EP2753541B1

EP2753541B1 - Unterseeboot

Info

Publication number: EP2753541B1
Application number: EP12759378.8A
Authority: EP
Inventors: Erhan Bolat; Christian Knop; Klaus-Gerrit Mews; Bernd Scholz
Original assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: WO2013034401A1; CN103857588A; EP2753541A1; CN103857588B; RU2561174C1; ES2643695T3; CA2847300A1; CA2847300C; DE102011082223B3; KR20140047727A; US20140238290A1; US8978572B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot.
Unterseeboote mit einem außenluftunabhängigen Antrieb können in arktischen Gewässern über einen längeren Zeitraum unter einer geschlossenen Eisdecke operieren. Allerdings erweisen sich bei Tauchfahrten unter einer geschlossenen Eisdecke solche Notsituationen als fatal, die es erforderlich machen, dass die Insassen das Unterseeboot verlassen. In einer solchen Situation hindert die Eisdecke diese Personen daran, nach oberhalb der Eisdecke zu gelangen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Unterseeboot zu schaffen, das den Insassen bei Tauchfahrt unterhalb einer geschlossenen Eisdecke einen Ausstieg aus dem Unterseeboot nach oberhalb der Eisdecke möglich macht.
Das Dokument DE 821 317 B beschreibt die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 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 geeigneter Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
Die Grundidee der Erfindung ist es, ein Unterseeboot mit einer nach oben gerichteten Bohrvorrichtung auszustatten, welche in einem Druckkörper des Unterseeboots angeordnet ist und einen aus einer oberdeckseitig angeordneten Öffnung des Druckkörpers ausfahrbaren Bohrer aufweist, wobei ein Bohrkopf des Bohrers einen die Öffnung des Druckkörpers verschliessenden Verschlusskörper bildet. Mit einer solchen Bohrvorrichtung besteht die Möglichkeit, bei Tauchfahrt unterhalb einer geschlossenen Eisdecke von unterhalb in diese ein Loch und besonders vorteilhaft ein Ausstiegsloch für die Besatzung des Unterseeboots zu bohren. Durch dieses Ausstiegsloch können die Insassen das Unterseeboot zum Beispiel in einer Notsituation verlassen und nach oberhalb der Eisdecke gelangen. Hierzu ist die Bohrvorrichtung an oder in dem Unterseeboot so positioniert, dass ein außerhalb des Bootskörpers angeordneter Bohrer dann, wenn sich das Unterseeboot direkt unterhalb der Eisdecke befindet, an der Unterseite der Eisdecke ansetzen kann und diese durchbohren kann. Zur Schaffung eines Ausstiegslochs in einer Eisdecke ist der Bohrer zweckmäßigerweise so dimensioniert, dass mit ihm ein Bohrloch geschaffen werden kann, dessen Querschnitt bzw. Durchmesser es Personen ermöglicht, hier durchzusteigen. Vorzugsweise weist der Bohrer einen Bohrkopf auf, dessen Durchmesser zumindest dem Durchmesser einer an dem Unterseeboot oberdeckseitig angeordneten Ausstiegsöffnung entspricht oder größer ist. Der Bohrkopf kann den in Tunnelvortriebsmaschinen eingesetzten Bohrköpfen ähneln und an einer im Wesentlichen ebenen Stirnseite neben einer in seinem Zentrum angeordneten Zentrierspitze eine Vielzahl von Schneiden aufweisen. Daneben können auch Bohrköpfe mit einer kegelförmigen Spitze vorgesehen sein, die mehrere vom Zentrum des Bohrkopfs zu seinem Außenumfang verlaufende Schneiden aufweisen. Die Bohrvorrichtung ist in dem Druckkörper des Unterseeboots angeordnet und der Bohrer der Bohrvorrichtung vorteilhafterweise aus einer oberdeckseitigen Öffnung des Unterseeboots ausfahrbar. Hierzu ist die Bohrvorrichtung zweckmäßigerweise direkt unterhalb einer solchen Öffnung des Druckkörpers angeordnet oder in eine solche Position direkt unterhalb der Öffnung des Druckkörpers bewegbar. Der Bohrer der Bohrvorrichtung ist vorteilhaft derart ausgerichtet, dass er normal zur Öffnungsebene aus der Öffnung ausgefahren werden kann.
Bei Nichteinsatz der Bohrvorrichtung ist die an dem Druckkörper ausgebildete Öffnung druckdicht zu verschließen. Der Bohrkopf des Bohrers bildet einen die Öffnung des Druckkörpers verschließenden Verschlusskörper. Demnach ist der Bohrkopf des Bohrers bei Nichteinsatz der Bohrvorrichtung derart positioniert, dass der die an dem Druckkörper ausgebildete Öffnung druckdicht verschließt. In diesem Zusammenhang ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der der Bohrkopf gegenüber einem Schaft des Bohrers, an dessen Ende der Bohrkopf angeordnet ist, einen größeren Durchmesser aufweist und so an dem Bohrer einen gegenüber dem Schaft radial auskragenden ringförmigen Absatz bildet. Mit diesem Absatz kann der Bohrer an der Außenseite des Druckkörpers an dem Rand der dort ausgebildeten Öffnung aufliegen und so die Öffnung druckdicht verschließen.
Bevorzugt ist der Schaft des Bohrers in einer von einem Drehantrieb drehbeweglich angetriebenen Hohlwelle angeordnet und mit der Hohlwelle bewegungsgekoppelt. Demnach ist vorzugsweise in dem Druckkörper unterhalb einer an dem Druckkörper oberdeckseitig ausgebildeten Öffnung eine Hohlwelle angeordnet, in die der Schaft des Bohrers eingreift. Die Hohlwelle kann direkt die Antriebswelle eines Antriebsmotors bilden oder sie kann, wie es bevorzugt vorgesehen ist, über ein Getriebe mit der Antriebswelle eines neben der Hohlwelle angeordneten Antriebsmotors, bei dem es sich bevorzugt um einen Elektromotor handelt, wirkungsverbunden sein. In der Hohlwelle ist der Schaft des Bohrers zumindest in Drehrichtung der Hohlwelle mit dieser formschlüssig verbunden.
Über seinen Schaft kann der Bohrer direkt mit einem Drehantrieb der Bohrvorrichtung bewegungsgekoppelt sein. In diesem Fall ist es aber zur Erzeugung einer linearen Vorschubbewegung des Bohrers erforderlich, den Bohrer zusammen mit dem Drehantrieb in Richtung der zu durchbohrenden Eisdecke zu verfahren. Idealerweise ist aber der Drehantrieb des Bohrers in dem Druckkörper des Unterseeboots feststehend angeordnet und eine Vorschubbewegung des Bohrers unabhängig von dem Drehantrieb möglich. Hierzu ist der Bohrer vorteilhafterweise in der Hohlwelle in deren Längsrichtung verschiebbar. Das heißt, der Schaft des Bohrers ist in der Hohlwelle linear beweglich geführt. Gleichzeitig ist aber eine Drehbewegungskopplung mit der Hohlwelle erforderlich. Hierzu kann zum Beispiel an dem Außenumfang des Schaftes zumindest eine parallel zu einer Längsachse des Bohrers verlaufende Nut ausgebildet sein, in die zumindest ein an der Innenseite der Hohlwelle ausgebildeter Vorsprung bzw. ein dort feststehend angeordneter Gleitstein eingreift. Vorzugsweise sind aber zwecks einer sicheren Drehmomentübertragung an dem Außenumfang des Schaftes diametral voneinander beabstandet zwei in Längsrichtung des Bohrers ausgerichtete Nuten ausgebildet, in die jeweils ein an dem Innenumfang der Hohlwelle korrespondierend zu den Nuten des Schaftes angeordneter Gleitstein eingreiff. Bei dieser Ausgestaltung bestimmt die Länge der an dem Schaft ausgebildeten Nut bzw. Nuten den möglichen Vorschubweg des Bohrers.
Zur Erzeugung einer Vorschubbewegung des Bohrers aus dem Druckkörper des Unterseeboots heraus ist der Bohrer bevorzugt an einer von dem Bohrkopf abgewandten Seite mit einem Druckmedium druckbeaufschlagbar. Hierzu kann beispielsweise an dem von dem Bohrkopf abgewandten Ende des Schaftes des Bohrers ein teleskopierbarer Pneumatik- oder Hydraulikzylinder angreifen. Vorteilhaft bilden aber der Bohrer und die Hohlwelle selbst einen solchen, mit einem Druckmedium beaufschlagbaren Druckzylinder. In diesem Fall bildet die Hohlwelle zweckmäßigerweise einen Teil einer Druckkammer des Druckzylinders. Diese Druckkammer ist vorzugsweise mit Seewasser als Druckmedium befüllbar. Dieses Seewasser kann von der Außenumgebung des Unterseeboots über eine von der Außenumgebung des Unterseeboots in die Druckkammer führende Leitung in die Druckkammer gepumpt werden.
Beim Bohren eines Ausstiegslochs durch eine Eisdecke liegt das Unterseeboot zweckmäßigerweise direkt mit seiner Oberseite an der Unterseite der Eisdecke an. Um beim Verfahren des Unterseeboots in diese Position Beschädigungen des Unterseeboots zu verhindern, sind bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot an dessen oberdeckseitigen Außenseite vorteilhaft Deformationskörper angeordnet. Diese Deformationskörper bilden eine Knautschzone bzw. nachgebende Puffer zwischen dem Unterseeboot und der Eisdecke. Als Deformationskörper können zum Beispiel elastische, mit Wasser gefüllte Säcke und verformbare Rohrgestelle eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch die Verwendung handelsüblicher Fender als Deformationskörper möglich.
Während des Bohrens eines Ausstiegslochs durch die Eisdecke und während des Ausstiegs aus dem Unterseeboot durch dieses Ausstiegsloch sind Bewegungen des Unterseeboots relativ zu dem Ausstiegsloch zu verhindern. Zu diesem Zweck sind bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot vorteilhafterweise oberdeckseitig aus dem Bootskörper ausfahrbare Verankerungsvorrichtungen zum Verankern des Unterseeboots an der Eisdecke vorgesehen. Die Verankerungsvorrichtungen sind an dem Unterseeboot vorzugsweise an zwei diametral voneinander abgewandten Seiten der Öffnung des Druckkörpers, durch die der Bohrer ausgefahren wird, in Längsrichtung des Unterseeboots voneinander beabstandet angeordnet. Sie können vorteilhaft jeweils eine Vielzahl von Spitzen aufweisen, die beim Ausfahren der Verankerungsvorrichtungen in die Eisdecke eindringen und so das Unterseeboot an der Eisdecke formschlüssig festlegen. Um die Verankerungsvorrichtungen mit einem möglichst großen Anpressdruck an die Unterseite der Eisdecke drücken zu können, sind die Verankerungsvorrichtungen bevorzugt hydraulisch verfahrbar ausgebildet.
Nachdem mit der Bohrvorrichtung ein Ausstiegsloch in die Eisdecke gebohrt worden ist und der Bohrer wieder in das Unterseeboot eingeholt worden ist, ist das Unterseeboot in eine solche Position zu bewegen, in der es sich direkt unterhalb des gebohrten Ausstiegslochs eine Ausstiegsöffnung des Unterseeboots befindet. Hierzu kann das Unterseeboot zweckmäßigerweise einen Hilfsantrieb, beispielsweise in Form mindestens eines Inline-Thrusters aufweisen. Befindet sich das Unterseeboot in der Position, in der die Ausstiegsöffnung des Unterseeboots unterhalb des gebohrten Ausstiegslochs ist, wird ein die Ausstiegsöffnung ansonsten verschließender Deckel geöffnet. Um in dieser Situation zu verhindern, dass Seewasser über die nun offene Ausstiegsöffnung in das Unterseeboot strömt, kann bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot weiter vorteilhaft außenseitig der Ausstiegsöffnung ein einen Ausstiegskanal bildender aufblasbarer Druckschlauch vorgesehen sein. Dieser Druckschlauch ist vor seinem Einsatz zunächst platzsparend zusammengefaltet gelagert und wird vor dem Öffnen des Deckels der Ausstiegsöffnung aufgeblasen, wodurch er sich in Richtung seiner Mittelachse erweitert, bis er sich dann ausgehend von dem Rand der Ausstiegsöffnung durch die Eisdecke hindurch bis oberhalb der Eisdecke erstreckt. In diesem Zustand schottet der Druckschlauch die Ausstiegöffnung gegenüber dem außenseitig des Druckschlauchs befindlichen Seewasser ab.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterseeboots, bei der der Bohrer eine Ausstiegsschleuse aus dem Unterseeboot bildet. Die Verwendung des Bohrers als Ausstiegsschleuse ist insofern vorteilhaft, als dass das Unterseeboot nach dem Durchbohren der Eisdecke zur Schaffung eines Ausstiegslochs nicht mehr bewegt werden muss, da sich die Ausstiegsschleuse zum Verlassen des Unterseeboots bereits direkt unterhalb des an der Eisdecke ausgebildeten Ausstiegslochs befindet. Bei der Bildung einer Ausstiegsschleuse ist der Schaft des Bohrers hohl ausgebildet und an seinen beiden Enden jeweils mit einem entfernbaren Verschluss druckdicht verschließbar. Als Zugang zu dem Schaft kann vorteilhaft die unter dem Schaft befindliche Druckkammer dienen. Diese weist hierzu zweckmäßigerweise eine mit einem Verschluss druckdicht verschließbare Zugangsöffnung auf. Der Innendurchmesser des Schaftes des Bohrers ist typischerweise so dimensioniert, dass eine Person in den in dem Schaft ausgebildeten Hohlraum einsteigen kann. Um zu dem oberen Ende des Schaftes des Bohrers zu gelangen, kann in dem Schaft vorteilhaft eine Steighilfe, beispielsweise eine vorzugsweise teleskopierbare Leiter angeordnet sein. In vorteilhafter Weiterbildung der Ausgestaltung, bei der der Bohrer eine Ausstiegsschleuse aus dem Unterseeboot bildet, bildet vorteilhaft der Bohrkopf des Bohrers einen äußeren Deckel als Ausstiegsschleuse. Demnach ist der Bohrkopf von dem Schaft entnehmbar.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipskizze in einer Schnittdarstellung einen Abschnitt eines Unterseeboots mit einer Bohrvorrichtung,
Fig. 2: die Darstellung nach Fig. 1 mit einem ausgefahrenen Bohrer der Bohrvorrichtung und
Fig. 3: in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipskizze in einer Schnittdarstellung einen Abschnitt eines zweiten Unterseeboots mit einer Bohrvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.

Sowohl das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Unterseeboot als auch das in Fig. 3 dargestellte Unterseeboot befinden sich in einer Tauchposition unterhalb einer Eisdecke 2. Beide Unterseeboote weisen einen Druckkörper 4 auf. An einer Oberseite der Druckkörper 4 der Unterseeboote, die jeweils auch ein Oberdeck des betreffenden Unterseeboots bildet, sind Deformationskörper 8 angeordnet. Mit diesen Deformationskörpern 8 liegen die Unterseeboote an der Unterseite der Eisdecke 2 an, wobei die Deformationskörper 8 eine verformbare Knautschzone zwischen der Eisdecke 2 und den Unterseebooten bilden.
An der Oberseite des Druckkörpers 4, das heißt oberdeckseitig, ist bei beiden Unterseebooten jeweils eine Öffnung 10 ausgebildet. Im Wesentlichen direkt unterhalb dieser Öffnung 10 ist innerhalb des Druckkörpers 4 bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Unterseeboot eine Bohrvorrichtung 12 und bei dem in Fig. 3 dargestellten Unterseeboot eine Bohrvorrichtung 12' angeordnet.
Die Bohrvorrichtung 12 des Unterseeboots nach den Fig. 1 und 2 weist einen Bohrer 14 auf, während die Bohrvorrichtung 12' des Unterseeboots nach Fig. 3 einen Bohrer 14' aufweist. Wie den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, ist die Länge der Bohrer 14 und 14' so gewählt, dass sie sich jeweils in einer Lagerungsposition in dem Druckkörper 4 des betreffenden Unterseeboots normal zur Längsausdehnung des Unterseeboots ausgerichtet von einem Kiel 16 bis zu dessen Oberdeck 6 erstrecken.
Sowohl der Bohrer 14 als auch der Bohrer 14' weisen jeweils einen Schaft 18 bzw. 18' auf, der in einer Hohlwelle 20 angeordnet ist. Diese Hohlwelle 20 ist bei der Bohrvorrichtung 12 des Unterseeboots nach den Fig. 1 und 2 wie auch bei der Bohrvorrichtung 12' des Unterseeboots nach Fig. 3 als Antriebswelle für den Bohrer 14 bzw. 14' vorgesehen.
Bei beiden dargestellten Unterseebooten ist die Hohlwelle 20 innerhalb des Druckkörpers 4 an einer Tragstruktur 22 normal zur Längsausdehnung des jeweiligen Unterseeboots mittels zweier Wälzlager 24 und 26 um eine Längsachse A drehbar gelagert, wobei das Wälzlager 24 als ein Festlager und das Wälzlager 26 als ein Loslager ausgebildet ist. Die Hohlwellen 20 beider Unterseeboote werden jeweils von einem Elektromotor 28 angetrieben. Zur Bewegungskopplung der Hohlwelle 20 mit dem Elektromotor 28 ist an dem Außenumfang der Hohlwelle 20 ein Zahnkranz 30 angeordnet, der mit einem an einer Antriebswelle 32 des Elektromotors 28 angeordneten Zahnrad 34 in Eingriff ist.
Der Schaft 18 des Bohrers 14 der Bohrvorrichtung 12 des Unterseeboots nach den Fig. 1 und 2, wie auch der Schaft 18' des Bohrers 14' der Bohrvorrichtung 12' des Unterseeboots nach Fig. 3 sind jeweils mit der Hohlwelle 20 drehbeweglich verbunden und gleichzeitig in Richtung der Längsachse A linear verschiebbar. Hierzu weisen die Schäfte 18 und 18' an ihrem Außenumfang jeweils zwei parallel zur Längsachse A verlaufende Nuten 36 auf, die an zwei diametral voneinander abgewandten Seiten des Schaftes 18 bzw. 18' angeordnet sind. In beide Nuten 36 greift jeweils ein Nutenstein 38 ein. Die Nutensteine 38 sind an der Innenseite der Hohlwellen 20 befestigt und schaffen einen derartigen Formschluss zwischen der Hohlwelle 20 und dem daran angeordneten Schaft 18 bzw. 18', dass der Schaft 18, 18' einerseits drehbeweglich mit der Hohlwelle 20 verbunden ist, andererseits aber relativ zu dem Schaft 20 verschoben werden kann. Sowohl zur drehbeweglichen als auch zur linearbeweglichen Führung des Schaftes 18 bzw. 18' in der Hohlwelle 20 sind an der Innenseite der Hohlwelle 20 in deren Längsrichtung voneinander beabstandet drei Führungsbuchsen 40 befestigt, an denen der Schaft 18 bzw. 18' führend anliegt.
Nachfolgend wird zunächst nur die Bohrvorrichtung 12 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Unterseeboots näher erläutert.
Bei dem Bohrer 14 der Bohrvorrichtung 12 ist an dem oberdeckseitigen Ende des Schaftes 18 ein Bohrkopf 42 angeordnet. Der Bohrkopf 42 wird von einer ebenen Scheibe 44 gebildet, an deren, von dem Schaft 18 abgewandten Stirnseite eine Vielzahl von Schneiden 46 nebeneinander angeordnet sind. Des Weiteren ist an der von dem Schaft 18 abgewandten Stirnseite der Scheibe 44 zentral eine Zentrierspitze 48 angeordnet.
Der Bohrkopf 42 des Bohrers 14 bildet einen Verschlusskörper zum Verschließen der an dem Druckkörper 4 ausgebildeten Öffnung 10 (Fig. 1). Dementsprechend korrespondiert der Außendurchmesser des Bohrkopfs 42 mit dem Innendurchmesser der Öffnung 10. Der Außendurchmesser des Bohrkopfs 42 ist größer als der Außendurchmesser des Schaftes 18 des Bohrers 14. Auf diese Weise bildet der Bohrkopf 42 gegenüber dem Schaft 18 einen radial nach außen auskragenden ringförmigen Absatz. Mit diesem Absatz liegt der Bohrkopf 42 in einer Lagerungsposition des Bohrers 14 in dem Druckkörper 4 des Unterseeboots auf einer an dem Innenumfang der Öffnung 14 radial nach innen auskragenden Halterungsbuchse 50 auf. Auf diese Weise ist der Bohrer 14 in seiner Lagerungsposition in dem Druckkörper 4 axial gelagert.
Mit dem Bohrer 14 kann in die über dem Unterseeboot befindliche Eisdecke 2 ein Loch 52 gebohrt werden, das den Insassen des Unterseeboots einen Ausstieg aus dem Unterseeboot an die Oberseite der Eisdecke 2 ermöglicht (Fig. 2). Hierbei bildet der Bohrer 14 bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Unterseeboot eine Ausstiegsschleuse aus dem Unterseeboot. Hierzu ist der Schaft 18 hohl ausgebildet und in den Hohlraum des Schaftes 18 eine vorzugsweise teleskopierbare Leiter 54 angeordnet, über die die Insassen des Unterseeboots zu dem Bohrkopf 42 gelangen können, der an dem Schaft 18 entfernbar befestigt ist und der nachdem mit dem Bohrer 14 ein Loch 52 in die Eisdecke 2 gebohrt worden ist, in eine einen Ausstieg durch das gebohrte Loch 52 ermöglichende Position bewegt wird.
Während des Bohrvorgangs wird das von dem Bohrkopf 42 abgewandte Ende des Schaftes 18, das ansonsten einen Zugang in das Innere des Schaftes 18 bildet, von einem an dem Ende des Schaftes 18 schwenkbeweglich angelenkten Deckel 56 verschlossen. An diesem Deckel 56 wird der Schaft 18 und damit der Bohrer 14 mit einem Druckmedium mit Druck beaufschlagt, um während des Bohrvorgangs einen axialen Vorschub des Bohrers 14 zu erzeugen. Hierzu schließt sich an das dem Kiel 16 des Unterseeboots zugewandte Ende der Hohlwelle 20 eine in der Zeichnung nicht maßstabsgerecht dargestellte Druckkammer 58 an. Zur Erzeugung einer Vorschubbewegung des Bohrers 14 wird mittels einer Pumpe 60 Seewasser über eine von dem Kiel 16 des Unterseeboots in die Druckkammer 58 führende Leitung 62 in die Druckkammer 58 gepumpt.
Hierdurch wird der Deckel 56 mit Druck beaufschlagt und der Bohrer 14 in Richtung der Eisdecke 2 bewegt. Die an dem Druckkörper 4 ausgebildete Öffnung 10 wird dann nicht mehr von dem Bohrkopf 42 des Bohrers 14 druckdicht verschlossen. In dieser Situation wird die Hohlwelle 20 gegenüber dem Schaft 8 des Bohrers 14 mit einer Dichtung 64 und gegenüber der Tragstruktur 22 mit einer Dichtung 66 abgedichtet.
Das Bohren eines Loches 52 in einer Eisdecke 2 und ein darauf folgender Ausstieg aus dem Unterseeboot nach oberhalb der Eisdecke erfolgt bei dem Unterseeboot nach den Fig. 1 und 2 wie folgt:
Zunächst wird das Unterseeboot bis direkt unterhalb der Eisdecke 2 manövriert. Dies kann mit einem an dem Kiel 16 des Unterseeboots angeordneten Hilfsantrieb in Form von Inline-Thrustern 68 erfolgen. Sobald das Unterseeboot mit den Deformationskörpern 8 an der Unterseite der Eisdecke 2 anliegt, wird es an der Eisdecke 2 verankert. Hierzu weist das Unterseeboot Verankerungsvorrichtungen 70 auf, die in oberdeckseitig an dem Druckkörper 4 ausgebildeten Ausbuchtungen 42 angeordnet sind. Die Verankerungsvorrichtungen 70 weisen einen Verankerungskörper 74 auf, der an seiner von dem Druckkörper 4 wegweisenden Seite mit einer Vielzahl von Spitzen 76 ausgestattet ist. Die Verankerungskörper 74 der Verankerungsvorrichtungen 70 sind jeweils auf einem Hydraulikzylinder 78 gelagert. Zum Verankern des Unterseeboots an der Eisdecke 2 werden die Hydraulikzylinder 78, die vorzugsweise an einem zentralen Hydrauliksystem des Unterseeboots angeschlossen sind, ausgefahren, wodurch sich die an den Verankerungskörper 74 ausgebildeten Spitzen 76 in die Unterseite der Eisdecke 2 drücken. Das Unterseeboot ist nun an der Eisdecke 2 verankert.
Anschließend beginnt der Bohrvorgang, bei dem der Bohrer 14 über die von dem Elektromotor 28 angetriebene Hohlwelle 20 in eine Drehbewegung versetzt wird und durch Befüllen der Druckkammer 58 einen axialen Vorschub in Richtung der Eisdecke 2 erfährt. Die bei dem Bohrvorgang entstehenden Eisspäne, die in die an dem Druckkörper 4 ausgebildete Öffnung 10 fallen, werden mittels seitlich neben dem Bohrer 14 in die Öffnung 10 hineinragenden Druckluftdüsen 80 in die Außenumgebung des Unterseeboots geblasen.
Sobald der Bohrer 14 die Eisdecke 2 vollständig durchdrungen hat, wird der Bohrer 14 wieder in den Druckkörper 4 des Unterseeboots eingefahren. Dies geschieht durch Leerpumpen der Druckkammer 58. Wenn die Druckkammer 58 entleert ist, wird ein an der Druckkammer 58 vorgesehener Verschluss 82 geöffnet, der ansonsten die Druckkammer 58 druckdicht verschließt. Durch das Öffnen des Verschlusses 82 wird eine Öffnung freigegeben, durch die eine Person in die Druckammer 58 einsteigen kann und den das untere Ende des Schaftes 18 verschließenden Deckel 56 öffnen kann. Zuvor kann bereits automatisch der Bohrkopf 42 von dem Schaft 18 gelöst worden sein oder er kann von der in der Druckkammer 58 befindlichen Person, die in dem Schaft 18 über die Leiter 54 zu dem Bohrkopf 42 aufsteigt, manuell geöffnet werden. Nun besteht von dem Druckkörper 4 des Unterseeboots ein Zugang zu der Oberseite der Eisdecke 2, über den die Insassen des Unterseeboots das Unterseeboot verlassen können.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Unterseeboot bildet der Bohrer 14' keine Ausstiegsschleuse aus dem Unterseeboot. Zwar ist auch der Schaft 18' des Bohrers 14' aus Gewichtsgründen hohl ausgebildet, allerdings ist das dem Kiel 16 des Unterseeboots zugewandte Ende des Schafts 18' fest verschlossen.
Auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Unterseeboot bildet ein an dem von dem Kiel 16 des Unterboots abgewandten Ende des Schaftes 18' angeordneter Bohrkopf 42' des Bohrers 14' einen Verschlusskörper zum Verschließen der oberdeckseitig an dem Druckkörper 4 ausgebildeten Öffnung 10. Auch dieser Bohrkopf 42' weist einen Außendurchmesser auf, der mit dem Innendurchmesser der Öffnung 10 korrespondiert und größer als der Außendurchmesser des Schaftes 18' ist. Mit einem so ausgebildeten radial nach außen kragenden ringförmigen Absatz liegt auch der Bohrkopf 42'auf einer an dem Innenumfang der Öffnung 10 radial nach innen kragenden Halterungsbuchse 50 auf.
Der Bohrkopf 42' ist kegelförmig ausgebildet, wobei er von einem größten Außendurchmesser, der mit dem Innendurchmesser der Öffnung 10 korrespondiert, in von dem Schaft 18' abgewandter Richtung spitz zuläuft. An der von dem Schaft 18' abgewandten Seite des Bohrkopfs 42' sind vier in axialer Richtung des Bohrers 14' vorstehende Schneiden 84 ausgebildet, deren Form im Wesentlichen der Form der Hauptschneiden eines üblichen Spiralbohrers entspricht.
Wie bei dem Unterseeboot nach den Fig. 1 und 2 schließt sich auch bei dem Unterseeboot nach Fig. 3 an das dem Kiel 16 des Unterseeboots zugewandte Ende der Hohlwelle 20, die gegenüber dem Schaft 8 des Bohrers 14 mit einer Dichtung 64 und gegenüber der Tragstruktur 22 mit einer Dichtung 66 abgedichtet ist, eine in der Zeichnung nicht maßstabsgerecht dargestellte Druckkammer 58' an. Zur Erzeugung einer Vorschubbewegung des Bohrers 14' wird mittels einer Pumpe 60 Seewasser über eine von dem Kiel 16 des Unterseeboots in die Druckkammer 58 führende Leitung 62' in die Druckkammer 58' gepumpt.
Das Bohren eines Loches 52 in einer Eisdecke 2 und ein darauf folgender Ausstieg aus dem Unterseeboot nach oberhalb der Eisdecke erfolgt bei dem Unterseeboot nach Fig. 3 wie folgt:
Nachdem das Unterseeboot mittels der Inline-Thruster 68 bis direkt unterhalb der Eisdecke 2 manövriert worden ist, wird es mit Verankerungsvorrichtungen 70, deren Ausgestaltung und Anordnung derjenigen des Unterseeboots nach den Fig. 1 und 2 entspricht, an der Eisdecke 2 verankert.
Daraufhin erfolgt der Bohrvorgang, bei der der Bohrer 14' über die von dem Elektromotor 28 angetriebene Hohlwelle 20 in eine Drehbewegung versetzt wird und durch Befüllen der Druckkammer 58' gegen die Eisdecke 2 gedrückt wird. Die bei dem Bohrvorgang entstehenden Eisspäne, werden in den Zwischenräumen zwischen den Schneiden 84 des Bohrkopfs 42' nach außen abgeführt, wo sie mittels seitlich neben dem Bohrer 14 in die Öffnung 10 hineinragenden Druckluftdüsen 80 in die Außenumgebung des Unterseeboots geblasen werden.
Sobald der Bohrer 14' die Eisdecke 2 vollständig durchdrungen hat, wird der Bohrer 14' wieder in den Druckkörper 4 des Unterseeboots eingefahren, wobei der Bohrkopf 42' die Öffnung 10 des Druckkörpers 4 wieder druckdicht verschließt. Das Einfahren des Bohrers 14' erfolgt wie das Einfahren des Bohrers 14 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Unterseeboots.
Anschließend werden die Verankerungskörper 74 der Verankerungsvorrichtungen 70 eingefahren, so dass sich das Unterseeboot wieder frei bewegen kann. Mit Hilfe der Inline-Thruster 68 wird das Unterseeboot dann so manövriert, dass sich eine an dem Druckkörper 4 oberdeckseitig angeordnete Ausstiegsöffnung 86 direkt unterhalb eines von dem Bohrer 14' in die Eisdecke 2 gebohrten Ausstiegsloch befindet.
Die Ausstiegsöffnung 86, die von einem Deckel 88 druckdicht verschlossen wird, ist in einer Vertiefung 90 angeordnet. Die Vertiefung 90 weist einen größeren Durchmesser als der die Ausstiegsöffnung 86 verschließende Deckel 88 auf. Auf einem so um den Deckel ausgebildeten Ringförmigen Absatz der Vertiefung 90 ist ein aufblasbarer Druckschlauch 92 gefaltet gelagert. Dieser Druckschlauch wird nun aufgeblasen wodurch er sich durch das in die Eisdecke 2 gebohrte Loch in Längsrichtung erweitert und an der Oberseite der Eisdecke 2 herausragt. Nun wird der Deckel 88 geöffnet, wobei der Druckschlauch 92 verhindert, dass Seewasser über die Ausstiegsöffnung 86 in das Unterseeboot gelangen kann. Die Insassen des Unterseeboots können dieses nun an die Oberseite der Eisdecke 2 verlassen.

Bezugszeichenliste

2: - Eisdecke
4: - Druckkörper
6: - Oberdeck
8: - Deformationskörper
10: - Öffnung
12, 12': - Bohrvorrichtung
14, 14': - Bohrer
16: - Kiel
18, 18': - Schaft
20: - Hohlwelle
22: - Tragstruktur
24: - Wälzlager
26: - Wälzlager
28: - Elektromotor
30: - Zahnkranz
32: - Antriebswelle
34: - Zahnrad
36: - Nut
38: - Nutenstein
40: - Führungsbuchse
42, 42': - Bohrkopf
44: - Scheibe
46: - Schneide
48: - Zentrierspitze
50: - Halterungsbuchse
52: - Loch
54: - Leiter
56: - Deckel
58, 58': - Druckkammer
60: - Pumpe
62, 62': - Leitung
64: - Dichtung
66: - Dichtung
68: - Inline-Thruster
70: - Verankerungsvorrichtung
72: - Ausbuchtung
74: - Verankerungskörper
76: - Spitze
80: - Druckluftdüse
82: - Verschluss
84: - Schneide
86: - Ausstiegsöffnung
88: - Deckel
90: - Vertiefung
92: - Druckschlauch

A: - Längsachse

Claims

Unterseeboot mit einer nach oben gerichteten Bohrvorrichtung welche in einem Druckkörper (4) des Unterseeboots angeordnet ist und einen aus einer oberdeckseitig angeordneten Öffnung (10) des Druckkörpers (4) ausfahrbaren Bohrer (14, 14') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrkopf (42, 42') des Bohrers (14, 14') einen die Öffnung (10) des Druckkörpers (4) verschließenden Verschlusskörper bildet.
Unterseeboot nach Anspruch 1, bei dem der Bohrer (14, 14') einen Schaft aufweist (18, 18'), der in einer von einem Drehantrieb drehbeweglich angetriebenen Hohlwelle (20) angeordnet ist und mit der Hohlwelle (20) bewegungsgekoppelt ist.
Unterseeboot nach Anspruch 2, bei dem der Bohrer (14, 14') in der Hohlwelle (20) in deren Längsrichtung verschiebbar ist.
Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem der Bohrer (14, 14') an einer von dem Bohrkopf (42, 42') abgewandten Seite mit einem Druckmedium druckbeaufschlagbar ist.
Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Hohlwelle (20) einen Teil einer mit Seewasser befüllbaren Druckkammer (58, 58') bildet.
Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem an der oberdeckseitigen Außenseite des Unterseeboots Deformationskörper (8) angeordnet sind.
Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem oberdeckseitig aus dem Bootskörper ausfahrbare Verankerungsvorrichtungen (70) zum Verankern des Unterseeboots an der Eisdecke (2) vorgesehen sind.
Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem außenseitig einer Ausstiegsöffnung (86) des Unterseeboots ein einen Ausstiegskanal bildender aufblasbarer Druckschlauch (92) vorgesehen ist.
Unterseeboot nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Bohrer (14) eine Ausstiegsschleuse aus dem Unterseeboot bildet.
Unterseeboot nach Anspruch 9, bei dem der Bohrkopf (42) einen äußeren Deckel der Ausstiegsschleuse bildet.