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Übertragungsvorrichtung für elektrische Energie
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zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von elektrischer Energie zwischen zwei
relativ zueinander bewegbaren Bauteilen, insbesondere zwischen einem U-Bootskörper
und einem ausfahrbaren Mast, an bzw. in dem elektrisch betriebene Einrichtungen
vorgesehen sind, wobei die elektrische Energie den Einrichtungen bei ausgefahrenem
Mast aus dem Bootskörper zugeführt wird.
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Bei U-Booten ist es bekannt, die Zufuhr von elektrischer Energie zu
den im ausfahrbaren Mast, Schnorchel oder dergleichen vorgesehenen Einrichtungen
derart zu gestalten, daß die verschiedenen, von Einrichtungen aus dem U-Boot kommenden
Elektrokabel mehr oder weniger zusammengefaßt an das im Druckkörper des U-Bootes
verbleibende Unterende des Mastes angeschlossen sind. Die zusammengefaßten Elektrokabel
hängen dabei in Form einer Kabelschleppe oder Kabelschleife vom Mastfuß herab, um
dann seitlich zu den entsprechenden Einrichtungen und Geräten im U-Boot zu verlaufen.
Obwohl Sorge dafür getragen ist, daß die freihängende und infolgedessen insbesondere
durch die seegangsbedingten U-Bootbewegungen pendelnde Kabelschleppe beim Aus- und
Einfahren des Mastesonbcht
beschädigt wird, kommt es doch relativ
häufig zu einer Beschädigung der Schleppe trotz der relativ aufwendigen konstruktiven
Vorkehrungen zur Vermeidung eben solcher Schäden. Ein weiterer Nachteil besteht
in dem höheren Kabelverbrauch, der für die durch den Masthub bedingte Schleife wer
Kabelschleppe erforderlich ist. Ferner ist auch der konstruktive Aufwand für den
Anschluß der Xabel am Mastfuß bzw. für die sichere Übertragung der elektrischen
Energie an dieser Stelle beträchtlich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung
der anfangs angegebenen Art, die an der jeweils gewünschten Übertragungsstelle eine
kabellose Übertragung von elektrischer Energie zwischen zwei relativ zueinander
bewegbaren Bauteilen ermöglicht.
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Die Lösung geht von der einleitend angeführten Vorrichtung aus und
kennzeichnet sich dadurch, daß zur Übertragung der elektrischen.Energie wenigstens
ein geteilter Transformator vorgesehen ist, dessen erste Spule am Bootkörper und
dessen andere Spule am Mast an einer Stelle befestigt ist, die bei ausgefahrenem
Mast-der ersten Spule gegenüberliegt.
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Durch diese Lösung entfällt die Kabelschlecce bzw.- Rabelschleife,
so daß keine Betriebs- oder Funktionsstörungen eintreten können, die auf eine Beschädivung
der Kabelschleppe
zurückzufahren wären. Neben Einsparungen an Material
und Arbeit durch Minderverbrauch an Leitungsmaterial und Anschlußverbindungen aufgrund
des Fortfalls der Kabelschleppe bzw. Kabelschleife ergeben sich ferner entsprechende
Einsparungen durch Fortfall konstruktiver Aufwendungen zum Schutz einer Kabelsch-leppe.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daB die Energieübertragung auch durch flüssige
Medien hindurch, wie zum Beispiel Wasser und öl, erfolgen kann, da die Vorrichtung
berührungslos arbeitet. So kann zum Beispiel eine Energieübertragungsstelle im Turm
eines U-Bootes vorgesehen- sein, welcher Bereich im Tauchzustand -des U-Bootes von
Seewasser umspült ist. Trotzdem ist die Funktionssicherheit der sich bei Betrieb
gegenüberliegenden Ubertragungsteile der Vorrichtung gewährleistet, da diese für
solche Fälle in einer druckfesten Kunststoffmasse eingegossen sind, was aber auch
dann der Fall sein kann, wenn die Übertragungs stelle im Druckkörper des U-Bootes
vorgesehen ist. Ferner läßt sich die Vorrichtung sehr preisgünstig herstellen und
beansprucht wegen ihrer kompakten Bauweise wenig Einbauplatz Schließlich ist die
erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur bei U-Booten anwendbar, sondern auch auf
anderen Gebieten, wo üblicherweise Kabelschleppen oder vergleichbare Kabelführungen
verwendet werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen-
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur
1 Eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels, Figur 2 ein sehr vereinfacht
dargestelltes Anwendungs- und Einbaubeispiel.
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Nach Figur 1 besteht die fragliche Vorrichtung aus einem stationären
Block 1 aus einem Kunststoffgießharz, der zum Beispiel an einem U-Bootskörper 2
befestigt ist, und aus einem beweglichen Block 3, dessen elektrische Bauteile ebenfalls
mit Kunststoffgießharz umgossen sind und der an einem ausfahrbaren Mast 4, Schnorchel
oder dergleichen des'U-Bootes befestigt ist, wie Figur 2 zeigt. Der stationäre Block
weist auf einem entsprechenden Eisenkern (nicht gezeigt) wenigstens einen Teil einer
Primär spule 5 auf, während der bewegliche Block 3 auf einem entsprechenden Eisenkern
eine Sekundärspule 6 aufweist. Wenn sich die Blöcke 1 und 3 gegenüberliegen, wie
es am besten aus Figur 2 hervorgeht, wird durch die Spulen 5 und 6 ein Transformator
gebildet, der geteilt ist, weil sein Eisenkern, der sich aus den beiden Eisenkernen
der Spulen 5 und 6 zusammensetzt, geteilt ist, wobei jeder Eisenkern in dem entsprechenden
Block montiert ist.
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Die Primärspule 5 ist vorzugsweise um einen Abschnitt 5b er-
weitert,
und diesem Abschnitt ist eine weitere Sekundärspule 7 zugeordnet, die einen Gleichrichter
8 speist, der wiederum einen Empfänger 9 versorgt. In vorzugsweiser Ausgestaltung
können die Sekundärspule 7, der Gleichrichter 8 und der Empfänger 9 als elektrische
Bauteile ebenfalls in dem stationären Block 1 vom Gießharz umgossen sein.
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In dem beweglichen Block 3 speist die Sekundärspule 6, die dem Hauptabschnitt
5a'der Primärspule 5 im stationären Block 1 zugeordnet ist, ebenfalls einen Gleichichter
10, wenn die Primärspule mit Wechselstrom betrieben wird. Der Gleichrichter versorgt
einen Transistor 11, der wiederum einen Sender 12 versorgt. Die Teile 10, 11 und
12 sind vorzugsweise ebenfalls vom Gießharz umgossen. Andererseits ist mit dem Transistor
11 zum Beispiel ein Wasserschalter 13 elektrisch verbunden, der an einer vom Block
3 entfernten Stelle montiert ist. und in seinem Schließzustand den Transistor 11
leitend macht.
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Der stationäre Block 1 bzw. der in ihm enthaltene Empfänger 9 ist
elektrisch verbunden mit einem Signalgeber 14, der wiederum einen Betätigungsantrieb
15 steuert, um zum. Beispiel die Wasserklappe 16 des Mastes 4 bzw. Schnorchels zu
öffnen und zu schließen. Dies geschieht in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Wasserschalters
13, wie es nachstehend näher erläutert ist.
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Hierzu ist besonders auf Figur 2 bezug genommen. Es sei angenommen,
daß sich das U-Boot 2 knapp unter der Wasseroberfläche 17 befindet und den Mast
4 aus seinem Turm 2a ausgefahren hat. In dieser Stellung des Mastes befindet sich
der im Bereich seines Unterendes vorgesehene Block 3 in Gegenüberstellung zu dem
stationären Block 1, der hier zum Beispiel am Turm 2a befestigt ist. In dieser Stellung
liegen sich dann auch die Spulen 5 bzw. 5a und 6 gegenüber und bilden wieder einen
vollständigen und betriebsbereiten Transformator. An dem aus dem Wasser herausragenden
Oberende des Mastes 4 befinden sich der Wasserschalter 13 sowie die Wasserklappe
16, die das Oberende des Mastes schließt und öffnet. Innerhalb des Druckkörpers.
des U-Bootes -2 befinden sich eine Spannungsquelle 18 für die elektrische Versorgung
des stationären Blockes 1 sowie der Signalgeber 14 und der Betätigungsantrieb 15
für die Wasserklappe 16. Nicht dargestellt ist der Antrieb für den Mast 4, um diesen
auszufahren und einzuholen.
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Bei der in Figur 2 gezeigten Ausfahrstellung des Mastes 4 werden die
beiden Blöcke 1 und 3 durch die Spannungsquelle 18 mit elektrischer Energie versorgt,
so daß der Wasserschalter 13 betriebsbereit ist. Wenn nun der vom beweglichen Block
3 mit elektrischer Energie versorgte Wasserschalter 13 durch Tauchen des U-Bootes
oder durch entsprechenden Wellengang geschlossen wird, so macht dies den Transistor
11 leitend, der wiederum den Sender 12 aktiviert. Der Sender 12
der
ein Strahlensender ist, aktiviert seinerseits den Empfänger 9 im stationären Block
1, so daß der Empfänger über die Leitung 19 den Signalgeber 14 aktiviert, der seinerseits
die Einrichtung 15 so steuert, daß die Wasserklape 16 über ein entsprechendes Gestänge
20 oder dergleichen geschlossen wird, wodurch das Eindringen von Wasser in den hohlen
Mast vermieden ist. Wenn andererseits der Wasserschalter wieder von Wasser frei
ist, wird dadurch der Transistor 11 in seinen nichtleitenden Zustand versetzt, so
daß der Sender 12 inaktiv wird. Damit bleibt auch das Signal vom Empfänger 9 aus,
so daß der Signalgeber ein- Signal an die Betätigungseinrichtung 15 gibt, daß diese
die Wasserklappe 16 wieder öffnet, so daß wieder Frischluft durch den Mast bzw.
Schnorchel eingezogen werden kann. Der Sender 12 und der Empfänger 9 können zum
Beispiel auf Infrarotlichtbasis arbeiten. Ferner kann auch so vorgegangen werden,
daß die elektrischen Bauteile 8,9 bzw. 10,11 und 12 nicht unbedingt in den Blöcken
1 bzw. 3 integriert sein müssen, sondern sie können auch hiervon getrennt in eigenen
Einheiten zusammengefaßt und gewünschtenfalls auch von den dann verkleinerten Blöcken
1 und 3 entfernter Stelle angeordnet sein; jedoch so, daß sie sich in Arbeitsstellung
der Blöcke 1 und 3 ebenfalls gegenüberliegen.