DE2819444A1

DE2819444A1 - Unbemanntes unterwasserfahrzeug mit selbstantrieb

Info

Publication number: DE2819444A1
Application number: DE19782819444
Authority: DE
Inventors: Rene Hervieu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1978-11-16
Also published as: NZ187168A; ES469417A1; NO781563L; DE2819444B2; BE866626A; SE7805038L; ZA782593B; IT7849205A0; US4448145A; JPS58772B2; NL7804783A; FR2389533B1; JPS549888A; NO147141C; FR2389533A1; AU523279B2; AU3577678A; GB1598776A; DE2819444C3; CA1090201A

Description

DR. ING. F. AVUESTHOFF DR. E. ν. PECHMANN

DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ PATENTANWÄLTE

SOOO MÜNCHEN 90 SCII-WÜIOEnSTHASSE S TELEFON (0S9) CO20Cl TELEX 5 24: 070

TlSXjEGIlAMMX: : PSOTECTPATENT MÜNCHEN

1A/G-50 907 3.Mai 1978

Patentanmeldung

Anmelder: Rene HERVIEU

20, rue du Calvaire 44000 NANTES, Frankreich

Titel:

Unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit Selbstantrieb

8038U/06Ö7

DR. ING. F. AVTTERTITOFK DH. 15. ν. 1'15CII MANN DK. ING. D. IiKHRKNS VIVIi. ING. K. GOKTZ PATENTANWÄLTE

81)00 MÜNCHEN OO SCIIVVKIOBHSTHASSK 2 TKI.EFOK (OBO) 00 UO 01 TELEX 5 84 070

TBI.KOIIAHME t I'HOTEOTPATENT MÜNOHEX

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Beschreibung

Unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit Selbstantrieb

Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit Selbstantrieb, das als Nutzfahrzeug, insbesondere als Arbeitsgerät in der Hauptsache einerseits zum Abbauen und Laden von polymetallischen Knollen in großen Tiefen unter der Wasseroberfläche von Ozeanen und zum Transportieren derselben an die Wasseroberfläche und andererseits für die Tiefseefischerei und die Bergung von versunkenen Gegenständen ausgelegt ist.

Es gibt deutliche Zeichen für die Erschöpfung der Pestland-Bodenschätze. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts muß die Menschheit die Möglichkeit geschaffen haben, den größten Teil ihres Bedarfs an Nahrungsmitteln, Energie und Bodenschätzen aus den Ozeanen zu gewinnen.

Der Umfang der am Grund der Ozeane lagernden Eeserven an polymetallischen Knollen ist im Vergleich mit den Pestlandreserven an bekannten edlen Erzen unermeßlich.

Unter den ins Auge gefaßten Verfahren zur Gewinnung dieser Knollen sind einige noch nicht über die gedankliche Passung

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hinausgekommen. Jedoch haben zwei Gewinnungsverfahren das Stadium der Heeresversuche erreicht. Das eine Verfahren besteht darin, die Knollen am Meeresgrund anzuhäufen und in ein Steigrohr einzuführen, über welches das Sammelgerät am Meeresgrund mit dem an der Wasseroberfläche schwimmenden oder nur wenig getauchten Lagergerät oder Speicherfahrzeug verbunden ist. Das andere Verfahren beruht auf dem Abräumen nach dem Noria-Prinzip mit einem sehr großen, sich ständig drehenden Hing, an dem Kübel oder Löffel befestigt sind. Sie Durchführung des einen oder des anderen dieser Verfahren von einer im Meer in Stellung gebrachten Plattform aus stößt auf die Schwierigkeiten, die sich aus der großen Tiefe von im allgemeinen etwa 4000 bis 6000 Meter ergeben, in der sich die derzeit bekannten großen Lagerstätten befinden.

Als erste werden jene Lagerstätten ausgebeutet werden, die sich auf ungefähr ebenen Meeresgrundflächen befinden. Diese bestehen nun häufig aus zähem und klebendem fön. Eine derartige Beschaffenheit der Meeresböden macht den für Arbeiten in geringer Tiefe bereits beabsichtigten Einsatz von Fahrzeugen auf Rädern, Eaupen oder Kufen schwierig, wenn nicht unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit Selbstantrieb zu schaffen, welches das Abräumen und Laden der Knollen und den Transport der gewonnenen Erzeugnisse zur Wasseroberfläche selbsttätig vorzunehmen vermag, ohne daß zwischen der Unterwasser-Lagerstatte, die aegebeutet wird, und den Lager- oder Speiehervorrichtungen an der Wasseroberfläche oder in deren Nähe irgendeine körperliche Verbindung besteht. Ferner soll sich dieses Unterwasserfahrzeug am Meeresgrund ohne Gefahr des Einsinkens fortbewegen können. Einerseits soll sein scheinbares Gewicht so klein wie möglich sein, unabhängig von der Größe seiner Beladung, und andererseits soll, abgesehen von der Abräumvorriohtung, seine Berührungsfläche mit dem Meeresgrund praktisch vernaehlässigbar sein.

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Ferner ist die Erfindung darauf gerichtet, dasselbe Unterwasserfahrzeug für die Tiefseefischerei zum direkten Fangen kleiner Fische ohne Verwendung eines Grund(schlepp)netzes auszugestalten. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines im Seerettungsdienst einsetzbaren Unterwasser fahrzeuges zum Bergen von versunkenen Gegenständen.

Von der Gestalt her unterscheidet sich das Unterwasserfahrzeug nach der Erfindung von einem herkömmlichen Unterwasserfahrzeug dadurch, daß an seinem unteren Teil flexible Schürzen aus Kunststoff angeordnet sind, welche es gestatten, das Unterwasserfahrzeug während des Abräumens über dem Heeresgrund in Schwebe zu halten. Von diesem besonderen Merkmal abgesehen, sind bei seiner Formgebung die Probleme des Fortbewegungswiderstandes und der Stabilität bei Überwasser- und Tauchfahrt berücksichtigt worden. Bei Überwasserfahrt muß das Unterwasserfahrzeug die ausreichenden nautischen Eigenschaften aufweisen, die es ihm gestatten, unter Berücksichtigung der ozeanografisehen und meteorologischen Gegebenheiten der vorgesehenen Einsatzgebiete geschleppt zu werden. Bei Tauchfahrt bleibt derselbe Betrag seines Abfang- oder Aufrichtemomentes erhalten, unabhängig von der gewählten Neigungsebene. Die Massenverteilung an Bord des Unterwasserfahrzeuges muß so sein, daß der Abstand zwischen seinem Schwerpunkt und seinem Volumenzentrum so groß wie möglich ist, und daß die Verbindungsgerade zwischen diesen Zentren mit der vertikalen Aehse der "Wechselbehälter*¹ genannten Ladevorrichtung zusammenfällt, wodurch eines der hauptsächlichen Merkmale des Unterwasserfahrzeuges gebildet ist. Daraus folgt, daß durch das Beladen, Überladen oder Entlasten dieser Ladevorrichtung der Trimm und die Krängung des Unterwasserfahrzeuges nur eine sehr geringe Änderung erfahren. Der Fahrzeugrumpf ist von einem Gerippe und einer äußeren Hülle aus verstärktem Kunstharz gebildet. Bei der Wahl der mit dem Meerwasser in Berührung kommenden Werkstoffe sind die Erosion und Korrosion erzeugenden Erscheinungen berücksichtigt. Die Schwimmfähigkeit des Unterwasserfahrzeuges ist durch eine Gruppe von in Fig. 1 in

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vereinfachter Weise durch eine Schraffierung dargestellten Matten aus Xeiehtwerkstoffen gewährleistet, die der Wirkung des hydrostatischen Druckes großer Tiefen widerstehen. Das Unterwasserfahrzeug ist in seiner Gesamtheit von fünf voneinander getrennten Fahrzeugteilen gebildet, welche mit Meerwasserablaß- und Entlüftungseinrichtungen versehen sind und im Falle von Beschädigung ihrer Ausrüstungen ohne weiteres auswechselbar sind.

Das Unterwasserfahrzeug nach der Erfindung ist für alle Arbeitsvorgänge einsetzbar, die auf Meeresböden in beliebiger Tiefe auszuführen sind, insbesondere für die Ausbeutung von Unterwasser-Erzlagerstätten, für die Tiefseefischerei und für die Bergung versunkener Gegenstände.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 einen !Längsschnitt durch das Unterwasserfahrzeug,

Pig. 2 einen Querschnitt dureh das Unterwasserfahrzeug in dem Arbeitsteil genannten Fahrzeugteil, der die "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung enthält,

Pig. 3 eine Draufsicht einer Einzelheit der am Bug des Unterwasserfahrzeugs angeordneten Ansaugöffnung für die Knollen,

Pig. 4, 5» 6 und 7 Ansichten der "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung in verschiedenen Füllzuständen,

Fig. 8 eine Untersicht des Unterwasserfahrzeuges, welche die Bauteile zum Inschwebehalten des Unterwasserfahrzeuges über dem Meeresboden zeigt,

Fig. 9 eine vereinfachte Seitenansicht des Unterwasserfahrzeuges in einer Ausführungsform für die TiefSeefischerei, und

Fig. 10 eine vereinfachte Seitenansicht des Unterwasserfahrzeuges in einer Ausführungsform für die Bergung von versunkenen Gegenständen.

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Beim gezeigten Beispiel ist das Unterwasserfahrzeug gemäß Fig. 1 zusammengesetzt aus

- einem Antriebs- oder Vortriebsteil I,

- einem die elektrischen und elektronischen Geräte enthaltenden Elektrik- und Elektronikteil II,

- einem die Arbeitsauslastung enthaltenden Arbeitsteil III,

- einem die Energiequellen enthaltenden Energieversorgungsteil IV und

- einem Vorder- oder Bugteil V.

Der hintere oder heckseitige Vortriebsteil I weist einen Vortriebspropeller 10 auf, der mit einer KORT-Düse versehen und von einem Elektromotor 11 antreibbar ist und zusammen mit einer Düse 12 mit quer angeordneter Achse für die Portbewegungen des Unterwasserfahrzeuges in allen Eichtungen in einer waagerechten Ebene sorgt. Zur Ausstattung des Vortriebsteils I.gehören ferner ein Quecksilber-Trimmtank I3_f eine Vorrichtung 14 zum Loten und Bestimmen der Radialgeschwindigkeiten vom Typ DOPPIER-Sonargerät mit vertikaler Aehse und ein elektromagnetisches Log 15 zum Messen der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeuges in der Vertikalen.

Der Elektrik- und Elektronikteil II hat eine die elektrischen Geräte enthaltende dichte und druckfeste Kugel 20 und eine die elektronischen Geräte enthaltende Kugel 21 von gleicher Konstruktion und weist ferner einen Öl enthaltenden starren Behälter 22 aus Metall auf, der mit einem flexiblen Behälter 23 aus Kunststoff über eine Förderpumpe 24 in Verbindung steht, die das Öl zwischen den Behältern 22 und 23 in beiden Richtungen zu fördern vermag. Die Baugruppe mit den Behältern 22 und 23 und der Förderpumpe 24 kann durch eine Baugruppe nur mit dem Behälter 22 und der Förderpumpe 24 ersetzt sein. In diesem Falle enthält der Behälter 22 Meerwasser. Der Quecksilber-Trimmtank 13 im Vortriebeteil I ist mit einem im Bugteil V angeordneten weiteren Trimmtank 50 über eine Leitung verbunden, in welcher eine Queckeilber-Trimmtank-Pumpe 25 angeordnet ist. Die Ausstattung des Elektrik- und Elektronikteils II ist durch eine Quecksilber-

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Aufrichtetank-Pumpe vervollständigt. Die Pumpe 25 und die letztgenannte Pumpe sind von zwei potentiometrischen Pendeln betätigbarι die in der Kugel 21 angeordnet sind und deren Schwingungsebenen zur Längs- bzw. Querebene des Unterwasserfahrzeuges parallel sind.

Am oberen Abschnitt des Elektrik- und Elektronikteils II sind Temperatur-, Druck- und Salzgehaltsfühler 26, ein Ultraschall-Empfänger/Sender 27 und ein Funksender 28 für die eventuelle Ortung des Unterwasserfahrzeuges bei Tauchfahrt angeordnet» Zusätzlich zum Punksender 28 oder an seiner Stelle kann eine Elektronenblitz-Signallampe verwendet sein.

Der untere Abschnitt des Elektronik- und Elektrikteils II, des Arbeitsteils III und des Energieversorgungsteils IV trägt eine Umfangsschürze 29 aus flexiblem Kunststoff, die ein gegenüber dem Außenwasser unter einem geringen Überdruck stehendes Flüssigkeitsvolumen einschließt und so eine Art Wasserkissen schafft, welches das Unterwasserfahrzeug über dem Meeresgrund in der Schwebe hält. Die Umfangsschürze 29 ist mit einer waagerechten Ballastgewichts-Kette 210 versehen, welche bei dem mit stark verringerter Geschwindigkeit durchgeführten Manöver des Auf-Grund-Legens im Abstand von einigen Metern vom Meeresgrund das vertikale Fallen der Umfangsschürze 29 in die Arbeitsstellung gewährleistet. Während der Sinkfahrt des Unterwasserfahrzeuges sind diese Umfangsschürzen 29 durch die Wirkung von Elektromagneten auf die Ballastgewichts-Kette 210 an der Unterseite des Rumpfes in Anlage gehalten.

Der Arbeitsteil III hat eine Zentrifugalpumpe 30, welche in dem das Wasserkissen bildenden, von der Umfangsschürze 29 eingeschlossenen Wasservolumen einen Überdruck erzeugt. Die Ansaugöffnung dar Zentrifugalpumpe 30 ist an der Vertikalen angeordnet, welche durch den Schwerpunkt G und das Volumenzentrum 0 des Unterwasserfahrzeuges geht. Die Einleitung des Druckwassers in das Wasserkissen geschieht über Öffnungen, die in der Längsebene des Unterwasserfahrzeuges angeordnet

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sind. Die Zentrifugalpumpe 30 dient ebenfalls zum Beschleunigen oder Verlangsamen der Bewegung des Unterwasserfahrzeuges in der Vertikalen. Der Arbeitsteil III weist ferner eine Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31 auf, die an eine "Wechselbehälter" genannte Ladevorrichtung 32 angeschlossen ist, welche zur Aufnahme der zu gewinnenden Produkte Knollen oder Fische - bestimmt ist und deren vertikale Achse mit der Verbindungslinie G-C des Schwerpunktes G und des Volumenzentrums 0 des Unterwasserfahrzeuges zusammenfällt. Die von der "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung 32 und ihren Zusatzgeräten gebildete Baugruppe ist am Gerippe des Unterwasserfahrzeuges von Elektromagneten oder einem beliebigen anderen Hilfsmittel gehalten, das im Falle eines Zurückhaltens des Unterwasserfahrzeuges am Meeresgrund einen sofortigen Ballastabwurf gestattet. Im Innern eines die "Wechselbehälter"-Ladevorriehtung 32 bildenden zylindrischen Gehäuses ist eine flexible Membran 33 aus Kunststoff angeordnet, die einen "Handschuhfinger¹¹ bildet und sich wie ein solcher umzustülpen vermag, um während des Ladens das vom Meeresgrund gewonnene Produkt und die Ballastmasse ständig voneinander getrennt zu halten. Zu den Zusatzgeräten der "Weehselbehälter"-Ladevorrichtung 32 gehört eine Dosiervorrichtung 24 mit archimedischer Spirale für den automatischen Ballastabwurf mit Antrieb durch einen Elektromotor 35» der durch einen Druekdifferenzfühler steuerbar ist. Die Übertragungswelle zwischen dem Elektromotor 35 und der Dosiervorrichtung 34 trägt eine Steuerkurve 36, welche über eine Hubrolle einen konischen Rüttler betätigt, der im unteren Teil der Ladevorrichtung 32 angeordnet ist und zur Aufgabe hat, in der körnigen Ballastmasse unter der Membran 33 Brücken-, Muldenoder Schachtbildung zu vermeiden und ein gleichmäßiges Ablaufen der Ballastmasse zu sichern. Für das Ablaufen der Ballastmasse und das Ausstoßen des von der Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31 geförderten Wassers dient eine seitliche Auslaßöffnung 37.

Der Energieversorgungeteil IV weist als Bleiakkumulatoren mit neutraler und isolierender Flüssigkeit ausgebildete

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Akkumulatorenbatterien 40 auf, die in mit der äußeren Umgebung im Druckgleichgewicht stehenden Kästen angeordnet sind. Selbstverständlich sind für den Betrieb der elektronischen Geräte weitere, zusätzliche Energiequellen wie Akkumulatoren und Trockenzellen vorhanden. Der untere Abschnitt des Energieversorgungsteils IV weist eine Ansaugöffnung 41 auf, die mit der Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31 über eine halbstarre Leitung 42 verbunden ist.

Der Bugteil V enthält einen Quecksilber-Trimmtank 50, der mit dem ähnlichen Trimmtank -13 des Vortriebsteils I in Verbindung steht. Für das Tiefseefischen kann ein beispielsweise von Elektronenblitzlampen gebildeter Scheinwerfer 51 vorhanden sein.

Die elektrischen Kabel sind von zweckentsprechender Ausführung, unter den vorgesehenen Druckbedingungen dicht und für Umspülung durch abwechselnd warmes und kaltes Wasser geeignet. Die Datenübertragung innerhalb des Unterwasserfahrzeuges geschieht so weit wie möglich mit optischen Fasern.

Die von einem geraden, kreisrunden
^MWechselbehälter^lf-Ladevorriehtuas 32 ist an ihrer Basis mit einem Gitter m-n mit der in Fig. 5 dargestellten Gestalt versehen. Die eine Tasche bildende Membran 33 aus Kunststoff ist mit ihrem Hand auf halber Höhe des Zylinders an dessen Innenumfang befestigt. Ein großes, scheibenförmiges Verschlußstück B (Fig. 6) ist in einen mit dem Boden der Tasche einstückig bzw. fest verbundenen Kranz eingeschraubt. In der in Fig. 4 gezeichneten oberen Stellung ist das Verschlußstück B nicht am oberen Teil des Zylinders, sondern in einem Abstand h von diesem angeordnet, um ein bestimmtes "Überlade"-Volumen zu schaffen. Das Hauptteil der "Wechselbehälter "-ladevorrichtung 32 ist mit Spiel in einen kegelstumpf förmigen Trichter aus verstärktem Kunstharz eingesetzt, dessen unterer Abschnitt über der Dosiervorrichtung 34 mit archimedischer Spirale mündet, welche vom Elektromotor 35 aus

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über eine Übertragungswelle betätigbar ist, welche die Steuerkurve 36 trägt, die über eine Hubrolle und ein Ge-Btänge einen Rüttelkegel W aus Metall antreibt. Dieser gewährleistet das gleichmäßige Abfließen der Ballastmasse, die danach am Auslaß der Dosiervorrichtung 34 von dem durch die Zentrifugalpumpe 31 ständig geförderten Wasser mitgerissen wird. Der kegelstumpfförmige Trichter ist um eine waagerechte Achse o* beweglich. Seine Bewegung um die Achse o* ist durch einen mit ihm fest verbundenen Hebelarm o'-d begrenzt, dessen

Endstück d auf einem Druckdifferenzfühler C auf ruht, der

P zu jedem Zeitpunkt das Gewicht der "Wechselbehälter^-Lade vorrichtung 32 anzeigt. Der Trichter weist ferner in seinem oberen Teil einen zentralen Schalter I auf. Der Inbetriebnahme der Ladevorrichtung 32 geht das Einfüllen der körnigen Ballastmasse voraus. Wenn die eine Tasche bildende Membran

33 umgestülpt ist, ist der das Verschlußstück B tragende Kranz im oberen Teil angeordnet. Bei abgenommenem Versehlußstück B wird die körnige Ballastmasse über eine bewegliche Rutsche eingefüllt. Nach dem Einfüllen der Ballaetmasse und dem Instellungbringen des VerschlußStückes B wird das Hauptteil der Ladevorrichtung 32 mit einem einen Deckel bildenden konzentrischen Zylinder S abgedeckt, der mit der Druckseite der Zentrifugalpumpe 31 in Verbindung steht) der untere Abschnitt des genannten Deckels weist zwei Leitungen IT und N* auf, die zum Auslaß der Dosiervorrichtung

34 und von dort zu zwei großen, außen angeordneten, seitlichen, kiemenförmigen Öffnungen V und V* führen, dvreh die die Ballastmasse austritt. Eine über dem oberen Abschnitt des Hauptteils der Ladevorrichtung 32 angeordnete Ablenkvorrichtung gewährleistet eine bessere Verteilung des von der Zentrifugalpumpe 31 geförderten Gemische aus Wasser und gewonnenen Produkten.

Das Ansaugen der Knollen geschieht Hit eimern Ansaugrohr E (Pig. 3)» das in einem trapezförmigen Rechen i-j-k-1 endet, dessen Zähne oder Zinken am Hand von kleinen Schürzen aus flexiblem Kunststoff angeordnet sind. Der Rechen i-j-k-1 ist mit einer wellenförmigen Platte i'-j'-k'-l* aus verstärktem

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Kunstharz abgedeckt, die ein stark ausgeprägtes Sägezahnprofil aufweist, dessen Stufen das von der Zentrifugalpumpe 31 über die halbstarre Leitung 42 angesaugte Wasser A (Fig. 1 und 3) in einer Wirbelbewegung gegen den Meeresgrund richten. Diese Wirbelbewegung ruft das Ablösen der Knollen hervor, welches schon durch das Wasser eingeleitet worden ist, das unter Druck zwischen den Zinken des Rechens i-jj-k-l unter den Schürzen hindurchströmt. Die losgelösten Knollen werden dann in Richtung der "Wechselbehälter^M-Ladevorriohtung 32 transportiert. Die den Rechen i-j-k-1 abdeckende Platte i'-j'-k'-l' ist um eine Achse x-x* beweglich; die Drehung um die Achse x-x¹ gestattet ihr, sich unter der Wirkung eines Stoßes und während der Sinkfahrt des Unterwasserfahrzeuges hochzuklappen. Die Breite i-1 des Rechens i-3-k-l ist von den Abmessungen des Unterwasserfahrzeuges abhängig: es lassen sich mehrere Rechenelemente zusammenfügen, von denen jedes mit einer eigenen Ansaugleitung versehen ist.

Die Knollen werden unter Ausnutzung der Schwerkraftwirkung in das "Überlade"-Volumen bzw. den "Überlade"-Raum im oberen Teil der Ladevorrichtung 32 geschüttet. Bevor das obere Niveau des "Überlade"-Raumes erreicht ist, schaltet der Druckdifferenzfühler C (Pig. 4) den Elektromotor 35 für den Antrieb der Dosiervorrichtung 34 ein. Letztere gibt die Menge an Ballastmasse frei, die notwendig ist, um das Gewicht der "Wechselbehälter^M-Ladevorrichtung 32 auf den festgelegten Wert zurückzubringen. Da die Ballastmasse nach Maßgabe der Beladung im Volumen abnimmt, sinkt der das scheibenförmige Verschlußstück B tragende Boden der Tasche nach unten (Fig. 6), bis der zylindrische Abschnitt des Hauptteils des "Wechselbehälters" gefüllt ist. Der Boden der genannten Tasche ruht dann an den Stäben des Gitters m-n auf; das scheibenförmige Verschluß stück B kommt mit dem Schalter L in Berührung (Fig. 7), der den sequentiellen Auftauchvorgang des Unterwasserfahrzeugeβ auslöst. Während des Auftauchvorganges schaltet sich die Ballastabwurfvorrichtung ein und gibt von der sich noch im

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kegelstumpfförmigen Abschnitt des "Wechselbehälters" befindlichen Ballastmasse einen Teil ins Meer ab, wobei auf diese Weise das scheinbare Gewicht der Baugruppe so weit verringert wird, bis es einen negativen Wert annimmt.

Der "Wechselbehälter" kann durch Abnehmen desselben nach Entfernen der abnehmbaren Wände des Arbeitsteils III vom Rumpf oder durch Abschrauben des scheibenförmigen Verschlußstückes B entleert werden, nachdem der untere kegelstumpfförmige Abschnitt und die Dosiervorrichtung 34 der Ballastabwurfvorrichtung, die mit ihm verbunden ist, weggeklappt worden sind, wobei das Unterwasserfahrzeug beispielsweise in einem Trockendock mit seinen beiden Seiten- oder Schlingerkielen Q und Q* an zwei Stapelschienen aufruht.

Am unteren Teil des Unterwasserfahrzeuges sind die Elemente der Umfangsschürze 29 befestigt, die beispielsweise Kammern 1, 2, 3 und 4 (Pig. 8) bilden, in denen je ein unter der Druck- bzw. Verdrängungswirkung der Zentrifugalpumpe 30 gegenüber dem Außenwaeser unter Überdruck stehendes Flüssigkeitsvolumen eingeschlossen ist, wodurch auf diese Weise Wasserkissen gebildet sind, auf denen das Unterwasserfahrzeug ruht. Das Wasser strömt ständig unter den Umfangsschürzen 29 hindurch aus, die eventuell in zwei Reihen angeordnet sein können. Auf diese Weise ist beispielsweise bei einer Druckdifferenz von 100 g zwischen Innen- und Außenseite der Wasserkissen jeder Quadratmeter Wasserkissenflache mit einer Kraft von 1000 kp beaufschlagt, die je Quadratmeter von unten nach oben auf die als plan angenommene Unterseite des Rumpfes wirkt, die von der Umfangslinie der Umfangsschürse 29 begrenzt ist.

Aus der Anwendung dieser Wasserkissen ergeben sieh mehrere Vorteile:

- Sas Auf-örund-Legen des Unterwasserfahrzeuges wird verbessert, da die Wasserkissen als Dämpfer wirken. Wie weiter oben angegeben, werden die Umfangsschürzen 29

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erst während dieses mit verringerter Geschwindigkeit durchgeführten Auf-Grund-Lege-Manövers und in einigen Meter Abstand vom Meeresboden in Arbeitsstellung gebracht, wobei die Elektromagnete zum Halten der Ballastgewichts-Kette 210 beispielsweise mit einem Schleppseil betätigt werden können.

- Es wird verhindert, daß sich das Unterwasserfahrzeug in den mehr oder weniger tragfähigen Meeresboden eindruckt, wenn aufgrund eines Punktionsfehlers der "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung 32 das scheinbare Gewicht des Unterwasserfahrzeuges zu groß würde.'

- Am Meeresboden wird ein großes Abfang- oder Aufrichtemoment erzeugt. Wenn z.B. das Unterwasserfahrzeug mit dem Bug voran steil nach unten fährt, kommen die beiden Wasserkissen in den vorderen Kammern 3 und 4 stärker zur Wirkung und erzeugen eine größere Tragkraft, während die von den beiden Wasserkissen in den hinteren Hämmern 1 und

.erzeugte Tragkraft
2/durch das leichtere Abströmen des Wassers unter den Umfangsschürzen 29 hindurch geringer wird.

- Beim Wiederauftauchen löst sich das Unterwasserfahrzeug leichter vom Meeresboden, da es diesen nur mit den unteren Enden der Umfangsschürzen 29 berührt. Dieses Abheben wird durch die verstärkte Ansaugu^s nach oben der Zentrifugalpumpe 30 (Fig. 1) und durch die daraus sich ergebende Zunahme des Überdruckes in den Wasserkissen erleichtert. Den Vortrieb des durch die Wasserkissen in Schwebe gehaltenen Unterwasserfahrzeuges über dem Meeresboden besorgen der hinten angeordnete und mit einer KORT-Düse versehene Vortriebspropeller 10, die von der Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31 im vorderen Bereich hervorgerufene Wasseransaugung und der Ausstoß dieses Wassers nach außen an den seitlichen "Kiemen" oder Öffnungen V und V¹, deren Achse nach hinten gerichtet ist (Fig. 1,2 und 4).

Die Bewegungen des Unterwasserfahrzeuges in der waagerechten Richtung sind mit einem Kreiselkompaß und einem Selbststeuergerät, die in der Kugel 21 angeordnet sind, nach

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vorgewählten Kursen steuerbar, beispielsweise nach einem Sinkkurs oder einem Kurs entlang des Meeresbodens und einem Auftauchkurs, wobei die Steuer- bzw. Regelvorrichtung für die Kursrichtung des Unterwasserfahrzeuges im Wasser und entlang des Meeresgrundes auf die quer angeordnete Düse wirkt. Bei Einsatz des Unterwasserfahrzeuges insbesondere für den Tief seefang sind seine Kurse auch über Ultraschall mit dem Ultraschall-Empfänger/Sender 27 steuerbar.

Die Bewegungen des Unterwasserfahrzeuges in der vertikalen Richtung für die Sink- und Auftauchfahrt sind so steuerbar, daß es unter Gewährleistung maximaler Sicherheit nur ein Minimum an Energie zu liefern braucht. Hierfür ist das Unterwasserfahrzeug mit

- einem !Tauchtank und

- Quecksilber-Trimm- und -Aufrichtetanks ausgestattet.

Auf halber Tiefe gestattet es die Förderpumpe 24, Öl aus dem kugelförmigen, starren Behälter 22 in den flexiblen Behälter 23 aus Kunststoff oder in umgekehrter Richtung zu pumpen, um ohne Gewichtsveränderung das dem hydrostatischen Auftrieb unterworfene Gesamtvolumen des Unterwasserfahrzeuges zu ändern. Diese Vorrichtung läßt sich durch einen kugelförmigen Behälter aus Metall ersetzen, in den sich zum Verändern des Gewichts des Unterwasserfahrzeuges mit einer Pumpe Wasser einfüllen oder absaugen läßt. In großer Tiefe werden die mit archimedischer Spirale ausgestattete Dosiervorrichtung 34 von der Ballastabwurfvorrichtung der "Wechselbehälter^M-Ladevorrichtung 32 und die Zentrifugalpumpe 30 benutzt.

für die Steuerung und die automatische Betätigung ist ein Mikrorechner vorgesehen, der Daten von

- dem elektromagnetischen Log 15 erhält, welches die Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeuges in der Vertikalen mißt,

- den Temperatur-, Druck- und Salzgehaltfühlerη 26 und

- dem DOPPLER-Sonargerät 14.

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Pur den speziellen Pall, daß das Unterwasserfahrzeug für den Fischfang eingesetzt wird, läßt sich der Eintauchwert bzw. die Tauchtiefe über Ultraschall steuern. Das Auf-Grund-Iegen und das Abheben des Unterwasserfahrzeuges geschehen automatisch in einem sequentiellen Vorgang bzw. in einem Polgesteuervorgang: nach Ablauf einer bestimmten Aufenthaltszeit am Meeresboden wird das Wiederauftauchmanöver unabhängig davon ausgelöst, bis zu welchem Grad die "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung 32 beladen worden ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform und den Anwendungsfall gemäß der vorstehenden Beschreibung beschränkt, sondern läßt alle möglichen Varianten zu, soweit diese mit dem Gegenstand jedes der beigefügten Schutzansprühe nicht in Widerspruch stehen.

So läßt sich das Unterwasserfahrzeug in der Tiefseefischerei für den Pang von kleinen Fischen einsetzen. Seine Tauch- und Riehtungskurse sind dabei unter Benutzung des Ultraschall-Empfänger s/S enders 27 über Ultraschall von einem Versorgungsschiff aus fernsteuerbar, das sieh zur Sicherung einer besseren Ultraschallverbindung so dicht wie möglich senkrecht über dem Unterwasserfahrzeug aufhalten muß, welches eventuell mit einem akustischen Zielverfolgungssystem ausgestattet sein kann. Das weiter oben beschriebene Ansaugrohr E kann gemäß Pig. 9 durch eine Art von großem Trichter E¹ aus flexiblem Kunststoff ersetzt sein, der während der Sinkfahrt des Unterwasserfahrzeuges zusammengefaltet ist. Die vom Scheinwerfer 51 angelockten Fische werden von der Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31 angesaugt und in die "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung 32 abgegeben; diese ist an ihrem oberen Teil von einem Netz umschlossen, welches die Fische am Herausspringen aus der ladevorrichtung 32 hindert.

Eine andere mögliche Anwendung des Unterwasserfahrzeuges ist das Verbringen an die Wasseroberfläche von versunkenen Gegenständen, deren scheinbares Gewicht theoretisch höchstens

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gleich ist dem Gewicht der körnigen Ballastmasse in der "Wechselbehälter"-Ladevorrichtung 32, deren vertikale Achse gemäß der vorstehenden Beschreibung auf der Verbindungslinie des Schwerpunktes G und des Volumenzentrums C des Unterwasserfahrzeuges liegt.

Die durch diese Verbindungslinie gehende Querebene schneidet die Seiten- oder Schlingerkiele Q und Q¹ mit geraden Schnittflächen, welche Befestigungsstellen t und u (Pig. 9) für die Enden einer Kette bilden, die in ihrer Mitte einen Hubhaken r trägt, der außerhalb der Benutzungszeiten im Bugbereich des Unterwasserfahrzeuges gehalten ist. Bei der Bergung eines Gegenstandes M befindet sich der freigegebene Hubhaken r in der Stellung r¹. Der Hubhaken r läßt sich mit einem Arm handhaben, der aus einem bemannten Tief see-!Tauchkörper fernsteuerbar ist. Durch das Einschalten der mit einer archimedischen Spirale versehenen Dosiervorrichtung 34 in der Ballastabwurfvorrichtung der Ladevorrichtung 32 läßt sich eine Hebekraft zunehmender Stärke bis zum Abheben des versunkenen Gegenstandes M vom Meeresboden erzeugen. Die Dosiervorrichtung 34 ist beispielsweise durch Ultraschall vom bemannten Tauchkörper aus betätigbar.

Es kann auch die Benutzung von Hydraulikmotoren und, als Hauptenergiequelle, von Nickel-Cadmium-Akkumulatorenbatterien etc. vorgesehen sein.

Zum Verlangsamen der Sinkgeschwindigkeit des Unterwasserfahrzeuges läßt sich auch eine dynamische Bremse verwenden, die an einem Dreifuß über der Ansaugöffnung der Zentrifugalpumpe 30 befestigt ist und dessen Flügel ab einer bestimmten Geschwindigkeit unter der Wirkung der Wasserstromfäden aufklappen.

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Claims

Ansprüche

/O Unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit Selbstantrieb für große Tiefen zum Abräumen, Laden und Transportieren von polymetallischen Knollen an die Wasseroberfläche sowie für die Tiefseefischerei und zum Bergen von versunkenen Gegenständen, mit einem Gerippe und einer äußeren Hülle aus erosions- und korrosionsfesten Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet ,

daß es aus mehreren, voneinander trennbaren Fahrzeugteilen (I,II,III,IV,V) zusammengesetzt ist, von denen jedes Wasserablaß- und Entlüftungseinrichtungen aufweist und die Vorrichtungen für den Vortrieb, zum Inschwebehalten über dem Meeresboden, die elektrischen und elektronischen Geräte für die Betätigung, Peilung und Lenkung bzw. die Energieversorgungseinrichtungen enthalten, wobei eines der Fahrzeugteile (III) die Lade- und Entladevorrichtung (32) enthält, deren Kapazität weder den Trimm noch das scheinbare Gewicht des Fahrzeuges verändert.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil seiner Hülle eine Umfangsschürze (29) aus einem flexiblen Kunststoff aufweist, die ein gegenüber dem Außenwasser unter geringem Überdruck stehendes Flüssigkeitsvolumen einschließt, wodurch eine Art von Wasserkissen gebildet ist, welches das Fahrzeug über dem Meeresboden in Schwebe hält und es ihm ermöglicht, sioh auf ihm ohne Gefahr des Einsinkens fortzubewegen, und daß das auf diese Weise im Innern der ümfangsschürze (29) zurückgehaltene Wasservolumen durch Zwischentrennwände

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unterteilt ist, um unter dem Bug und dem Heck des Fahrzeuges je zwei - vordere und hintere - Wasserkissen zu bilden, wobei durch Ändern des Überdruckes in einer Kissen-Gruppe ein großes Aufrichtemoment erzeugt wird, um einen schlechten Trimm des Fahrzeuges zu korrigieren.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der im Einschließungsvolumen der TJmfangsschürze (29) unterhaltene Überdruck durch die von einer Zentrifugalpumpe (30) erzeugte Verdrängung erhalten ist, deren Ansaugöffnung an der Vertikalen angeordnet ist, die durch den Schwerpunkt (G) und das Volumenzentrua (C) des Fahrzeuges geht, wobei die Verdrängung in das Wasserkissen über Öffnungen geschieht, die in der Längsebene des Fahrzeuges im Innern der Umfangsschürze (29) angeordnet sind, und daß die Zentrifugalpumpe (30) die Bewegungen des Fahrzeuges in der Vertikalen zu beschleunigen und zu verlangsamen vermag.
4 ο Fahrzeug nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet , daß die XJmfangsschürze (29) mit einer waagerechten Ballastgewichts-Kette (210) versehen ist, welche dafür sorgt, daß die Umfangsschürze (29) bei dem einige Meter über Meeresgrund mit sehr verringerter Geschwindigkeit vorgenommenen Auf-Grund-Lege-Manöver vertikal in Arbeitsstellung fällt, wobei die Umfangs schürze (29) während der Sinkfahrt durch die Wirkung von Elektromagneten auf die Ballastgewichts-Kette (210) an der Unterseite des Rumpfes in Anlage gehalten ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrzeugteil (III) mit der Zentrifugalpumpe (30) für die Erzeugung von Überdruck in der Umfangsschürze (29) die "Wechselbehälter" genannte Ladevorrichtung (32) enthält, deren Kapazität weder den Trimm noch das scheinbare Gewicht des Fahrzeuges ändert, und die dazu bestimmt ist, die gewonnenen Produkte - Knollen oder Fische - aufzunehmen, wobei die Ladevorrichtung (32) und

ihre Zusatzeinrichtungen am Gerippe des Fahrzeuges durch Elektromagnete oder ein beliebiges Hilfsmittel gehalten sind, das bei Zurückhaltung des Fahrzeuges am Meeresboden einen sofortigen Abwurf von Ballast auszulösen vermag.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η -

ζ e ichne t , daß die "Wechselbehälter"-Iadevorriohtung (32) von einem Zylinder gebildet ist, dessen vertikale Achse mit der Linie zusammenfällt, die durch den Schwerpunkt (G) und das Volumenzentrum (C) des Fahrzeuges geht, und der im Innern eine flexible Membran (33) aus Kunststoff aufweist, die einen Handschuhfinger bildet und mit ihrem Rand in halber Höhe des Zylinders an dessen Innenseite befestigt ist, in der Mitte ihres Bodens ein Ablaß-Versehlußstück (B) aufweist und eine bis zu einer bestimmten Höhe in den Zylinder eingefüllte Ballastmasse abdeckt, wobei im oberen Teil über der Membran (33) ein bestimmtes "Überlade"-Volumen belassen ist und die Membran (33)» welche die Ballastmasse von dem gewonnenen Produkt ständig trennt, sich nach Maßgabe der Beladung mit dem gewonnenen Produkt gleichzeitig mit der Abgabe der Ballastmasse umstülpt.
7. Fahrzeug nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladevorrichtung (32) an ihrem oberen Teil über einen konzentrischen zylindrischen Deekel (Zylinder S) mit der Druckseite einer Zentrifugalpumpe (Zentrifugal-Saug- und -Druckpumpe 31) in Verbindung steht, die am Bugteil (V) des Fahrzeuges über eine halbstarre Ansaugleitung (42) ansaugt, welche die Zentrifugalpumpe (31) mit einer Ansaugöffnung (41) verbindet, die in einem trapezförmigen Rechen (i-j-k-1) endet, dessen Zinken am Rand von kleinen Schürzen (29) aus flexiblem Kunststoff angeordnet sind und der mit einer Platte (!•-g'-k'-l¹) aus verstärktem Kunstharz abgedeckt ist, welche um eine waagerechte Achse (x-x¹) beweglich ist und ein stark ausgeprägtes Sägezahnprofil aufweist, wobei die von diesem gebildeten Stufen das von der Zentrifugalpumpe (31) angesaugte Wasser (A) in einer

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Wirbelbewegung gegen den Meeresboden richten, um das Ablösen der Knollen hervorzurufen, das durch das Strömen des unter Druck stehenden Wassers unter den Schürzen (29) zwischen den Zinken des Rechens (i-g-k-l) hindurch schon eingeleitet worden ist.
8. Fahrzeug nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des die ladevorrichtung (32) bildenden Zylinders in einen kegelstumpfförmigen Trichter aus verstärktem Kunstharz eingesetzt ist, dessen Basis in eine mit einer archimedischen Spirale versehene Dosiervorrichtung (34) mündet, welche durch einen Elektromotor (35) betätigbar ist, welcher mit einem Druckdifferenzfühler (C ) steuerbar ist, wobei die Dosiervorrichtung (34) in eine seitliche Auslaßöffnung (37) abgibt, welche die Ballastmasse und das aus der Zentrifugalpumpe (31) der Ladevorrichtung (32) ausströmende Wasser abführt.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter um eine waagerechte Achse (o*) beweglich ist, wobei seine Bewegungen durch einen Arm (Hebelarm o'-d) begrenzt sind, der mit ihm fest verbunden ist und dessen Endstück (d) an einem Druckdifferenzfühler (C ) aufruht, der in jedem Zeitpunkt das Gewicht der Ladevorrichtung (32) anzeigt und einen Elektromotor (35) für die Dosiervorrichtung (34) einschaltet, um die Menge an Ballastmasse freizugeben, die notwendig ist, um das Gewicht der Ladevorrichtung (32) auf den festgelegten Wert zurückzubringen.
10. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des zylindrischen Trichters ein Gitter (m-n) aufweist, dessen Zentrum mit einem Schalter (L) versehen ist, der durch Abstützen des Verschlußstückes (B) der durch das vollständige Beladen mit dem gewonnenen Produkt völlig umgestülpten Membran (33) den Folgesteuervorgang des Auftauohens des Fahrzeuges auslöst.

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11. Fahrzeug nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 und 10

zum Fangen kleiner Fische in großer Tiefe, mit einer akustischen Zielverfolgungssteuerung oder mit Fernsteuerung für Tauch- und Hichtungskurs durch Ultraschall .von einem Versorgungsschiff aus, das die Bewegungen der Fischsehwärme über ein Sonaigerät verfolgt, dadurch gekennzeichnet , daß die Zentrifugalpumpe (31) der ladevorrichtung (32) an eine Art von Trichter (E¹) aus flexiblem, faltbarem Kunststoff angeschlossen ist, der während der Sinkfahrt des Fahrzeuges zusammenlegbar ist und durch den die Fische, welche durch einen am Bug des Fahrzeuges angeordneten Scheinwerfer (51) angeloekt worden sind, ansaugbar und in die Ladevorrichtung (32) drückbar sind, die an ihrem oberen Teil mit einem Abdecknetz versehen ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 10 zum Transportieren an die Wasseroberfläche von versunkenen Gegenständen, deren scheinbares Gewicht theoretisch höchstens gleich ist dem Gewicht der körnigen Ballastmasse in der Ladevorrichtung, gekennzeichnet durch einen Hubhaken (r) an einer Kette, deren Befestigungsstellen (t,u) beiderseits des Fahrzeuges in einer Querebene angeordnet sind, die durch die Verbindungslinie des Schwerpunktes (G) und des Volumenzentrums (0) des Fahrzeuges geht, und der bei Niehtbenutzung im Bugbereioh des Fahrzeuges gehalten ist und mit einem aus einem bemannten Tauchkörper für große Tiefen fernbetätigbaren Arm handhabbar ist, wobei die Betätigung der Dosiervorrichtung (34)» wodurch die Hebekraft von zunehmender Stärke bis zum Abheben des versunkenen Gegenstandes (M) vom Meeresboden erzeugt wird, beispielsweise durch Ultraschall aus dem bemannten Tauchkörper heraus auslösbar ist.

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13. Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Dreifuß über der Ansaugöffnung der Zentrifugalpumpe (30), welche das Wasserkissen für das Inschwebehalten des Fahrzeuges speist, eine dynamische Bremse angeordnet ist, deren Flügel ab einer bestimmten Geschwindigkeit unter der Wirkung der Wasserstromfäden ausklappen, um die Sinkgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu verlangsamen.

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