EP2351144A1 - Vorrichtung zur befestigung einer unterwasserantenne - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Befestigung mindestens einer Antennensektion einer vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen, elektroakustischen Unterwasserantenne am Bootskörper eines U-Boots angegeben, die einen stabilen, präzisen Anbau der Unterwasserantenne mit relativ geringem Montageaufwand ermöglicht. Hierzu sind am Bootskörper zwei vertikal beabstandete, horizontal ausgerichtete Reihen von mit Abstand voneinander angeordneten Knaggen (17) und Mittel zum Befestigen der mindestens einen Antennensektion an den Knaggen (17) vorgesehen, die zwei die mindestens eine Anennensektion aufnehmende, jeweils auf Knaggen (17) der beiden Knaggenreihen aufliegende Befestigungsschienen (18) sowie durch Durchgangslöcher (19) in den Befestigungsschienen (18) hindurch in die Knaggen (17) einschraubbare Kopfbolzen (20) aufweisen. Ein zwischen der Körperwand (11) des Bootskörpers und den Befestigungsschienen (18) vorhandener Zwischenraum ist mit einer Vergussmasse (21) verfüllt, die die Knaggen (17) formschlüssig einschließen.

Description

A T L A S E L E K T R O N I K G m b H

Bremen

VORRICHTUNG ZUR BEFESTIGUNG EINER UNTERWASSERANTENNE

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung mindestens einer Sektion einer vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen, elektroakustischen Unterwasserantenne am Bootskörper eines U-Boots.

Eine als Flankarray bezeichnete bekannte lineare Unterwasserantenne (DE 38 34 669 Al) weist einen im Abstand vom Bootskörper eines Unterseeboots, hier kurz U-Boot genannt, angeordnete Wandleranordnung mit einer Vielzahl von in Anbaulage der Unterwasserantenne längs des Bootskörpers horizontal hintereinander gereihten, voneinander beabstandeten Hydrophonen und einem in

Schalleinfallseinrichtung hinter den Hydrophonen angeordneten Reflektor auf, der nach dem Feder-Masse-Prinzip ausgelegt ist. Die Hydrophone sind an dem Reflektor über eine Schellenkonstruktion gehalten, und der Reflektor ist mit federnden Elementen über eine Dämpfungsschicht an die Körperwandung des Bootskörpers montiert.

Eine ebenfalls bekannte lineare Seitenantenne an einem U- Boot (EP 0 214 525 Bl) weist einen sog. Hydrophon-Streamer mit einer Mehrzahl von in einem elastischen, ölgefüllten Schlauch voneinander beabstandet angeordneten Hydrophonen auf. Der Hydrophon-Streamer ist über seine Längserstreckung von im Abstand voneinander am Bootskörper befestigten Haltegliedern mit Abstand vom Bootskörper gehalten. Die Halteglieder sind an einem mit dem Bootskörper verbundenen Fundament, z.B. durch Verschraubung, befestigt und tragen an ihrer freien Stirnseite schalenartige Befestigungselemente, die den Hydrophon-Streamer um seinen Schlauchmantel herum umgreifen. Zwischen jedem Befestigungselement und dem Schlauchmantel des Hydrophon-Streamers ist eine der Schallentkopplung dienende, elastische Einlage, z.B. aus Kunststoff oder Gummi, angeordnet. Der Hydrophon-Streamer und die Halteglieder mit ihren Befestigungselementen sind von einem Hüllkörper überdeckt, der an beiden Stirnseiten abgeschlossen ist und an mit dem Fundament verbundenen Befestigungslaschen befestigt ist.

Die Richtcharakteristik von solchen linearen Unterwasserantennen hat einen von der Antennenlänge abhängigen kleinen Öffnungswinkel in Horizontalrichtung und einen von der Eigencharakteristik der Hydrophone bestimmten extrem großen Öffnungswinkel in Vertikalrichtung.

Eine bekannte, flächig ausgebildete Unterwasserantenne, auch Flächenantenne genannt (DE 10 2004 037 987 Al), ist aus einer Mehrzahl von panelartigen Antennensegmenten zusammengesetzt. Jedes Antennensegment weist einen akustisch transparenten, plattenartigen Kunststoffkörper auf, in dem in Reihen und Spalten angeordnete Hydrophone und eine als Reflektor dienende biegesteife Platte, die in Schalleinfallsrichtung hinter den Hydrophonen angeordnet ist, eingebettet sind. Eine solche, für Empfangsantennen im mittleren bis höheren Frequenzbereich ausgelegte Flächenantenne hat ein gutes Vor- Rückwärtsverhältnis und besitzt durch die Möglichkeit der addierten Zusammenfassung der Ausgangssignale der in Anbaulage der Antenne in Spalten vertikal untereinanderliegenden Hydrophone auch eine gute Bündelung der Richtcharakteristik im vertikalen Empfangsbereich und damit ein verbessertes Nutz-Störverhältnis. Eine solche beidseitig am U-Boot angeordnete Flächenantenne kann mit deutlichen Vorteilen in der Unterwasserdetektion gegenüber längsseits am U-Boot angeordneten, linearen Unterwasserantennen als nasses Ende eines Panoramasonars eingesetzt werden. Aufgrund ihres deutlich größeren Gewichtes ist der Anbau solcher flächigen Seitenantennen an den Bootskörper eines U-Bootes nicht unproblematisch. Zudem muss die flächige Seitenantenne aufgrund ihrer großen Länge und des bei der Montage nicht händelbaren großen Gesamtgewichts in Antennensektionen unterteilt sein, die einzeln montiert und durch horizontales Aneinandersetzen an den Bootskörper zur flächigen Seitenantenne zusammengesetzt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Befestigungsvorrichtung anzugeben, die einen stabilen, präzisen und einfach zu bewerkstelligenden Anbau einer flächigen Seitenantenne an den Bootskörper eines U-Boots ermöglicht .

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung hat den Vorteil, dass mit den beiden vertikal voneinander beabstandeten Befestigungsschienen ein Fundament für die Festlegung der flächigen Unterwasserantenne am Bootskörper geschaffen ist, das unabhängig von Toleranzen in den Knaggenabständen innerhalb der beiden Knaggenreihen exakt ausgerichtet ist und das durch die die Knaggen, einschließlich der Bolzenschäfte der in die Knaggen eingeschraubten Kopfbolzen, formschlüssig einschließende Vergussmasse große Kräfte auf die Knaggen zu übertragen vermag. Mit Knaggen werden hier vom Bootskörper abstehende, zylinder- oder quaderförmige Befestigungsstützen bezeichnet, die Gewindelöcher zum Einschrauben der Bolzenenden der Kopfbolzen aufweisen. An dem exakt ausgerichteten Fundament lässt sich dann in herkömmlicher Weise ein mit elektroakustischen Wandlern besetzter Reflektor und ein diese abdeckender Hüllkörper der Unterwasserantenne, z.B. durch Schraubverbindung, festlegen. Durch die Ausbildung der Durchgangslöcher in den Befestigungsschienen als Langlöcher können auch große Toleranzen in den Knaggenabständen, z.B. ± 15 mm, in Horizontalrichtung ausgeglichen werden.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Befestigungsschienen jeweils U-Profil mit zwei über ein Profiljoch verbundenen Profilschenkeln auf. Die Durchgangslöcher zum Durchführen der Kopfschrauben sind im Profilj och angeordnet, und die Vergussmasse hüllt den von den Profilschenkeln und dem Profiljoch begrenzten Profilhohlraum vollständig aus, wobei die Vergussmasse auch einen zwischen dem Profilj och und den diesem zugekehrten Stirnflächen der Knaggen vorgehaltenen Spalt vollständig ausfüllt. Die von der Körperwand des Bootskörpers aus gemessene Höhe der Vergussmasse ist größer als die Schenkelhöhe der Profilschenkel, sodass die Befestigungsschiene nicht an der Körperwand des Bootskörpers anliegt und die Kräfte ausschließlich über die Knaggen in den Bootskörper eingeleitet werden.

Zur Einstellung dieser Höhe der Vergussmasse ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Profilj och der Befestigungsschienen mit Justier-Löchern, die Lochgewinde aufweisen, zum Durchschrauben von Justierschrauben vorgesehen. Die in die Justierlöcher eingedrehten Justierschrauben stützen sich an der Körperwand des Bootskörpers ab und stellen einen definierten Abstand der mittels der Kopfbolzen auf den Knaggen fixierten Befestigungsschienen von der Körperwand her. Mit den so vormontierten Befestigungsschienen erfolgt die Verfüllung des Profilhohlraums mit der Vergussmasse, wobei die Knaggen einschließlich der freiliegenden Abschnitte der in die Knaggen eingeschraubten Bolzenschäfte der Kopfbolzen formschlüssig in die Vergussmasse aufgenommen werden. Nach Aushärten der Vergussmasse werden die Justierschrauben entfernt .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in das Profiljoch der Befestigungsschienen zwischen den Durchgangslöchern angeordnete Gewindelöcher eingebracht. In die Gewindelöcher sind Befestigungsschrauben eingedreht, die in dem Antennensegment verankert sind. Ein den Reflektor mit Wandleranordnung überdeckender, akustisch transparenter Hüllkörper kann endseitig an den Befestigungsschienen festgelegt werden, wozu diese in den voneinander abgekehrten Profilschenkeln Gewindelöcher aufweisen, in die die in dem Hüllkörper verankerten Befestigungsschrauben einschraubbar sind. Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer

Antennensektion einer an einem Bootskörper eines U-Boots befestigten, elektroakustischen Unterwasserantenne,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines

Ausschnitts einer Körperwand des Bootskörpers mit einer ausschnittweise dargestellten Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Antennensektion gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung eines Schnitts in der Schnittebene III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ausschnittweise eine Körperwand 11 eines Bootskörpers eines U-Boots perspektivisch dargestellt, an der eine Antennensektion 12 einer vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen, elektroakustischen

Unterwasserantenne angeordnet ist. Diese Unterwasserantenne bildet das sog. nasse Ende eines im U-Boot installierten Sonars zur Detektion und Vermessung von im Wassergebiet sich befindlichen Objekten und Zielen, die Schallwellen reflektieren oder abstrahlen. Die Unterwasserantenne erstreckt sich über einen großen Teil der Länge des U-Boots und ist aus einer Mehrzahl von Antennensektionen 12 zusammensetzt, wie eine in Fig. 1 perspektivisch skizziert ist . Jede Antennensektion 12 weist einen plattenartigen Reflektor 13 auf, der in Anbaulage der Antennensektion 12 am Bootskörper vertikal ausgerichtet ist, eine dem Reflektor 13 vorgeordnete Wandleranordnung 14 aus einer Vielzahl von vertikal und horizontal mit Abstand aneinandergereihten elektroakustischen Wandlern, einen auf der von der Wandleranordnung 14 abgekehrten Rückseite des Reflektors 13 angeordneten Auftriebskörper 15 und einen Reflektor 13 mit Wandleranordnung 14 und Auftriebskörper 15 überdeckenden, akustisch transparenten Hüllkörper 16 auf. Jede Antennensektion 12 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung am Bootskörper befestigt, und die über die Befestigungsvorrichtungen am Bootskörper festgelegten, stirnseitig fluchtend aneinandergesetzten Antennensektionen 12 ergeben die gesamte Unterwasserantenne.

Die Befestigungsvorrichtung weist zwei vertikal voneinander beabstandete und horizontal am Bootskörper ausgerichtete Reihen von Knaggen 17 auf, die in jeder Reihe mit definiertem Abstand voneinander am Bootskörper festliegen. Mit Knaggen 17 werden über die Körperwand 11 des Bootskörpers vorstehende, zylindrische oder quaderförmige Befestigungsstützen verstanden, die jeweils mit einer Gewindebohrung 171 versehen sind. In Fig. 2 ist ausschnittweise eine der beiden Reihen von Knaggen 17 dargestellt. Die beiden Knaggenreihen erstrecken sich über die gesamte Länge des Bootskörpers über eine Strecke, die mindestens der Länge der Unterwasserantenne entspricht. Zur Befestigungsvorrichtung gehören weiterhin diverse Befestigungsmittel, um die Antennensektion 12 auf den Knaggen 17 zu fixieren. Diese Mittel weisen zwei identisch ausgebildete Befestigungsschienen 18 auf, von denen jeweils eine einer Knaggenreihe zugeordnet ist. Die Befestigungsschiene 18 besitzen im Horizontalabstand der Knaggen 17 angeordnete Durchgangslöcher 19 (Fig. 3), die vorzugsweise als Langlöcher mit in Längsrichtung der Befestigungsschiene 18 ausgerichteter, größerer Lochabmessung ausgebildet sind. Ferner gehören zu den Befestigungsmitteln Kopfbolzen 20, die durch die Durchgangslöcher 19 hindurchführbar und in den Knaggen 17, genauer gesagt in deren Gewindebohrungen 171, verschraubbar sind. Ein wesentlicher Teil der Befestigungsmittel ist weiterhin eine Vergussmasse 21, die den Zwischenraum zwischen der Körperwand 11 des Bootskörpers und den Befestigungsschienen 18 ausfüllt und dabei die Knaggen 17 und die Bolzenschäfte der darin eingeschraubten Kopfbolzen 20 formschlüssig einschließt.

Jede Befestigungsschiene 18 hat U-Profil mit zwei über ein Profiljoch 181 verbundenen Profilschenkeln 182, 183, wobei die Durchgangslöcher 19 für die Kopfbolzen 20 im Profiljoch 181 angeordnet sind und die Vergussmasse 21 den von den Profilschenkeln 182, 183 und dem Profiljoch 181 begrenzten Profilhohlraum vollständig ausfüllt. Wie die vergrößerte perspektivische Schnittdarstellung in Fig. 3 zeigt, liegen die Profilschienen 18 mit ihrem Profiljoch 181 nicht unmittelbar auf den dem Profiljoch 181 zugekehrten Stirnflächen 172 der Knaggen 17 auf, sondern halten einen definierten Abstand von diesen, sodass sich ein Spalt 211 ausbildet, der von der Vergussmasse 21 vollständig ausgefüllt ist. Außerdem besitzt die Vergussmasse 21 eine von der Körperwand 11 des Bootskörpers aus gemessene Höhe, die etwas größer ist als die Schenkelhöhe der beiden Profilschenkel 182, 183, sodass die Befestigungsschienen 18 an keiner Stelle ihrer Längserstreckung die Körperwand 11 des Bootskörpers berühren. Dadurch werden alle auf die Befestigungsschienen 18 wirkende Kräfte über die Vergussmasse 21 in die Knaggen 17 eingeleitet. Zur Einstellung der Höhe der Vergussmasse 21 sind in dem Profiljoch 181 der Befestigungsschienen 18 eine Reihe von Justierlöchern 22 vorhanden, die mit einem Lochgewinde versehen sind. Ein Paar vertikal beabstandeter Justierlöcher 22 ist in Fig. 2 und 3 zu sehen. Mehrere solcher Paare von Justierlöchern 22 sind im Horizontalabstand längs der Befestigungsschiene 18 angeordnet.

Zur Befestigung der Antennensektion 12 an den beiden Befestigungsschienen 18 besitzt jede Befestigungsschiene 18 Gewindelöcher 23, die in dem Profiljoch 181 zwischen den Durchgangslöchern 19 angeordnet sind. In die Gewindelöcher 23 werden Befestigungsschrauben 24, die in der Antennensektion 12, genauer gesagt im Auftriebskörper 15, verankert werden, eingedreht. Zur Befestigung des Hüllkörpers 16 sind an den voneinander abgekehrten, äußeren Profilschenkeln 182 der Befestigungsschienen 18 ebenfalls Gewindelöcher 25 vorgesehen, wie diese in Fig. 3 zu sehen sind. Der Hüllkörper 16 übergreift mit seinen Enden die voneinander abgekehrten äußeren Profilschenkel 182 der beiden Befestigungsschienen 18 derart, dass in dem Hüllkörper 16 vorhandene Durchstecklöcher kongruent mit den Gewindelöchern 25 ausgerichtet sind. Durch die Durchstecklöcher hindurchgeführte Befestigungsschrauben 26 (Fig. 1) sind in die Gewindelöcher 25 in den Profilschenkel 182 eingedreht.

Die Montage von Befestigungsvorrichtung und Antennensektion 12 wird wie folgt durchgeführt:

Jeweils eine Befestigungsschiene 18 wird auf eine Knaggenreihe aufgesetzt und mit den durch die Durchgangslöcher 19 hindurchgeführten Kopfbolzen 20 auf den Knaggen 17 fixiert. Die als Langlöcher ausgebildeten Durchgangslöcher 19 erlauben dabei einen Ausgleich von großen Abstandstoleranzen der Knaggen 17 von z.B. bis ± 15 mm in Längsrichtung des Bootskörpers. In die Justierlöcher 22 werden Justierschrauben 27 eingedreht, die sich mit ihrem Schraubenende an der Körperwand 11 abstützen. Durch entsprechend tiefes Eindrehen der Justierschrauben 27 lässt sich die Befestigungsschiene 18 ausrichten und ihr Abstand von der Körperwand 11 einstellen, genauer gesagt der Abstand der Enden der Profilschenkel 182, 183 von der Körperwand 11 und des Spaltes 211 zwischen Profiljoch 181 und Stirnflächen 172 der Knaggen 17. Ggf. kann auch die Winkellage der beiden Befestigungsschienen 18 eingestellt werden, um die Planparallität der Profiljoche 181 der beiden Befestigungsschienen 18 zu gewährleisten. Nach solchermaßen erfolgtem Justieren der Befestigungsschienen 18 werden die Kopfbolzen 20 angezogen, und der zwischen dem Profiljoch 181 und dem Profilschenkel 182, 183, sowie der Körperwand 11 eingeschlossene Profilhohlraum wird vollständig mit der Vergussmasse 21 verfüllt. Nach Aushärten der Vergussmasse 21 werden die Justierschrauben 27 entfernt und die ausgehärtete Vergussmasse 21 umschließt formschlüssig alle in den Profilhohlraum hineinragende Knaggen 17, einschließlich der innerhalb der Spalte 211 zwischen Knaggen 17 und Profiljoch 181 freiliegenden, aus den Knaggen 17 vorstehenden Schaftabschnitte der in die Knaggen 17 eingedrehten Kopfbolzen 20.

Nunmehr wird der Auftriebskörper 15 auf die beiden Befestigungsschienen 18 aufgesetzt, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Die im Auftriebskörper 15 verankerbaren Befestigungsschrauben 24 werden durch entsprechend geformte Hohlräume im Auftriebskörper 15 hindurchgeführt und in die Gewindelöcher 23 in den Befestigungsschienen 18 eingedreht. Anschließend wird der Reflektor 13 mit vorgeordneter Wandlerordnung 14 an den Auftriebskörper 15 angesetzt und an diesem befestigt. Danach wird Hüllkörper 16 über die äußeren Profilschenkel 182 der beiden Befestigungsschienen 18 geschoben, und durch die Durchstecklöcher hindurchgeführte Befestigungsschrauben 26 werden in den Gewindelöchern 25 der Befestigungsschienen 18 verschraubt. Der beschriebene Montagevorgang wird für jede Antennensektion 12 wiederholt.

Claims

A T L A S E L E K T R O N I K G m b HBremenPATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Befestigung mindestens einer Antennensektion (12) einer vertikal und horizontal ausgedehnten, flächigen, elektroakustischen Unterwasserantenne am Bootskörper eines U-Boots, gekennzeichnet durch zwei vertikal beabstandete, horizontal am Bootskörper ausgerichtete Reihen von mit Abstand voneinander am Bootskörper festliegenden Knaggen

(17) und Mittel zum Befestigen der Unterwasserantenne an den Knaggen (17) und dadurch, dass die Befestigungsmittel zwei die mindestens eine Antennensektion (12) aufnehmende, jeweils auf Knaggen

(17) der beiden Knaggenreihen aufliegende Befestigungsschienen (18) mit im Horizontalabstand der Knaggen (17) angeordneten Durchgangslöchern (19), vorzugsweise Langlöchern, durch die Durchgangslöcher

(19) hindurch in die Knaggen (17) einschraubbare Kopfbolzen (20) und eine den Zwischenraum zwischen der Körperwand (11) des Bootskörpers und den Befestigungsschienen (18) ausfüllende, die Knaggen (17) formschlüssig einschließende Vergussmasse (21) aufweisen .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschienen (18) U-Profil mit zwei über ein Profiljoch (181) verbundenen Profilschenkeln

(182, 183) aufweisen, dass die Durchgangslöcher (19) im Profiljoch (181) angeordnet sind und dass die Vergussmasse (21) den von dem Profiljoch (181) und den Profilschenkeln (182, 183), sowie von der Körperwand (11) des Bootskörpers begrenzten Profilhohlraum ausfüllt .

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (21) einen zwischen dem Profiljoch

(181) und den diesem zugekehrten Stirnflächen (172) der Knaggen (17) vorhandenen Spalt (211) ausfüllt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Körperwand (11) des Bootskörpers aus gemessene Höhe der Vergussmasse (21) größer ist als die Schenkelhöhe der Profilschenkel (182, 183) .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Höhe der Vergussmasse (21) in dem Profiljoch (181) Justierlöcher (22) mit Lochgewinde zum Durchschrauben von Justierschrauben (27) vorgesehen sind, die durch ihr Abstützen an der Körperwand (11) des Bootskörpers einen definierten Abstand der mittels der Kopfbolzen (20) auf den Knaggen (17) fixierten Befestigungsschienen (18) vorgeben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfüllung der Vergussmasse (21) bei an den Knaggen (17) festgelegten und mittels der Justierschrauben (27) abstandsjustierten Befestigungsschienen (18) vorgenommen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei ausgehärteter Vergussmasse (21) die Justierschrauben (27) entfernt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das Profiljoch (181) der Befestigungsschienen (18) zwischen den Durchgangslöchern

(19) Gewindelöcher (23) eingebracht sind und dass in der mindestens einen Antennensektion (19) verankerbare Befestigungsschrauben (24) in die Gewindelöcher (23) eingedreht sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander abgekehrten Profilschenkel (182, 183) der beiden Befestigungsschienen (18) voneinander beabstandet eingebrachte Gewindelöcher (25) aufweisen, in die in einem Hüllkörper (16) der mindestens einen Antennensektion (12) verankerbare Befestigungsschrauben eindrehbar sind.