EP3145807A1 - Unterseeboot mit mindestens einer ruderanlage - Google Patents

Unterseeboot mit mindestens einer ruderanlage

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EP3145807A1
EP3145807A1 EP15722203.5A EP15722203A EP3145807A1 EP 3145807 A1 EP3145807 A1 EP 3145807A1 EP 15722203 A EP15722203 A EP 15722203A EP 3145807 A1 EP3145807 A1 EP 3145807A1
Authority
EP
European Patent Office
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submarine
linear drive
housing
drive
annular collar
Prior art date
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Application number
EP15722203.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3145807B1 (de
Inventor
Christian Bruhn
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 AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3145807A1 publication Critical patent/EP3145807A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3145807B1 publication Critical patent/EP3145807B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/20—Steering equipment

Definitions

  • the application relates to a submarine with the in the preamble of claim 1
  • Steering system is the rotor of the electric servomotor motion coupled with a rotatable part of a spindle drive, while the linearly movable part of the spindle drive is rigidly connected to a push rod of a linkage for controlling the movement of a rudder of the steering gear.
  • Planetary Scroll Drive proposed as a spindle drive.
  • this measure alone is not sufficient to reduce the noise caused by electrically operated steering gear to a level desirable at crawl speed of the submarine.
  • the invention has the object to provide a submarine with at least one steering gear, which causes compared to the previously used in submarines rowing significantly lower sound emissions.
  • the submarine according to the invention is preferably a military submarine.
  • This submarine has at least one steering gear with a
  • the linear drive is designed as an electrically operated linear drive and has an electric servomotor and a motion-coupled spindle drive.
  • This spindle drive is optionally directly, but preferably via a linkage with an oar of the submarine in operative connection.
  • the rudder can be any rudder, for example a rudder, a depth rudder or a combined side and aileron of the submarine.
  • the linear drive is preferably arranged in the pressure hull of the submarine, but may also be arranged outside the pressure hull with appropriate pressure encapsulation. to
  • Motion coupling of the servomotor with the spindle drive is preferably a spindle nut of the spindle drive rotatably connected to a motor shaft of the servomotor.
  • the spindle of the spindle drive in this case forms a linearly movable part of the
  • Spindle drive is also possible to connect the spindle of the spindle drive rotatably connected to the motor shaft of the servo motor, in which case the spindle nut of
  • Spindle drive forms the linearly movable part of the linear drive.
  • the basic idea of the invention is to elastically support the linear drive of the steering gear in a bearing device with respect to the boat structure, under which a part of the submarine standing in rigid connection with the pressure hull of the submarine is to be elastically supported, at least in the direction of movement of the linearly movable part of the linear drive. It is therefore provided according to the invention that the linear drive is not supported directly but via the elastically formed bearing device relative to the boat structure. Since the linearly movable part of the linear drive can be moved both back and forth, is under the direction of movement of the linearly movable member typically a first direction of movement and a second opposite thereto movement direction to understand. With the elastic mounting of the linear drive, the goal is pursued, the linear drive over here, at least during the creeping of the
  • Submarines ie when driving in a lower speed range, acoustically decouple from the boat structure of the submarine, so that at best no structure-borne noise is transmitted from the linear drive to the boat structure and from there to the outside environment of the submarine.
  • the storage device is typically this way designed that the required for controlling the rudder rudder force, which is comparatively low at creeping of the submarine, of the linearly movable part of the
  • Linear drive can be transferred to the rudder.
  • a rudder force generated by the linear drive inevitably leads in the storage device to a certain movement of the linear drive in the direction of movement of its linearly movable part.
  • this may have, if larger rudder forces are required than at creeping, the result that these rudder forces can not be transferred to the rudder.
  • d. H. also when driving in a higher speed range of the submarine, such as in the
  • Linear drive to be transferred to the rudder is advantageously provided to form the storage device multi-stage, so that it has at least two storage stages, of which a first storage stage has a higher elasticity than a second storage stage.
  • the first storage stage is used to transfer the rudder forces at slow speed of the submarine, the then higher elasticity ensures the acoustic decoupling of the linear drive of the boat structure and at the same time the transmission of relatively low rudder forces in this case.
  • the second storage stage is to transfer the rudder forces during a trip of the
  • Submarines provided in a higher speed range than at crawl ensures the power transmission from the linear drive from the rudder.
  • the storage device has at least one and preferably a plurality of storage elements which form the first storage stage provided for acoustic decoupling of the linear drive of the boat structure at creeping and at least one and preferably has a plurality of storage elements, which compared to the first storage level forming storage elements a lower elasticity to allow in this way a transmission of the rudder forces at speeds of the submarine above the speed at creeping speed.
  • the latter storage elements thus form the second storage level.
  • the storage elements, which form the first storage level may differ from each other in terms of their dimensions from the storage elements forming the second storage level. So can the first storage level forming
  • Elastomer elements formed. These are those elements which are formed in the simplest case entirely of an elastomer and preferably of rubber.
  • elastomer elements in the context of the invention are to be understood as meaning elements which are multilayered, wherein layers of an elastomer and metallic layers are preferably arranged one above the other in the direction of movement of the linearly movable part of the linear drive in an alternating sequence.
  • the linear drive is due to its elastic support at least in the direction of movement of its linearly movable part to a certain extent movable.
  • at least one stop is expediently provided which the
  • the submarine according to the invention has a plurality of such preferably metallic trained attacks, which is particularly space-saving within the
  • the linear drive is surrounded on the outside by a rigidly connected to the boat structure drive housing, on which the bearing device is supported in the direction of movement of the linearly movable part of the linear drive.
  • this drive housing is connected to the pressure body of the submarine, wherein it forms a Druck restructuring imparted to the linearly movable part of the linear actuator push rod, which is coupled for movement with the rudder to be controlled outside the pressure hull.
  • the drive housing is expediently at least partially, ie
  • the storage device preferably has a plurality of storage elements distributed around the circumference of the linear drive at a distance from each other. Consequently, the
  • Bearing device preferably similar to an axial roller bearing ring-shaped, being supported in a kind of cage between an annular bearing surface connected to the boat structure and connected to the linear drive annular contact surface a plurality of elastomer elements as storage elements.
  • a plurality of elastomer elements as storage elements.
  • at least one stop element is arranged in particular between adjacent storage elements.
  • the storage device expediently has two mutually challenged in the direction of movement of the linearly movable part of the linear drive elastic bearing.
  • the distance between these two elastic bearings is as large and advantageously chosen so that the center of gravity of the linear drive is located substantially in the middle between the two elastic bearings.
  • Drive housing is preferably formed on the outer circumference of a motor housing of the linear drive, that is, on the outer housing of the electric servomotor, a radially outwardly directed annular collar, between said annular collar and a formed on the drive housing bearing surface, a first elastic bearing is arranged.
  • the abutment surface formed on the drive housing can be formed structurally and in terms of manufacturing technology simply by a wall of the drive housing which delimits the drive housing in the region of the electric servomotor.
  • a drive housing surrounding the outside of the linear drive it is furthermore advantageously provided that it adjoins the housing
  • Motor housing connects a linearly movable part of the linear drive radially outer surrounding housing.
  • This housing preferably forms part of a
  • Anti-twist device for the linearly movable part of the linear drive.
  • On the outer circumference of this housing is preferably a radially outwardly directed annular collar
  • Drive housing formed contact surface is preferably formed by a sleeve with an end face formed annular collar, wherein the annular collar serves as a bearing surface.
  • both the ring collar preferably formed on the motor housing and the annular collar preferably formed on the housing surrounding the linearly movable part of the linear drive are expediently provided on each outer side with several Stiffened around the circumference of the annular collar arranged ribs stiffened.
  • the ribs are typically on the side facing away from the elastic bearing side of the
  • the invention is based on a shown in the drawing
  • FIG. 1 is a front view of an arranged in the pressure hull of a submarine end of a linear drive of a steering gear
  • FIG. 2 shows the linear drive according to FIG. 1 in a longitudinal section along the section line II-II in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a part of a sectional view along the section line III-III in Fig. 1
  • Fig. 4 is a sectional view taken along section line IV-IV in Fig. 4 and
  • Fig. 5 in a schematic diagram of a submarine.
  • the submarine 100 shown in FIG. 5 is a military submarine.
  • This submarine 100 has four rudders 120 arranged in the form of a St. Andrew's cross on the rear side, of which only two rudders 120 can be seen in FIG.
  • Each of these rudders 120 is controllable by means of a rudder 140.
  • FIGS. 1-4 show a linear drive 2 of a steering gear 140 of the submarine 100.
  • This linear drive 2 has an electric servomotor 4 in the form of a synchronous torque motor.
  • a rotor 6 of the servomotor 4 is rotatably connected to a spindle nut 8 of a planetary roller drive.
  • the rotor 6 is formed as a hollow cylinder. In the interior of the rotor 6 engages guided by the spindle nut 8 and there with this
  • Submarines 100 is connected.
  • the spindle nut 8 of the planetary roller drive rotates, whereby the planetary roller spindle 10 and the push rod 14 in a translational movement along a central axis A of the
  • Planetary roller spindle 10 are offset.
  • the planetary roller spindle 10 forms a linearly movable part of the linear drive 2.
  • Planet roller spindle 10 is led out of the servo motor 4, a substantially tubular housing 20 is flanged.
  • the housing 20 forms a linear guide for the coupling device 12, which is slidably mounted in the housing 20.
  • the housing 20 forms an anti-rotation device for the planetary roller spindle 10.
  • the consisting of the servo motor 4 and the planetary roller drive linear drive 2 of the steering gear 140 of the submarine 100 is almost completely arranged in a drive housing 22, wherein only a relatively short end portion of the motor housing 18 protrudes from the drive housing 22.
  • a housing part 24 is fixed, in which a device 26 for rudder angle indication, components of an emergency drive for the rudder system 140 and a brake for the linear drive 2 of the rudder 140 are arranged.
  • the drive housing 22 is formed in two parts and has a first, inside hollow cylindrical trained housing part 28 which is closed at an end face 30, wherein on this end face 30 an opening 32 is formed, on which the end portion of the motor housing 18 protrudes from the drive housing 22. In longitudinal extension of the housing part 28, this is followed by a housing part 34 of the drive housing 22, in which the housing 20 connected to the motor housing 18 is arranged.
  • the drive housing 22 is guided through the wall of the pressure hull of the submarine 100 and thus forms a pressure-body passage for the push rod 14.
  • Planetary roller spindle 10 mounted elastically in a storage device.
  • Storage device has a first elastic bearing 36, which is arranged in the housing part 28 of the drive housing 22 and a second elastic bearing 38, which is arranged in the housing part 34 of the drive housing 22.
  • Drive housing 22 is formed a radially outwardly extending annular collar 40. Together with the end face 30 forming wall of the drive housing 22 of the annular collar 40 forms a bearing cage of the first elastic bearing 36th
  • a sleeve 42 is fixed thereto with an annular collar 44 formed on the end face.
  • the annular collar 44 has radially in the direction of the center of the housing part 34, wherein the inside of the annular collar 44 is spaced from the housing 20.
  • a radially outwardly directed annular collar 46 is formed on the outer circumference of the housing 20, . This annular collar 46, together with the annular collar 44 of the sleeve 42, forms a bearing cage of the second elastic bearing 38.
  • the second elastic bearing 38 has ten elastic bearing elements 48, each of which is cylindrical elastomer elements. These bearing elements 48 are each supported between the annular collar 46 formed on the housing 20 and the annular collar 44 formed on the sleeve 42 in the direction of the direction of movement of the planetary roller spindle
  • the storage elements 48 have a different elasticity, d. H. there are several
  • Storage elements 48 having a comparatively high identical elasticity to form a first storage stage and a plurality of storage elements 48 with respect to the
  • first-mentioned storage elements 48 provided less identical elasticity to form the second storage stage.
  • stops 50 serve to absorb any shock forces occurring 0. From Fig. 3 it is seen that the stops 50 are each formed in two parts, wherein on the annular collar 46 facing side of the annular collar 44 a
  • the stop members 52 and 54 of the individual stops 50 are arranged opposite each other at a small distance in the direction of movement of the planetary roller spindle 5 directly.
  • the first elastic bearing 36 corresponds to the arrangement of the bearing elements 48, which are supported at the bearing 36 between the annular collar 40 and the end face 30 of the drive housing 22 forming wall, the second elastic bearing 38. 30 Also in the first elastic bearing 36 is each arranged at least one stop.
  • stoppers 56 (FIG. 3) arranged in the first elastic bearing 36 differ from the stoppers 50 inserted in the second elastic bearing 38 in that they are formed in one piece, wherein they abut on the inner wall of the
  • Drive housing 22 are formed and from the end face 30 of the Drive housing 22 forming wall to form a free gap 58 in the direction of the annular collar 40 extend.
  • Ring collar 46 around the housing 20 around a plurality of ribs 64 are formed

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot (100). Dieses Unterseeboot weist mindestens eine Ruderanlage (140) auf, die mit einem Linearantrieb (2) mit einem elektrischen Stellmotor (4) und einem damit bewegungsverbundenen und über ein Gestänge mit einem Ruder (120) in Wirkverbindung stehenden Spindeltrieb ausgestattet ist. Der Linearantrieb (2) ist in einer Lagerungseinrichtung gegenüber der Bootsstruktur zumindest in Bewegungsrichtung eines linear bewegbaren Teils des Linearantriebs elastisch gelagert ist.

Description

UNTERSEEBOOT MIT MINDESTENS EINER RUDERANLAGE
Beschreibung Die Anmeldung betrifft ein Unterseeboot mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Merkmalen.
Neben hydraulischen Ruderanlagen, bei denen der Kolben einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit zumindest einem Ruder bewegungsgekoppelt ist, zählen bei Unterseebooten auch Ruderanlagen mit einem elektrischen Stellmotor zum Stand der Technik. Eine solche Ruderanlage ist beispielsweise in DE 10 2010 015 665 A1 beschrieben. Bei dieser
Ruderanlage ist der Rotor des elektrischen Stellmotors direkt mit einem drehbaren Teil eines Spindeltriebs bewegungsgekoppelt, während der linear bewegbare Teil des Spindeltriebs starr mit einer Schubstange eines Gelenkgestänges zur Bewegungssteuerung eines Ruders der Ruderanlage verbunden ist.
Um den bei militärischen Unterseebooten bestehenden hohen Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung von Schallemissionen gerecht zu werden, wird in DE 10 2010 015 665 A1 die Verwendung eines rippelkraftfreien Torquemotors als Stellmotor und eines
Planetenrollentriebs als Spindeltrieb vorgeschlagen. Allerdings hat sich gezeigt, dass diese Maßnahme allein nicht ausreichend ist, die von elektrisch betriebenen Ruderanlagen verursachten Geräusche auf ein bei Schleichfahrt des Unterseeboots wünschenswertes Maß zu verringern.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Unterseeboot mit mindestens einer Ruderanlage zu schaffen, die gegenüber den bislang in Unterseebooten eingesetzten Ruderanlagen deutlich geringere Schallemissionen verursacht.
Diese Aufgabe wird durch ein Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Unterseeboots ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale jeweils für sich aber auch in geeigneter Kombination miteinander die erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 1 weiter
ausgestalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot handelt es sich bevorzugt um ein militärisches Unterseeboot. Dieses Unterseeboot weist mindestens eine Ruderanlage mit einem
Linearantrieb auf. Der Linearantrieb ist als ein elektrisch betriebener Linearantrieb ausgebildet und weist einen elektrischen Stellmotor und einen damit bewegungsgekoppelten Spindeltrieb auf. Dieser Spindeltrieb steht gegebenenfalls direkt, vorzugsweise aber über ein Gelenkgestänge mit einem Ruder des Unterseeboots in Wirkverbindung. Das Ruder kann prinzipiell ein beliebiges Ruder, beispielsweise ein Seitenruder, ein Tiefenruder oder ein kombiniertes Seiten- und Tiefenruder des Unterseeboots sein. Der Linearantrieb ist bevorzugt im Druckkörper des Unterseeboots angeordnet, kann aber bei entsprechender Druckkapselung auch außerhalb des Druckkörpers angeordnet sein. Zur
Bewegungskopplung des Stellmotors mit dem Spindeltrieb ist bevorzugt eine Spindelmutter des Spindeltriebs drehbeweglich mit einer Motorwelle des Stellmotors verbunden. Die Spindel des Spindeltriebs bildet in diesem Fall einen linear bewegbaren Teil des
Linearantriebs. Alternativ zu dieser Bewegungskopplung des Stellmotors mit dem
Spindeltrieb besteht auch die Möglichkeit, die Spindel des Spindeltriebs drehbeweglich mit der Motorwelle des Stellmotors zu verbinden, wobei dann die Spindelmutter des
Spindeltriebs den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs bildet.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den Linearantrieb der Ruderanlage in einer Lagerungseinrichtung gegenüber der Bootsstruktur, unter der ein in starrer Verbindung mit dem Druckkörper des Unterseeboots stehender Teil des Unterseeboots zu verstehen ist, zumindest in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs elastisch zu lagern. Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich der Linearantrieb nicht direkt sondern über die elastisch ausgebildete Lagerungseinrichtung gegenüber der Bootsstruktur abstützt. Da der linear bewegbare Teil des Linearantriebs sowohl vor als auch zurückbewegt werden kann, ist unter der Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils typischerweise eine erste Bewegungsrichtung und eine hierzu entgegengesetzte zweite Bewegungsrichtung zu verstehen. Mit der elastischen Lagerung des Linearantriebs wird das Ziel verfolgt, den Linearantrieb hierüber zumindest während der Schleichfahrt des
Unterseeboots, d. h. bei Fahrt in einem unteren Geschwindigkeitsbereich, akustisch von der Bootsstruktur des Unterseeboots zu entkoppeln, sodass günstigstenfalls kein Körperschall von dem Linearantrieb auf die Bootsstruktur und von dort in die Außenumgebung des Unterseeboots übertragen wird. Die Lagerungseinrichtung ist hierbei typischerweise so ausgelegt, dass die zur Steuerung des Ruders erforderliche Ruderkraft, die bei Schleichfahrt des Unterseeboots vergleichsweise gering ist, von dem linear beweglichen Teil des
Linearantriebs auf das Ruder übertragen werden kann.
Aufgrund der elastischen Lagerung des Linearantriebs führt eine von dem Linearantrieb erzeugte Ruderkraft zwangsläufig in der Lagerungseinrichtung zu einer gewissen Bewegung des Linearantriebs in Bewegungsrichtung seines linear bewegbaren Teils. In Anhängigkeit von der Elastizität der Lagerungseinrichtung und dem Maß der von dem Linearantrieb zu erzeugenden Ruderkraft kann dies dann, wenn größere Ruderkräfte als bei Schleichfahrt erforderlich sind, zur Folge haben, dass diese Ruderkräfte nicht mehr auf das Ruder übertragen werden können. Um dies zu verhindern, d. h. um auch die bei Fahrt in einem höheren Geschwindigkeitsbereich des Unterseeboots, wie beispielsweise bei der
Überwasserfahrt erforderlichen Ruderkräfte von dem linear bewegbaren Teil des
Linearantriebs auf das Ruder übertragen zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Lagerungseinrichtung mehrstufig auszubilden, sodass sie zumindest zwei Lagerungsstufen aufweist, von denen eine erste Lagerungsstufe eine höhere Elastizität als eine zweite Lagerungsstufe aufweist. Hierbei dient die erste Lagerungsstufe zur Übertragung der Ruderkräfte bei Schleichfahrt des Unterseeboots, wobei die dann höhere Elastizität die akustische Entkopplung des Linearantriebs von der Bootsstruktur und gleichzeitig die Übertragung der in diesem Fall vergleichsweise geringen Ruderkräfte gewährleistet. Die zweite Lagerungsstufe ist zur Übertragung der Ruderkräfte bei einer Fahrt des
Unterseeboots in einem höheren Geschwindigkeitsbereich als bei Schleichfahrt vorgesehen, wobei die dann zur Wirkung kommende geringere Elastizität der Lagerungseinrichtung die Kraftübertragung von dem Linearantrieb aus das Ruder gewährleistet. Hierbei besteht gegebenenfalls keine akustische Entkopplung des Linearantriebs von der Bootsstruktur, was aber in von der Schleichfahrt abweichenden Fahrsituationen eine geringere bzw. gar keine Bedeutung hat.
Zur mehrstufigen Ausgestaltung der Lagerungseinrichtung ist diese vorteilhaft mit
Lagerungselementen unterschiedlicher Elastizität ausgestattet. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Lagerungsvorrichtung mindestens ein und vorzugsweise mehrere Lagerungselemente aufweist, welche die zur akustischen Entkopplung des Linearantriebs von der Bootsstruktur bei Schleichfahrt vorgesehene erste Lagerungsstufe bilden und mindestens ein und bevorzugt mehrere Lagerungselemente aufweist, welche gegenüber den die erste Lagerungsstufe bildenden Lagerungselementen eine geringere Elastizität aufweisen, um auf diese Weise eine Übertragung der Ruderkräfte bei Fahrgeschwindigkeiten des Unterseeboots oberhalb der Fahrgeschwindigkeit bei Schleichfahrt zu ermöglichen. Letztgenannte Lagerungselemente bilden somit die zweite Lagerungsstufe. Darüber hinaus können sich die Lagerungselemente, welche die erste Lagerungsstufe bilden, von den die zweite Lagerungsstufe bildenden Lagerungselementen hinsichtlich ihrer Abmessungen voneinander unterscheiden. So können die die erste Lagerungsstufe bildenden
Lagerungselemente in Richtung der Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs länger als die die zweite Lagerungsstufe bildenden Lagerungselemente ausgebildet sein, so dass sich der Linearantrieb bei Schleichfahrt des Unterseeboots nur über die Lagerungselemente höherer Elastizität abstützt, was eine akustische Entkopplung des Linearantriebs von der Bootsstruktur gewährleistet. Bei größeren Ruderkräften als bei Schleichfahrt des Unterseeboots wird der Linearantrieb soweit in Richtung der steiferen Elastomerelemente bewegt, dass er schließlich an ihnen zur Anlage kommt, wobei die größere Steifheit bzw. geringere Elastizität dieser Lagerungselement die Übertragung der Ruderkräfte auf das Ruder ermöglicht.
Die Lagerungselemente der Lagerungseinrichtung werden vorteilhaft von
Elastomerelementen gebildet. Hierbei handelt es sich um solche Elemente, welche im einfachsten Fall vollständig aus einem Elastomer und vorzugsweise aus Gummi ausgebildet sind. Daneben sind aber unter Elastomerelementen im Sinne der Erfindung auch solche Elemente zu verstehen, die mehrschichtig aufgebaut sind, wobei Schichten aus einem Elastomer und metallische Schichten vorzugsweise in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs in abwechselnder Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Wie bereits erwähnt, ist der Linearantrieb aufgrund seiner elastischen Lagerung zumindest in Bewegungsrichtung seines linear bewegbaren Teils in einem gewissen Maße bewegbar. Insbesondere für den Fall, dass das Unterseeboot einer Schockbeanspruchung ausgesetzt ist, ist zweckmäßigerweise zumindest ein Anschlag vorgesehen, welcher den
Bewegungsweg des Linearantriebs relativ zu der Bootsstruktur in Richtung der
Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs begrenzt. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Unterseeboot mehrere solcher vorzugsweise metallisch ausgebildeter Anschläge auf, die besonders raumsparend innerhalb der
Lagerungseinrichtung angeordnet sein können. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Linearantrieb außenseitig von einem starr mit der Bootsstruktur verbundenen Antriebsgehäuse umgeben, an welchem sich die Lagerungseinrichtung in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs abstützt. Besonders vorteilhaft ist dieses Antriebsgehäuse mit dem Druckkörper des Unterseeboots verbunden, wobei es eine Druckkörperdurchführung für eine mit dem linear bewegbaren Teil des Linearantriebs verbundene Schubstange bildet, die außerhalb des Druckkörpers mit dem zu steuernden Ruder bewegungsgekoppelt ist. In diesem Fall ist das Antriebsgehäuse zweckmäßigerweise zumindest teilweise, d. h.
zumindest in einem außerhalb des Druckkörpers befindlichen Bereich druckdicht
ausgebildet.
Bevorzugt weist die Lagerungseinrichtung mehrere um den Umfang des Linearantriebs voneinander beabstandet verteilte Lagerungselemente auf. Demzufolge ist die
Lagerungseinrichtung vorzugsweise ähnlich einem Axial-Wälzlager ringförmig ausgebildet, wobei sich in einer Art Käfig zwischen einer mit der Bootsstruktur verbundenen ringförmigen Anlagefläche und einer mit dem Linearantrieb verbundenen ringförmigen Anlagefläche mehrere Elastomerelemente als Lagerungselemente abstützen. Besonders vorteilhaft ist hierbei zwischen benachbarten Lagerungselementen jeweils zumindest ein Anschlagelement angeordnet.
Die Lagerungseinrichtung weist zweckmäßigerweise zwei in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs voneinander beanstandete elastische Lager auf. Der Abstand dieser beiden elastischen Lager ist möglichst groß und vorteilhaft so gewählt, dass sich der Schwerpunkt des Linearantriebs im Wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden elastischen Lagern befindet.
Bei der bevorzugten Verwendung eines den Linearantrieb außenseitig umgebenden
Antriebsgehäuses ist vorzugsweise an dem Außenumfang eines Motorgehäuses des Linearantriebs, d. h. an dem Außengehäuse des elektrischen Stellmotors ein radial nach außen gerichteter Ringkragen ausgebildet, wobei zwischen diesem Ringkragen und einer an dem Antriebsgehäuse ausgebildeten Anlagefläche ein erstes elastisches Lager angeordnet ist. Die an dem Antriebsgehäuse ausgebildete Anlagefläche kann hierbei konstruktiv und herstellungstechnisch einfach von einer Wandung des Antriebsgehäuses gebildet werden, die das Antriebsgehäuse im Bereich des elektrischen Stellmotors stirnseitig begrenzt. Vor allem im Zusammenhang mit der Verwendung eines den Linearantrieb außenseitig umgebenden Antriebsgehäuses ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass sich an das
Motorgehäuse ein den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs radial außenseitig umgebendes Gehäuse anschließt. Dieses Gehäuse bildet bevorzugt einen Teil einer
Verdrehsicherung für den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs. An dem Außenumfang dieses Gehäuses ist vorzugsweise ein radial nach außen gerichteter Ringkragen
ausgebildet, zwischen dem und einer an dem Antriebsgehäuse ausgebildeten Anlagefläche ein zweites elastisches Lager der Lagerungseinrichtung angeordnet ist. Die an dem
Antriebsgehäuse ausgebildete Anlagefläche wird bevorzugt von einer Hülse mit einem daran stirnseitig ausgebildeten Ringkragen gebildet, wobei der Ringkragen als Anlagefläche dient.
Um eine ausreichend steife Abstützung des Linearantriebs an dem Antriebsgehäuse sicherzustellen und insbesondere um einer Schockbeanspruchung standzuhalten, ist zweckmäßigerweise sowohl der bevorzugt an dem Motorgehäuse ausgebildete Ringkragen als auch der vorzugsweise an dem den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs umgebenden Gehäuse ausgebildete Ringkragen jeweils an einer Außenseite mit mehreren um den Umfang des Ringkragens verteilt angeordneten Rippen versteift. Hierbei sind die Rippen typischerweise an der von dem elastischen Lager abgewandten Seite des
Ringkragens ausgebildet.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch vereinfacht und in unterschiedlichen Maßstäben:
Fig. 1 in einer Frontansicht ein in dem Druckkörper eines Unterseeboots angeordnetes Ende eines Linearantriebs einer Ruderanlage,
Fig. 2 den Linearantrieb nach Fig. 1 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 ,
Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1 , Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 4 und
Fig. 5 in einer Prinzipskizze ein Unterseeboot.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Unterseeboot 100 handelt es sich um ein militärisches Unterseeboot. Dieses Unterseeboot 100 weist heckseitig vier in Form eines Andreaskreuzes angeordnete Ruder 120 auf, von denen in Fig. 5 nur zwei Ruder 120 erkennbar sind. Jedes dieser Ruder 120 ist mittels einer Ruderanlage 140 steuerbar.
Die Fig. 1 - 4 zeigen einen Linearantrieb 2 einer Ruderanlage 140 des Unterseeboots 100. Dieser Linearantrieb 2 weist einen elektrischen Stellmotor 4 in Form eines Synchron-Torque- Motors auf. Ein Rotor 6 des Stellmotors 4 ist drehbeweglich mit einer Spindelmutter 8 eines Planetenrollentriebs verbunden. Der Rotor 6 ist hohlzylindrisch ausgebildet. In das Innere des Rotors 6 greift eine durch die Spindelmutter 8 geführte und dort mit dieser
bewegungsgekoppelte Planetenrollenspindel 10 des Planetenrollentriebs ein. An ihrem außerhalb des Stellmotors 4 angeordneten Ende ist die Planetenrollenspindel 10 über eine Kupplungsvorrichtung 12 mit einer Schubstange 14 verbunden. Die Schubstange 14 ist Teil eines Gelenkgestänges, über welches der Linearantrieb 2 mit einem Ruder 120 des
Unterseeboots 100 verbunden ist. Bei einer Betätigung des Stellmotors 4 dreht sich die Spindelmutter 8 des Planetenrollentriebs mit, wodurch die Planetenrollenspindel 10 und die Schubstange 14 in eine translatorische Bewegung entlang einer Mittelachse A der
Planetenrollenspindel 10 versetzt werden. Insofern bildet die Planetenrollenspindel 10 einen linear bewegbaren Teil des Linearantriebs 2.
An einer Stirnseite 16 eines Motorgehäuses 18 des Stellmotors 4, an welcher die
Planetenrollenspindel 10 aus dem Stellmotor 4 herausgeführt ist, ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 20 angeflanscht. Das Gehäuse 20 bildet eine Linearführung für die Kupplungsvorrichtung 12, welche in dem Gehäuse 20 gleitend gelagert ist. Darüber hinaus bildet das Gehäuse 20 eine Verdrehsicherung für die Planetenrollenspindel 10. Der aus dem Stellmotor 4 und dem Planetenrollentrieb bestehende Linearantrieb 2 der Ruderanlage 140 des Unterseeboots 100 ist nahezu vollständig in einem Antriebsgehäuse 22 angeordnet, wobei lediglich ein vergleichsweise kurzer Endabschnitt des Motorgehäuses 18 aus dem Antriebsgehäuse 22 herausragt. An diesem Endabschnitt ist ein Gehäuseteil 24 befestigt, in dem eine Einrichtung 26 zur Ruderlageanzeige, Komponenten eines Notantriebs für die Ruderanlage 140 und eine Bremse für den Linearantrieb 2 der Ruderanlage 140 angeordnet sind.
Das Antriebsgehäuse 22 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein erstes, innen hohlzylindrisch ausgebildetes Gehäuseteil 28 auf, welches an einer Stirnseite 30 verschlossen ist, wobei an dieser Stirnseite 30 eine Durchbrechung 32 ausgebildet ist, an welcher der Endabschnitt des Motorgehäuses 18 aus dem Antriebsgehäuse 22 herausragt. In Längsverlängerung des Gehäuseteils 28 schließt sich an dieses ein Gehäuseteil 34 des Antriebsgehäuses 22 an, in welchem das mit dem Motorgehäuse 18 verbundene Gehäuse 20 angeordnet ist. Das Antriebsgehäuse 22 ist durch die Wandung des Druckkörpers des Unterseeboots 100 geführt und bildet so eine Druckkörperdurchführung für die Schubstange 14.
In dem Antriebsgehäuse 22 ist der Linearantrieb 2 in Bewegungsrichtung der
Planetenrollenspindel 10 in einer Lagerungseinrichtung elastisch gelagert. Diese
Lagerungseinrichtung weist ein erstes elastisches Lager 36 auf, welches in dem Gehäuseteil 28 des Antriebsgehäuses 22 angeordnet ist und ein zweites elastisches Lager 38 auf, welches in dem Gehäuseteil 34 des Antriebsgehäuses 22 angeordnet ist.
An dem Außenumfang des Motorgehäuses 18 des Stellmotors 4 ist in vergleichsweise geringem axialen Abstand von der die Stirnseite 30 bildenden Wandung des
Antriebsgehäuses 22 ein sich radial nach außen erstreckender Ringkragen 40 ausgebildet. Zusammen mit der die Stirnseite 30 bildenden Wandung des Antriebsgehäuses 22 bildet der Ringkragen 40 einen Lagerkäfig des ersten elastischen Lagers 36.
An der Innenseite des Gehäuseteils 34 des Antriebsgehäuses 22 ist eine Hülse 42 mit einem daran stirnseitig ausgebildeten Ringkragen 44 befestigt. Der Ringkragen 44 weist radial in Richtung der Mitte des Gehäuseteils 34, wobei die Innenseite des Ringkragens 44 von dem Gehäuse 20 beabstandet ist. In vergleichsweise geringem Abstand von dem Ringkragen 44 ist an dem Außenumfang des Gehäuses 20 ein radial nach außen gerichteter Ringkragen 46 ausgebildet. Dieser Ringkragen 46 bildet zusammen mit dem Ringkragen 44 der Hülse 42 einen Lagerkäfig des zweiten elastischen Lagers 38.
5 Wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird, weist das zweite elastische Lager 38 zehn elastische Lagerungselemente 48 auf, bei denen es sich jeweils um zylindrisch ausgebildete Elastomerelemente handelt. Diese Lagerungselemente 48 stützen sich jeweils zwischen dem an dem Gehäuse 20 ausgebildeten Ringkragen 46 und dem an der Hülse 42 ausgebildeten Ringkragen 44 in Richtung der Bewegungsrichtung der Planetenrollenspindel
10 10 ab, wobei sie voneinander in Umfangsrichtung des Gehäuses 20 beanstandet sind. Um das Lager 38 mit zwei Lagerungsstufen unterschiedlicher Elastizität auszustatten, weisen die Lagerungselemente 48 eine unterschiedliche Elastizität auf, d. h. es sind mehrere
Lagerungselemente 48 mit einer vergleichsweise hohen identischen Elastizität zur Bildung einer ersten Lagerungsstufe und mehrere Lagerungselemente 48 mit einer gegenüber den
15 erstgenannten Lagerungselementen 48 geringeren identischen Elastizität zur Bildung der zweiten Lagerungsstufe vorgesehen.
Zwischen benachbarten Lagerungselementen 48 ist jeweils zumindest ein Anschlag 50 angeordnet. Die Anschläge 50 dienen dazu, gegebenenfalls auftretende Schockkräfte 0 aufzufangen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Anschläge 50 jeweils zweiteilig ausgebildet sind, wobei an der dem Ringkragen 46 zugewandten Seite des Ringkragens 44 ein
Anschlagteil 52 und an der dem Ringkragen 44 zugewandten Seite des Ringkragens 46 ein Anschlagteil 54 angeordnet ist. Die Anschlagteile 52 und 54 der einzelnen Anschläge 50 sind einander mit geringem Abstand in Bewegungsrichtung der Planetenrollenspindel direkt 5 gegenüberliegend angeordnet.
Das erste elastische Lager 36 entspricht hinsichtlich der Anordnung der Lagerungselemente 48, die sich bei dem Lager 36 zwischen dem Ringkragen 40 und der die Stirnseite 30 des Antriebsgehäuses 22 bildenden Wandung abstützen, dem zweiten elastischen Lager 38. 30 Auch bei dem ersten elastischen Lager 36 ist jeweils zumindest ein Anschlag angeordnet.
Die in dem ersten elastischen Lager 36 angeordneten Anschläge 56 (Fig. 3) unterscheiden sich allerdings von den in dem zweiten elastischen Lager 38 eingesetzten Anschlägen 50 dahingehend, dass sie einteilig ausgebildet ist, wobei sie an der Innenwandung des
Antriebsgehäuses 22 ausgebildet sind und sich von der die Stirnseite 30 des Antriebsgehäuses 22 bildenden Wandung unter Bildung eines freien Spaltes 58 in Richtung des Ringkragens 40 erstrecken.
Bei der Steuerung des Ruders des Unterseeboots durch den Linearantrieb 2 der
Ruderanlage werden der an dem Motorgehäuse 18 ausgebildete Ringkragen 40, der an dem Gehäuse 20 ausgebildete Ringkragen 46 und der Ringkragen 44 der Hülse 42 von der Ruderkraft druckbeaufschlagt. Um dieser Druckbeaufschlagung standhalten zu können, sind die Ringkragen 40, 44 und 46 jeweils mit Rippen versteift. So sind an dem Ringkragen 40 an der von den Lagerungselementen 48 des ersten elastischen Lagers 36 abgewandten Seite des Ringkragens 40 mehrere um das Motorgehäuse 18 herum angeordnete Rippen 60 ausgebildet. An dem Ringkragen 44 sind im Inneren der Hülse 42 um deren Innenumfang herum mehrere Rippen 62 ausgebildet, während an dem Ringkragen 46 an der von den Lagerungselementen 48 des zweiten elastischen Lagers 38 abgewandten Seite des
Ringkragens 46 um das Gehäuse 20 herum mehrere Rippen 64 ausgebildet sind
Bezugszeichenliste
2 Linearantrieb
5 4 Stellmotor
6 Rotor
8 Spindelmutter
10 Planetenrollenspindel
12 Kupplungsvorrichtung
10 14 Schubstange
16 Stirnseite
18 Motorgehäuse
20 Gehäuse
22 Antriebsgehäuse
15 24 Gehäuseteil
26 Einrichtung
28 Gehäuseteil
30 Stirnseite
32 Durchbrechung
20 34 Gehäuseteil
36 Lager
38 Lager
40 Ringkragen
42 Hülse
25 44 Ringkragen 6 Ringkragen 8 Lagerungselement 0 Anschlag
2 Anschlagsteil 4 Anschlagsteil 6 Anschlag
8 Spalt
0 Rippen
62 Rippen
64 Rippen
100 Unterseeboot
120 Ruder
140 Ruderanlage A Mittelachse

Claims

Ansprüche
1 . Unterseeboot (100) mit mindestens einer Ruderanlage (140), welche einen Linearantrieb (2) mit einem elektrischen Stellmotor (4) und einem damit bewegungsverbundenen und über ein Gestänge mit einem Ruder (120) in Wirkverbindung stehenden Spindeltrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (2) in einer Lagerungseinrichtung gegenüber der Bootsstruktur zumindest in Bewegungsrichtung eines linear bewegbaren Teils des Linearantriebs (2) elastisch gelagert ist.
2. Unterseeboot (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerungseinrichtung mehrstufig ausgebildet ist, mit zumindest einer ersten Lagerungsstufe, welche eine höhere Elastizität als eine zweite Lagerungsstufe aufweist.
3. Unterseeboot (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerungseinrichtung elastische Lagerungselemente (48) mit unterschiedlicher Elastizität aufweist.
4. Unterseeboot (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerungselemente (48) von Elastomerelementen gebildet werden.
5. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschlag (50, 56) vorgesehen ist, welcher einen Bewegungsweg des Linearantriebs (2) relativ zu der Bootsstruktur in Richtung der Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs (2) begrenzt.
6. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (2) radial außenseitig von einem starr mit der Bootsstruktur verbundenen Antriebsgehäuse (22) umgeben ist, in welchem sich die Lagerungseinrichtung in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs (2) abstützt.
7. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung mehrere um den Umfang des Linearantriebs (2) voneinander beabstandet verteilte Lagerungselemente (48) aufweist, wobei zwischen benachbarten Lagerungselementen (48) zumindest ein Anschlag (50, 56) angeordnet ist.
8. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung zwei in Bewegungsrichtung des linear bewegbaren Teils des Linearantriebs (2) voneinander beabstandete elastische Lager (36, 38) aufweist.
9. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang eines Motorgehäuse (18) des Linearantriebs (2) ein radial nach außen gerichteter Ringkragen (40) ausgebildet ist, wobei zwischen dem Ringkragen (40) und einer an dem Antriebsgehäuse (22) ausgebildeten Anlagefläche ein erstes elastisches Lager (36) angeordnet ist.
10. Unterseeboot (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich an das Motorgehäuse (18) ein den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs (2) radial außenseitig umgebendes Gehäuse (20) anschließt, an dessen Außenumfang ein radial nach außen gerichteter Ringkragen (46) ausgebildet ist, wobei zwischen dem Ringkragen (46) und einer an dem Antriebsgehäuse (22) ausgebildeten Anlagefläche ein zweites elastisches Lager (38) angeordnet ist.
1 1 . Unterseeboot (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der an dem Motorgehäuse (18) ausgebildete Ringkragen (40) als auch der an dem den linear bewegbaren Teil des Linearantriebs (2) umgebenden Gehäuse (20) ausgebildete
Ringkragen (46) jeweils an einer Außenseite mit mehreren um den Umfang des Ringkragens (40, 46) verteilt angeordneten Rippen (60, 64) versteift ist.
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