung kompensieren kann. Im Falle der F i g. 6 und 7 sind daher die Stabilisierung^Hossen 66 und 76 nicht zur Herbeiführung einer Ruderwirkung ausgelegt, sondern so angeordnet daß sie in Längsrichtung des Unterwasserkörpers 61 bzw. 71 etwa in derselben Querebene mit dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers liegen. Dies steht im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 5, wo die Stabilisierungsflosse jeweils hinter dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers angeordnet ist und somit beim Anstellen eine Ruderwirkung ausübt

Wenn die Stabilisierungsflosse 66 wie im Falle der F i g. 6 oberhalb der Rollachse des Unterwasserkörpers 61 angeordnet ist dann muß der Gewichtsschwerpunkt der Flosse hinter der Drehachse 67 liegen, was im gezeigten Fall mittel» einer Stange 68 erreicht wird Eine solche Stange 68 ist ein zweckmäßiges Mittel, um die Lage des Gewichtsschwerpunkts einzustellen. Liegt jedoch wie im Falle der F i g. 7 die Stabilisierungsflosse 76 unterhalb der Rollachse des Unterwasserkörpers 71 dann muß der Gewichtsschwerpunkt der Flosse vor der Flossenachse 77 angeordnet sein. Die Ausführungsformen nach den F i g. 6 und 7 können durch Schlepptaue 65 und 75 geschleppt werden, oder sie können durch eigene Vortriebsmittel 69 bzw. 79 angetrieben werden. Da die Stabilisierungsflossen 66 bzw. 76 nur die Rollbewegung des Unterwasserkörpers 61 bzw. 71 steuern, kann eine seitliche Steuerung der Körper durch herkömmliche Rudereinrichtungen 60 bzw. 70 bewirkt werden.

Die optimale Größe und Lage der schwerkraftgesteuerten Stabilisierungsflossen und die Anordnung ihrer Drehgelenke sowie die genaue Lage ihrer Gewichtsschwerpunkte werden durch die Art des Unterwasserkörpers und durch sein gewünschtes Ansprechverhalten bestimmt und können mathematisch oder experimentell ermittelt werden. Je näher in Längsrichtung die Drehachse am Druckpunkt der Stabilisierungsflosse liegt, desto geringer ist die erforderliche Kraft zur Veränderung des Anstellwinkels der Flosse, da die hydrodynamischen Kräfte auf die vorderen und hinteren Flächenteile der Flosse dann besser einander angeglichen sind. Dies kann von Vorteil sein, weil dann der Gewichtsschwerpunkt näher an der Drehachse liegen kann, bzw. das an ihm infolge der Schwerkraft angreifende Moment kleiner sein kann, so daß die zusätzliche oder überhaupt erforderliche Masse für das Ruder vermindert wird.

Bei den AusfUhrungsformen nach den Fig.3 bis 7 werden Rollbewegungen des Unterwasserkörpers mit der Stabilisierungsflosse zumindest teilweise unmittelbar korrigiert weil der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse im vertikalen Abstand von der Rollachse liegt Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 erfolgt diese Korrektur hingegen mittelbar über eine Ruderwirkung infolge der Verbindung des Unterwasserkörpers mit dem Schleppfahrzeug durch das Schlepptau 5.

Es sei noch angemerkt daß die Drehachse der Stabilisierungsflosse in berug auf eine Seitenachse nicht unbedingt vertikal ausgerichtet sein muß. In Fällen, wo sich der Unterwasserkörper nicht immer in horizontaler Richtung bewegt kann es wünschenswert sein, die Drehachse rückwärts gemäß der Darstellung in F i g. 6 zu neigen, um die Flosse davor zu bewahren, sich bei geringen Geschwindigkeiten umzukehren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schwerkraftgesteuerte Stabilisierungsflosse für bewegliche Unterwasserkörper, wobei die in Normallage in der vertikalen Längsebene des Unterwasserkörpers liegende Stabilisierungsflosse um eine etwa senkrecht in dieser Ebene angeordnete Flossenachse drehbar am Unterwasserkörper befestigt ist und bei Gier- und/oder Rollbewegungen des Unlerwasserkörpers unter Nutzung der Schwerkraft als Antriebsquelle derart um die Flossenachse drehbar ist, daß die Anstellung der Stabilisierungsflosse eine Rückdrehung des Unterwasserkörpers in die Ausgangslage bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsflosse (6, 36, 56, 66, 76) frei drehbar am Unterwasserkörper (1,31,51,61,71) befestigt ist, wobei der Druckpunkt in Fahrtrichtung hinter der Flossenachse (7, 37, 57, 67, 77) liegt, während der Gewichtsschwerpunkt (C G.) der Stabilisierungsflosse so weit vor oder hinter die Flossenachse gelegt ist, daß die Schwerkraft die Stabilisierungsflosse gegen die Strömung anstellt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, vorzugsweise zum Schleppen des Unterwasserkörpers in einer Höhe unterhalb eines Schleppfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse (36,66) oberhalb von der Rollachse des Unterwasserkörpers (31, 61) angeordnet ist, wobei der Schwerpunkt (CG.) der Stabilisierungsflosse (36,66) hinter der Flosstnachse (37,67) liegt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Lage des Gewichtsschwerpunktes (CG.) ein im wesentlichen horizontales, stangenförmiges Gewicht (68) an der Stabilisierungsflosse (66) befestigt ist, welches sich von dieser nach hinten erstreckt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, vorzugsweise zum Schleppen des Unterwasserkörpers in einer Höhe oberhalb eines Schleppfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet daß der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse (56,76) unterhalb der Rollachse des Unterwasserkörpers (51, 71) angeordnet ist wobei der Schwerpunkt (CG.) der Stabilisierungsflosse (56,

76) vor der Flossenachse (57,77) liegt

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 für geschleppte Unterwasserkörper, dadurch gekennzeichnet daß der Druckpunkt der Stabilisierungsflosse (6) in der Rollachse des Unterwasserkörpers (1) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Stabilisierungsflosse (6,36,56) hinter dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers (1, 31, 51) angeordnet ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Flossenachse (67,

77) der Stabilisierungsflosse (66, 76) in Längsrichtung etwa in derselben Querebene mit dem hydrodynamischen Auftriebszentrum des Unterwasserkörpers (61,71) angeordnet ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Flossenachse (7, 37,57,77) senkrecht zur Längsachse des Unterwasserkörpers (1,31,51,71) verläuft

Die Erfindung betrifft eine schwerkraftgesteuerte Stabilisierungsflosse für bewegliche Unterwasserkörper, wobei die in Normaüage in der vertikalen Längsebene des Unterwasserkörpers hegende Stabilisierungsflosse um eine etwa senkrecht in dieser Ebene angeordnete Flossenachse drehbar am Unterwasserkörper befestigt ist und bei Gier- und/oder Rollbewegungen des Unterwasserkörpers unter Nutzung der Schwerkraft als Antriebsquelle derart um die Flossenachse drehbar ist daß die Anstellung der Stabilisierungsflosse eine Rückdrehung des Unterwasserkörpers in die Ausgangslage bewirkt

Derartige Stabilisierungsflossen haben den Zweck, den Unterwasserkörper bei seiner Fahrt stets in mög-

is liehst der gleichen Ausrichtung zu halten und ein Ausbrechen des Körpers aus seiner vorgeschriebenen Bewegungslinie möglichst zu verhindern. Irgendwelche Gier- und Rollbewegungen des Unterwasserkörpers können den Erfolg seiner Mission, beispielsweise Mes-

ao sungen oder Überwachungen unter Wasser, gefährden. Zur Fortbewegung des Unterwasserkörpers kann dieser einen Eigenantrieb haben oder aber mittels eines Schleppfahrzeuges gezogen werden. Das Schleppfahrzeug kann sich an oder über der Wasseroberfläche be-

»5 finden und den Körper unter Wasser hinter sich herziehen, oder es kann ein Unterseeboot sein, welches den Körper in höherer, gleicher oder tieferer Lage als dieses hinter sich herzieht
Es sind Stabilisierungsflossen bekannt die durch ein

3» Kreiselsystem gesteuert werden, um den Unterwasserkörper in der gewünschten Ausrichtung zu halten. Derartige Stabilisierungseinrichtungen sind jedoch kompliziert und teuer und benötigen eine eigene Energiequelle. Aus der USA.-Patentschrift 2 411 156 ist eine Stabilisierungsflosse der eingangs beschriebenen Art bekannt zu deren Verstellung die Schwerkraft als Antriebsquelle herangezogen wird. Zu diesem Zweck ist im Inneren des Unterwasserkörpers ein Pendel angeordnet welches bei RoHbcwegungen oder anderen Kräftewirkungen auf den Unterwasserkörper seine relative Lage bezüglich des Unterwasserkörpers verändert und dadurch über ein Gestänge auf die Flosse im Sinne einer Kompensation der Störung wirkt Ein solches Pendel erfordert mit seinem Gestänge jedoch relativ viel Platz im Inneren des Unterwasserkörpers sowie eine Reihe von Gelenken und anderer mechanisch bewegter Teile, die dem Verschleiß unterliegen oder bei wartungsfreier Konstruktion relativ teuer sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Stabilisierung besteht darin, daß zur Kraftübertragung vom Pendel auf die Flosse eine wasserdichte Durchführung für ein bewegliches Stellglied durch die Wand des Unterwasserkörpers vorgesehen sein muß. Solche Durchführungen erhöhen den technischen und finanziellen Aufwand für die Stabilisierung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Stabilisierung eines beweglichen Unterwasserkörpers auf einfachere Weise als bisher zu erreichen. Bei einer schwerkraftgesteuerten Stabilisierungsflosse der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Stabilisierungsflosse frei drehbar an dem Unterwasserkörper befestigt ist wobei der Druckpunkt in Fahrtrichtung hinter der Flossenachse liegt während der Gewichtsschwerpunkt der Stabilisierungsflosse so weit vor oder hinter die Flossenachse

«5 gelegt ist daß die Schwerkraft die Stabilisierungsflosse gegen die Strömung anstellt

Bei der Erfindung erfolgt also das Fühlen einer Störung der Lage des Unterwasserkörper» und das zur