EP1252058A1 - Verfahren zum signaturfreien ausbringen von abgas aus unterwasserfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum signaturfreien ausbringen von abgas aus unterwasserfahrzeugen

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EP1252058A1
EP1252058A1 EP01999508A EP01999508A EP1252058A1 EP 1252058 A1 EP1252058 A1 EP 1252058A1 EP 01999508 A EP01999508 A EP 01999508A EP 01999508 A EP01999508 A EP 01999508A EP 1252058 A1 EP1252058 A1 EP 1252058A1
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EP
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gas
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    • B01F35/32005—Type of drive
    • B01F35/32015—Flow driven

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the signature-free discharge of exhaust gas from underwater vehicles, which occurs in energy converters in addition to the generation of electrical energy, and an underwater vehicle itself.
  • Energy converters which are used to generate electricity independent of the outside air on submersibles, use hydrocarbons as an energy source to produce not only electricity but also exhaust gas.
  • This exhaust gas must be stored on board or taken out of the vehicle.
  • Known solutions for this are water management systems, liquefaction of the exhaust gas and subsequent storage or direct application as a gas.
  • a device which has a housing with a circular inner running surface for a rotating cam body, the
  • the inner running surface is interrupted by opposing pairs of water inlet and outlet openings, in which each water inlet opening is separated from the water outlet opening by a slide which is radially displaceably guided on the cam body, and each of which has a water high pressure inlet opening alternating with a water low pressure outlet opening and a water low pressure inlet opening alternately on the circular inner running surface of the housing a high pressure water outlet is arranged.
  • This device is characterized in that it has only little moving parts and sealing surfaces and that it with a low internal flow resistance, without flow reversal, enables a harmonic flow of the water-carrying device parts, which is gentle and only slightly stressful, of the water transported for the CO ⁇ disposal.
  • the circulating diesel as a propulsion system for submarines that is independent of the outside air describes a water management system that is suitable for absorbing seawater for the absorbers and back to the outside This water management system works by using the energy of the submerged sea water.
  • the arrangement consists of control valves and freely movable pistons, which enable a depth-independent operation of the circuit diesel system.
  • the feed pumps for the sea water entry only need the pipe resistances and valve resistances to compensate.
  • the object of the invention is therefore to bring the exhaust gas signature-poor out of the vehicle with little space and energy.
  • the invention includes a method for the signature-free discharge of exhaust gas from underwater vehicles, which occurs in energy converters in addition to the generation of electrical energy, the exhaust gas being conducted by pressure into a pipe section through which outboard water flows.
  • the resulting gas bubbles are comminuted by static mixers arranged within the pipe section through which water flows, a dissolution of the gas being achieved by a high turbulence of the liquid. Due to the dissolution of the exhaust gas inside the underwater vehicle, there are no gas bubbles to be located outside the boat. Since the working pressure of the process is equal to the immersion pressure, little energy is used.
  • the exhaust gas is introduced into the pipe section via a porous body, wherein the exhaust gas is preferably introduced into the pipe section at a pressure above the diving pressure.
  • the pipe section is supplied with outboard water (sea water) via a pump.
  • the pipe section is supplied with outboard water (seawater) by the movement of the underwater vehicle, with submersion pressure prevailing between the inlet and outlet points for the outboard water.
  • the flow velocity of the water within the pipe section is preferably 1-3 m / s.
  • the invention also includes a device for the signature-free discharge of exhaust gas from underwater vehicles, which occurs in energy converters in addition to the generation of electrical energy.
  • a pipe section is arranged in the underwater vehicle, which has an inlet for outboard water (sea water), an outlet for the exhaust gas dissolved in the water and a pipe inoculation point for the exhaust gas to be introduced into the pipe section.
  • At least one static mixer is provided within the pipe section.
  • a pump is arranged in the area of the inlet for the outboard water of the pipe section.
  • the injection point consists of a 90 ° pipe elbow with a seedling and a porous body:
  • the length of the pipe section is such that it allows the gas bubbles in the exhaust gas to dissolve completely.
  • Figure 1 Outside air independent energy supply
  • Figure 2 Device for discharging the exhaust gas.
  • an exhaust gas c is produced by reaction of the hydrocarbon with the oxygen, which in addition to water consists primarily of carbon dioxide. This exhaust gas is dissolved in water in device IV according to the method of claim 1 and given outboard.
  • a pipe section 2 is flowed through by a pump 4 or by the vehicle traveling with sea water from inlet A to outlet B.
  • Appropriate flow velocities are in the range between 1 and 3 m / s.
  • the diving pressure prevails at the inlet and outlet.
  • the exhaust gas C is discharged under a pressure above the immersion pressure through a porous body 1 within this pipeline. Adequate pressure is achieved here by a suitable method in energy converter III or a compressor in exhaust gas stream c.
  • the amount of seawater is determined so that the water can completely dissolve the exhaust gas due to its ability to dissolve gases. The amount of water required depends on the composition of the exhaust gas, the water temperature and the diving pressure.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, wobei das Abgas durch Druck in eine Rohrstrecke geleitet wird, welche von Aussenbordwasser durchströmt wird. Die dabei entstehenden Gasblasen werden durch innerhalb der wasserdurchströmten Rohrstrecke angeordnete statische Mischer zerkleinert, wobei durch eine hohe Turbulenz der Flüssigkeit eine Auflösung des Gases erreicht wird. Durch die Auflösung des Abgases innerhalb des Unterwasserfahrzeuges treten ausserhalb des Bootes keine zu ortenden Gasblasen auf. Da der Arbeitsdruck des Verfahrens gleich dem Tauchdruck ist, wird nur wenig Energie verbraucht.

Description

Verfahren zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, sowie ein Unterwasserfahrzeug selbst.
Energiewandler, die der außenluftunabhängigen Elektrizitätserzeugung auf Unterwasserfahrzeugen dienen, erzeugen bei Nutzung von Kohlenwasserstoffen als Energielieferant neben der Elektrizität auch Abgas. Dieses Abgas muss an Bord gelagert oder aus dem Fahrzeug verbracht werden. Bekannte Lösungen hierfür sind Watermanagement-Systeme, Verflüssigung des Abgases und anschließende Lagerung oder die direkte Ausbringung als Gas.
Aus der EP 0 752 565 B1 ist beispielsweise eine Vorrichtung für die CO*- Entsorgung von Unterwasserfahrzeugen bekannt. Zur CO^-Entsorgung von Unterwasserfahrzeugen soll Druckwasser von Außenbord in das
Unterwasserfahrzeug genommen werden, um dort mit einem Absorber CO* zu lösen und anschließend soll dieses Wasser, mit dem gelösten CO*, gegen den Tauchdruck wieder nach außen abgegeben werden. Danach ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse mit einer kreisförmigen Innenlauffläche für einen rotierenden Kurvenkörper aufweist, wobei die
Innenlauffläche unterbrochen ist durch sich gegenüberliegende Wassereintrittsund Wasseraustrittsöffnungspaare, bei denen jede Wassereintrittsöffnung von der Wasseraustrittsöffnung durch einen auf dem Kurvenkörper radial verschiebbar geführten Schieber getrennt ist und von denen an der kreisförmigen Innenlauffläche des Gehäuses jeweils eine Wasserhochdruckeintrittsöffnung im Wechsel mit einer Wassemiederdruckaustrittsöffnung und einer Wasserniederdruckeintrittsöffnung im Wechsel mit einer Wasserhochdruckaustrittsöffnung angeordnet ist. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie nur wenig bewegte Teile und Dichtflächen aufweist und daß sie mit geringem inneren Strömungswiderstand, ohne Strömungsumkehr ein harmonisches, die wasserführenden Vorrichtungsteile somit schonendes und nur gering beanspruchendes Fließen des für die CO^-Entsorgung transportierten Wassers ermöglicht.
In Schiff & Hafen/Seewirtschaft, Heft 7/1992, S.43-46 wird im Beitrag „Der Kreislaufdiesel als außenluftunabhängiger Antrieb für Uboote" ein Water - Management- System beschrieben, das geeignet ist, Seewasser für die Absorber aufzunehmen und wieder nach außen abzugeben. Dieses Water - Management - System arbeitet durch Nutzung der Energie des unter Tauchdruck stehenden Seewassers. Die Anordnung besteht aus Steuerventilen und frei beweglichen Kolben, die einen tauchtiefen-unabhängigen Betrieb des Kreislaufdieselsystems ermöglichen. Die Förderpumpen für den Seewassereintritt brauchen nur die Rohrleitungswiderstände und Armaturwiderstände zu kompensieren.
Diese Systeme sind entweder platz- und energieaufwändig oder führen zu
Signaturen, die das Unterwasserfahrzeug leicht orten lassen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit geringem Platz- und Energieaufwand, das Abgas signaturarm aus dem Fahrzeug zu bringen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 2 bis 6 beziehungsweise 8 bis 10 enthalten.
Demnach beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, wobei das Abgas durch Druck in eine Rohrstrecke geleitet wird, welche von Außenbordwasser durchströmt wird. Die dabei entstehenden Gasblasen werden durch innerhalb der wasserdurchströmten Rohrstrecke angeordnete statische Mischer zerkleinert, wobei durch eine hohe Turbulenz der Flüssigkeit eine Auflösung des Gases erreicht wird. Durch die Auflösung des Abgases innerhalb des Unterwasserfahrzeuges treten außerhalb des Bootes keine zu ortenden Gasblasen auf. Da der Arbeitsdruck des Verfahrens gleich dem Tauchdruck ist, wird nur wenig Energie verbraucht.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird das Abgas über einen porösen Körper in die Rohrstrecke eingeleitet , wobei das Abgas vorzugsweise unter einem über dem Tauchdruck liegenden Druck in die Rohrstrecke eingebracht wird.
Die Rohrstrecke wird dabei über eine Pumpe mit Außenbordwasser (Seewasser) versorgt. Nach einem besonderen Merkmal wird die Rohrstrecke durch die Fahrt des Unterwasserfahrzeuges mit Außenbordwasser (Seewasser) versorgt, wobei zwischen dem Einlass- und Auslasspunkt für das Außenbordwasser Tauchdruck herrscht. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers innerhalb der Rohrstrecke beträgt nach einem anderen Merkmal vorzugsweise 1 -3 m/s.
Die Erfindung beinhaltet auch eine Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, weiches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt. Im Unterwasserfahrzeug ist dazu mindestens eine Rohrstrecke angeordnet, welche einen Einlass für Außenbordwasser (Seewasser), einen Auslass für das im Wasser gelöste Abgas und eine Rohrimpfstelle für das in die Rohrstrecke einzuleitende Abgas aufweist. Innerhalb der Rohrstrecke ist mindestens ein statischer Mischer vorgesehen. Nach einem weiteren Merkmal ist im Bereich des Einlasses für das Außenbordwasser der Rohrstrecke eine Pumpe angeordnet. Die Impfstelle besteht nach einem besonderen Merkmal der Erfindung aus einem 90° Rohrbogenstutzen mit Impflanze und einem porösen Körper: Die Länge der Rohrstrecke ist nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung so ausgeführt, dass diese eine vollständige Auflösung der Gasblasen des Abgases erlaubt. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : Außenluftunabhängige Energieversorgung, Figur 2: Vorrichtung zur Ausbringung des Abgases.
Bei einem Energiewandlersystem III zur Erzeugung von elektrischer Energie auf einem Unterwasserfahrzeug, welches mit Sauerstoff a aus einer Flüssiglagerung I und einem Kohlenwasserstoff b aus einem Tank II versorgt wird, entsteht neben elektrischer Energie und Wärme durch Reaktion des Kohlenwasserstoffes mit dem Sauerstoff ein Abgas c, welches neben Wasser vor allem aus Kohlendioxid besteht. Dieses Abgas wird in der Vorrichtung IV gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 in Wasser gelöst und außenbords gegeben.
Hierzu wird eine Rohrstrecke 2 mittels einer Pumpe 4 oder durch die Fahrt des Fahrzeugs mit Seewasser vom Einlass A zum Auslass B durchströmt. Zweckmäßige Strömungsgeschwindigkeiten liegen im Bereich zwischen 1 und 3 m/s. An Ein- und Auslass herrscht dabei der Tauchdruck. Das Abgas C wird unter einem, über dem Tauchdruck liegenden Druck durch einen porösen Körper 1 innerhalb dieser Rohrleitung ausgebracht. Ein ausreichender Druck wird hierbei durch ein geeignetes Verfahren im Energiewandler III oder einen Verdichter im Abgasstrom c erreicht. Die Menge des Seewassers wird so bestimmt, dass das Wasser aufgrund seines Lösungsvermögens für Gase das Abgas komplett lösen kann. Die notwendige Menge des Wassers hängt dabei von der Zusammensetzung des Abgases, der Wassertemperatur und dem Tauchdruck ab. Durch Einsetzen der statischen Mischer 3 im Rohr 2 wird erreicht, dass sich aus dem Gas C sehr kleine Blasen bilden (< 3 mm), die durch die mittels der Mischer erzeugte hohe Turbulenz daran gehindert werden, sich zu größeren Blasen zu vereinigen. Durch die hohe Turbulenz und eine ausreichende Rohrlänge von beispielsweise ca. 30 m wird erreicht, dass sich die Blasen innerhalb des Rohres vollständig auflösen. Daher tritt an der Stelle B kein Gas mehr aus, welches zu orten wäre.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas durch Druck in mindestens eine Rohrstrecke (2) geleitet wird, welche von Außenbordwasser durchströmt wird, wobei die dabei entstehenden Gasblasen durch innerhalb der wasserdurchströmten Rohrstrecke (2) angeordnete statische Mischer (3) zerkleinert werden, wobei durch eine hohe Turbulenz der Flüssigkeit eine Auflösung des Gases erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in die Rohrstrecke (2) über einen porösen Körper (1) eingeleitet wird.
3. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstrecke (2) zwischen einem Einlass (A) und einem Auslass (B) über eine Pumpe (4) mit Außenbordwasser (Seewasser) versorgt wird.
4. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstrecke (2) durch die Fahrt des Unterwasserfahrzeuges mit Außenbordwasser (Seewasser) versorgt wird, wobei zwischen den Punkten A und B Tauchdruck herrscht.
5. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers innerhalb der Rohrstrecke (2) 1 -3 m/s beträgt.
6. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas unter einem über dem Tauchdruck liegenden Druck in die Rohrstrecke (2) eingebracht wird.
7. Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus
Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlern neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterwasserfahrzeug mindestens eine Rohrstrecke (2) angeordnet ist, welche einen Einlass (A) für Außenbordwasser (Seewasser), einen Auslass
(B) für das im Wasser gelöste Abgas und eine Rohrimpfstelle (1) für das in die Rohrstrecke (2) einzuleitende Abgas aufweist, wobei innerhalb der Rohrstrecke mindestens ein statischer Mischer (3) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich A der Rohrstrecke (2) eine Pumpe (4) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der o. a. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impfstelle (1) aus einem 90° Rohrbogenstutzen mit Impflanze und einem porösen Körper besteht.
10. Vorrichtung nach einem der o. a. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Rohrstrecke (1 ) eine vollständige Auflösung der Gasblasen des Abgases erlaubt.
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