EP3160838A1 - Vorrichtung zum ausbringen von gas aus einem unterseeboot - Google Patents

Vorrichtung zum ausbringen von gas aus einem unterseeboot

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EP3160838A1
EP3160838A1 EP15738857.0A EP15738857A EP3160838A1 EP 3160838 A1 EP3160838 A1 EP 3160838A1 EP 15738857 A EP15738857 A EP 15738857A EP 3160838 A1 EP3160838 A1 EP 3160838A1
Authority
EP
European Patent Office
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pump
gas
seawater
submarine
line connection
Prior art date
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Application number
EP15738857.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3160838B1 (de
Inventor
Richard Büchner
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 EP3160838A1 publication Critical patent/EP3160838A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3160838B1 publication Critical patent/EP3160838B1/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
    • B63G8/36—Adaptations of ventilation, e.g. schnorkels, cooling, heating, or air-conditioning

Definitions

  • the invention relates to a device for discharging gas from a
  • the object of the invention is to provide a device for discharging gas from a submarine, with which the gas can be discharged from the submarine energetically favorable and possible signature-free.
  • Submarine is suitably provided for placement in the pressure hull of a submarine. It has a pump for conveying seawater, that is, there is provided a pump, the inlet fluid-conducting with the
  • An outlet of the pump is line connected to an inlet of a second pump for re-discharging the seawater from the submarine.
  • the outlet of this second pump is thus also in fluid communication with the external environment of the submarine.
  • the device according to the invention further comprises means for introducing gas into the line connection between the two pumps.
  • These means serve to initiate gas originating from a gas generator or gas storage in the line connection between the two pumps.
  • the pump for conveying seawater and the pump for re-discharging the seawater are energy-coupled and / or force-coupled in the inventive device. That is, as pumps energy recovery pumps or Pumps used in an energy recovery system, so that the energy of the driven pump at the seawater inlet can be used at least partially to drive the other pump in seawater discharge.
  • energy recovery pumps or Pumps used in an energy recovery system, so that the energy of the driven pump at the seawater inlet can be used at least partially to drive the other pump in seawater discharge.
  • Connection may be provided, for example, the use of electric pumps with energy buffering in four-quadrant operation.
  • an energy or power coupling of the pump for pumping seawater with the pump for re-discharging the seawater is realized in that the two pumps are designed as piston pumps whose pistons are coupled to each other via a common piston rod, wherein the pistons of the two pumps have the same size piston surface.
  • the movement coupling of the two pumps is expediently such that the second pump for re-discharging the seawater, when the pump for feeding seawater sucks this from the outside environment of the submarine, discharges the seawater with the gas dissolved therein into the outside environment and the second pump for re-discharging the seawater, when the pump for discharging seawater discharges the seawater into the pipe joint, sucks seawater with the gas dissolved therein from the pipe joint.
  • the pistons of the two pumps are connected to each other via the common piston rod and have the same size piston surfaces, the energy required during operation of the two pumps, which of a movement connected to the piston rod is limited
  • Linear drive is provided, only to overcome the occurring during operation of the two pumps dynamic pressure losses and friction forces.
  • the arrangement of a gas separator is provided according to a further advantageous embodiment of the invention on the output side of the means for introducing gas.
  • the gas separator is used, possibly still in the form of bubbles in the
  • the gas separator preferably has a gas outlet opening into the outside environment of the device, via which the insoluble gas can be discharged from the gas separator.
  • This gas outlet is preferably closed by a controllable valve, which preferably by a
  • Pressure sensor is controlled.
  • Seawater into the outer environment of the submarine is preferably formed by a further pump whose outlet is connected to the line connection.
  • This pump the inlet of which is expediently in fluid communication with a gas generator or a gas storage or a gas collection point, may expediently as a function of that in the line connection
  • Seawater stream can be passed, which can go in this seawater stream maximum completely in solution.
  • a controllable valve is arranged, via which the gas flow to the pump in a suitable manner can be throttled or adjusted.
  • This valve can be both a shut-off valve which only permits discrete switching positions and also a proportional valve.
  • Such a valve may also be provided on the input side of the pump if the gas to be conveyed into the line connection is already under pressure, for example in a compressed gas reservoir, and to a pump for introducing the gas into the line connection between the pump and the conveyor Seawater and the pump for recovering the seawater can be dispensed with.
  • the valve alone forms the means for
  • the pump for introducing gas into the line connection is basically arbitrary, as long as it is for conveying a gaseous fluid suitable is.
  • the pump may advantageously be a water jet pump which is arranged directly in the line connection between the piston pump for conveying seawater and the piston pump for re-discharging the seawater.
  • the use of a water jet pump proves to be particularly advantageous in terms of energy, since in a water jet pump, the seawater flowing through the pump acts as a propellant for the gas to be introduced into the line connection.
  • a piston pump used for introducing gas into the line connection may be equipped with its own drive. But is preferred
  • the piston pump for introducing gas and the piston pump for conveying seawater synchronously perform their respective intake stroke and their exhaust stroke.
  • a second water supply opens on the gas separator.
  • This water supply is preferably in communication with an internal water supply of the submarine.
  • the gas separator expediently has a second water outlet. This second water outlet preferably opens in the interior of the
  • the gas separator preferably has a fill level sensor.
  • a pressure sensor can also be provided on the gas separator which detects the pressure in the gas separator and controls a valve arranged on the gas separator, via which excess gas can be discharged from the gas separator, if required.
  • the apparatus for discharging gas described above is intended for use in a submarine.
  • the invention also relates to a
  • the device is expediently arranged in its pressure body.
  • the submarine is preferably a military submarine, in which the use of the device according to the invention proves to be particularly advantageous because with the device so far in the
  • the invention is based on a shown in the drawing
  • the drawing shows in a schematic simplified schematic diagram a pressure hull 2 of a submarine with a device 4 arranged therein for discharging gas from the submarine.
  • the device 4 has a
  • the pump 6 can receive seawater from the outside environment of the submerged submarine.
  • a pipe 12 forms a line connection to the inlet of the pump 8. From the outlet of the pump 8, a line 14 leads into the outside environment of the pump
  • the pumps 6 and 8 have a common piston rod 16, that is, a piston 18 of the pump 6 is rigidly connected via the piston rod 16 with a piston 20 of the pump 8.
  • a motor-driven linear drive 22 is used in this linear drive 22 may be a spindle drive, in which case the piston rod 16 forms an axially movable spindle of the spindle drive.
  • a piston rod 24 of a further piston pump 26 is directly coupled for movement.
  • gas present in the pressure body 2 of the submarine is introduced into the pipeline 12.
  • an inlet line 28 is connected to the piston pump 26, which is connected at its end facing away from the piston pump 26 end with a gas source, not shown in the drawing for reasons of clarity.
  • a line 30 leads to the pipe 12. Downstream of the mouth of the line 30, a gas separator 32 is integrated in the pipe 12.
  • the operation of the device 4 for discharging gas is as follows:
  • a controllable shut-off valve 34 arranged in the inlet line 10 is open and a controllable shut-off valve 36 arranged directly on the outside of the pump 6 is closed.
  • the piston pump 26 performs an intake stroke simultaneously with the pump 6, so that gas is drawn in via the inlet line 28 from the piston pump 26.
  • a controllable shut-off valve 38 arranged on the input side of the piston pump 26 in the inlet line 28 is open and a controllable shut-off valve 40 arranged on the output side in the line 30 is closed.
  • Piston pump 26 sucked amount of gas adjustable.
  • an exhaust stroke of the pump 6 is caused by appropriate control of the linear drive 22 so that the seawater stored in the pump 6 is discharged into the pipeline 12.
  • Pipe 12 arranged shut-off valve 36 opening. Simultaneously with the exhaust stroke of the pump 6, the piston pump 26 executes an exhaust stroke, wherein the shut-off valve 38 arranged in the inlet line 28 is closed and the shut-off valve 40 arranged in the line 30 is opened. The gas in the piston pump 26 now passes via the line 30 into the pipe 12, where it mixes with the coming of the pump 6 seawater and goes into solution in the seawater.
  • the seawater contained in the pipe 12 passes with the gas dissolved therein in the gas separator 32. If in the gas separator 32 supplied seawater gas bubbles should still be present, these gas bubbles are deposited in the gas separator 32 and the Gas given the opportunity to be located in the gas separator 32
  • the level of the gas separator 32 is controlled.
  • a fill level sensor 48 is arranged on the gas separator 32. Based on the signals provided by the level sensor 48, either additional water or water is supplied to the gas separator 32 discharged from the gas separator 32. Additional water is supplied via a second water feed 50 which opens out at the gas separator 32, wherein a controllable shut-off valve 52 arranged in the water feed 50 is opened. Via a second formed in the gas separator 32
  • Water outlet 54 if necessary, water can be derived from the gas separator 32 into the interior of the pressure hull 2 of the submarine.
  • a controllable shut-off valve 56 arranged at the water outlet 54 is to be opened.
  • the pump 8 performs an intake stroke during the exhaust stroke of the pump 6 and receives the seawater from the scrubber 32 with the gas dissolved therein.
  • a controllable shut-off valve 58 arranged in the pipeline 12 between the gas separator 32 and the pump 8 is to be opened in an opening manner.
  • a check valve 60 located in the line 14 in its closed position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot. Diese Vorrichtung weist eine Pumpe zum Fördern von Seewasser auf, deren Auslass mit einem Einlass einer Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers leitungsverbunden ist. Die beiden Pumpen sind miteinander energie- und/oder kraftgekoppelt. Ferner weist die Vorrichtung Mittel zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung zwischen den beiden Kolbenpumpen auf.

Description

Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem
Unterseeboot mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Insbesondere bei Unterseebooten mit einem außenluftunabhangigen Antrieb, welcher vergleichsweise lange Tauchphasen des Unterseeboots ermöglicht, besteht häufig das Erfordernis, in dem Druckkörper des Unterseeboots anfallendes Kohlendioxid und andere Schadgase aus dem getauchten Unterseeboot in dessen
Außenumgebung auszubringen. Bislang ist es üblich, das Kohlendioxid in eine zur Außenumgebung des Unterseeboots hin offene, vom Seewasser durchströmte Leitung einzuleiten, von wo das Kohlendioxid in die Außenumgebung des
Unterseeboots gelangt. Vor dem Einleiten in die Leitung muss das Kohlendioxid typischerweise auf ein Druckniveau gebracht werden, welches zumindest dem Umgebungsdruck des Unterseeboots entspricht. Hierbei erweist sich der
vergleichsweise große Energieaufwand zum Verdichten des Kohlendioxids als nachteilig. Darüber hinaus verursachen der Verdichtungsvorgang wie auch das Ausströmen des Kohlendioxids in das unter Druck stehende Seewasser
verhältnismäßig laute Geräusche und unter ungünstigen Umständen auch Gasblasen außerhalb des Unterseeboots. Solche Geräusche und Gasblasen sind vor allem bei militärischen Unterseebooten insofern von Nachteil, als dass sie die Anwesenheit und Position eines getauchten Unterseeboots leichter erkennbar machen.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot zu schaffen, mit der das Gas energetisch günstig und möglichst signaturfrei aus dem Unterseeboot ausgebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung 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.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausbringen von Gas aus einem
Unterseeboot ist zweckmäßigerweise zur Anordnung in dem Druckkörper eines Unterseeboots vorgesehen. Sie weist eine Pumpe zum Fördern von Seewasser auf, das heißt, es ist eine Pumpe vorgesehen, deren Einlass fluidleitend mit der
Außenumgebung des Unterseeboots in Verbindung steht. Ein Auslass der Pumpe ist mit einem Einlass einer zweiten Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers aus dem Unterseeboot leitungsverbunden. Der Auslass dieser zweiten Pumpe steht somit ebenfalls in fluidleitender Verbindung mit der Außenumgebung des Unterseeboots.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner Mittel zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung zwischen den beiden Pumpen auf. Diese Mittel dienen dazu, von einem Gaserzeuger oder Gasspeicher stammendes Gas in die Leitungsverbindung zwischen den beiden Pumpen einzuleiten. Hierbei wird zweckmäßigerweise mittels einer geeigneten Steuerung sichergestellt, dass von diesen Mitteln genau die
Gasmenge in die Leitungsverbindung eingebracht wird, welche in dem in der
Leitungsverbindung befindlichen Seewasser maximal vollständig gelöst werden kann. Über die zweite Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers wird das in dem Seewasser gelöste Gas dann aus dem Unterseeboot zusammen mit dem Seewasser herausgeleitet. Da in der Leitungsverbindung zwischen den beiden Pumpen
Normaldruck von etwa 1 bar herrscht, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht erforderlich, das Gas vor dem Einbringen in das Seewasser zu verdichten. Demzufolge erfolgt das Ausbringen von Gas aus dem Unterseeboot mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung energetisch deutlich günstiger, als bei der bislang hierzu bekannten Vorgehensweise. Darüber hinaus fallen auch die bislang mit dem Verdichtungsvorgang und dem Einleiten des Gases in das
Seewasser verbundenen Geräusche deutlich geringer aus, wobei zudem die
Möglichkeit gegeben ist, den Teil der Vorrichtung, in dem die Gase in das Seewasser eingeleitet werden, von der übrigen Bootsstruktur akustisch zu entkoppeln.
Um den Energiebedarf beim Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot gegenüber dem Stand der Technik noch deutlicher zu senken, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Pumpe zum Fördern von Seewasser und die Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers miteinander energie- und/oder kraftgekoppelt. Das heißt, als Pumpen werden energierückspeisende Pumpen bzw. Pumpen in einem energierückspeisenden System verwendet, sodass die Energie der angetriebenen Pumpe beim Seewassereinlass zumindest teilweise zum Antrieb der anderen Pumpe beim Seewasserausstoß verwendet werden kann. In diesem
Zusammenhang kann beispielsweise die Verwendung elektrischer Pumpen mit einer Energiezwischenspeicherung im Vierquadrantenbetrieb vorgesehen sein.
Bevorzugt wird eine Energie- bzw. Kraftkopplung der Pumpe zum Fördern von Seewasser mit der Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers dadurch realisiert, dass die beiden Pumpen als Kolbenpumpen ausgebildet sind, deren Kolben über eine gemeinsame Kolbenstange miteinander bewegungsgekoppelt sind, wobei die Kolben der beiden Pumpen eine gleichgroße Kolbenfläche aufweisen. Hierbei ist die Bewegungskopplung der beiden Pumpen zweckmäßigerweise derart, dass die zweite Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers dann, wenn die Pumpe zum Fördern von Seewasser dieses aus der Außenumgebung des Unterseeboots ansaugt, das Seewasser mit dem darin gelösten Gas in die Außenumgebung ausstößt und die zweite Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers dann, wenn die Pumpe zum Fördern von Seewasser das Seewasser in die Leitungsverbindung ausstößt, Seewasser mit dem darin gelösten Gas aus der Leitungsverbindung ansaugt. Dadurch, dass die Kolben der beiden Pumpen über die gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden sind und gleich große Kolbenflächen aufweisen, beschränkt sich die beim Betrieb der beiden Pumpen erforderliche Energie, welche von einem mit der Kolbenstange bewegungsverbundenen
Linearantrieb zur Verfügung gestellt wird, lediglich darauf, die beim Betrieb der beiden Pumpen auftretenden dynamischen Druckverluste und Reibungskräfte zu überwinden.
Bei geeigneter Steuerung der von den Mitteln zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung eingebrachten Gasmenge, ist im Regelfall davon auszugehen, dass das Gas vollständig in dem Seewasser gelöst wird. Für den Fall, dass sich aber aufgrund schlechter lösbarer Gase oder sich ändernder Druck- und
Temperaturbedingungen trotzdem Gasblasen in dem Seewasser befinden sollten, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ausgangsseitig der Mittel zum Einbringen von Gas die Anordnung eines Gasabscheiders vorgesehen. Der Gasabscheider dient dazu, eventuell immer noch in Blasenform in dem
Seewasser vorhandenes Gas von dem Seewasser zu trennen und ihm die
Möglichkeit zu geben, in dem Seewasser in Lösung zu gehen. Falls sich das Gas auch in dem Gasabscheider nicht vollständig in dem Seewasser lösen lässt, weist der Gasabscheider bevorzugt einen in die Außenumgebung der Vorrichtung mündenden Gasauslass auf, über welchen das nicht lösbare Gas aus dem Gasabscheider abgelassen werden kann. Dieser Gasauslass wird vorzugsweise von einem steuerbaren Ventil verschlossen, welches bevorzugt von einem
Drucksensor gesteuert wird.
Die Mittel zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung zwischen der Pumpe zum Fördern von Seewasser und der Pumpe zum Wiederausbringen des
Seewassers in die Außenumgebung des Unterseeboots werden bevorzugt von einer weiteren Pumpe gebildet, deren Auslass mit der Leitungsverbindung verbunden ist. Diese Pumpe, deren Einlass zweckmäßigerweise mit einem Gaserzeuger oder einem Gasspeicher bzw. einer Gassammelstelle fluidleitend in Verbindung steht, kann zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem in der Leitungsverbindung
herrschenden Druck und der Temperatur steuerbar sein, sodass von der Pumpe exakt die Gasmenge in den durch die Leitungsverbindung fließenden
Seewasserstrom geleitet werden kann, welche in diesem Seewasserstrom maximal vollständig in Lösung gehen kann.
Alternativ und vorzugsweise zusätzlich zu einer in dieser Weise steuerbaren Pumpe zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung kann dieser Pumpe aber auch über geeignete Mittel eingangsseitig der Pumpe diese maximal zulässige Gasmenge zugeführt werden. In diesem Zusammenhang ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass eingangsseitig der Pumpe ein steuerbares Ventil angeordnet ist, über welches der Gasstrom zu der Pumpe in geeigneter Weise drosselbar bzw. einstellbar ist. Bei diesem Ventil kann es sich sowohl um ein lediglich diskrete Schaltstellungen ermöglichendes Absperrventil als auch um ein Proportionalventil handeln. Ein solches Ventil kann auch dann eingangsseitig der Pumpe vorgesehen sein, wenn das in die Leitungsverbindung zu fördernde Gas eingangsseitig bereits unter Druck stehend, beispielsweise in einem Druckgasspeicher zur Verfügung steht und auf eine Pumpe zum Einbringen des Gases in die Leitungsverbindung zwischen der Pumpe zum Förden von Seewasser und der Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers verzichtet werden kann. In diesem Fall bildet das Ventil allein die Mittel zum
Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung.
Die Bauart der Pumpe zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung ist grundsätzlich beliebig, solange sie zum Fördern eines gasförmig vorliegenden Fluids geeignet ist. So kann die Pumpe vorteilhaft eine Wasserstrahlpumpe sein, welche direkt in der Leitungsverbindung zwischen der Kolbenpumpe zum Fördern von Seewasser und der Kolbenpumpe zum Wiederausbringen des Seewassers angeordnet ist. Die Verwendung einer Wasserstrahlpumpe erweist sich insbesondere in energetischer Hinsicht als vorteilhaft, da bei einer Wasserstrahlpumpe das durch die Pumpe strömende Seewasser als Treibmittel für das in die Leitungsverbindung einzubringende Gas wirkt.
Allerdings ist der Einsatz einer Wasserstrahlpumpe mit einem vergleichsweise großen Aufwand bezüglich der Steuerung der in die Leitungsverbindung
einzubringenden Gasmenge verbunden. Insofern erweist es sich als vorteilhafter, als Pumpe zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung eine Kolbenpumpe zu verwenden, deren Auslass mit der Leitungsverbindung verbunden ist.
Eine zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung verwendete Kolbenpumpe kann mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sein. Bevorzugt ist aber eine
Ausgestaltung, bei der die Pumpe zum Fördern von Seewasser und die Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers eine gemeinsame Kolbenstange aufweisen und die Kolbenstange der Kolbenpumpe zum Einbringen von Gas in die
Leitungsverbindung mit der gemeinsamen Kolbenstange der Pumpe zum Fördern von Seewasser und der Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers
bewegungsgekoppelt ist. Hierbei ist die Bewegungskopplung der Kolbenpumpe zum Einbringen von Gas mit der Kolbenstange der beiden übrigen Pumpen
zweckmäßigerweise derart, dass die Kolbenpumpe zum Einbringen von Gas und die Kolbenpumpe zum Fördern von Seewasser synchron jeweils ihren Ansaugtakt und ihren Ausstoßtakt ausführen.
Insbesondere direkt nach der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sein, dass sich in dem vorzugsweise in der Leitungsverbindung zwischen der Pumpe zum Fördern von Seewasser und der Pumpe zum Wiederausbringen des Seewassers angeordneten Gasabscheider eine zu geringe Wassermenge befindet. Um dem Gasabscheider in diesem Fall eine zusätzlich erforderliche Wassermenge zuführen zu können, ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass an dem Gasabscheider eine zweite Wasserzuführung mündet. Diese Wasserzuführung steht bevorzugt mit einer internen Wasserversorgung des Unterseeboots in Verbindung. Für den Fall, dass sich in dem Gasabscheider eine zu große Wassermenge befindet, weist der Gasabscheider zweckmäßigerweise einen zweiten Wasserauslass auf. Dieser zweite Wasserauslass mündet vorzugsweise in dem Inneren des
Druckkörpers.
Sowohl eine an dem Gasabscheider mündenden Wasserzuführung, als auch ein an dem Gasabscheider vorgesehener zweiter Wasserauslass werden
zweckmäßigerweise jeweils von einem steuerbaren Absperrventil verschlossen. Zur Steuerung des Füllstandes in dem Gasabscheider und zur Steuerung der an der Wasserzuführung und dem zweiten Wasserauslass vorgesehenen Ventile weist der Gasabscheider vorzugsweise einen Füllstandsensor auf. Zusätzlich oder alternativ zu dem Füllstandsensor kann an dem Gasabscheider auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck in dem Gasabscheider erfasst und ein an dem Gasabscheider angeordnetes Ventil steuert, über welches bei Bedarf überschüssiges Gas aus dem Gasabscheider ausgelassen werden kann.
Die oben beschriebene Vorrichtung zum Ausbringen von Gas ist zum Einsatz in einem Unterseeboot vorgesehen. Insofern betrifft die Erfindung auch ein
Unterseeboot mit einer solchen Vorrichtung, mit der in dem Unterseeboot anfallendes Gas, beispielsweise Kohlendioxid oder ein anderes Schadgas, in die
Außenumgebung des Unterseeboots während der Tauchfahrt verbracht werden kann. In dem Unterseeboot ist die Vorrichtung zweckmäßigerweise in dessen Druckkörper angeordnet. Bei dem Unterseeboot handelt es sich bevorzugt um ein militärisches Unterseeboot, in welchem sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung als besonders vorteilhaft erweist, da sich mit der Vorrichtung die bislang beim
Ausbringen von Gas auftretenden Signaturen weitestgehend vermeiden lassen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipskizze einen Druckkörper 2 eines Unterseeboots mit einer darin angeordneten Vorrichtung 4 zum Ausbringen von Gas aus dem Unterseeboot. Die Vorrichtung 4 weist eine als
Kolbenpumpe ausgebildete Pumpe 6 zum Fördern von Seewasser und eine ebenfalls als Kolbenpumpe ausgebildete Pumpe 8 zum Wiederausbringen des Seewassers aus dem Unterseeboot auf. Über eine in die Außenumgebung des Unterseeboots führende Einlassleitung 10 kann die Pumpe 6 Seewasser aus der Außenumgebung des getauchten Unterseeboots aufnehmen. Ausgangsseitig der Pumpe 6 bildet eine Rohrleitung 12 eine Leitungsverbindung zu dem Einlass der Pumpe 8. Von dem Auslass der Pumpe 8 führt eine Leitung 14 in die Außenumgebung des
Unterseeboots, über welche das von der Pumpe 6 geförderte Seewasser wieder nach außerhalb des Unterseeboots verbracht wird.
Die Pumpen 6 und 8 weisen eine gemeinsame Kolbenstange 16 auf, das heißt, ein Kolben 18 der Pumpe 6 ist über die Kolbenstange 16 mit einem Kolben 20 der Pumpe 8 starr verbunden. Zur Bewegungssteuerung der Kolbenstange 16 dient ein motorisch betriebener Linearantrieb 22. Bei diesem Linearantrieb 22 kann es sich um einen Spindeltrieb handeln, wobei dann die Kolbenstange 16 eine axial bewegbare Spindel des Spindeltriebs bildet.
Mit der gemeinsamen Kolbenstange 16 der beiden Pumpen 6 und 8 ist direkt eine Kolbenstange 24 einer weiteren Kolbenpumpe 26 bewegungsgekoppelt. Mittels der Kolbenpumpe 26 wird in dem Druckkörper 2 des Unterseeboots vorhandenes Gas in die Rohrleitung 12 eingebracht. Hierzu ist an der Kolbenpumpe 26 eine Einlassleitung 28 angeschlossen, die an ihrem von der Kolbenpumpe 26 abgewandten Ende mit einer in der Zeichnung aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellten Gasquelle verbunden ist. Von einem Gasauslass der Kolbenpumpe 26 führt eine Leitung 30 zu der Rohrleitung 12. Abströmseitig der Mündung der Leitung 30 ist in der Rohrleitung 12 ein Gasabscheider 32 integriert.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 4 zum Ausbringen von Gas ist wie folgt:
Zunächst wird von der Pumpe 6 in einem Ansaugtakt Seewasser aus der
Außenumgebung des Unterseeboots über die Einlassleitung 10 angesaugt. Hierbei ist ein in der Einlassleitung 10 angeordnetes steuerbares Absperrventil 34 öffnend und ein direkt außenseitig der Pumpe 6 angeordnetes steuerbares Absperrventil 36 schließend gestellt. In Folge der Bewegungskopplung der Kolbenstange 24 der Kolbenpumpe 26 mit der gemeinsamen Kolbenstange 16 der Pumpen 6 und 8 führt die Kolbenpumpe 26 gleichzeitig mit der Pumpe 6 einen Ansaugtakt aus, sodass von der Kolbenpumpe 26 Gas über die Einlassleitung 28 angesaugt wird. Hierbei ist ein eingangsseitig der Kolbenpumpe 26 in der Einlassleitung 28 angeordnetes steuerbares Absperrventil 38 öffnend und ein ausgangsseitig in der Leitung 30 angeordnetes steuerbares Absperrventil 40 schließend gestellt. Mit einem in der Einlassleitung 28 angeordneten steuerbaren Ventil 42 ist hierbei die von der
Kolbenpumpe 26 angesaugte Gasmenge einstellbar.
Nach dem Abschluss des von der Pumpe 6 durchgeführten Ansaugtaktes wird durch entsprechende Steuerung des Linearantriebs 22 ein Ausstoßtakt der Pumpe 6 veranlasst, sodass das in der Pumpe 6 gespeicherte Seewasser in die Rohrleitung 12 abgegeben wird. Während dieses Ausstoßtaktes der Pumpe 6 wird das in der Einlassleitung 10 angeordnete Absperrventil 34 schließend und das in der
Rohrleitung 12 angeordnete Absperrventil 36 öffnend gestellt. Gleichzeitig mit dem Ausstoßtakt der Pumpe 6 führt auch die Kolbenpumpe 26 einen Ausstoßtakt aus, wobei das in der Einlassleitung 28 angeordnete Absperrventil 38 schließend und das in der Leitung 30 angeordnete Absperrventil 40 öffnend gestellt ist. Das in der Kolbenpumpe 26 befindliche Gas gelangt nun über die Leitung 30 in die Rohrleitung 12, wo es sich mit dem von der Pumpe 6 kommenden Seewasser vermischt und in dem Seewasser in Lösung geht.
Von der Einspeisung des Gases in die Rohrleitung 12 gelangt das in der Rohrleitung 12 befindliche Seewasser mit dem darin gelösten Gas in den Gasabscheider 32. Falls in dem Gasabscheider 32 zugeführten Seewasser noch Gasblasen vorhanden sein sollten, werden diese Gasblasen in dem Gasabscheider 32 abgeschieden und dem Gas die Möglichkeit gegeben, sich in dem im Gasabscheider 32 befindlichen
Seewassers zu lösen. Sollte die Gasbeladung des in dem Gasabscheider 32 befindlichen Gases so groß sein, dass das Gas in dem dort befindlichen Seewasser nicht vollständig gelöst werden kann, wird dieses überschüssige Gas über einen an dem Gasabscheider 32 ausgebildeten Gasauslass 44 in den Druckkörper 2 des Unterseebootes abgeleitet. Hierzu wird während des Betriebs der Vorrichtung 4 der Druck in dem Gasabscheider 32 mit einem Drucksensor 47 kontrolliert. Steigt der Druck über einen vorgegebenen Wert, wird ein in dem Gasauslass 44 angeordnetes steuerbares Absperrventil 46 öffnend gestellt und schlecht lösbares Gas solange über das Absperrventil abgelassen, bis der Druck auf den vorgegebenen Wert gesunken ist. Das nicht gelöste Gas kann anschließend gespeichert werden und erneut dem Prozess zugeführt werden.
Während des Betriebs der Vorrichtung 4 wird der Füllstand des Gasabscheiders 32 kontrolliert. Zu diesem Zweck ist an dem Gasabscheider 32 ein Füllstandsensor 48 angeordnet. Auf der Grundlage der von dem Füllstandsensor 48 gelieferten Signale wird dem Gasabscheider 32 entweder zusätzliches Wasser zugeführt oder Wasser aus dem Gasabscheider 32 abgelassen. Die Zuführung zusätzlichen Wassers erfolgt über eine zweite an dem Gasabscheider 32 mündende Wasserzuführung 50, wobei ein in der Wasserzuführung 50 angeordnetes steuerbares Absperrventil 52 öffnend gestellt wird. Über einen zweiten in dem Gasabscheider 32 ausgebildeten
Wasserauslass 54 kann bei Bedarf Wasser aus dem Gasabscheider 32 in das Innere des Druckkörpers 2 des Unterseeboots abgeleitet werden. Hierzu ist ein an dem Wasserauslass 54 angeordnetes steuerbares Absperrventil 56 öffnend zu stellen.
Die Pumpe 8 führt während des Ausstoßtaktes der Pumpe 6 einen Ansaugtakt aus und nimmt das von dem Gasabscheider 32 kommende Seewasser mit dem darin gelösten Gas auf. Hierzu ist ein in der Rohrleitung 12 zwischen dem Gasabscheider 32 und der Pumpe 8 angeordnetes steuerbares Absperrventil 58 öffnend zu schalten. Gleichzeitig befindet sich ein in der Leitung 14 befindliches Absperrventil 60 in seiner Schließstellung. Durch entsprechende Ansteuerung des Linearantriebs 22 wird nun der Ausstoßtakt der Pumpe 8 eingeleitet. Zuvor wird das Absperrventil 58 schließend und das Absperrventil 60 öffnend gestellt. Das in der Pumpe 8 befindliche Seewasser mit dem darin gelösten Gas wird nun wieder über die Leitung 14 in die
Außenumgebung des Unterseeboots verbracht, wobei gleichzeitig die Pumpen 6 und 26 aufgrund der Bewegungskopplung mit der Pumpe 8 über die Kolbenstange 16 einen Ansaugtakt ausführen.
Bezugszeichen
2 Druckkörper
4 Vorrichtung
6 Pumpe
8 Pumpe
10 Einlassleitung
12 Rohrleitung
14 Leitung
16 Kolbenstange
18 Kolben
20 Kolben
22 Linearantrieb
24 Kolbenstange
26 Kolbenpumpe
28 Einlassleitung
30 Leitung
32 Gasabscheider
34 Absperrventil
36 Absperrventil
38 Absperrventil
40 Absperrventil
42 Ventil
44 Gasauslass
46 Absperrventil
47 Drucksensor
48 Füllstandsensor
50 Wasserzuführung
52 Absperrventil
54 Wasserauslass
56 Absperrventil
58 Absperrventil
60 Absperrventil

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (4) zum Ausbringen von Gas aus einem Unterseeboot, mit einer
Pumpe (6) zum Fördern von Seewasser, deren Auslass mit einem Einlass einer Pumpe (8) zum Wiederausbringen des Seewassers leitungsverbunden ist, und mit Mitteln zum Einbringen von Gas in die Leitungsverbindung, wobei die beiden Pumpen (6, 8) miteinander energie- und/oder kraftgekoppelt sind.
2. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1 , bei der die beiden Pumpen (6, 8) als
Kolbenpumpen ausgebildet sind und über eine gemeinsame Kolbenstange (16) miteinander bewegungsgekoppelt sind, wobei die Kolben (18, 20) der beiden Pumpen (6, 8) eine gleich große Kolbenfläche aufweisen.
3. Vorrichtung (4) nach Anspruch 1 , bei der in der Leitungsverbindung
ausgangsseitig der Mittel zum Einbringen von Gas ein Gasabscheider (32) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Mittel zum Einbringen von Gas von einer Pumpe gebildet werden, deren Auslass mit der Leitungsverbindung verbunden ist.
5. Vorrichtung (4) nach Anspruch 4, bei der eingangsseitig der Pumpe ein
steuerbares Ventil (42) angeordnet ist.
6. Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die Pumpe eine in der Leitungsverbindung angeordnete Wasserstrahlpumpe ist.
7. Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der die Pumpe eine
Kolbenpumpe (26) ist, deren Auslass mit der Leitungsverbindung verbunden ist.
8. Vorrichtung (4) nach Anspruch 7, bei dem eine Kolbenstange (24) der die Mittel zum Einbringen von Gas bildenden Kolbenpumpe (26) mit der gemeinsamen Kolbenstange (16) der Pumpe (6) zum Fördern von Seewasser und der Pumpe (8) zum Wiederausbringen des Seewassers bewegungsgekoppelt ist.
9. Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der an dem Gasabscheider (32) eine zweite Wasserzuführung (50) mündet.
10. Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei der der Gasabscheider (32) einen zweiten Wasserauslass (54) aufweist.
1 1 . Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei der der Gasabscheider (32) einen Füllstandsensor (48) und/oder einen Drucksensor (47) aufweist.
12. Unterseeboot, welches eine Vorrichtung (4) zum Ausbringen von Gas nach einem der in den Ansprüchen 2 bis 10 angegebenen Merkmale aufweist.
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