EP1252058B1 - Verfahren zum signaturfreien ausbringen von abgas aus unterwasserfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum signaturfreien ausbringen von abgas aus unterwasserfahrzeugen Download PDF

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EP1252058B1
EP1252058B1 EP01999508A EP01999508A EP1252058B1 EP 1252058 B1 EP1252058 B1 EP 1252058B1 EP 01999508 A EP01999508 A EP 01999508A EP 01999508 A EP01999508 A EP 01999508A EP 1252058 B1 EP1252058 B1 EP 1252058B1
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ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH
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    • B63G8/34—Camouflage
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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 is obtained in energy converters in addition to the generation of electrical energy, and an underwater vehicle itself.
  • Energy converters which serve the independent air generation on underwater vehicles, produce not only electricity but also exhaust gas when using hydrocarbons as an energy source. This exhaust gas must be stored on board or removed from the vehicle.
  • Known solutions for this are water management systems, liquefaction of the exhaust gas and subsequent storage or direct application as gas.
  • EP 0 752 565 B1 discloses a device for CO 2 removal of underwater vehicles.
  • pressurized water should be taken from the outboard into the underwater vehicle in order to dissolve CO 2 there with an absorber and then this water, with the dissolved CO 2 , should be released again against the diving pressure.
  • an apparatus having a housing with a circular inner race for a rotating cam, wherein the inner race is interrupted by opposing Wassereintritts- and Wasseraustrittsö Maschinenspaare in which each Wassereintritisö réelle is separated from the water outlet opening by a radially slidably guided on the cam slide and of which in each case a high-pressure water inlet opening is arranged in alternation with a water low-pressure outlet opening and a low water pressure inlet opening in alternation with a high-pressure water outlet opening on the circular inner surface of the housing.
  • This device is characterized by the fact that it has only a few moving parts and sealing surfaces and that they with low internal flow resistance, without flow reversal a harmonious, the water-bearing device parts thus gentle and low-stress flow of transported for the CO 2 -Entsorgung water allows.
  • DE-A-26 58 484 relates to a thermodynamic underwater drive with a connected to a fuel supply system, a propeller driving, outside air-independent engine having a water-soluble exhaust gases into the outside water laxative exhaust pipe.
  • the exhaust gases flow to a so-called turbulence grid, which is formed from horizontal and vertical pipe systems.
  • the object of the invention is therefore, with little space and energy, bring the exhaust from the vehicle with little signal signature.
  • the invention includes a method for signature-free application of exhaust gas from underwater vehicles, which is obtained in energy converters in addition to the generation of electrical energy, the exhaust gas is passed through pressure in a pipe section, which is traversed by outboard water.
  • the resulting gas bubbles are crushed by arranged within the water-flow pipe section static mixer, wherein a high turbulence of the liquid, a dissolution of the gas is achieved.
  • the exhaust gas is introduced into the pipe section via a porous body, wherein the pipe section between an inlet (A) and an outlet (B) via a pump with outboard water (seawater) is supplied. Due to the dissolution of the exhaust gas within the underwater vehicle, there are no gas bubbles to be detected outside the boat.
  • the exhaust gas is introduced via a porous body in the pipe section, wherein the exhaust gas is preferably introduced under a pressure above the plunger pressure in the pipe section.
  • the flow velocity of the water within the pipe section is according to a further feature preferably 1 -3 m / s.
  • the invention also includes a device for the signature-free application of exhaust gas from underwater vehicles, which is obtained in energy converters in addition to the generation of electrical energy.
  • a pipe section is arranged for this purpose, which has an inlet for outboard water (seawater), 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, wherein in the region of the inlet for the outboard water of the pipe section, a pump is arranged and the Rohrimpfstelle consists of a 90 ° elbow pipe with plant and a porous body.
  • the length of the pipe section is designed according to a preferred feature of the invention so that it allows a complete dissolution of the gas bubbles of the exhaust gas.
  • an underwater vehicle which with oxygen a from a liquid storage I and a hydrocarbon b is supplied from a tank II, arises next electrical energy and heat by reaction of the hydrocarbon with the Oxygen is an exhaust gas c, which in addition to water mainly from carbon dioxide consists.
  • This exhaust gas is detected in the device IV according to the method Claim 1 dissolved in water and given outboard.
  • a pipe section 2 is flown through from the inlet A to the outlet B by means of a pump 4 or by driving the vehicle with seawater.
  • Appropriate flow velocities are in the range between 1 and 3 m / s.
  • the diving pressure prevails.
  • the exhaust gas C is discharged at a pressure higher than the submerged pressure through a porous body 1 inside this pipe.
  • a sufficient pressure is achieved here by a suitable method in the energy converter III or a compressor in the exhaust 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 necessary amount of water depends on the composition of the exhaust gas, the water temperature and the diving pressure.

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Description

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 CO2-Entsorgung von Unterwasserfahrzeugen bekannt. Zur CO2-Entsorgung von Unterwasserfahrzeugen soll Druckwasser von Außenbord in das Unterwasserfahrzeug genommen werden, um dort mit einem Absorber CO2 zu lösen und anschließend soll dieses Wasser, mit dem gelösten CO2, 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 Wassereintritts- und Wasseraustrittsöffnungspaare, bei denen jede Wassereintritisöffnung 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 CO2-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-urrabhängigen Betrieb des Kreislaufdieselsystems ermöglichen. Die Förderpumpen für den Seewassereintritt brauchen nur die Rohrleitungswiderstände und Armaturwiderstände zu kompensieren.
Die DE-A-26 58 484 bezieht sich auf einen thermodynamischen Unterwasserantrieb mit einer an ein Treibstoffzufuhrsystem angeschlossenen, einen Propeller antreibenden, außenluftunabhängigen Kraftmaschine, die eine die wassertöslichen Abgase ins Außenwasser abführende Auspuffleitung aufweist. Die Abgase strömen dabei zu einem sogenannten Turbulenzgitter, welches aus Horizontal- und Vertikalrohranlagen gebildet wird.
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 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 2 bis 4 beziehungsweise 6 enthalten.
Demnach beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlem 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. Erfindungsgemäß wird dabei das Abgas in die Rohrstrecke über einen porösen Körper eingeleitet, wobei die Rohrstrecke zwischen einem Einlass (A) und einem Auslass (B)über eine Pumpe mit Aussenbordwasser (Seewasser) versorgt 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 Strömungsgeschwindigkeit des Wassers innerhalb der Rohrstrecke beträgt nach einem weiteren Merkmal vorzugsweise 1 -3 m/s.
Die Erfindung beinhaltet auch eine Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches 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,
wobei im Bereich des Einlasses für das Außenbordwasser der Rohrstrecke eine Pumpe angeordnet ist und die Rohrimpfstelle aus einem 90° Rohrbogenstutzen mit Impflanze und einem porösen Körper besteht.
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 (6)

  1. Verfahren zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlem neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, wobei das Abgas durch Druck in eine Rohrstrecke (2) geleitet wird, welche von Außenbordwasser durchströmt wird und die dabei entstehenden Gasblasen durch innerhalb der wasserdurchströmten Rohrstrecke (2) angeordnete statische Mischer (3) zerkleinert werden und durch eine hohe Turbulenz der Flüssigkeit eine Auflösung des Gases erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in die Rohrstrecke (2) über einen porösen Körper (1) eingeleitet wird und die Rohrstrecke (2) zwischen einem Einlass (A) und einem Auslass (B) über eine Pumpe (4) mit Außenbordwasser (Seewasser) versorgt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, 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.
  3. Verfahren nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers innerhalb der Rohrstrecke (2) 1 -3 m/s beträgt.
  4. 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.
  5. Vorrichtung zum signaturfreien Ausbringen von Abgas aus Unterwasserfahrzeugen, welches in Energiewandlem neben der Erzeugung von Elektroenergie anfällt, wobei 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 für das in die Rohrstrecke (2) einzuleitende Abgas aufweist, wobei innerhalb der Rohrstrecke (2) mindestens ein statischer Mischer (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich A der Rohrstrecke (2) eine Pumpe (4) angeordnet ist, und die Rohrimpfstelle aus einem 90° Rohrbogenstutzen mit Impflanze und einem porösen Körper (1) besteht.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Rohrstrecke (2) eine vollständige Auflösung der Gasblasen des Abgases erlaubt.
EP01999508A 2000-12-09 2001-11-05 Verfahren zum signaturfreien ausbringen von abgas aus unterwasserfahrzeugen Expired - Lifetime EP1252058B1 (de)

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