DE3739184C2 - Unterwasser-Schleppantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Schleppantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Eine Unterwasser-Schleppantenne dieser Art ist beispielsweise aus der DE 30 23 007 A1 oder aus der FR 25 25 373 A bekannt.

Bei solchen Schleppantennen läßt sich der akustisch wirksame Teil der Antenne, der sog. Schleppstrang, austrimmen, d. h. in einer gewünschten Schlepptiefe relativ zum Schleppfahrzeug weitgehend horizontal ausrichten, was für die Genauigkeit der akustischen Ortung von wesentlicher Bedeutung ist. Der dabei erreichbare Tiefenhub ist jedoch durch das Schleppkabel begrenzt, welches das vordere Ende des Schleppstrangs mit dem Schleppfahrzeug verbindet. Aufgrund des Auftriebs des Schleppkabels und des Strömungswiderstandes, den das Schleppkabel dem Wasserstrom entgegensetzt, wird es bei größerer Schleppgeschwindigkeit und bei wegen des gewünschten großen Tiefenhubs großer Schleppkabellänge den Schleppstrang in dessen vorderen Bereich weitgehend anheben und dessen horizontale Ausrichtung aufheben und damit die Meßgenauigkeit empfindlich verschlechtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tiefensteuerbare Unterwasser-Schleppantenne der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie einen großen Tiefenhub und größere Schleppgeschwindigkeiten ohne Nachteile für ihre akustische Ortungsfunktion zuläßt.

Die Aufgabe ist bei einer Unterwasser-Schleppantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Unterwasser-Schleppantenne kann durch entsprechende Wahl der Trimmflüssigkeit zunächst der Auftrieb des akustischen Schleppstrangs festgelegt und damit die Schlepptiefe des Schleppstrangs eingestellt werden. Dies ermöglicht z. B. einem U-Boot in der oberen für Sonaranwendung schlecht geeigneten Wasserschicht zu fahren und den akustischen Teil der Unterwasser-Schleppantenne, den sog. Schleppstrang, in der Fokussierungstiefe des sog. Sofarchannels zu halten, so daß keine akustischen Schattenzonen auftreten. Durch die separaten Trimmschläuche im Schleppkabel, in welche je nach Bedarf eine leichte oder schwere Trimmflüssigkeit eingefüllt werden kann, läßt sich das Schleppkabel dann austrimmen oder schwer machen, damit es bei großer Schlepptiefe des Schleppstrangs mehr oder weniger stark absackt. Durch sein Strömungsprofil kann das Schleppkabel wesentlich stärker durchhängen als übliche bekannte Schleppkabel. Mit der erfindungsgemäßen Unterwasser-Schleppantenne läßt sich beispielsweise bei einer Schleppgeschwindigkeit von 5 kn und einer Schleppkabellänge von 300 m ein Tiefenhub des akustischen Schleppstrangs von ca. 100 m erreichen.

Durch die elastische, gleichmäßige Struktur von Schleppkabel und Schleppstrang, die beide von einem elastischen, stoßstellenfreien Schlauch umgeben sind und auf einem Zugseil sitzende Abstandhalter aufweisen, und durch das Fehlen jeglicher Zusatzeinrichtungen an Schleppkabel und/oder Schleppstrang, wie z. B. eine Tiefensteuereinrichtung, läßt sich die Unterwasser-Schleppantenne gut wickeln, so daß sie vom Schleppfahrzeug sehr leicht ein- und ausgebracht werden kann. Die Halterung der Hydrophone erfolgt in bekannter Weise in den Abstandhaltern, wobei die Hydrophone quer zur Schlepprichtung polarisiert sind und zu mehreren derart in einem Abstandhalter sitzen, daß die Polarisationsrichtungen benachbarter Hydrophone um 180° gedreht sind. Damit ist der akustische Schleppstrang nicht nur gut an den Nutzschall, sondern vor allem sehr schlecht an den sog. Pseudoschall angepaßt, der von der Strömung am Schleppstrang hervorgerufen wird und besonders bei hohen Schleppgeschwindigkeiten eine wesentliche Bedeutung hat. Beschleunigungen der Unterwasser-Schleppantenne werden durch die Weichheit des Zugkabels weitgehend vom Schleppstrang entkoppelt. Syntaktischer Schaum in den Abstandhaltern dient als Auftriebshilfe. Das Vorsehen von Gelfolien an allen Berührungsflächen trägt zur Entlärmung der Unterwasser-Schleppantenne bei und damit zu einem verbesserten Nutz-Störverhältnis.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer im Seebetrieb von einem Schleppfahrzeug geschleppten Unterwasser-Schleppantenne,

Fig. 2 einen Querschnitt des Schleppkabels der Unterwasser-Schleppantenne in Fig. 1,

Fig. 3 ausschnittsweise einen Längsschnitt des Schleppstrangs der Unterwasser-Schleppantenne in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt eines Abstandhalters im Schleppstrang gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

Die in Fig. 1 schematisch in Seitenansicht zu sehende Unterwasser-Schleppantenne besteht aus einem Schleppstrang 10 und einem Schleppkabel 11. Der Schleppstrang 10 bildet den akustischen Teil der Schleppantenne und enthält - wie im einzelnen noch dargelegt wird - Hydrophone 12. Das Schleppkabel 11 verbindet den Schleppstrang 10 mit einem Schleppfahrzeug 13, das hier als Überwasserschiff dargestellt ist, aber auch ein U-Boot sein kann. Das Schleppkabel 11 ist bordseitig an einer Aufwickeltrommel 14 befestigt, auf welche sowohl das Schleppkabel 11 als auch der Schleppstrang 10 aufgewickelt werden können.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der Schleppstrang 10 eine schlauchförmige elastische Hülle 15 auf, in welcher die Hydrophone 12 aufgenommen sind. Innerhalb der Hülle 15 sind im gleichmäßigen Axialabstand voneinander Abstandhalter 16 aus Polyurethan vorgesehen, die sich einerseits an der Innenwand der Hülle 15 abstützen und andererseits auf einen im Innern der Hülle 15 zentral verlaufenden Kabelbaum 17 unverschiebbar aufgeklipst sind. Der Kabelbaum 17 besteht aus einer Vielzahl von zu den einzelnen Hydrophonen 12 führenden Signalleitungen 18 und aus einem Zugseil, das durch eine Kevlar-Zugarmierung 19 realisiert ist. Dieser Kabelbaum aus Signalleitungen 18 und Zugseil 19 durchzieht sowohl den Schleppstrang 10 als auch das Schleppkabel 11, jeweils in deren gesamten Länge.

Der in Fig. 3 im Längsschnitt und in Fig. 4 im Querschnitt zu sehende Abstandhalter 16 wird mit einer klipsartigen, etwa mittig axial verlaufenden Ausnehmung 20 auf den Kabelbaum 17 aufgeklipst und hält sich auf diesen kraftschlüssig. Auf diametral gegenüberliegenden Seiten dieser Ausnehmung 20 trägt der Abstandhalter 16 einerseits eine Aufnahme 21 für die Hydrophone 12 und andererseits zwei Aufnahmen 22 und 23 für jeweils einen Trimmschlauch 24 bzw. 25. Alle Aufnahmen 21 bis 23 sind im elastischen Abstandhalter 16 so ausgebildet, daß die zu haltenden Elemente, wie Hydrophone 12 und Trimmschläuche 24, 25, eingeklipst werden können und in den Aufnahmen 21 bis 23 kraftschlüssig gehalten werden. In der Aufnahme 21 sind insgesamt vier Hydrophone 12 hintereinanderliegend eingeklipst (Fig. 3). Die Berührungsflächen von Aufnahme 21 und Hydrophon 12 sind dabei mit Gelfolien 26 beklebt. Die Hydrophone 12 weisen jeweils eine Polarisationsrichtung auf, wie sie in Fig. 3 durch einen Pfeil 27 angedeutet ist. Die Hydrophone 12 sind dabei so in die Aufnahme 21 eingeklipst, daß ihre Polarisationsrichtungen quer zur Schlepprichtung bzw. Längsachse des Schleppstrangs 10 verlaufen. Dabei sind benachbarte Hydrophone 12 um 180° zueinander gedreht eingesetzt, so daß die Polarisationsrichtungen der benachbarten Hydrophone gegenläufig sind. Unmittelbar unterhalb der Hydrophone 12 kann im Abstandhalter 16 noch eine Aufnahme 28 für einen als Auftriebsmittel dienenden syntaktischen Schaum vorgesehen werden. Der in der Aufnahme 28 eingeklipste Schaumkörper 29 hat dabei eine akustische Impedanz, die der von Wasser entspricht.

Die in den einzelnen Abstandhaltern 16 eingeklipsten Trimmschläuche 24, 25 durchziehen den gesamten Schleppstrang 10 und sind nahe dessen freien Ende miteinander verbunden. Die Trimmschläuche 24, 25 durchziehen ebenfalls das Schleppkabel 11 (Fig. 2) und stehen an ihrem anderen Ende mit einem Zu- und Ablauf in Verbindung. Der Zu- und Ablauf der Trimmschläuche 24, 25 kann an Bord des Schleppfahrzeugs 13 mit verschiedenen Flüssigkeitsbehältern 30 verbunden werden. Auf diese Weise können die Trimmschläuche 24, 25 mit einem wählbaren Trimmflüssigkeit gefüllt werden. Je nach spezifischem Gewicht der Trimmflüssigkeit verändert sich der Auftrieb des Schleppstrangs 10, wodurch dieser in verschiedenen Wassertiefen ausgelegt und gehalten werden kann. Die Berührungsflächen zwischen den Abstandhaltern 16 und den Trimmschläuchen 24, 25 sowie dem Zugkabel 20 können zur Entlärmung ebenfalls mit Gelfolien belegt sein.

Das in Fig. 2 schematisch im Querschnitt dargestellte Schleppkabel 11 weist ein strömungsgünstiges Querschnittsprofil in Tropfenform auf. Es besitzt ebenfalls eine elastische Kabelhülle 31. Im Innern der Kabelhülle 31 verlaufen einerseits der Kabelbaum 17 und andererseits die beiden Trimmschläuche 24, 25 für den Schleppstrang 10. Dabei liegen die Trimmschläuche 24, 25 in etwa vertikaler Anordnung im schmaleren Bereich des Querschnittsprofils, während der Kabelbaum 17 im breiteren Bereich des Querschnittsprofils verläuft. Auf dem Kabelbaum 17 sind wiederum Abstandhalter 32 im gleichmäßigen Axialabstand voneinander aufgeklipst. Diese Abstandhalter 32 stützen sich auf der Innenseite eines das Innere der Kabelhülse 31 durchziehenden Schlauches 33 ab, der seinerseits im breiten Bereich des Querschnittsprofils an der Innenwand der Kabelhülle 31 anliegt. Dieser Schlauch 33 ist an beiden Enden hermetisch geschlossen und mit Öl gefüllt. Das Schleppkabel 11 verfügt über eine eigene, von dem Schleppstrang 10 unabhängige Trimmeinheit, die wiederum - wie bei dem Schleppstrang 10 - aus zwei Trimmschläuchen 34, 35 besteht, die nahe dem den Schleppstrang 10 zugekehrten Ende des Schleppkabels 11 miteinander verbunden sind und am anderen Ende mit einem Zu- und Ablauf in Verbindung stehen. Die Trimmschläuche 34, 35 verlaufen dabei parallel zueinander zwischen den Trimmschläuchen 24 und 25 und dem Schlauch 33 und haben von diesen jeweils etwa den gleichen Abstand. Der Zu- und Ablauf für die beiden Trimmschläuche 34, 35 kann an Bord des Schleppfahrzeuges 13 wiederum mit Flüssigkeitsbehältern 30 verbunden werden, so daß die Trimmeinheit des Schleppkabels 11 aus den beiden Trimmschläuchen 34, 35 mit Trimmflüssigkeit unterschiedlichen spezifischen Gewichts gefüllt werden kann. Je nach Größe des spezifischen Gewichtes der Trimmflüssigkeit sackt das Schleppkabel 11 mehr oder weniger ab und kann damit an die Schlepptiefe des Schleppstrangs 10 angepaßt werden. Das Strömungsprofil läßt dabei eine größere Durchhängung des Schleppkabels 11 zu, als sie bei üblichen im Profil kreisrunden Schleppkabeln möglich ist.

Claims (10)

1. Unterwasser-Schleppantenne mit einem den akustisch aktiven Teil bildenden Schleppstrang (10), der eine elastische Hülle (15) aufweist, in welcher eine Vielzahl von Hydrophonen (12) eingeschlossen ist, mit einem den Schleppstrang (10) an ein Schleppfahrzeug (13) ankoppelndes Schleppkabel (11), das eine Hülle (31) aufweist, in der zu den Hydrophonen (12) führende Signalleitungen (18) verlaufen, und mit einer Trimmeinheit, die zwei das Schleppkabel (10) und den Schleppstrang (11) durchziehende Trimmschläuche (23, 24) aufweist, die an einem Ende miteinander verbunden sind und am anderen Ende an einem Zu- und Ablauf für eine austauschbare Trimmflüssigkeit angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Trimmeinheit vorgesehen ist, die zwei ausschließlich das Schleppkabel (11) durchziehende weitere Trimmschläuche (34, 35) aufweist, die an einem Ende miteinander verbunden sind und am anderen Ende an einem weiteren Zulauf und weiteren Ablauf für eine austauschbare Trimmflüssigkeit angeschlossen sind, und daß das Schleppkabel (11) ein Querschnittsprofil aufweist, das der Anströmung quer zur Kabelachse einen minimierten Strömungswiderstand entgegensetzt.

2. Schleppantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil des Schleppkabels (11) etwa Tropfenform hat.

3. Schleppantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im breiteren Bereich des tropfenförmigen Querschnittsprofils des Schleppkabels (11) ein Zugseil (19) verläuft, auf welchem an der Schleppkabelhülle (31) sich abstützende Abstandhalter (32) angeordnet sind, daß im schmalen Bereich des Querschnittsprofils die Trimmschläuche (24, 25) der ersten Trimmeinheit für den Schleppstrang (10) in paralleler Anordnung, in Längsachse des Querschnittsprofils gesehen, übereinander liegen und daß zwischen dem unteren Trimmschlauch (25) der ersten Trimmeinheit und den Abstandhaltern (32) die Trimmschläuche (34, 35) der zweiten Trimmeinheit für das Schleppkabel (11) in paralleler Anordnung, quer zur Längsachse des Querschnittsprofils gesehen, nebeneinander verlaufen.

4. Schleppantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil (19) und die Signalleitungen (18) zu einem armierten Kabelbaum (17) vereinigt sind.

5. Schleppantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelbaum (17) sich in den Schleppstrang (10) hinein fortsetzt und dort zentral im Innern der Schleppstranghülle (15) verläuft, daß auf dem Kabelbaum (17) weiche Abstandhalter (16) in festem Axialabstand voneinander gehalten sind, die sich an der Schleppstranghülle (15) abstützen und eine Halterung (21 bis 23) sowohl für die Hydrophone (12) als auch für die Trimmschläuche (24, 25) der ersten Trimmeinheit aufweisen.

6. Schleppantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus Polyurethan gefertigten Abstandhalter (16) auf den Kabelbaum (17) aufgeklipst sind und die Halterung (21 bzw. 22, 23) für die Hydrophone (12) und für die beiden Trimmschläuche (24, 25) der ersten Trimmeinheit als Klipsaufnahmen ausgebildet sind.

7. Schleppantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klipsaufnahme (21) für die Hydrophone (12) einerseits und die Klipsaufnahmen (22, 23) für die Trimmschläuche (24, 25) der ersten Trimmeinheit andererseits auf zum Kabelbaum (17) diametralen Seiten der Abstandhalter (16) angeordnet sind.

8. Schleppantenne nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abstandhalter (16) eine Mehrzahl von Hydrophonen (12) aufgenommen ist, deren Polarisationsrichtungen quer zur Längsachse des Schleppstrangs (10) verlaufen, wobei die Polarisationsrichtungen benachbarter Hydrophone (12) um 180° zueinander gedreht sind.

9. Schleppantenne nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Berührungsflächen zwischen den Abstandhaltern (16) einerseits und mindestens den Hydrophonen (12), vorzugsweise aber den Hydrophonen (12), dem Kabelbaum (17) und den Trimmschläuchen (24, 25) der ersten Trimmeinheit andererseits mit Gelfolien (26) belegt sind.

10. Schleppantenne nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abstandhaltern (16) Schaumkörper (2) aus syntaktischen Schaum mit einer dem Wasser entsprechenden akustischen Impedanz, vorzugsweise unter Zwischenlage einer Gelfolie, eingebettet sind.