EP2463195A1 - Unterseeboot - Google Patents

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EP2463195A1
EP2463195A1 EP11192581A EP11192581A EP2463195A1 EP 2463195 A1 EP2463195 A1 EP 2463195A1 EP 11192581 A EP11192581 A EP 11192581A EP 11192581 A EP11192581 A EP 11192581A EP 2463195 A1 EP2463195 A1 EP 2463195A1
Authority
EP
European Patent Office
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thruster
submarine
inline
drive
line
Prior art date
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EP11192581A
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English (en)
French (fr)
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EP2463195B1 (de
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Andreas Malletschek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH
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Publication date
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    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors

Definitions

  • the invention relates to a submarine with the features specified in the preamble of claim 1.
  • Out DE 10 2009 019 539 is a submarine known in addition to a propeller main drive additionally has an auxiliary drive with an inline thruster.
  • the auxiliary drive is used to maneuver the submarine in non-operating or very low speeds of the propeller main drive in the smallest possible space. If the auxiliary drive is not needed, it is located in a space between the pressure hull of the submarine and an outer skin spaced therefrom. If the auxiliary drive is to be used, its inline thruster is moved from there by means of a pivoting mechanism into an operating position on the outside of the outer skin.
  • the in-line thruster is arranged in a frame which is pivotable through an angle of about 90 ° from a storage position of the inline thruster between the pressure hull and the outer skin of the submarine to a working position outside the outer skin.
  • the axial direction of the in-line thruster rotatably mounted in the frame and, consequently, its thrust direction can be set with a rotary drive in a plane parallel to a longitudinal axis of the submarine in an angular range of 180 °.
  • the auxiliary drive has a relatively complicated structural design and occupies a comparatively large space between the pressure body and outer skin in the storage position. Furthermore, the opening through which the in-line thruster is moved from the storage position to the working position is relatively large. Accordingly, a comparatively long gap is formed on the outer skin of the submarine between a fairing, with which the opening is closed when the auxiliary drive is not operating, and the outer skin surrounding this fairing. This gap is unfavorable in that it can lead to unwanted flow noise in military submarines.
  • the object of the invention is to provide a submarine which has an auxiliary drive with an inline thruster, which occupies less space in a storage position between the pressure hull and the outer skin of the submarine than previously used in submarines auxiliary drives, the inline Thruster should be spent on a small opening on the outer skin in its working position outside the outer skin.
  • the submarine according to the invention which is typically but not necessarily a manned submarine and preferably a military submarine, has an in-line thruster.
  • This in-line thruster forms a drive device and preferably an auxiliary drive, which for example serves to maneuver the submarine or can be used to calm the submarine in the flow when special forces are suspended to keep.
  • the main drive can be provided in the submarine according to the invention, a propeller drive, which is arranged in the usual manner at the rear of the submarine.
  • the inline thruster is stored when not in use in a space between a pressure body and a spaced on the outside of the pressure body of the pressure body outer skin of the submarine. Preferably, this space is formed on an underside or in the area of the keel on the foredeck of the submarine.
  • the inline thruster is rotatable with a arranged outside the pressure body linear drive from a storage position in the space between the pressure body and the outer skin in a linear end position and rotatable in the end position in a plane normal to its linear travel direction with a rotary drive. That is, in the storage position, the inline thruster is already aligned so that the orientation of a rotor axis of rotation of the inline thruster coincides with that in the final position, ie the working position of the inline thruster outside the outer skin of the submarine. From the storage position of the inline thruster is translationally or straight into its defined, ie previously fixed end position movable in which he has a distance from the hull of the submarine.
  • the axial direction and, concomitantly, the thrust direction of the inline thruster can be adjusted by means of the rotary drive in a plane normal to its translational extension direction.
  • the linear thruster is linearly movable from its storage position to its end position, its maximum space across its extension direction in the storage position is essentially determined solely by its maximum cross section in a plane normal to the extension direction.
  • the inline thruster of the submarine according to the invention requires a significantly smaller space in the space between the pressure hull and the outer skin of the submarine than the hitherto known swing-out inline thruster.
  • an opening on the outer skin, via which the in-line thruster is moved from the storage position into the end position and vice versa, and concomitantly a lining closing the opening can be designed to be significantly smaller than previously required.
  • the linear drive for the inline thruster can basically be a hydraulic or pneumatic linear drive.
  • the inline thruster can be coupled with such a linear drive directly or indirectly via a transmission.
  • hydraulic and pneumatic drives have the disadvantage that seawater can leak into the drives and from there into the hydraulic or pneumatic system of the submarine. Therefore, the linear drive for the inline thruster is preferably formed electrically actuated. Consequently, the linear drive is preferably an electromechanical drive, which has the further advantage over pneumatic and hydraulic drives that only electrical lines through the wall of the pressure hull of the submarine must be performed, which is much easier than by the Druck Economicswandung guided compressed air or Hydraulic lines can be sealed pressure-tight.
  • the inline thruster can be directly coupled with motion.
  • an electrically operated linear motor can be provided with which the in-line thruster can be moved from its storage position to its end position outside the outer skin and vice versa.
  • the linear drive ⁇ -over is formed by an electric motor and a gear coupled thereto. This has the advantage that also rotary drive motors can be used, wherein the rotational movement of the rotor of the drive motor is converted by the transmission into a linear movement.
  • the inline thruster is motion-coupled with a spindle nut of an electrically operated spindle drive.
  • spindle drive With the spindle drive, a particularly space-saving, narrow linear drive for the inline thruster can be realized.
  • the threaded spindle of the spindle drive is directly coupled to the rotor of an electric motor, i. rotatably connected.
  • the longitudinal axis of the threaded spindle is typically aligned in the extension direction of the inline thruster.
  • the screwed onto the threaded spindle spindle, with the inline thruster is connected, is suitably secured against rotation so that it moves in rotation of the threaded spindle in the direction of the longitudinal axis of the threaded spindle, ie in the extension or retraction of the inline thruster.
  • the rotary drive with which the in-line thruster is rotatable in the end position outside the outer skin of the submarine in a plane normal to the linear extension direction, pneumatically or hydraulically actuated
  • an embodiment of the rotary drive is preferred, in which this is electrically operated .
  • a component forming the axis of rotation of the in-line thruster can be connected rotatably directly to the rotor of an electric motor or, if necessary, can itself form the rotor of the electric motor.
  • the rotation angle of the Inline-Thrusters is infinitely adjustable.
  • the use of an electrically operated rotary drive for the inline thruster is particularly advantageous if its linear drive is designed to be electrically operated, since in this case only one guided through the Druckieriwandung common electrical supply line for the linear drive and the rotary drive is required.
  • the inline thruster with the rotary drive in an angular range of 360 ° rotatable. That is, the inline thruster is in one plane normal to its linear extension direction at least once completely rotatable about its axis of rotation and can therefore be rotated in any angular position and so without thrust reversal create a thrust in any direction parallel, transverse or oblique to the longitudinal axis of the submarine according to the invention.
  • an extension mast motion-coupled to the linear drive of the inline thruster forms the axis of rotation about which the inline thruster is rotatable in a plane normal to its linear extension direction.
  • the extension mast can then form the rotor of the rotary drive required for this purpose or be rigidly connected to the rotor of the rotary drive.
  • the linear drive can advantageously be motion-coupled with the rotary drive. This means that in this development, the linear drive of the inline thruster is also rotated in a plane normal to the linear extension direction of the inline thruster by the same angle as the inline thruster upon rotation of the inline thruster.
  • the motion coupling of rotary drive and linear drive of the rotary drive is preferably arranged stationarily in the space between the pressure hull and the outer skin of the submarine.
  • an electrically operated spindle drive forms the linear drive of the inline thruster
  • the entire linear drive, ie, the threaded spindle and the spindle nut of the spindle drive and a motion-coupled with the threaded spindle electric motor in the space between the pressure hull and outer skin of the submarine is suitably rotatable stored.
  • both the linear drive and the rotary drive are formed electrically actuated, it is preferably further provided that the linear drive with the rotary drive or vice versa, the rotary drive with the linear drive is voltage-connected.
  • the linear drive and the rotary drive be connected to each other via an electrical supply line.
  • this supply line must be designed to be very long in order to enable a rotation angle range of 360 °. Therefore, in this case, an embodiment is preferred in which the linear drive via sliding contacts, for example via a slip ring system, is voltage-connected with an electrical power supply of the rotary drive. In this way, even with any rotation of the linear drive relative to the fixed rotary drive, the power supply of the linear drive via the rotary drive is ensured.
  • a plug-in connection for supplying voltage to the in-line thruster from a line-connected fixed plug-in connection element to the inline thruster and a plug-in connection element coupled to the spindle nut of the linear drive.
  • the plugged-in with the inline thruster plug connection element is fixedly arranged such that it is then contacted by the motion-coupled with the spindle nut plug connection element when the inline thruster is in its final or working position outside the outer skin of the submarine.
  • the motion-coupled with the spindle nut plug connection element is conductively connected via sliding contacts with the power supply of the rotary drive.
  • the space between the pressure hull and the outer skin of the submarine, in which the inline thruster is stored, is flooded with water.
  • the in-line thruster is preferably in its storage position in one arranged pressure-tight lockable housing. Consequently, a housing is arranged in the intermediate space between the pressure body and the outer skin, which receives the in-line thruster together with its linear and rotary drive and encapsulates pressure-tight from the water environment.
  • the housing has an opening through which the in-line thruster is moved to its end or working position outside the outer skin. This opening is then, when the in-line thruster in its storage position in the housing is advantageously sealed pressure-tight by a lid.
  • a cladding element is arranged on an outer side of a stator housing of the inline thruster, which in the storage position of the inline thruster, the housing in which the inline thruster is arranged in the storage position, pressure-tight manner.
  • this cladding element is arranged on the inline thruster in such a way that it closes off an extension opening for the inline thruster formed on the outer skin and thus also forms part of the outer skin of the submarine.
  • foreign bodies are advantageously also arranged on the outside of the stator housing of the inline thruster in the extended position of the in-line thruster, the housing in which the in-line thruster is located in the storage position closes.
  • This in Fig. 1 illustrated submarine has a pressure body 2, which is partially surrounded by an outer skin 4.
  • the space between the pressure body 2 and the outer skin 4 is flooded with water.
  • a propeller drive 6 is arranged, which drives the submarine during normal driving.
  • In the foredeck 8 of the submarine is directly on the bow side of the pressure hull 2 an auxiliary drive in the form of an inline thruster 10 is arranged.
  • the inline thruster 10 is mounted in the intermediate space between the pressure body 2 and outer skin 4 in a pressure-tight housing 12 and from there on the keel of the submarine in a working position outside the outer skin 4 movable.
  • the housing 12 has a cuboid base body 14 which receives the in-line thruster 10 in the storage position. On the outside of the base body 14 stiffening ribs 16 are arranged.
  • the inline thruster 10 can be extended by means of a linear drive from the main body 14 of the housing 12. This linear drive is essentially arranged in a housing part 18, which adjoins the main body 14 on a side remote from an extension opening formed on the main body 14 for the inline thruster 10.
  • the extension opening of the housing 12 is pressure-tightly sealed by a cladding element 20 when the in-line thruster 10 is extended from the base body 14 at an outer region of a stator housing 22 of the in-line thruster 10 facing away from the extension opening is.
  • the cladding element 20 forms part of the outer skin 4 of the submarine.
  • a second cladding element 24 is provided which is arranged directly diametrically opposite the cladding element 20 on the outside of the stator housing 22 ( 8 and 9 ).
  • a spindle drive forms the linear drive of the inline thruster 10.
  • This spindle drive has a threaded spindle 26 which is driven by an electric motor 28 rotating.
  • the electric motor 28 is arranged in a foundation 30, which is arranged in an end region of the housing part 18 facing away from the main body 14.
  • the housing 12 is attached to the inline thruster 10 on the boat structure of the submarine.
  • a spindle nut 32 is screwed.
  • the spindle nut 32 is secured against rotation and can thus move depending on the direction of rotation of the rotor of the electric motor 28 on the threaded spindle 26 of the electric motor 28 away or in the direction of the electric motor 28.
  • an extension mast 34 connected to the inline thruster 10 is attached to the spindle nut 32.
  • the spindle nut 32 on the threaded spindle 26 is moved away from the electric motor 28, the in-line thruster 10 is extended from the housing 12 in its end or working position outside the outer skin of the submarine.
  • a second electric motor 36 is provided in order to be able to rotate the in-line thruster 10 in the end or working position in a plane normal to its linear extension direction or normal to the longitudinal axis of the threaded spindle 28, a second electric motor 36 is provided.
  • This electric motor 36 is arranged in the housing part 18 in an end region facing away from the electric motor 28.
  • the electric motor 36 has a stator 38, in which a rotor 40 is rotatably mounted.
  • the rotor 40 is motion coupled to the extension mast 34 of the in-line thruster 10.
  • the inline thruster 10 is rotatable about an axis of rotation formed by the longitudinal axis of the extension mast 34 in an angular range of 360 ° and larger.
  • the linear drive is arranged in the housing part 18 in an inner housing 42.
  • the inner housing 42 is substantially tubular and rotatable about its central axis.
  • the inner housing 42 closed by a bearing bush 44.
  • the bushing 44 engages with some play in an opening of the foundation 30 a.
  • the electric motor 28 is arranged to drive the threaded spindle 26.
  • the electric motor 36 is connected to a line arranged in the pressure hull 2 of the submarine, also not shown in the drawing voltage source.
  • a slip ring 46 is disposed in the housing part 18. From the Fig. 10 and 1 not apparent, the slip ring 46 is divided into two in the radial direction and thus forms a tubular outer sliding contact, which is fixedly arranged in the housing part 48 and disposed in the outer sliding contact tubular inner sliding contact, which is fixed to the inner housing 42 and with the Inner housing 42 is rotatable relative to the outer sliding contact. With the inner sliding contact is, not shown in the drawing, the also rotatable electric motor 28 connected by wires.
  • a connector element 48 is disposed adjacent to the electric motor 36.
  • the inline thruster 10 is connected via an unillustrated electrical supply line to the connector element 48.
  • a second plug connection element 50 is arranged on the side facing the electric motor 36 side.

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Abstract

Ein Unterseeboot weist einen Inline-Thruster (10) als Antriebsvorrichtung auf. Der Inline-Thruster (10) ist von einer Lagerungsposition in einem Zwischenraum zwischen einem Druckkörper (2) des Unterseeboots und einer den Druckkörper (2) umgebenden Außenhaut (4) mit einem außerhalb des Druckkörpers (2) angeordneten Linearantrieb in eine lineare Endposition außerhalb der Außenhaut (4) verfahrbar ist und in der Endposition in einer Ebene normal zu seiner linearen Verfahrrichtung mit einem Drehantrieb drehbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Aus DE 10 2009 019 539 ist ein Unterseeboot bekannt, das neben einem Propellerhauptantrieb zusätzlich einen Hilfsantrieb mit einem Inline-Thruster aufweist. Der Hilfsantrieb dient dazu, das Unterseeboot bei Nichtbetrieb oder sehr geringen Drehzahlen des Propellerhauptantriebs auf möglichst engem Raum zu manövrieren. Wenn der Hilfsantrieb nicht benötigt wird, ist er in einem Zwischenraum zwischen dem Druckkörper des Unterseeboots und einer davon beabstandeten Außenhaut angeordnet. Soll der Hilfsantrieb eingesetzt werden, wird sein Inline-Thruster von dort mittels einer Schwenkmechanik in eine Betriebsstellung außenseitig der Außenhaut verbracht. Hierzu ist der Inline-Thruster in einem Gestell angeordnet, das um einen Winkel von etwa 90° von einer Lagerungsposition des Inline-Thrusters zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut des Unterseeboots in eine Arbeitsposition außerhalb der Außenhaut schwenkbar ist. In der Arbeitsposition kann die Achsrichtung des in dem Gestell drehbar gelagerten Inline-Thrusters und damit einhergehend seine Schubrichtung mit einem Drehantrieb in eine Ebene parallel zu einer Längsachse des Unterseeboots in einem Winkelbereich von 180° eingestellt werden.
  • Als nachteilig erweist es sich bei dem bekannten Unterseeboot, dass der Hilfsantrieb einen verhältnismäßig komplizierten konstruktiven Aufbau aufweist und in der Lagerungsposition einen vergleichsweise gro-βen Raum zwischen Druckkörper und Außenhaut einnimmt. Des Weiteren ist die Öffnung, durch die der Inline-Thruster von der Lagerungsposition in die Arbeitsposition bewegt wird, verhältnismäßig groß. Dementsprechend ist an der Außenhaut des Unterseeboots zwischen einer Verkleidung, mit der die Öffnung bei Nichtbetrieb des Hilfsantriebs verschlossen wird, und der diese Verkleidung umgebenden Außenhaut ein vergleichsweise langer Spalt ausgebildet. Dieser Spalt ist insofern ungünstig, als er zu bei militärischen Unterseebooten unerwünschten Strömungsgeräuschen führen kann.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Unterseeboot zu schaffen, das einen Hilfsantrieb mit einem Inline-Thruster aufweist, der in einer Lagerungsposition zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut des Unterseeboots weniger Raum als bislang in Unterseebooten eingesetzte Hilfsantriebe einnimmt, wobei der Inline-Thruster über eine möglichst kleine Öffnung an der Außenhaut in seine Arbeitsposition außenseitig der Außenhaut verbracht werden soll.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Unterseeboots ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale jeweils für sich, aber auch in technisch sinnvoller Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
  • Das erfindungsgemäße Unterseeboot, bei dem es sich typischerweise aber nicht notwendigerweise um ein bemanntes Unterseeboot und vorzugsweise um ein militärisches Unterseeboot handelt, weist einen Inline-Thruster auf. Dieser Inline-Thruster bildet eine Antriebsvorrichtung und bevorzugt einen Hilfsantrieb, der beispielsweise zum Manövrieren des Unterseeboots dient oder dazu benutzt werden kann, das Unterseeboot beim Aussetzen von Spezialeinsatzkräften ruhig in der Strömung zu halten. Als Hauptantrieb kann bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot ein Propellerantrieb vorgesehen sein, der in üblicher Weise am Heck des Unterseeboots angeordnet ist. Der Inline-Thruster ist bei Nichtbenutzung in einem Zwischenraum zwischen einem Druckkörper und einer an der Außenseite des Druckkörpers beabstandet von dem Druckkörper angeordneten Außenhaut des Unterseeboots gelagert. Bevorzugt ist dieser Zwischenraum an einer Unterseite bzw. im Bereich des Kiels am Vorschiff des Unterseeboots ausgebildet.
  • Gemäß der Erfindung ist der Inline-Thruster mit einem außerhalb des Druckkörpers angeordneten Linearantrieb von einer Lagerungsposition in dem Zwischenraum zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut in eine lineare Endposition verfahrbar und in der Endposition in einer Ebene normal zu seiner linearen Verfahrrichtung mit einem Drehantrieb drehbar. D.h., in der Lagerungsposition ist der Inline-Thruster bereits so ausgerichtet, dass die Ausrichtung einer Rotordrehachse des Inline-Thrusters mit derjenigen in der Endposition, d.h. der Arbeitsposition des Inline-Thrusters außerhalb der Außenhaut des Unterseeboots übereinstimmt. Von der Lagerungsposition ist der Inline-Thruster translatorisch bzw. gradlinig in seine definierte, d.h. vorher festgelegte Endposition bewegbar, in der er einen Abstand von dem Bootskörper des Unterseeboots hat. Dort ist die Achsrichtung und damit einhergehend die Schubrichtung des Inline-Thruster mittels des Drehantriebs in einer Ebene normal zu seiner translatorischen Ausfahrrichtung einstellbar. Indem der Inline-Thruster linear von seiner Lagerungsposition in seine Endposition verfahrbar ist, wird sein maximaler Raumbedarf quer zu seiner Ausfahrrichtung in der Lagerungsposition im Wesentlich allein durch seinen maximalen Querschnitt in einer Ebene normal zur Ausfahrrichtung bestimmt. Insofern benötigt der Inline-Thruster des erfindungsgemäßen Unterseeboots einen deutlich geringeren Raum in dem Zwischenraum zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut des Unterseeboots als der bislang bekannte ausschwenkbare Inline-Thruster. Darüber hinaus kann eine Öffnung an der Außenhaut, über die der Inline-Thruster von der Lagerungsposition in die Endposition und umgekehrt verfahren wird, und damit einhergehend eine die Öffnung verschließende Verkleidung strömungsgünstig deutlich kleiner als bislang erforderlich ausgebildet sein.
  • Bei dem Linearantrieb für den Inline-Thruster kann es sich grundsätzlich um einen hydraulischen oder pneumatischen Linearantrieb handeln. Der Inline-Thruster kann mit einem solchen Linearantrieb direkt oder indirekt über ein Getriebe gekoppelt sein. Allerdings haben hydraulische und pneumatische Antriebe den Nachteil, dass bei Undichtigkeiten Seewasser in die Antriebe und von dort in das Hydraulik- bzw. Pneumatiksystem des Unterseeboots gelangen kann. Daher ist der Linearantrieb für den Inline-Thruster bevorzugt elektrisch betätigbar ausgebildet. Demzufolge handelt es sich bei dem Linearantrieb vorzugsweise um einen elektromechanischen Antrieb, was gegenüber pneumatischen und hydraulischen Antrieben den weiteren Vorteil hat, dass lediglich elektrische Leitungen durch die Wandung des Druckkörpers des Unterseeboots geführt werden müssen, die deutlich einfacher als durch die Druckkörperwandung geführte Druckluft- oder Hydraulikleitungen druckdicht abgedichtet werden können.
  • Mit dem elektrisch betätigten Antrieb kann der Inline-Thruster direkt bewegungsgekoppelt sein. So kann beispielsweise ein elektrisch betätigter Linearmotor vorgesehen sein, mit dem der Inline-Thruster von seiner Lagerungsposition zu seiner Endposition außerhalb der Außenhaut und umgekehrt bewegt werden kann. Bevorzugt wird der Linearantrieb α-ber von einem Elektromotor und einem damit gekoppelten Getriebe gebildet. Dies hat den Vorteil, dass auch rotatorische Antriebsmotoren verwendet werden können, wobei die Drehbewegung des Rotors des Antriebsmotors von dem Getriebe in eine Linearbewegung umgewandelt wird.
  • In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Inline-Thruster mit einer Spindelmutter eines elektrisch betätigten Spindeltriebs bewegungsgekoppelt ist. Mit dem Spindeltrieb lässt sich ein besonders raumsparender, schmaler Linearantrieb für den Inline-Thruster verwirklichen. Hierbei ist die Gewindespindel des Spindeltriebs direkt mit dem Rotor eines Elektromotors bewegungsgekoppelt, d.h. drehbeweglich verbunden. Die Längsachse der Gewindespindel ist typischerweise in Ausfahrrichtung des Inline-Thrusters ausgerichtet. Die auf der Gewindespindel aufgeschraubte Spindelmutter, mit der der Inline-Thruster verbunden ist, ist zweckmäßigerweise gegen ein Verdrehen gesichert, sodass sie sich bei Rotation der Gewindespindel in Richtung der Längsachse der Gewindespindel, also in Aus- bzw. Einfahrrichtung des Inline-Thrusters bewegt.
  • Obwohl der Drehantrieb, mit dem der Inline-Thruster in der Endposition außerhalb der Außenhaut des Unterseeboots in einer Ebene normal zur linearen Ausfahrrichtung drehbar ist, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ausgebildet sein kann, ist eine Ausgestaltung des Drehantriebs bevorzugt, bei der dieser elektrisch betätigt ausgebildet ist. So kann ein die Drehachse des Inline-Thrusters bildendes Bauteil direkt mit dem Rotor eines Elektromotors drehbeweglich verbunden sein oder ggf. selbst den Rotor des Elektromotors bilden. Mit dem Elektromotor ist der Drehwinkel des Inline-Thrusters stufenlos einstellbar. Die Verwendung eines elektrisch betätigten Drehantriebs für den Inline-Thruster ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auch dessen Linearantrieb elektrisch betätigbar ausgebildet ist, da in diesem Fall nur eine durch die Druckkörperwandung geführte gemeinsame elektrische Versorgungsleitung für den Linearantrieb und den Drehantrieb erforderlich ist.
  • Besonders vorteilhaft ist der Inline-Thruster mit dem Drehantrieb in einem Winkelbereich von 360° drehbar. D.h., der Inline-Thruster ist in einer Ebene normal zu seiner linearen Ausfahrrichtung zumindest einmal vollständig um seine Drehachse drehbar und kann demnach in jede beliebige Winkelstellung gedreht werden und so ohne eine Schubumkehrung einen Schub in jede Richtung parallel, quer oder schräg zur Längsachse des erfindungsgemäßen Unterseeboots erzeugen.
  • Bevorzugt bildet ein mit dem Linearantrieb des Inline-Thrusters bewegungsgekoppelter Ausfahrmast die Drehachse, um die der Inline-Thruster in einer Ebene normal zu seiner linearen Ausfahrrichtung drehbar ist. Vorteilhaft kann dann der Ausfahrmast den Rotor des hierzu erforderlichen Drehantriebs bilden oder mit dem Rotor des Drehantriebs starr verbunden sein. Um bei einer solchen Ausgestaltung den Inline-Thruster in einem Winkelbereich von 360° drehen zu können, kann der Linearantrieb vorteilhafterweise mit dem Drehantrieb bewegungsgekoppelt sein. Dies bedeutet, dass bei dieser Weiterbildung der Linearantrieb des Inline-Thrusters bei Drehung des Inline-Thrusters ebenfalls in einer Ebene normal zur linearen Ausfahrrichtung des Inline-Thruster um denselben Winkel wie der Inline-Thruster verdreht wird. Bei der Bewegungskopplung von Drehantrieb und Linearantrieb ist der Drehantrieb vorzugsweise ortsfest in dem Zwischenraum zwischen Druckkörper und Außenhaut des Unterseeboots angeordnet. Bei einer Ausgestaltung, bei der ein elektrisch betätigter Spindeltrieb den Linearantrieb des Inline-Thrusters bildet, ist zweckmäßigerweise der gesamte Linearantrieb, d.h., die Gewindespindel und die Spindelmutter des Spindeltriebs sowie ein mit der Gewindespindel bewegungsgekoppelter Elektromotor in dem Zwischenraum zwischen Druckkörper und Außenhaut des Unterseeboots drehbar gelagert.
  • Wenn sowohl der Linearantrieb als auch der Drehantrieb elektrisch betätigbar ausgebildet sind, ist vorzugsweise weiter vorgesehen, dass der Linearantrieb mit dem Drehantrieb oder umgekehrt, der Drehantrieb mit dem Linearantrieb spannungsverbindbar ist. Hierbei können der Linearantrieb und der Drehantrieb über eine elektrische Versorgungsleitung miteinander verbunden sein. Allerdings muss diese Versorgungsleitung bei einer Ausgestaltung, bei der der Drehantrieb und der Linearantrieb des Inline-Thrusters miteinander bewegungsgekoppelt sind, sehr lang ausgebildet sein, um einen Drehwinkelbereich von 360° zu ermöglichen. Daher ist in diesem Fall eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der der Linearantrieb über Gleitkontakte, beispielsweise über ein Schleifringsystem, mit einer elektrischen Energieversorgung des Drehantriebs spannungsverbindbar ist. Auf diese Weise ist auch bei beliebiger Verdrehung des Linearantriebs gegenüber dem feststehenden Drehantrieb die Spannungsversorgung des Linearantriebs über den Drehantrieb sichergestellt.
  • In weiterer vorteilhafter Weiterbildung ist zur Spannungsversorgung des Inline-Thrusters eine Steckverbindung aus einem mit dem Inline-Thruster leitungsverbundenen feststehenden Steckverbindungselement und einem mit der Spindelmutter des Linearantriebs bewegungsgekoppelten Steckverbindungselement vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist das mit dem Inline-Thruster leitungsverbundene Steckverbindungselement derart ortsfest angeordnet, dass es von dem mit der Spindelmutter bewegungsgekoppelten Steckverbindungselement dann kontaktiert wird, wenn sich der Inline-Thruster in seiner End- bzw. Arbeitsposition außerhalb der Außenhaut des Unterseeboots befindet. Bevorzugt ist das mit der Spindelmutter bewegungsgekoppelte Steckverbindungselement über Gleitkontakte mit der Stromversorgung des Drehantriebs leitungsverbunden.
  • Der Zwischenraum zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut des Unterseeboots, in dem der Inline-Thruster gelagert ist, ist wasserdurchflutet. Um den Inline-Thruster und dessen Antriebe, insbesondere bei gro-βer Tauchtiefe vor dem dort herrschenden Wasserdruck zu schützen, ist der Inline-Thruster bevorzugt in seiner Lagerungsposition in einem druckdicht verschließbaren Gehäuse angeordnet. Demzufolge ist in dem Zwischenraum zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut ein Gehäuse angeordnet, das den Inline-Thruster mitsamt seinem Linear- und Drehantrieb aufnimmt und von der Wasserumgebung druckdicht abkapselt. Typischerweise weist das Gehäuse eine Öffnung auf, durch die der Inline-Thruster in seine End- bzw. Arbeitsposition außerhalb der Außenhaut verfahren wird. Diese Öffnung wird dann, wenn sich der Inline-Thruster in seiner Lagerungsposition in dem Gehäuse befindet vorteilhaft von einem Deckel druckdicht verschlossen.
  • In diesem Zusammenhang ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der an einer Außenseite eines Statorgehäuses des Inline-Thrusters ein Verkleidungselement angeordnet ist, welches in der Lagerungsposition des Inline-Thrusters das Gehäuse, in dem der Inline-Thruster in der Lagerungsposition angeordnet ist, druckdicht verschließt. Zweckmäßigerweise ist dieses Verkleidungselement derart an dem Inline-Thruster angeordnet, dass es eine an der Außenhaut ausgebildete Ausfahröffnung für den Inline-Thruster mit verschließt und somit auch einen Teil der Außenhaut des Unterseeboots bildet.
  • Um zu verhindern, dass bei einem ausgefahrenen Inline-Thruster an der Öffnung des Gehäuses zur Lagerung des Inline-Thrusters Strömungsverwirbelungen und damit einhergehende Strömungsgeräusche entstehen und Fremdkörper eindringen, ist an der Außenseite des Statorgehäuses des Inline-Thrusters weiter vorteilhaft auch ein Verkleidungselement angeordnet, das in der Ausfahrposition des Inline-Thrusters das Gehäuse, in dem der Inline-Thruster in der Lagerungsposition angeordnet ist, verschließt.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    schematisch stark vereinfacht in einer geschnittenen Seitenansicht ein Unterseeboot,
    Fig. 2
    schematisch vereinfacht, ein Gehäuse mit einem darin gelagerten Inline-Thruster in einer Seitenansicht,
    Fig. 3
    das Gehäuse nach Fig. 2 in einer zweiten Seitenansicht,
    Fig. 4
    das Gehäuse nach Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie 111-111 in Fig. 2,
    Fig. 5
    das Gehäuse nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung,
    Fix. 6
    die Darstellung nach Fig. 2 mit einem ausgefahrenen Inline-Thruster,
    Fig. 7
    die Darstellung nach Fig. 3 mit einem ausgefahrenen Inline-Thruster,
    Fig. 8
    eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 6,
    Fig. 9
    das Gehäuse nach Fig. 6 in perspektivischer Darstellung,
    Fig. 10
    vergrößert eine Einzelheit A aus Fig. 3 und
    Fig. 11
    vergrößert eine Einzelheit B aus Fig. 8
  • Das in Fig. 1 dargestellte Unterseeboot weist einen Druckkörper 2 auf, der teilweise von einer Außenhaut 4 umgeben ist. Der Zwischenraum zwischen dem Druckkörper 2 und der Außenhaut 4 ist wasserdurchflutet. Am Heck des Unterseeboots ist ein Propellerantrieb 6 angeordnet, der das Unterseeboot bei normalem Fahrbetrieb antreibt. Im Vorschiff 8 des Unterseeboots ist direkt bugseitig des Druckkörpers 2 ein Hilfsantrieb in Form eines Inline-Thrusters 10 angeordnet. Der Inline-Thruster 10 ist in dem Zwischenraum zwischen Druckkörper 2 und Außenhaut 4 in einem druckdichten Gehäuse 12 gelagert und von dort am Kiel des Unterseeboots in eine Arbeitsstellung außenseitig der Außenhaut 4 verfahrbar.
  • Das Gehäuse 12 weist einen quaderförmigen Grundkörper 14 auf, der den Inline-Thruster 10 in der Lagerungsposition aufnimmt. An der Außenseite des Grundkörpers 14 sind Versteifungsrippen 16 angeordnet. Der Inline-Thruster 10 ist mittels eines Linearantriebs aus dem Grundkörper 14 des Gehäuses 12 ausfahrbar. Dieser Linearantrieb ist im Wesentlichen in einem Gehäuseteil 18 angeordnet, das sich an den Grundkörper 14 an einer von einer an dem Grundkörper 14 ausgebildeten Ausfahröffnung für den Inline-Thruster 10 abgewandeten Seite anschließt.
  • Die Ausfahröffnung des Gehäuses 12 wird bei in dem Grundkörper 14 eingefahrenem Inline-Thruster 10 von einem Verkleidungselement 20 druckdicht verschlossen, das bei aus dem Grundkörper 14 ausgefahrenem Inline-Thruster 10 an einem von der Ausfahröffnung abgewandten Außenbereich eines Statorgehäuses 22 des Inline-Thrusters 10 angeordnet ist. Bei in dem Grundkörper 14 eingefahrenem Inline-Thruster 10 bildet das Verkleidungselement 20 einen Teil der Außenhaut 4 des Unterseeboots. Zum Verschließen der Ausfahröffnung des Gehäuses 12 im ausgefahrenen Zustand des Inline-Thrusters 10 ist ein zweites Verkleidungselement 24 vorgesehen, das an der Außenseite des Statorgehäuses 22 dem Verkleidungselement 20 direkt diametral gegenüberliegend angeordnet ist (Fig. 8 und 9).
  • Wie aus den Fig. 10 und 11 deutlich wird, bildet ein Spindeltrieb den Linearantrieb des Inline-Thrusters 10. Dieser Spindeltrieb weist eine Gewindespindel 26 auf, die von einem Elektromotor 28 drehend angetrieben wird. Der Elektromotor 28 ist in einem Fundament 30 angeordnet, das in einem von dem Grundkörper 14 abgewandten Endbereich des Gehäuseteils 18 angeordnet ist. Über das Fundament 30 ist das Gehäuse 12 mit dem Inline-Thruster 10 an der Bootsstruktur des Unterseeboots befestigt. Auf der Gewindespindel 28 ist eine Spindelmutter 32 aufgeschraubt. Die Spindelmutter 32 ist gegen ein Verdrehen gesichert und kann sich so je nach Drehrichtung des Rotors des Elektromotors 28 auf der Gewindespindel 26 von dem Elektromotor 28 weg oder in Richtung des Elektromotors 28 bewegen. An der von dem Elektromotor 28 abgewandten Seite ist an der Spindelmutter 32 ein mit dem Inline-Thruster 10 verbundener Ausfahrmast 34 befestigt. Indem die Spindelmutter 32 auf der Gewindespindel 26 von dem Elektromotor 28 wegbewegt wird, wird der Inline-Thruster 10 aus dem Gehäuse 12 in seine End- bzw. Arbeitsposition außerhalb der Außenhaut des Unterseeboots ausgefahren.
  • Um den Inline-Thruster 10 in der End- bzw. Arbeitsposition in einer Ebene normal zu seiner linearen Ausfahrrichtung bzw. normal zur Längsachse der Gewindespindel 28 drehen zu können, ist ein zweiter Elektromotor 36 vorgesehen. Dieser Elektromotor 36 ist in dem Gehäuseteil 18 in einem von dem Elektromotor 28 abgewandten Endbereich angeordnet. In üblicher Weise weist der Elektromotor 36 einen Stator 38 auf, in dem ein Rotor 40 drehbar gelagert angeordnet ist. Der Rotor 40 ist mit dem Ausfahrmast 34 des Inline-Thrusters 10 bewegungsgekoppelt. Mit dem Elektromotor 36 ist der Inline-Thruster 10 in einem Winkelbereich von 360° und größer um eine von der Längsachse des Ausfahrmastes 34 gebildete Drehachse drehbar.
  • Wie der Inline-Thruster 10 ist auch dessen gesamter Linearantrieb drehbar. Hierzu ist der Linearantrieb in dem Gehäuseteil 18 in einem Innengehäuse 42 angeordnet. Das Innengehäuse 42 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und um seine Mittelachse drehbar. An einem von dem Inline-Thruster 10 abgewandten Ende wird das Innengehäuse 42 von einer Lagerbuchse 44 verschlossen. Die Lagerbuchse 44 greift mit gewissem Spiel in eine Öffnung des Fundaments 30 ein. In der Lagerbuchse 44 ist der Elektromotor 28 zum Antrieb der Gewindespindel 26 angeordnet.
  • Über eine in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Versorgungsleitung ist der Elektromotor 36 mit einer in dem Druckkörper 2 des Unterseeboots angeordneten, ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellten Spannungsquelle leitungverbunden. Die Spannungsversorgung des Elektromotors 28 erfolgt über den Elektromotor 36. Hierzu ist in dem Gehäuseteil 18 ein Schleifring 46 angeordnet. Aus den Fig. 10 und 1 nicht ersichtlich, ist der Schleifring 46 in radialer Richtung zweigeteilt und bildet auf diese Weise einen rohrförmigen äußeren Gleitkontakt, der feststehend in dem Gehäuseteil 48 angeordnet ist und einen in dem äußeren Gleitkontakt angeordneten rohrförmigen inneren Gleitkontakt, der an dem Innengehäuse 42 befestigt ist und mit dem Innengehäuse 42 relativ zu dem äußeren Gleitkontakt drehbar ist. Mit dem inneren Gleitkontakt ist, in der Zeichnung nicht dargestellt, der ebenfalls drehbare Elektromotor 28 leitungsverbunden.
  • Auch die Spannungsversorgung des Inline Thrusters 10 erfolgt über den Elektromotor 36. In dem Gehäuseteil 18 ist ein Steckverbindungselement 48 an den Elektromotor 36 angrenzend angeordnet. Der Inline-Thruster 10 ist über eine nicht dargestellte elektrische Versorgungsleitung mit dem Steckverbindungselement 48 verbunden. An der Spindelmutter 32 ist an der dem Elektromotor 36 zugewandten Seite ein zweites Steckverbindungselement 50 angeordnet. Beim Ausfahren des Inline-Thrusters 10 in seine End- bzw. Arbeitsstellung wird das zweite Steckverbindungselement 50 mit der Spindelmutter 32 in Richtung des ersten Steckverbindungselements 48 bewegt, bis ein an dem Steckverbindungselement 50 ausgebildeter ringförmiger Vorsprung in eine an dem Steckverbindungselement 48 ausgebildete Ringnut eingreift. In dieser Stellung ist das Steckverbindungselement 50 über Schleifkontakte mit dem Schleifring 46 und so mit der Spannungsversorgung des Elektromotors 36 elektrisch leitungsverbunden.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    - Druckkörper
    4
    - Außenhaut
    6
    - Propellerantrieb
    8
    - Vorschiff
    10
    - Inline-Thruster
    12
    - Gehäuse
    14
    - Grundkörper
    16
    - Versteifungsrippe
    18
    - Gehäuseteil
    20
    - Verkleidungselement
    22
    - Statorgehäuse
    24
    - Verkleidungselement
    26
    - Gewindespindel
    28
    - Elektromotor
    30
    - Fundament
    32
    - Spindelmutter
    34
    - Ausfahrmast
    36
    - Elektromotor
    38
    - Stator
    40
    - Rotor
    42
    - Innengehäuse
    44
    - Lagerbuchse
    46
    - Schleifring
    48
    - Steckverbindungselement
    50
    - Steckverbindungselement
    A
    - Einzelheit
    B
    - Einzelheit

Claims (12)

  1. Unterseeboot mit einem Inline-Thruster (10) als Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Inline-Thruster (10) von einer Lagerungsposition in einem Zwischenraum zwischen einem Druckkörper (2) des Unterseeboots und einer den Druckkörper (2) umgebenden Außenhaut (4) mit einem außerhalb des Druckkörpers (2) angeordneten Linearantrieb in eine lineare Endposition außerhalb der Außenhaut (4) verfahrbar ist und in der Endposition in einer Ebene normal zu seiner linearen Verfahrrichtung mit einem Drehantrieb drehbar ist.
  2. Unterseeboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb elektrisch betätigbar ausgebildet ist.
  3. Unterseeboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inline-Thruster (10) mit einer Spindelmutter (32) eines elektrisch betätigten Spindeltriebs bewegungsgekoppelt ist.
  4. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb elektrisch betätigbar ausgebildet ist.
  5. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inline-Thruster (10) mit dem Drehantrieb in einem Winkelbereich von 360° um seine Achse in Ausfahrrichtung drehbar ist.
  6. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb mit dem Drehantrieb bewegungsgekoppelt ist.
  7. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb über Gleitkontakte mit einer elektrischen Energieversorgung des Drehantriebs spannungsverbunden ist.
  8. Unterseeboot nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Inline-Thruster (10) über Gleitkontakte mit der elektrischen Energieversorgung des Drehantriebs spannungsverbunden ist.
  9. Unterseeboot nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsversorgung des Inline-Thrusters eine Steckverbindung aus einem mit dem Inline-Thruster (10) leitungsverbundenen feststehenden Steckverbindungselement (48) und einem mit der Spindelmutter (32) des Linearantriebs bewegungsgekoppelten Steckverbindungselement (50) vorgesehen ist.
  10. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inline-Thruster (10) in seiner Lagerungsposition in einem druckdicht verschließbaren Gehäuse (12) angeordnet ist.
  11. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite eines Statorgehäuses (22) des Inline-Thrusters (10) ein Verkleidungselement (20) angeordnet ist, welches in der Lagerungsposition des Inline-Thrusters (10) das Gehäuse (12), in dem der Inline-Thruster (10) in der Lagerungsposition angeordnet ist, druckdicht verschließt.
  12. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Statorgehäuses (22) des Inline-Thrusters (10) ein Verkleidungselement (24) angeordnet ist, welches in der Ausfahrposition des Inline-Thrusters (10) das Gehäuse (12), in dem der Inline-Thruster (10) in der Lagerungsposition angeordnet ist, verschließt.
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