DE3503642C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserboot mit einem sich zu den Endabschnitten verkleinernden Querschnitt ausgebil­ deten Rumpf mit beidseitig in der Rumpfaußenhaut angeord­ neten Querstrahldüsen und vorne und hinten ortsfest starr angeordneten Strahldüsen, die mit einer motorisch ange­ triebenen Hochdruckpumpe verbunden sind, deren saugseitige Anschlußleitungen bis zur Rumpfaußenhaut geführt sind, wobei in den Druckleitungen der Querstrahldüsen und der Strahldüsen Ventile angeordnet sind.

Ein derartiges Unterwasserboot ist durch die US-PS 31 22 121 bekannt. Bei diesem Unterwasserboot besteht jedoch der Nachteil, daß der für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt be­ stimmte Strahlantrieb aufgrund des gebündelten Wasser­ strahls nur einen geringen hydrodynamischen Wirkungsgrad hat. Bedingt durch die Ausbildung des Strahlantriebs hat der Rumpf dieses Unterwasserboots keinen strömungstech­ nisch optimalen Querschnitt und bewirkt durch Ausbuchtun­ gen im Bereich der Auslässe der Strahlantriebe die Ausbil­ dung von Wirbeln, so daß der strömungstechnische Wider­ stand dieses Unterwasserboots relativ groß ist.

In der AT-PS 32 077 wird eine Einrichtung zur Einstellung und Erhaltung der Tauchtiefe von Unterwasserbooten be­ schrieben, wozu im Rumpf ein vertikaler Kanal vorgesehen ist. In dem Kanal befindet sich mindestens eine Propeller­ schraube, die drehrichtungsumsteuerbar ist. Durch den jeweils nach oben oder unten austretenden Wasserstrahl kann somit die Tauchtiefe des Unterwasserboots verändert werden. Ein Antrieb für eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt ist mit dieser Einrichtung jedoch nicht möglich.

Die FR-PS 20 60 700 beschreibt ein Unterwasserboot, bei dem am Bug und Heck jeweils eine Strahldüse angeordnet ist. Die Strahldüsen sind schwenkbar in Ausnehmungen des Rumpfes angeordnet, die jedoch den strömungstechnischen Widerstand erhöhen. Durch die gewählte Konfiguration der Strahldüsen bildet sich außerhalb der Austrittsebene des äußeren Kegelmantels ein weit aufgefächerter Wasserstrom aus, der durch Querkomponenten des Vortriebs beeinträch­ tigt wird.

In der US-PS 35 75 127 ist ein weiterer Strahlantrieb für Unterwasserboote beschrieben. Vor der Strahlaustrittsebene befindet sich ein Propeller, durch den über Ansaugkanäle Wasser angesaugt und über abschnittsweise angeordnete Düsenaustrittsöffnungen wieder ausgestoßen wird. Diese Strahldüse hat den Nachteil, daß kein homogener Strahl ausgebildet wird und die Einzelstrahlen durch Wirbelbil­ dung sich gegenseitig beeinflussen können.

In der DE-OS 34 33 810 werden verschiedene Ausgestaltungen von Ringdüsen beschrieben, die am Heck eines Schiffes anzuordnen sind. Die Düsenkörper befinden sich außerhalb des Rumpfes und sind um eine vertikale Achse drehbar. Derartige Ringdüsen sind für den Einsatz an Unterwasser­ booten ungeeignet, da sie den Rumpfwiderstand erhöhen würden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Unterwasser­ boot der eingangs genannen Art so zu verbessern, daß für ein Unterwasserboot ein hydrodynamisch günstiger Antrieb für beide Fahrtrichtungen ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen be­ schrieben.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Unterwasserboot in der Seitenansicht,

Fig. 2 das Unterwasserboot nach Fig. 1 in der Draufsicht im Schnitt,

Fig. 3 den einen Teil des Unterwasserboots in einer vergrößerten Darstellung in der Draufsicht im Schnitt,

Fig. 4 den anderen Teil des Unterwasserboots in einer vergrößerten Darstellung in der Draufsicht im Schnitt,

Fig. 5 eine Detailansicht einer Nabe des Düsenkörpers des Unterwasserboots in einer Draufsicht im Schnitt,

Fig. 6 eine weitere Detailansicht einer Nabe für einen Düsenkörper in einer Draufsicht im Schnitt,

Fig. 7 eine weitere Ausbildung eines Unterwasserbootes in einer schematischen Draufsicht im Schnitt,

Fig. 8 den einen Teil des Unterwasserboots nach Fig. 7 in einer vergrößerten Darstellung in der Drauf­ sicht im Schnitt,

Fig. 9 den anderen Teil des Unterwasserboots nach Fig. 7 in einer vergrößerten Darstellung in der Drauf­ sicht im Schnitt,

Fig. 10 eine Queransicht auf das Unterwasserboot nach Fig. 7.

Fig. 11 und 12 eine weitere Ausbildung eines Unterwasserboots in einer schematischen Draufsicht.

Das Unterwasserboot 1 besteht aus einem allgemein rota­ tionsförmig ausgebildeten Rumpf 2, dessen Querschnitt sich zu den Endabschnitten 3, 4 des Rumpfes 2 verkleinert (Fig. 1). An den Endabschnitten 3, 4 des Rumpfes 2 ist jeweils ein Düsenkörper 14, 15 angeordnet. An der Rumpf­ oberseite und Rumpfunterseite befinden sich im vorderen und hinteren Bereich des Rumpfes 2 Seitenruder 5, 6, 7, 8. Seitlich sind am Rumpf 2 in dessen vorderem und hin­ terem Bereich Tiefenruder 9, 10, 11, 12, ausgebildet. Im mittleren Bereich des Rumpfes 2 befindet sich ein Beob­ achtungsturm 50, der teleskopisch in den Rumpf versenkbar ausgebildet sein kann. Ferner sind im Rumpf 2 nicht näher dargestellte übliche Tauchtanks angeordnet.

Zur Erhöhung der Manövrierfähigkeit sind beidseitig in der Rumpfaußenhaut 18 im vorderen und hinteren Rumpfbe­ reich 16, 17 Querstrahldüsen 19, 20, 21, 22 angeordnet.

Die Düsenkörper 14, 15 und Querstrahldüsen 19, 20, 21, 22 sind mit zwei Hochdruckpumpen 23, 24 verbunden, die von einem Motor 79 angetrieben werden. Die saugseitigen Anschlußleitungen 25, 26 der Hochdruckpumpen 23, 24 sind seitlich bis zur Rumpfaußenhaut 18 geführt (Fig. 2). Zusätzlich wird durch entsprechende Steuerimpulse der Steuervorrichtung 49 durch die betriebsabhängig jeweils von Wasser angeströmten Düsen 66 Wasser angesaugt.

In den den Düsenkörpern 14, 15 und Querstrahldüsen 19, 20, 21, 22 zugeordneten Druckleitungen 20, 30, 31, 32 sind mittels Stellmotoren 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 betätigbare Ventile 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 ange­ ordnet. Die Stellmotore 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 sind mit einer Steuervorrichtung 49 verbunden. Über diese Steuervorrichtung 49 werden die für die Manövrierung des Unterwasserboots 1 erforderlichen Steuersignale zur Betätigung der jeweiligen Steuerglieder umgesetzt.

Die Seitenruder 5, 6, 7, 8 und Tiefenruder 9, 10, 11, 12 sind jeweils in einem Lager 78 an dem Rumpf 2 des Unter­ wasserboots 1 drehbar gelagert. Zur Betätigung der Sei­ tenruder 5, 6, 7, 8 und der Tiefenruder 9, 10, 11, 12 ist jeweils eine Stelleinrichtung vorgesehen, die als elektrische oder elektrohydraulische Einrichtung ausge­ bildet sein kann.

In den Düsenkörpern 14, 15 kann koaxial zur Mittelachse 13 des Rumpfs jeweis eine Durchbrechung 51 ausgebildet sein, die als Geräteträger oder Waffenträger dient. Diese Durchbrechungen 51 erstrecken sich bis zum Rumpfin­ neren und sind zu diesem mittels geeigneter Verschlußele­ mente verschließbar. Es ist auch möglich, an der Rumpf­ außenseite Geräteträger oder Arbeitsmittel anzuordnen, die vom Rumpfinneren her betätigbar sind. Eine derartige Ausführung ist besonders für den Einsatz im Off-Shore- Bereich geeignet.

Jeder Düsenkörper 14, 15 besteht aus einem Düsenkegel 52, der mittels eines Düsenkegelschaftes 53 in einem Schaft­ lager 56 in einem rumpfendseitigen Schott 54, 55 gelagert ist (Fig. 3 und 4). Das Schott 54, 55 kann eben oder gewölbt ausgebildet sein, um die Festigkeit den stati­ schen Anforderungen anzupassen. An dem Düsenkegel 52 ist dem Düsenkegelschaft 53 abgewandt eine Nabe 57 angeformt. An das Schott 54, 55 schließen sich randseitig ringsteg­ artige Seitenwände 64, 65 an, in die jeweils der Düsen­ körper 14, 15 unter Ausbildung einer Vorlaufkammer 58, 59 eingesetzt ist. Die Vorlaufkammer 58, 59 ist mit den Druckleitungen 29, 30, 31, 32 verbunden. Zwischen jedem Düsenkegel 52 und der ringstegartigen Seitenwand 64, 65 ist ein Düsenkranz 62, 63 ausgebildet. Die Düsen 66 des Düsenkranzes 62, 63 werden durch randseitig am Düsenkegel 52 ausgebildete Nuten 67 gebildet. Diese Nuten 67 sind zur Mittelachse 13 des Düsenkörpers 14, 15 winklig nach außen gerichtet. Es ist möglich, die Nuten 67 zur Mittel­ achse 13 z. B. in einem Winkel von 12° anzuordnen. Beson­ ders vorteilhaft ist es, die im Düsenkranz 62, 63 aufein­ anderfolgenden Nuten 67 in abwechselnd unterschiedlicher Neigung zur Mittelachse 13 anzuordnen, so z. B. unter Winkeln von 4°, 8° und 12°. Hierdurch wird ein gefächer­ ter Wasserstrahl ausgebildet, der einen günstigeren Vortrieb bewirkt, da das Geschwindigkeitsprofil des Wasserstrahls gleichmäßiger ist. Zur Halterung des Düsen­ körpers 14, 15 an der ringstegartigen Seitenwand 64, 65 ist an jedem Düsenkegel 52 ein Lagerring 68 vorgesehen, der in einer umlaufenden Nut der ringstegartigen Seiten­ wand 64, 65 gelagert ist.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist es möglich, in dem Düsen­ körper 14, 15 koaxial zu dessen Mittelachse 13 eine Längsbohrung 69, 70 auszubilden, die an der Nabenspitze 80 in einen düsenartigen Endabschnitt 71 mündet. Die Längsbohrung 69 ist mittels Querkanälen 75 mit der Vorlaufkammer 58, 59 verbunden. In der Längsbohrung 69, 70 befindet sich ferner ein Ventil 76, das mit der Steu­ ervorrichtung 49 verbunden ist.

Statt eines düsenartigen Endabschnitts 71 kann im Bereich der Nabenspitze 80 auch eine diffusorartige Auslaßöffnung 73 ausgebildet sein (Fig. 6). Durch die düsenartigen Endabschnitte 71 bzw. diffusorartigen Auslaßöffnungen 73 wird verhindert, daß sich im Bereich der Nabe 57 ein Totwassergebiet ausbildet.

In den Fig. 7 bis 9 ist ein weiteres Unterwasserboot 100 dargestellt, bei dem die Düsenkörper 81, 82 als koaxial zur Mittelachse 13 des Rumpfes angeordnete und mit diesem mittels Stützstegen 83 verbundene Ringmäntel 84 mit parallel zur Mittelachse 13 ausgerichteten düsenförmigen Durchbrechungen 85, 86 ausgebildet sind. Jeder Ringmantel 84 ist als Hohlkammer ausgebildet, in der mittels eines radialen Trennstegs 87, zwei Ringkammern 88, 89 mit den düsenförmigen Durchbrechungen 85, 86 ausgebildet sind.

Die Ringkammer 88 ist mittels durch die Trennstege 87 geführter Leitungen 90, 91 mit den Druckleitungen 29, 32 verbunden. Die Ringkammer 89 ist mittels durch die Trenn­ stege 87 geführter Leitungen 92, 93 mit den Druckleitun­ gen 30, 31 verbunden.

Durch entsprechende Betätigung der Ventile 33, 34, 35, 36 kann somit von der Hochdruckpumpe 23, 24 auch über die von Wasser angeströmten düsenförmigen Durchbrechungen 85, 86 Wasser angesaugt werden.

In den Ringschlitzen 94, 95 können auch radiale Stege 96 ausgebildet sein mittels derer dann die einzelnen düsen­ förmigen Durchbrechungen 85, 86 ausgebildet werden.

Die Tiefenruder 9, 10, 11, 12 und die Seitenruder 5, 6, 7, 8 können an den Stützstegen 83 vorgesehen werden.

Es ist auch möglich, den Rumpf 2 eines Unterwasserboots 101 mit einem Düsenkörper 14, 15 bzw. 81, 82 zu versehen. Diese Ausführungsform ist in Fig. 11 schematisch darge­ stellt.

Das in Fig. 12 dargestellte Unterwasserboot 102 ist in seinen wesentlichen Elementen wie das Unterwasserboot 1 ausgebildet. An seinem hinteren Rumpfbereich 17 ist jedoch ein Düsenkörper 97 ausgebildet, der als Diffusor­ düse gestaltet ist. Diese Diffusordüse besteht aus einem bereits oben beschriebenen Düsenkörper 15 und einem an der ringstegartigen Seitenwand 65 des Düsenkör­ pers 15 mittels radialer Stege 103 abgestützten Diffu­ sormantels 98. Die Innenfläche 99 des Diffusormantels 98 ist zur Mittelachse 13 ballig gewölbt ausgebildet. Zur Bugseite gerichtet, ist der Diffusormantel 98 mit der Rumpfaußenhaut 18 mittels an dieser befestigten Streben 104 verbunden. Diese Streben 104 dienen als Schutz vor Gegenständen, die beim Einsatz des Unterwasserboots 102 in den Bereich des Ansaugabschnitts der Diffusordüse gelangen könnten. An jeder Strebe 104 sind mittels Lagern 105 die Endabschnitte der Tiefenruder 11, 12 und Seiten­ ruder 7, 8 gelagert.

Durch die beschriebene konstruktive Ausbildung der Unter­ wasserboote 1, 100, 101 ist es möglich, mit diesen eine hohe Unterwassergeschwindigkeit zu erzielen. Von Vorteil ist, daß das Unterwasserboot 1, 100 mit gleicher Geschwindigkeit sowohl rückwärts wie auch vorwärts fahren kann. Um auf Gegenkurs zu gehen, sind keine große und zeitraubende Drehmanöver durchzuführen. Es ist lediglich erforderlich, über die Steuervorrichtung 49 die ent­ sprechenden Stellmotoren 41, 42, 43, 44 zu betätigen. Auch bei schneller Fahrt kann das Unterwasserboot 1, 100 durch entsprechende Stellung der Tiefenruder 9, 10, 11, 12 schnell tauchen. Drehmanöver können durch Betätigung der Seitenruder 5, 6, 7, 8 mit entsprechender Unterstützung der Querstrahldüsen 19, 20, 21, 22 durchgeführt werden, wobei keine Krängung auftritt.

Claims (15)

1. Unterwasserboot mit einem sich zu den Endabschnitten verkleinernden Querschnitt ausgebildeten Rumpf mit beidseitig in der Rumpfaußenhaut angeordneten Quer­ strahldüsen und vorne und hinten ortsfest starr ange­ ordneten Strahldüsen, die mit einer motorisch ange­ triebenen Hochdruckpumpe verbunden sind, deren saug­ seitige Anschlußleitungen bis zur Rumpfaußenhaut ge­ führt sind, wobei in den Druckleitungen der Quer­ strahldüsen und der Strahldüsen Ventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf (2) rota­ tionssymmetrisch ist und daß an den Endabschnitten (3, 4) des Rumpfes (2) jeweils eine koaxial zur Mittel­ achse (13) des Rumpfes (2) ausgerichtete Ringdüse (14, 15) in der Rumpfaußenwand (18) vorgesehen ist.

2. Unterwasserboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringdüse (14, 15) aus einem Düsenkegel (52) mit angeformter Nabe (57) besteht, der mittels eines Düsenkegelschaftes (53) in einem Schaftlager (56) in einem rumpfendseitigen Schott (54, 55) gelagert ist und unter Ausbildung einer Ringkammer (58, 59) in einer bug- bzw. heckseitigen Ausnehmung (60, 61) des Rumpfes (2) angeordnet ist.

3. Unterwasserboot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen jedem Düsenkegel (52) und der ring­ stegartigen Seitenwand (64, 65) der Ringkammer (58, 59) ein aus Einzeldüsen gebildeter Düsenkranz (62, 63) angeordnet ist.

4. Unterwasserboot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsen (66) des Düsenkranzes (62, 63) durch im Düsenkegel (52) randseitig angeordnete Nuten (67) ausgebildet sind.

5. Unterwasserboot nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (67) zur Mittelachse (13) der Ring­ düse (14) nach außen gerichtet sind.

6. Unterwasserboot nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (67) zur Mittelachse (13) der Ring­ düse (14) im Winkel von etwa 4° bis 12° ausgerichtet sind.

7. Unterwasserboot nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Düsenkegel (52) mittels eines Lager­ rings (68) an der ringstegartigen Seitenwand (64, 65) gelagert ist.

8. Unterwasserboot nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Düsenkegel (52) koaxial zu der Mittelachse (13) der Ringdüse (14) eine Längsbohrung (69) ausgebildet ist, die mit der Ringkammer (58, 59) verbunden ist.

9. Unterwasserboot nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Längsbohrung (69) in dem der Naben­ spitze angeordneten Endabschnitt (71) eine diffusorar­ tige Auslaßöffnung (73) ausgebildet ist.

10. Unterwasserboot nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der ringstegartigen Seitenwand (65) der am hinteren Endabschnitt (4) ange­ ordneten Ringdüse (15) mittels radialer Stege (103) ein Diffusormantel (98) befestigt ist, dessen Innen­ fläche (99) zur Mittelachse (13) ballig gewölbt ausge­ bildet ist.

11. Unterwasserboot mit einem sich zu den Endabschnitten verkleinerndem Querschnitt ausgebildeten Rumpf mit beidseitig in der Rumpfaußenhaut angeordneten Quer­ strahldüsen und vorne und hinten ortsfest starr ange­ ordneten Strahldüsen, die mit einer motorisch ange­ triebenen Hochdruckpumpe verbunden sind, deren saug­ seitige Anschlußleitungen bis zur Rumpfaußenhaut ge­ führt sind, wobei in den Druckleitungen der Quer­ strahldüsen und der Strahldüsen Ventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf (2) rota­ tionssymmetrisch ist und daß an den Endabschnitten (3, 4) des Rumpfes (2) jeweils ein mittels Stützstegen (83) mit dem Rumpf (2) verbundener Ringmantel (84) mit mindestens einer parallel zur Mittelachse (13) des Rumpfes (2) ausgerichteten Ringdüse (81) vorgesehen ist.

12. Unterwasserboot nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringmantel (84) als Hohlkammer ausgebil­ det ist, in der mittels eines radialen Trennstegs (87) zwei Ringkammern (88, 89) mit düsenförmigen Durchbre­ chungen (85, 86) ausgebildet sind.

13. Unterwasserboot nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringkammern (88, 89) mittels durch die Stützstege (83) geführter Leitungen (90, 91) mit den Druckleitungen (30, 32) verbunden sind.

14. Unterwasserboot nach Anspruch 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringdüse (81) als Schlitz (94, 95) in der Ringkammer (88, 89) ausgebildet ist.

15. Unterwasserboot nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Schlitz (94, 95) radiale Stege (96) ausgebildet sind.