DE2511372A1

DE2511372A1 - Schwenkbare schleusenkammer zur dichten koppelung von unterwassereinrichtungen

Info

Publication number: DE2511372A1
Application number: DE19752511372
Authority: DE
Inventors: Gerald Marc Albert Boisrayon; Gilbert Marius Henri Martin; Jean Constant Henri Mollard
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1974-03-19
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1975-10-02
Also published as: JPS50127389A; GB1490251A; FR2264713B1; FR2264713A1; USB546922I5; US3987742A

Description

L'Etat Francais represents par Ie Delegue
Ministeriel pour l'Armement

14, rue Saint-Dominique
* Paris /Frankreich

Unser Zeichen: E 825

Schwenkbare Schleusenkammer zur dichten Koppelung
von Unterwassereinrichtungen

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Schleusenkammer zur dichten Koppelung eines Unterwasserfahrzeugs mit
einem unter Wasser befindlichen Raum insbesondere zur
Rettung der Mannschaft eines in Seenot geratenen
U-Boots·

Es gibt bereits Unterwasserfahrzeuge zur Rettung einer in großer Meerestiefe in Seenot geratenen U-Boot-Mannschaft. Diese Unterwasserfahrzeuge besitzen eine saugnapf förmige Schleusenkammer, die an das U-Boot um
dessen Verschlußplatte herum angedrückt wird. Wenn sie an der Oberfläche des U-Boots anliegt, wird das in ihr befindliche Wasser abgepumpt. Der Außendruck drückt
die Schleusenkammer dicht an das U-Boot an, so daß die Mannschaft aus dem U-Boot in das Rettungsfahrzeug umsteigen kann.

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Die bestehenden Rettungsfahrzeuge sind klein - etwa dreißig Tonnen - , so daß sie relativ gut manövrierbar sind, was das Anlegen an dem in Seenot geratenen U-Boot erleichtert. Andererseits aber fassen diese Rettungsfahrzeuge nur einige Menschen, so daß (jeweils mehrere Fahrten unternommen werden müssen, die jedesmal ein Anlegemanöver erfordern, das Zeit kostet und bei dem Unfälle auftreten können.

Deshalb ist es zweckmäßig, Rettungsfahrzeuge mit größerer Tonnage, beispielsweise mit zweihundert bis dreihundert Tonnen, zu schaffen und zu benutzen, die die gesamte Mannschaft eines U-Boots auf einmal aufnehmen können und die Durchführung nur eines einzigen Koppelungsmanövers erfordern. Wenn die Tonnage des Rettungsfahrzeugs jedoch zunimmt, verringert sich seine Manövrierfähigkeit und das Anlegemanöver wird schwierig, wenn die saugnapfförmige Schleusenkammer feststehend ist.

Ziel der Erfindung ist es, die Kopplung eines Fahrzeugs hoher Tonnage mit einem in Seenot geratenen U-Boot oder einem beliebigen anderen unter Wasser befindlichen Raum, in dem der atmosphärische Druck oder ein von dem hydrostatischen Druck abweichender Druck herrscht, zu erleichtern und zu ermöglichen, indem dieses Fahrzeug mit einer schwenkbaren Schleusenkammer ausgestattet wird, die auch dann das Anlegen gestattet, wenn sich das Fahrzeug nicht genau gegenüber der Oberfläche befindet, an welcher es anlegen soll.

Dies wird dadurch erreicht, daß das Unterwasserfahrzeug mit einer zur Koppelung dienenden Schleusenkammer ausgerüstet wird, die aus zwei dicht ineinan-

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dergesteckten Teilen besteht, und zwar aus einem ersten, an dem Unterwasserfahrzeug befestigten Teil und aus einem gegenüber dem ersten Teil verschwenkbaren zweiten Teil, der einen am Umfang vorgesehenen Dichtring-besitzt, der an die Oberfläche des unter Wasser befindlichen Raums angedrückt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht eine erfindungsgemäße Schleusenkammer einerseits aus einer Glocke in Form einer abgeschnittenen Halbkugel, die um einer Öffnung eines Unterwasserfahrzeugs herum befestigt ist, und andererseits aus einem Mantel in Form eines Kugelgelenkteils, der mit einem geringen Spiel in die Glocke dicht eingesteckt ist, um den der Glocke und dem Mantel gemeinsamen Mittelpunkt verschwenkbar ist und an der Stirnfläche seines außerhalb der Glocke gelegenen Endes den Dichtring trägt.

Die Abdichtung zwischen dem Inneren der Schleusenkammer und dem äußeren Medium wird vorzugsweise durch einen Dichtring erreicht, der in einer Nut sitzt, die sich am Außenumfang des im Inneren der Glocke befindlichen Endes des Mantels befindet.

An diesem Ende des Mantels ist vorzugsweise ein Verstärkungsflansch angeschweißt, der an seiner Außenfläche einen Belag aus einem Lagermetall, beispielsweise Bronze, trägt, der auf den Innendurchmesser der Glocke bearbeitet ist.

Die Glocke besitzt vorzugsweise am Innenumfang ihres freien Endes eine Nut, in der ein Dichtring sitzt. Der Raum zwischen dem Mantel, der Glocke und den beiden Dichtringen ist mit öl gefüllt, das auf einem

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konstanten, von dem hydrostatischen Druck leicht abweichenden Druck gehalten wird.

Das freie Ende der Glocke trägt vorzugsweise einen in einer diametralen Ebene gelegenen Flansch, an dem ein Gegenflansch mit sphärischer Innenfläche befestigt ist, der den Mantel in die Glocke eingesteckt hält. Dieser Gegenflansch trägt an seiner Innenfläche einen auf den Außendurchmesser des Mantels bearbeiteten Belag aus einem Lagermetall und ist ferner mit der den Dichtring enthaltenden Nut versehen. Die Glocke und der Mantel sind durch verschwenkbare Kolben-Zylinder-Einheiten miteinander verbunden, mit denen die Verschwenkung des Mantels gegenüber der Glocke bewirkt werden kann; diese können euch nur als Bremse zur Verlangsamung der Bewegung des Mantels gegenüber der Glocke benutzt werden, indem man den Mantel sich unter den Schubwirkungen zum Zeitpunkt des Anlegens selbst verschwenken läßt.

Zur Vergrößerung des Durchmessers der öffnung der Schleusenkammer ist um dem freien Ende des Mantels herum ein auf das freie Eiade zu divergierender, kegelstumpf förmiger Kranz angeschweißt, an dessen freiem Ende ein Flansch vorgesehen ist, in dessen Stirnfläche eine einen wulstringförmigen Dichtring enthaltende Nut vorgesehen ist.

Zur Dämpfung des Stoßes bei dem Anlegen ist ein von Dämpfern getragener Ring aus einem elastischen Material im Inneren des Mantels in Nähe dessen freien Endes so befestigt, daß sich der Ring vor dem Anlegen etwas außerhalb des Mantels befindet.

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Die sphärische Form der erfindungsgemäßen Schleusenkammer, die aus zwei gegeneinander verschwenkbaren Teilen besteht, besitzt den Vorteil, daß sie sich am besten dazu eignet, ohne bemerkenswerte Verformung die hohen Kräfte auszuhalten, die auf die Schleusenkammer einwirken, wenn sie gegenüber dem äußeren Medium unter Unterdruck gesetzt wird, und daß sie gleichzeitig ein Verschwenken des Mantels gegenüber der Glocke in allen Richtungen unter Beibehaltung der gegenseitigen Abdichtung gestattet.

Eine derartige Schleusenkammer ist zur Rettung von U-Booten oder Taucheinrichtungen in großen Tiefen bis zu mehreren Tausend Metern ausgebildet. Die Schleusenkammer, insbesondere ihr Mantel, verformt sich unter den sehr hohen Kräften, die hierbei auf sie einwirken. Ein sehr schwierig zu lösendes Problem besteht darin, zu vermeiden, daß diese Verformungen eine Blockierung des Mantels in der Glocke verursachen.

Wenn der Dichtring, der die Abdichtung zwischen dem Inneren der Schleusenkammer und dem äußeren Medium bewirkt, auf der Innenfläche der Glocke vorgesehen ist, so hat dies zur Folge, daß der Teil des Mantels, der aus der Glocke herausragt und der dem hydrostatischen Druck ausgesetzt ist, unsymmetrisch ist. Die Verformungen sind ebenfalls unsymmetrisch und können Blockierungen verursachen.

Gemäß einem bedeutenden Merkmal der Erfindung ist der Dichtring am Außenumfang des Endes des Mantels angeordnet, das sich in der Glocke befindet. Infolgedessen bleibt die gesamte Außenfläche des Mantels dem hydrostatischen Druck oder einem in dessen Nähe liegenden Druck ausgesetzt, so daß die Verformungen symmetrisch

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bleiben und keine Blockierung auftritt.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Zwischenraum zwischen der Glocke und dem Mantel durch einen zweiten Dichtring abgedichtet, der am Innenumfang des freien Endes der Glocke vorgesehen ist. Dieser zweite Dichtring bildet eine Verdoppelung des ersten Dichtrings und stellt eine zusätzliche Sicherung dar. Er gestattet die Füllung dieses Zwischenraums mit öl und verhindert ein Eindringen von Seewasser in diesen Zwischenraum. Dieses öl schmiert die Reibungsflächen des Mantels und der Glocke und isoliert die Hauptdichtung von dem Seewasser.

Das öl wird auf einem leichten Unter- oder Überdruck gegenüber dem hydrostatischen Druck gehalten, beispielsweise auf einem Über- oder Unterdruck von einigen hundert Gramm pro Quadratzentimeter.

Im Folgenden wir die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine zur Koppelung dienende Schleusenkammer gemäß der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt die Schleusenkammer 1 und den Rumpf eines U-Boots mit einer öffnung 3 für den Austritt der Mannschaft. Eine dichte, verschwenkbare Verschlußplatte 4 isoliert die öffnung 3 von dem Inneren des U-Boots.

An einem Rettungsfahrzeug ist ein zylindrisches Rohr 5 großen Durchmessers befestigt, durch das die Mannschaft des in Seenot geratenen U-Boots in das Rettungsfahrzeug gelangen kann.

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Die Schleusenkammer 1, auch Umsteige-Schleusenkammer genannt, ist an dem Rohr 5 durch einen Plansch 36 "bekannter Ausführung befestigt.

Die Schleusenkammer 1 besteht aus zwei Teilen: einem feststehenden Teil oder Glocke 6 und aus einem in dem feststehenden Teil verschwenkbaren Teil oder Mantel 7·

Die Glocke 6 hat die Form einer Halbkugel, die am oberen Ende abgeschnitten ist. Mit diesem oberen Ende ist sie an einem zylindrischen Stutzen 8 befestigt, der zu ihrer Befestigung an dem Rohr 5 über den Flansch 56 dient. Am oberen Ende der Glocke 6 ist ein verstärktes Teil 9 vorgesehen, das eine Ausstiegsöffnung aufweist, die durch eine dichte, verschwenkbare Verschlußplatte 10 verschlossen ist. Das freie Ende der Glocke befindet sich in der diametralen, zur Symmetrieachse X-X¹ senkrechten Ebene. Dieses freie Ende trägt einen angeschweißten Flansch 11, an dem ein Gegenflansch 12 angeschraubt ist.

An der Innenfläche dieses Gegenflansches ist ein Belag 15 aus einem Lagermetall, beispielsweise ein Bronzeauftrag, vorgesehen. Ferner besitzt der Gegenflansch eine Nut 14, in der ein wulstringförmiger Dichtring 15 sitzt.

Der verschwenkbare Mantel 7 bat die Form eines Kugelgelenkteils, der mit einem geringen Spiel in der Glocke sitzt und um den der Glocke und dem Kugelgelenk gemeinsamen Mittelpunkt schwenkbar ist. Im oberen Teil besitzt der Mantel einen angeschweißten Verstärkungsring 16, auf dessen Außenfläche ein Belag 17 aus einem Lagermetall vorgesehen ist. Dieser Belag ist auf den Innendurchmesser der Glocke 6 bearbeitet. Ebenso ist der

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Belag 13 auf den Außendurchmesser des Mantels 7 Gearbeitet. Diese beiden Beläge bilden die Reibungsflachen zwischen der Glocke und dem Mantel.

Der Verstärkungsring 16 weist an seinem Außenumfang eine Nut 18 auf, in der ein Dichtring 19 sitzt. Dieser Dichtring bildet die Hauptdichtung zwischen dem äußeren Medium und dem Inneren der Schleusenkammer.

Bei der Leerung der Schleusenkammer ist der Dichtring dem Unterschied zwischen dem hydrostatischen Druck und dem atmosphärischen Druck im Inneren der Schleusenkammer ausgesetzt. Der Zwischenraum 20 zwischen der Glocke, dem Flansch und den beiden Dichtringen 15 und 19 ist mit öl gefüllt, das auf einem Druck gehalten wird, der von dem hydrostatischen Druck leicht abweicht. Der Dichtring 15 bewirkt die Abdichtung zwischen dem umgebenden Medium und diesem Öl und ist somit nicht starken Druckdifferenzen ausgesetzt.

Der Zwischenraum 20 ist durch eine Leitung mit einem Akkumulator mit konstantem Druck (nicht dargestellt) verbunden, der auf bekannte Weise ausgebildet ist. Dieser Akkumulator besteht beispielsweise aus einem Zylinder, in dem ein Kolben gleitet, der an der entgegengesetzten Seite dem hydrostatischen Druck ausgesetzt ist. Eine Feder übt auf den Kolben eine Schubkraft in derselben Richtung wie das öl aus und die Kraft dieser Feder wird in Abhängigkeit von der gewünschten konstanten Druckdifferenz gewählt. Diese Druckdifferenz wird so berechnet, daß der Schub, der auf den Mantel 7 durch die Druckdifferenz zwischen seinen beiden Seiten ausgeübt wird, das scheinbare Gewicht des Mantels unter Berücksichtigung des auf diesen einwirkenden statischen Auftriebs kompensiert.

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Wenn die Oberfläche des in die Glocke eingesteckten

Mantels beispielsweise 3000 cm und das scheinbare Gewicht des Mantels Λ Tonne beträgt, genügt eine Druck-

differenz von 333 g/cm .

Dieser Unterdruck ist relativ gering und bringt keine großen Verformungen des Mantels mit sich, wenn dieser aus der Glocke bezüglich der Achse X-X¹ unsymmetrisch austritt.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der größte Teil des Zwischenraums 20 über der horizontalen Ebene, die durch den Mittelpunkt 0 der Glocke 6 läuft. In diesem "Fall wird dieser Zwischenraum 20 bezüglich dem umgebenden Medium auf einem leichten Unterdruck gehalten, so daß die Resultante der auf die beiden Seiten des Mantels 7 einwirkenden Druckdifferenzen das scheinbare Gewicht des Mantels kompensiert.

Bei einer Abwandlung, bei der sich der Zwischenraum 20 zum größten Teil unter der horizontalen Ebene, die durch den Mittelpunkt 0 läuft, befindet, wird der Zwischenraum 20 auf einem Druck gehalten, der etwas größer als der hydrostatische Druck ist.

Das öl, das den Zwischenraum 20 ausfüllt, dient zum Schmieren der Kontaktflächen des Mantels und der Glocke. Es verhindert ferner, daß das Seewasser in den Zwischenraum 20 eintritt und mit dem Dichtring 19 in Kontakt kommt.

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 21 sind an einer an der Glocke 6 befestigten Achse 22 und an einer an

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dem Hantel befestigten Achse 23 angelenkt. Sie können an einen ölverteiler angeschlossen sein, der von dem Rettungsfahrzeug aus gesteuert wird. In diesem Fall bewirken sie die Verschwenkung des Mantels bezüglich der Glocke. Sie können auch an einen geschlossenen Kreis angeschlossen sein, so daß sie wie Bremsen wirken, die die Bewegungen des Mantels bezüglich der Glocke verlangsamen, wenn der Mantel mit dem Rumpf 2 in Kontakt kommt.

Der Mantel 7 besitzt einen kegelstumpfförmigen Kranz 24-, der an seinem freien Ende angeschweißt ist und von der Schleusenkammer aus nach außen divergiert. Dieser Kranz besitzt einen Flansch 25> der an seinem freien Ende angeschweißt ist. In diesem Flansch ist eine kreisförmige Nut 26 vorgesehen, die an der Stirnfläche 27 des Flansches, die an dem Rumpf 2 zum Anliegen kommt, ausmündet. In dieser Nut sitzt ein wulstringförmiger Dichtring 28, der durch den durch den Unterdruck in der Schleusenkammer verursachten Saugeffekt an dem Rumpf 2 zusammengedrückt wird.

Ein Ring 29 aus einem elastischen Material wird von Dämpfern 30 getragen, die an dem Innenumfang des Mantels in Nähe der freien öffnung befestigt sind.

Bevor die Schleusenkammer mit dem Rumpf 2 in Kontakt ist, steht der Ring 29 an dem Mantel etwas hervor, so daß die erste Berührung zwischen dem Rumpf und der Schleusenkammer an diesem Ring stattfindet, der den Stoß dämpft. Dann werden die Dämpfer 30 durch Einwirkung des Unterdrucks in der Schleusenkammer zusammengedrückt und der Ring 29 tritt in das Innere des Mantels zurück.

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In der Zeichnung ist ein Schlauch 31 mit einem Saugkopf 23 dargestellt. Dieser Schlauch ist an Pumpen angeschlossen, die in dem Bettungsfahrzeug vorgesehen sind und die Entleerung des in der Schleusenkammer enthaltenen Wassers nach dem Anlegen gestatten.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeisr >iel beschränkt, sondern läßt verschiedene Änderungen zu.

Neben dem oben beschriebenen speziellen Anwendungsbeispiel der Rettung einer Mannschaft aus einem in Seenot geratenen Fahrzeug, gestattet die erfindungsgemäße Schleusenkammer ganz allgemein die überführung einer Mannschaft zwischen einem mit der Schleusenkammer ausgerüsteten Fahrzeug und einem feststehenden oder beweglichen, unter Wasser befindlichen Körper.

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Claims

P a t e η tan s ρ r ü c h e

1. jBaugnapfförmige Schleusenkammer mit einem Dichtring r Ausrüstung eines Unterwasserfahrzeugs für seine

dichte Koppelung mit der öffnung eines unter Wasser befindlichen Raums, bestehend aus einer Glocke in Form einer abgeschnittenen Halbkugel, die um einer öffnung des Unterwasserfahrzeugs herum befestigt ist, und einem Mantel in Form eines Kugelgelenkteils, der in die Glocke mit einem geringen Spiel dicht eingesteckt ist, der um den der Glocke und dem Mantel gemeinsamen Mittelpunkt herum schwenkbar ist und der an der Stirnfläche seines außerhalb der Glocke befindlichen Endes den Dichtring trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel in Form eines Kugelgelenkteils am Außenumfang seines in die Glocke eingesteckten Endes eine Nut aufweist, in der ein Dichtring zur Abdichtung zwischen dem Mantel und der Glocke sitzt, daß die Glocke am Innenumfang ihres freien Endes eine Nut aufweist, in der ein Dichtring sitzt, und daß der Raum zwischen dem Mantel, der Glocke und den beiden Dichtringen mit einem Schmierfluid gefüllt ist, das auf einem von dem hydrostatischen Druck leicht abweichenden Druck gehalten wird, wobei die konstante Differenz zwischen den beiden Drücken so eingestellt ist, daß das scheinbare Gewicht des verschwenkbaren Mantels aufgehoben wird und sein hydrostatischer Auftrieb in der halbkugelformigen Glocke bewirkt wird.

2. Schleusenkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Mantel einen an dem Außenumfang des in die Glocke eingesteckten Endes

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angeschweißten Verstarkungsflansch besitzt, der an seiner Außenfläche einen Belag aus Lagermetall aufweist, der auf den Innendurchmesser der Glocke bearbeitet ist.

3. Schleusenkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an dem freien Ende der Glocke ein Flansch vorgesehen ist, der in einer diametralen Ebene liegt und an dem ein Gegenflansch mit sphärischer Innenfläche angeschraubt ist.

4. Schleusenkammer nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß die Innenfläche des Gegenflansches mit einem Lagermetall belegt ist, das auf den Außendurchmesser des Mantels bearbeitet ist, und mit der den Dichtring enthaltenden Nut versehen ist.

5. Schleusenkammer nach einem der Ansprüche Λ bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sie verschwenkbare Kolben-Zylinder-Einheiten besitzt, die die Glocke mit dem Mantel verbinden.

6. Schleusenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß um das freie Ende des Mantels herum ein kegelstumpfförmiger, divergierender Kranz angeschweißt ist, an dessen freiem Ende ein Flansch vorgesehen ist, in dem eine einen wulstringförmigen Dichtring enthaltende Nut vorgesehen ist.

7· Schleusenkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen Ring aus einem elastischen Material aufweist, der von Dämpfern

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getragen wird, die im Inneren des kugelgelenkförmigen Mantels in Nähe des freien Endes so befestigt sind, daß sich der Ring vor dem Anlegen etwas außerhalb des Mantels befindet.

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