EP1599380A1 - Gasgenerator für auftriebssäcke von wasserfahrzeugen - Google Patents

Gasgenerator für auftriebssäcke von wasserfahrzeugen

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EP1599380A1
EP1599380A1 EP03785851A EP03785851A EP1599380A1 EP 1599380 A1 EP1599380 A1 EP 1599380A1 EP 03785851 A EP03785851 A EP 03785851A EP 03785851 A EP03785851 A EP 03785851A EP 1599380 A1 EP1599380 A1 EP 1599380A1
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gas
gas generator
wire baskets
throttle
watercraft
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EP1599380B1 (de
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Ulrich Schleicher
Alfred Eckel
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/24—Automatic depth adjustment; Safety equipment for increasing buoyancy, e.g. detachable ballast, floating bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B63B43/02—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking
    • B63B43/10—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving buoyancy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C7/00—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects
    • B63C7/06—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects in which lifting action is generated in or adjacent to vessels or objects
    • B63C7/10—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects in which lifting action is generated in or adjacent to vessels or objects using inflatable floats external to vessels or objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
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    • B63C7/06—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects in which lifting action is generated in or adjacent to vessels or objects
    • B63C7/12—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects in which lifting action is generated in or adjacent to vessels or objects by bringing air or floating bodies or material into vessels or objects

Definitions

  • the invention relates to a gas generator for buoyancy bags of watercraft according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to propose a rescue system that o. G. Does not have disadvantages.
  • the proposed system consists of a large number of modules, which in turn essentially consist of an inflatable bag and a gas generator. Because the gas generator only has to produce so much gas - because the gas from the bag is maintained - that the sack is fully inflated to the greatest depth, the gas generator can be significantly smaller than that known from EP 0 736 450 Bl. However, this system requires a relatively long blowing time for the gas generator and relatively cold gas (damage to the sack, reduction in surface area due to cooling).
  • the gas volume required is less than / equal to that of the immersion cells, i. that is, you only need relatively small gas generators - and are therefore able to work redundantly.
  • a gas generator 10 consists of a two-stage tubular sleeve 12 with a high and a low pressure space 14, 16.
  • the two spaces 14, 16 are connected to one another by a throttle 18.
  • In the high-pressure chamber 14 there is the gas-supplying set 20 and the ignition 22.
  • a baffle plate 28 made of Gra is located in this at a distance 26 - phit for gas diversion.
  • Five wire baskets 30 with sieves 33 and with granules 32 of an ablative cooling system lie one behind the other in the low-pressure chamber 16.
  • the wire baskets 30 lie without a gap on the inner wall of the tubular sleeve 12.
  • the granules 32 have the property of endothermic reaction to cool the gas flowing out of the throttle 18 and deflected by the baffle plate 28, arrows 24.
  • the granulate 32 also generates gas.
  • the baffle plate 28 is advantageously achieved by the baffle plate 28 as well as by downstream screens 33 and granule-free spaces 34 that channel formation in the wire baskets 30 does not occur due to the destruction of the granulate 32.
  • the granulate 32 is completely converted into gas by full-area and uniformly progressive combustion, corresponding to the cross section of the wire baskets 30.
  • the throttle 18 not only determines the volume flow of the gas but also ensures that up to a - adjustable - height of the external pressure corresponding to the water depth, the burn-up of the set 20 takes place independently of the external pressure, i. that is, from the water surface to the design depth, the gas rate and amount of gas supplied by the gas generator 10 is constant.
  • Relaxation spaces 34 lie between the wire baskets 30. These serve as gas collecting and gas guiding devices. They are used to guide the gas through the granulate 32 with as little loss as possible so that the gas that is produced in the process is cooled down to the desired temperature.
  • the set 20 is located together with the schematically illustrated ignition 36 in the cylindrical high-pressure chamber 14. In a wall 38 which the
  • the throttle 18 is used to separate the high and low pressure spaces 14, 16.
  • the gas flows over a large area into the first wire basket 30 with the cooling and also gas-producing granules 32. After a first endothermic reaction in the first wire basket 30, the gas expands in accordance with the cross section through the first sieve 33 in the first expansion space 34 a distance 35 and then enters the second wire basket 30.1.
  • the processes described above are repeated up to the last relaxation space 34.5, which corresponds to the volume of an airbag 42.
  • the gas bag 42 with a gas volume of 1 m 3 is attached to the end face 44 of the gas generator 10 via a flange attachment 46.
  • a distributor screen 28 is attached opposite via a flange 50.
  • the gas supplying set 20 has a diameter of 240 mm and a height of 82 mm.
  • the length 11 of the gas generator is 500 mm.
  • the limit temperature of 100 ° C specified for the fabric of the gas bag was therefore significantly below.
  • the temperature setting of the gas on the distribution screen 48 is carried out in a simple manner
  • the tubular sleeve 12 has a circular cross section. This cross-sectional shape is not mandatory. Any cross-sectional shape can be selected.

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Description

Gasgenerator für Auftriebs sacke von Wasserfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator für Auftriebssäcke von Wasserfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
U-Boote benötigen eine Schwimmblase für den normalen Betrieb, aber auch für den Fall eines Unfalls. Das bisherige System nach der EP 0 736 450 Bl hat den
Nachteil, dass zwar sehr viel Gas - vGas » vTauchzelle ~ produziert wird, dass dieses Gas durch das Leck der Tauchzelle aber entweichen kann. Das Boot wird zwar gehoben, beginnt aber sehr schnell wieder zu sinken und zwar dann unwiderruflich bis zum Grund der See. Dieser Vorgang wird dadurch verstärkt, dass das Gas sehr heiß in die Tauchzelle einströmt und dort - infolge seiner schnellen
Abkühlung - noch mal sein Volumen verkleinert. Weitere Nachteile sind, dass dieses Gas explosionsfähig ist und seine Ausgangsstoffe ein starkes Fischgift sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rettungssystem vorzuschlagen, dass o. g. Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das vorgeschlagene System besteht aus einer Vielzahl von Modulen, die ihrerseits im wesentlichen aus einem aufblasbaren Sack und einem Gasgenerator bestehen. Da der Gasgenerator nur so viel Gas produzieren muss - da das Gas vom Sack gehalten wird - , dass der Sack in der größten Tiefe voll aufgeblasen wird, kann der Gasgenerator deutlich kleiner ausfallen als der aus der EP 0 736 450 Bl Bekannte. Allerdings verlangt dieses System eine relativ lange Blaszeit des Gasgenerators und relativ kaltes Gas (Verletzung des Sacks, Verkleinerung der Oberfläche durch Abkühlung).
Weitere Vorteile sind:
• Die Gasproduktionsrate ist bis zur Auslegungstiefe unabhängig vom Umgebungsdruck.
• Das Gas ist kalt, weshalb auch durch Abkühlung kein Auftriebsverlust eintritt. Im Falle der Anwendung bei einem U-Boot ist gewährleistet, dass das U-Boot wenigstens eine halbe Stunde an der Wasseroberfläche gehalten werden kann. Somit besteht genügend Zeit, um die Mannschaft aussteigen zu lassen.
• Weder die Ausgangsstoffe des Gassatzes noch seine Reaktionsprodukte sind explosionsfähig oder giftig.
• Das benötigte Gasvolumen ist kleiner/gleich dem der Tauchzellen, d. h., man benötigt nur relativ kleine Gasgeneratoren - und ist dadurch in der Lage redundant zu arbeiten.
• Das geringere Volumen und das geringere Gewicht des Systems erlauben es, die Auftriebseinheiten entsprechend dem deutschen Patent der Anmelderin, DE 197 52 498 C2 - an Fangleinen befestigt - in den Tauchzellen aufschwimmen zu lassen und den zur Verfügung stehen- den Raum optimal zu nutzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Ein Gasgenerator 10 besteht aus einer zweistufigen Rohrhülse 12 mit einem Hoch- und einem Niederdruckraum 14, 16. Die beiden Räume 14, 16 sind durch eine Drossel 18 miteinander verbunden. In dem Hochdruckraum 14 befindet sich der gasliefernde Satz 20 und die Anzündung 22. Das in dem Hochdruckraum 14 erzeugte Gas, siehe die Pfeile 24 strömt durch die Drossel 18 in den Niederdruckraum 16. In diesem befindet sich in einem Abstand 26 eine Prallplatte 28 aus Gra- phit zur Gasumlenkung. Im Niederdruckraum 16 liegen hintereinander fünf Drahtkörbe 30 mit Sieben 33 und mit Granulat 32 eines ablativen Kühlsystems. Die Drahtkörbe 30 liegen spaltfrei an der Innenwand der Rohrhülse 12 an. Das Granulat 32 hat die Eigenschaft durch endotherme Reaktion das aus der Drossel 18 ausströmende und durch die Prallplatte 28 abgelenkte Gas, Pfeile 24, zu kühlen. Außerdem erzeugt das Granulat 32 zusätzlich Gas.
Vorteilhaft wird durch die Prallplatte 28 sowie durch nachgeschaltete Siebe 33 und granulatfreie Zwischenräume 34 erreicht, dass eine Kanalbildung in den Drahtkörben 30 durch Zerstören des Granulats 32 nicht auftritt. Das Granulat 32 wird durch vollflächigen und gleichmäßig fortschreitenden Abbrand, entsprechend dem Querschnitt der Drahtkörbe 30 vollständig in Gas umgesetzt. Die Drossel 18 bestimmt nicht nur den Volumenstrom des Gases sondern sorgt auch dafür, dass bis zu einer - einstellbaren - Höhe des, der Wassertiefe entspre- chenden Außendrucks der Abbrand des Satzes 20 unabhängig vom Außendruck abläuft, d. h., von der Wasseroberfläche bis zur Auslegungstiefe ist die vom Gasgenerator 10 gelieferte Gasrate und Gasmenge konstant.
Zwischen den Drahtkörben 30 liegen Entspannungsräume 34. Diese dienen als Gasauffang- und Gasleiteinrichtungen. Sie dienen dazu, das Gas möglichst verlustarm so durch das Granulat 32 zu führen, damit durch die dabei entstehenden Reaktionen das Gas auf die gewünschte Temperatur heruntergekühlt wird.
Der Satz 20 befindet sich zusammen mit der schematisch dargestellten Anzün- düng 36 in der zylindrischen Hochdruckkammer 14. In eine Wand 38, die den
Hoch- und Niederdruckraum 14, 16 voneinander trennt ist die Drossel 18 eingesetzt. Durch sie strömt das heiße Gas mit Schallgeschwindigkeit, M=l, im engsten Querschnitt in einen Verteilerraum 40 des Niederdruckraums 16.
Das Gas tritt mit etwa 1000 °C aus der Drossel 18 aus. Nach dem Aufprall auf die
Prallplatte 28 strömt das Gas großflächig in den ersten Drahtkorb 30 mit dem kühlenden und auch noch gas erzeugenden Granulat 32. Nach einer ersten endothermen Reaktion in dem ersten Drahtkorb 30 entspannt sich das Gas nach dem Querschnitt durch das erste Sieb 33 in dem ersten Entspannungsraum 34 gemäß einem Abstand 35 und tritt dann in den zweiten Drahtkorb 30.1 ein. Die vorbeschriebenen Abläufe wiederholen sich bis zum letzten Entspannungsraum 34.5, der dem Volumen eines Gassackes 42 entspricht.
Der Gassack 42 mit einem Gasvolumen von 1 m3 ist an der Stirnseite 44 des Gas- generators 10 über eine Flanschbefestigung 46 befestigt.
Gegenüberliegend ist ein Verteilersieb 28 über einen Flansch 50 befestigt.
Der gasliefernde Satz 20 hat einen Durchmesser von 240 mm bei einer Höhe von 82 mm. Die Länge 11 des Gasgenerators beträgt 500 mm.
Versuche ergaben, dass das aus der Drossel 18 mit etwa 1100 Grad Celsius ausströmende Gas am Verteilersieb 48 in einer Wassertiefe von 24 Metern eine Temperatur von etwa 75 °C aufweist. Das erzeugte Gasvolumen betrag hierbei 3,4 m3. Die sogenannte Blaszeit betrug 135,5.
Die für das Gewebe des Gassackes vorgegebene Grenztemperatur von 100 °C wurde daher wesentlich unterschritten.
Die Temperatureinstellung des Gases am Verteilersieb 48 erfolgt in einfacher
Weise über die Summe der Längen 52 des Granulats 32 in den jeweiligen Drahtkörben 30 - 30.4.
Die Rohrhülse 12 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Diese Querschnitts- form ist nicht zwingend. Es kann jede beliebige Querschnittsform gewählt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Gasgenerator (10) für Auftriebssäcke (42) von Wasserfahrzeugen nach dem Hoch- Niederdrucksystem mit einer Rohrhülse (12), darin angeordnet ein Hochdruckraum mit Anzündung (36) und einem Gas liefernden Satz (20), ein Niederdruckraum (16) mit einem Entspannungsraum (34), dazwischen eine Wand (38) mit einer Drossel (18) und einem Sieb (48), das die Ausströmöffnung der Rohrhülse (12) abschließt, d adurch gekennzeichn et, dass in dem Niederdruckraum (16) das, aus der Drossel (18) ausströmende Gas von einer Prallplatte (28) seitlich ablenkbar ist, zur anschließenden Gaskühlung wenigstens zwei hintereinander im Abstand (35) liegende Drahtkörbe (30) mit Granulat (32) vorgesehen sind, und die Drahtkörbe (30) den freien Querschnitt der Rohrhülse (12) vollständig ausfüllen.
2. Gasgenerator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichn et, dass ein ablatives Kühlsystem (Granulat 32) vorgesehen ist.
3. Gasgenerator nach Anspruch 1 , d a dur ch g ekennz ei chn et, dass die Prallplatte (28) an dem ersten Drahtkorb (30) vorgesehen ist.
4. Gasgenerator nach Anspruch 1 , d a d u r ch geken nz e i chn e t, dass das, durch den Abstand zwischen zwei Drahtkörben (30) definierte Volumen als Gasauffang- und Gasleiteinrichtung dient.
EP03785851A 2002-12-21 2003-12-17 Gasgenerator für auftriebssäcke von wasserfahrzeugen Expired - Lifetime EP1599380B1 (de)

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