EP3209553A1 - Unterseeboot - Google Patents

Unterseeboot

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EP3209553A1
EP3209553A1 EP15771151.6A EP15771151A EP3209553A1 EP 3209553 A1 EP3209553 A1 EP 3209553A1 EP 15771151 A EP15771151 A EP 15771151A EP 3209553 A1 EP3209553 A1 EP 3209553A1
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EP
European Patent Office
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sound generator
line connection
exhaust pipe
submarine
exhaust
Prior art date
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Granted
Application number
EP15771151.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3209553B1 (de
Inventor
Norbert Hövelmann
Delf Sachau
Kai Simanowski
Philip Griefnow
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ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
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Publication of EP3209553A1 publication Critical patent/EP3209553A1/de
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Publication of EP3209553B1 publication Critical patent/EP3209553B1/de
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    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3212—Actuator details, e.g. composition or microstructure

Definitions

  • the invention relates to a submarine.
  • a loudspeaker in fluid communication with an end piece of an exhaust system is used. This is controlled by a control device, with which a preferably arranged on the exhaust system directly downstream of the fluid connection of the speaker and exhaust system microphone is signal-connected.
  • the respectively required amplitude and frequency of the counter sound emitted by the loudspeaker are continually reset.
  • the loudspeaker and the fluid connection of the loudspeaker with the exhaust system to the motor vehicle such that the airstream and the fluid flow
  • the exhaust gas compensation devices used in motor vehicles are not suitable for compensating the exhaust gas sound of the exhaust system of a submarine.
  • the present invention seeks to provide a submarine, in which the exhaust sound generated by an arranged in the submarine engine exhaust noise to a sufficient extent and in the circumstances of a
  • the submarine according to the invention which is preferably a military submarine, has an internal combustion engine with an exhaust pipe connected thereto.
  • the internal combustion engine may generally be any internal combustion engine that can be used in a submarine. Preferably, this is
  • the submarine with a device for exhaust noise compensation Furthermore, the submarine with a device for exhaust noise compensation
  • This device has one at a line connection with the
  • Sound generator is used to generate a frequency to the exhaust sound
  • the basic idea of the invention is to provide in the line connection between the
  • Heat transfer device preferably has a heat exchanger with a heat exchange body which is arranged within the line connection between the exhaust line and the sound generator and through which a coolant flows.
  • a coolant which may be, for example, water
  • the thermal energy in the line connection is transported outside the line connection.
  • a heat exchange body formed by a helically shaped tube is advantageous.
  • a heat exchange body formed by a helically shaped tube is advantageous.
  • Heat exchange body provided, which is formed by a tube having the shape of a helix. This helix extends within the conduit connection
  • the heat transfer device may also comprise heat transfer means which operate on the principle of heat conduction.
  • the heat transfer device comprises a filled with a heat-conducting and gas-permeable material portion of the line connection between the exhaust pipe and the sound generator.
  • gas-permeable material-filled portion of the line connection expediently provided directly adjacent to the mouth of the line connection in the exhaust pipe.
  • the material may advantageously be a fiber or wire felt which, due to the free spaces formed therein between the individual fibers or wires, on the one hand only insignificantly influences the propagation of the airborne sound from the sound generator to the exhaust pipe, but on the other hand has a comparatively large surface area and thus forms contact surface with the gas in the line connection.
  • the fiber or Drahtfiz preferably used as a heat conductor is typically formed of a material having high thermal conductivity.
  • steel wool is used as the material.
  • steel wool made of a corrosion-resistant steel is expediently used.
  • the heat transfer device used according to the invention may comprise, in addition to a heat exchanger with a arranged within the line connection between the exhaust pipe and the sound generator heat exchange body another heat exchanger whose heat exchange body is arranged on the outside of the line connection.
  • a coolant heat exchanger may be arranged in the region of the portion of the line connection, which is filled with a heat-conducting and gas-permeable material, so that of this material to the
  • outside wall arranged heat exchange body can be transported away from the outer wall.
  • the heat exchanger can also be used in the field of
  • Line connection arranged heat exchanger on a common coolant supply.
  • the two heat exchangers can be arranged in parallel or in series.
  • Heat transfer device to arrange a thermally resistant, preferably tensioned film.
  • This film is typically an acoustically transparent film which forms a temperature barrier and, in addition, a mechanical barrier which prevents liquid and / or solid matter contained in the exhaust gas from forming
  • the film is formed of polyarylate.
  • Submarines is connected.
  • the position and orientation of the pipe connected to the exhaust pipe which may also be a plurality of interconnected pipe sections, depends primarily on the room conditions within the pressure hull.
  • a cross tube is connected to the exhaust pipe, in or at the end of the
  • Sound generator is arranged. It is also conceivable, however, an embodiment in which a tube forming the line connection is aligned in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe at an acute angle to the exhaust pipe tapering.
  • the sound generator used according to the invention is preferably designed as an electromagnetic or piezoelectric sound generator with a vibrating diaphragm. Since the sound generator is protected in the manner described above from thermal stress, can be used as a sound generator a variety of commercially available speakers with an electromagnetically or piezoelectrically excited vibrating diaphragm, with the only restriction is that these speakers for the
  • the invention is based on a shown in the drawing
  • FIG. 1 in a schematically simplified schematic diagram in one
  • Fig. 2 is a side view of a portion of an exhaust pipe of the submarine of FIG. 1 and
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a portion of Fig. 2nd
  • a submarine is shown in snorkeling below a water surface 2.
  • This submarine has an internal combustion engine 4, which is arranged in a pressure body 6 of the submarine.
  • the internal combustion engine 4 is a diesel engine, which is connected upstream of a generator used for charging a battery system.
  • the generator and the battery system which are not
  • an air supply line 8 is connected, which communicates with an air supply mast 10, which is extendable from a above the pressure hull 6 arranged tower 12 of the submarine in snorkeling up above the water surface. Further, on the internal combustion engine 4 a
  • Exhaust pipe 14 connected. This has a substantially in the vertical direction through the wall of the pressure hull 6 in the tower 12 extending portion 16, to which a substantially normal aligned portion 18 connects, which opens at a side wall 20 of the tower 12. About the exhaust pipe 14, the exhaust gas generated by the engine 4 in snorkel dive of the
  • Submarines discharged in the water outside environment of the submarine are equipped with a device 22 for exhaust noise compensation, which is arranged inside the pressure hull 6 of the submarine.
  • a device 22 for exhaust noise compensation is arranged inside the pressure hull 6 of the submarine.
  • the means 22 for exhaust noise compensation on a sound generator 24, which is arranged at a line connection 26 with the exhaust pipe 14.
  • In the sound generator 24 is a speaker with a
  • control device for the sound generator 24 is signal-connected with an error microphone, also not shown in the drawing, which may for example be arranged at a position 30 downstream of the connection of the exhaust pipe 14 to the line connection 26 on the exhaust pipe 14 (Fig. 1 ).
  • Connecting flange 32 is formed. This aligned transversely to the section 16 of the exhaust pipe 14 connecting flange 32 surrounds a formed on the peripheral wall of the exhaust pipe 14 opening 34. At the connection flange 32 is at the of the
  • connection part 40 has a hollow-cylindrical section 42 adjoining the pipe section 38, to which a section 44 adjoins, which projects in the direction of the sound generator 24 via the
  • connection flange 32, the pipe sections 34 and 36 and the connection part 40 form the line connection 26, which is supported via a carrier 48 on a support structure 50 connected to the exhaust line 14.
  • Exhaust pipe 14 flowing exhaust gas is within the pipe section 36 one of a
  • Coolant flowed through heat exchange body 52 of a heat exchanger Coolant flowed through heat exchange body 52 of a heat exchanger.
  • the heat exchange body 52 is formed by a helically shaped tube, the two ends 54 and 56 in the longitudinal direction of the pipe piece 36 spaced from each other by the outer wall of the pipe piece 36 lead to the outside of the line connection 26.
  • At the ends 54 and 56 of the heat exchange body 52 is connected to a not shown in the drawing for clarity reasons coolant circuit of the heat exchanger.
  • On the outside of the pipe section 36 a heat exchanger 64 is arranged on the outside of the pipe section 36.
  • the heat exchanger 64 which is connected to the same coolant circuit as the heat exchange body 52, has a coolant channel 66, which extends from a coolant inlet 68 helically around the pipe section 36 to a coolant outlet 70.
  • a section 58 of the connecting flange 32 directly adjacent to the exhaust pipe 14 is filled with steel wool 60 over the entire inner cross section of the connecting flange 32.
  • the steel wool 60 forms a
  • Heat conductor via which a first portion of the thermal energy of the exhaust gas within the line connection 26 via the outer wall of the connecting flange 32 to the
  • the packing density of the section 58 with the steel wool 60 is selected such that the airborne sound emitted by the sound generator 24 can propagate substantially unhindered into the exhaust gas line 14.
  • a film 62 is braced between the pipe section 38 and the connecting part 40.
  • the film 62 is made of thermally resistant polyarylate. Their strength is such that it is acoustically permeable.
  • the film 62 forms another measure to protect the sound generator from the thermal energy of the exhaust gas.
  • the film 62 forms a mechanical barrier which prevents it from being contained in the exhaust gas
  • Float can reach the sound generator 24.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit einem Verbrennungsmotor (4) und mit einer Einrichtung (22) zur Abgasschallkompensation. Die Einrichtung (22) zur Abgasschallkompensation weist einen in einer Leitungsverbindung (26) mit einer Abgasleitung (14) des Verbrennungsmotors (4) angeordneten Schallerzeuger (24) und eine in der Leitungsverbindung (26) zwischen der Abgasleitung (14) und dem Schallerzeuger (24) angeordnete Wärmeübertragungseinrichtung auf.

Description

Unterseeboot
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot.
Bei der Konzeption militärischer Unterseeboote gehört es zu den grundlegenden Aufgaben, an Bord befindliche Geräuschquellen zu eliminieren oder die Geräuschentwicklung zumindest in größtmöglichem Maße zu reduzieren. So ist es bei diesel-elektrisch
angetriebenen Unterseebooten erforderlich, den während des Betriebs der Dieselmotoren entstehenden Abgasschall zu verringern. Hierzu werden bislang in die Abgasleitung eingebaute Absorptionsschalldämpfer verwendet.
Aus der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, den Abgasschall alternativ oder ergänzend zu der Verwendung eines Absorptionsschalldämpfers mit einem amplituden- und
frequenzgleichen aber um 180° phasenverschobenen Gegenschall zu überlagern, was günstigstenfalls zu einer nahezu vollständigen Schallauslöschung führt. Zur Erzeugung des Gegenschalls wird ein in Fluidverbindung zu einem Endstück einer Abgasanlage stehender Lautsprecher verwendet. Dieser wird von einer Steuerungseinrichtung gesteuert, mit der ein an der Abgasanlage vorzugsweise unmittelbar abströmseitig der Fluidverbindung von Lautsprecher und Abgasanlage angeordnetes Mikrofon signalverbunden ist. Auf der
Grundlage des von dem Mikrofon ermittelten Schalls werden die jeweils erforderliche Amplitude und Frequenz des von dem Lautsprecher emittierten Gegenschalls fortwährend neu eingestellt.
Zum Schutz des Lautsprechers vor der vergleichsweise hohen Abgastemperatur ist es üblich, den Lautsprecher und die Fluidverbindung des Lautsprechers mit der Abgasanlage so an dem Kraftfahrzeug anzuordnen, dass der Fahrtwind die Fluidverbindung und den
Lautsprecher in ausreichendem Maße kühlt. Eine solche Kühlung eines Lautsprechers einer Abgaskompensationseinrichtung der oben beschriebenen Art ist bei Einsatz dieser
Einrichtung innerhalb eines Unterseeboots typischerweise nicht möglich. Insofern sind die bei Kraftfahrzeugen verwendeten Abgaskompensationseinrichtungen zur Kompensation des Abgasschalls der Abgasanlage eines Unterseeboots nicht geeignet.
Aus Colin Hansen: Understanding Active Noise Control, London 2001 , Spon Press, Seite 70, ISBN 0-415-23377, ist es bekannt, einen in Fluidverbindung mit einem Abgasschacht stehenden Lautsprecher dadurch vor einem warmen Abgasstrom zu schützen, dass das Lautsprechergehäuse mittels einer Wasserkühlung gekühlt wird und in die Fluidverbindung zwischen dem Lautsprecher und dem Abgasschacht ein kühler Luftstrom eingeleitet wird, wodurch sich eine Mischtemperatur einstellt, die für den Lautsprecher unproblematisch ist. Insbesondere die letztgenannte Bereitstellung eines gekühlten Luftstroms erweist sich in einem Unterseeboot als nachteilig. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Unterseeboot zu schaffen, bei dem der von einem in dem Unterseeboot angeordneten Verbrennungsmotor erzeugte Abgasschall in ausreichendem Maße und in an die Gegebenheiten eines
Unterseeboots angepasster Weise verringert wird.
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 aus der Zeichnung. Hierbei können die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale jeweils für sich oder in geeigneter Kombination miteinander das Unterseeboot nach Anspruch 1 weiter ausgestalten.
Das erfindungsgemäße Unterseeboot, bei dem es sich bevorzugt um ein militärisches Unterseeboot handelt, weist einen Verbrennungsmotor mit einer daran angeschlossenen Abgasleitung auf. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich generell um jeden in einem Unterseeboot einsetzbaren Verbrennungsmotor handeln. Vorzugsweise ist dieser
Verbrennungsmotor aber ein Dieselmotor, der einem zum Aufladen einer Batterieanlage verwendeten Generator vorgeschaltet ist.
Ferner ist das Unterseeboot mit einer Einrichtung zur Abgasschallkompensation
ausgestattet. Diese Einrichtung weist einen an einer Leitungsverbindung mit der
Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordneten Schallerzeuger auf. Der
Schallerzeuger dient zur Erzeugung eines zu dem Abgasschall frequenz- und
amplitudengleichen jedoch um 180° phasenverschobenen Gegenschalls, welcher den Abgasschall kompensiert. Die Leitungsverbindung, an welcher der Schallerzeuger angeordnet ist, bildet zweckmäßigerweise eine zu der Abgasleitung hin offene
Übertragungsstrecke für Luftschall. Dies hat zur Folge, dass es zu einem Wärmefluss von der Abgasleitung in die Leitungsverbindung kommt.
Um den Schallerzeuger vor der vergleichsweise hohen Abgastemperatur zu schützen, besteht die Grundidee der Erfindung darin, in der Leitungsverbindung zwischen der
Abgasleitung und dem Schallerzeuger eine Wärmeübertragungseinrichtung anzuordnen, mittels derer die in die Leitungsverbindung eingedrungene thermische Energie vor dem Erreichen des Schallerzeugers aus der Leitungsverbindung in einem Maße in deren
Außenumgebung abgeführt wird, dass an dem Schallerzeuger nur solche Temperaturen herrschen, welche die Leistungsfähigkeit des Schallerzeugers nicht beeinträchtigen bzw. keine Schädigung des Schallerzeugers verursachen.
Als Wärmeübertragungseinrichtung können grundsätzlich alle Einrichtungen verwendet werden, mit denen die in die Leitungsverbindung eingedrungene Abgaswärme in
ausreichendem Maße aus der Leitungsverbindung über eine Grenzfläche zu dem in der Leitungsverbindung befindlichen Gas abgeführt wird. Besonders vorteilhaft erweisen sich in diesem Zusammenhang Wärmeübertragungseinrichtungen, die vorrangig nach dem Prinzip der Konvektion arbeiten. So weist die erfindungsgemäß verwendete
Wärmeübertragungseinrichtung bevorzugt einen Wärmetauscher mit einem innerhalb der Leitungsverbindung zwischen der Abgasleitung und dem Schallerzeuger angeordneten Wärmetauschkörper auf, welcher von einem Kühlmittel durchflössen wird. Über das den Wärmetauschkörper durchströmende Kühlmittel, bei dem es sich beispielsweise um Wasser handeln kann, wird die in der Leitungsverbindung befindliche thermische Energie nach außerhalb der Leitungsverbindung transportiert.
Der innerhalb der Leitungsverbindung angeordnete Wärmetauschkörper ist
zweckmäßigerweise derart auszugestalten, dass er die Ausbreitung des von dem
Schallerzeuger emittierten Luftschalls zur der Abgasleitung möglichst wenig behindert. In dieser Hinsicht vorteilhaft ist ein Wärmetauschkörper, der von einem wendeiförmig geformten Rohr gebildet wird. So ist innerhalb der Leitungsverbindung bevorzugt ein
Wärmetauschkörper vorgesehen, welcher von einem Rohr gebildet wird, das die Form einer Helix aufweist. Diese Helix erstreckt sich innerhalb der Leitungsverbindung
zweckmäßigerweise in Längsrichtung der Leitungsverbindung, sodass der von der Helix umschlossene Innenraum und ein Zwischenraum zwischen der Außenseite der Helix und einer Innenwandung der Leitungsverbindung einen ausreichend großen Ausbreitungspfad für den von dem Schallerzeuger emittierten Luftschall zu der Abgasleitung bildet.
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich zu dem Wärmetauscher kann die erfindungsgemäß vorgesehene Wärmeübertragungsvorrichtung auch Wärmeübertragungsmittel aufweisen, die nach dem Prinzip der Wärmeleitung arbeiten. So ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass die Wärmeübertragungseinrichtung einen mit einem wärmeleitenden und gasdurchlässigen Material gefüllten Abschnitt der Leitungsverbindung zwischen der Abgasleitung und dem Schallerzeuger umfasst. Zweckmäßigerweise ist das Material, mit dem ein Abschnitt der Leitungsverbindung vorzugsweise über deren gesamten Innenquerschnitt gefüllt ist, in Kontakt mit der Außenwandung der Leitungsverbindung, sodass die von dem Material aufgenommene Wärme an die Außenwandung der Leitungsverbindung und von dort nach außerhalb der Leitungsverbindung geleitet werden kann. Um im Bereich des Übergangs der Leitungsverbindung zu der Abgasleitung durch den Abgasstrom verursachte Turbulenzen zu verhindern oder zumindest zu verringern, ist der mit dem wärmeleitenden und
gasdurchlässigen Material gefüllte Abschnitt der Leitungsverbindung zweckmäßigerweise direkt an die Mündung der Leitungsverbindung in die Abgasleitung angrenzend vorgesehen.
Bei dem Material kann es sich vorteilhaft um einen Faser- oder Drahtfilz handeln, welcher aufgrund der darin zwischen den einzelnen Fasern bzw. Drähten ausgebildeten freien Zwischenräume einerseits die Ausbreitung des Luftschalls von dem Schallerzeuger zu der Abgasleitung nur unwesentlich beeinflusst, andererseits aber eine vergleichsweise große Oberfläche und damit Kontaktfläche mit dem in der Leitungsverbindung befindlichen Gas bildet. Der vorzugsweise als Wärmeleiter verwendete Faser- bzw. Drahtfiz ist typischerweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Bevorzugt wird als Material Stahlwolle verwendet. Insbesondere im Hinblick auf in dem Abgas des Verbrennungsmotors gegebenenfalls enthaltene korrosionserzeugende Schadstoffe wird zweckmäßigerweise Stahlwolle aus einem korrosionsbeständigen Stahl verwendet.
Weiter vorteilhaft kann die erfindungsgemäß verwendete Wärmeübertragungseinrichtung zusätzlich zu einem Wärmetauscher mit einem innerhalb der Leitungsverbindung zwischen der Abgasleitung und dem Schallerzeuger angeordneten Wärmetauschkörper einen weiteren Wärmetauscher aufweisen, dessen Wärmetauschkörper außenseitig der Leitungsverbindung angeordnet ist. Dieser von einem Kühlmittel durchströmte Wärmetauscher kann im Bereich des Abschnitts der Leitungsverbindung angeordnet sein, welcher mit einem wärmeleitenden und gasdurchlässigen Material gefüllt ist, sodass die von diesem Material zu der
Außenwandung der Leitungsverbindung geleitete Wärme über den außenseitig der
Außenwandung angeordneten Wärmetauschkörper von der Außenwandung wegtransportiert werden kann. Darüber hinaus kann der Wärmetauscher auch in dem Bereich der
Leitungsverbindung angeordnet sein, in dem der innerhalb der Leitungsverbindung angeordnete Wärmetauscher vorgesehen ist. Bevorzugt weisen der innerhalb der
Leitungsverbindung angeordnete Wärmetauscher und der außenseitig der
Leitungsverbindung angeordnete Wärmetauscher eine gemeinsame Kühlmittelversorgung auf. Hierbei können die beiden Wärmetauscher parallel oder in Reihe angeordnet sein.
Als weitere Maßnahme zum Schutz des Schallerzeugers kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, in der Leitungsverbindung zwischen dem Schallerzeuger und der
Wärmeübertragungseinrichtung eine thermisch widerstandsfähige, vorzugsweise gespannte Folie anzuordnen. Bei dieser Folie handelt es sich typischerweise um eine akustisch durchlässige Folie, welche eine Temperaturbarriere und zusätzlich eine mechanische Barriere bildet, die verhindert, dass in dem Abgas enthaltene flüssige und/oder feste
Schwebeteilchen zu dem Schallerzeuger gelangen können. Bevorzugt ist die Folie aus Polyarylat ausgebildet.
Die Leitungsverbindung zwischen der Abgasleitung und dem Schallerzeuger wird
zweckmäßigerweise von einem Rohr gebildet, welches seitlich im Bereich einer an der Umfangswandung der Abgasleitung ausgebildeten Öffnung in dem Druckkörper des
Unterseeboots angeschlossen ist. Die Position und Ausrichtung des an der Abgasleitung angeschlossenen Rohres, bei dem es sich auch um mehrere miteinander verbundene Rohrstücke handeln kann, richtet sich vornehmlich nach den Raumbedingungen innerhalb des Druckkörpers. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung vorgesehen, bei welcher an der Abgasleitung ein Querrohr angeschlossen ist, in dem oder an dessen Ende der
Schallerzeuger angeordnet ist. Denkbar ist aber auch eine Ausgestaltung, bei der ein die Leitungsverbindung bildendes Rohr in Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung in spitzem Winkel auf die Abgasleitung zulaufend ausgerichtet ist. Der erfindungsgemäß verwendete Schallerzeuger ist vorzugsweise als elektromagnetischer oder piezoelektrischer Schallerzeuger mit einer Schwingmembran ausgebildet. Da der Schallerzeuger in der vorab beschriebenen Weise vor thermischer Beanspruchung geschützt wird, kann als Schallerzeuger eine Vielzahl handelsüblicher Lautsprecher mit einer elektromagnetisch oder piezoelektrisch angeregten Schwingmembran verwendet werden, wobei lediglich die Einschränkung besteht, dass diese Lautsprecher für den zur
Kompensation des Abgasschalls erforderlichen Amplituden- und Frequenzbereich ausgelegt sein müssen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt jeweils in unterschiedlichen Maßstäben:
Fig. 1 in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipskizze ein in einer
Querschnittsansicht dargestelltes Unterseeboot, und
Fig. 2 in einer Seitenansicht einen Teil einer Abgasleitung des Unterseeboots nach Fig. 1 und
Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich von Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Unterseeboot in Schnorchelfahrt unterhalb einer Wasseroberfläche 2 dargestellt. Dieses Unterseeboot weist einen Verbrennungsmotor 4 auf, welcher in einem Druckkörper 6 des Unterseeboots angeordnet ist. Bei dem Verbrennungsmotor 4 handelt es sich um einen Dieselmotor, der einem zum Aufladen einer Batterieanlage verwendeten Generator vorgeschaltet ist. Der Generator und die Batterieanlage, welche nicht
erfindungsrelevant sind und in bekannter Weise ausgebildet sein können, sind aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt.
Zur Luftzufuhr ist an dem Verbrennungsmotor 4 eine Luftzuführleitung 8 angeschlossen, welche mit einem Luftzuführmast 10 in Verbindung steht, der aus einem oberhalb des Druckkörpers 6 angeordneten Turm 12 des Unterseeboots bei Schnorchelfahrt bis oberhalb der Wasseroberfläche ausfahrbar ist. Ferner ist an dem Verbrennungsmotor 4 eine
Abgasleitung 14 angeschlossen. Diese weist einen sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung durch die Wandung des Druckkörpers 6 in den Turm 12 erstreckenden Abschnitt 16 auf, an den sich ein im Wesentlichen normal dazu ausgerichteter Abschnitt 18 anschließt, welcher an einer Seitenwandung 20 des Turms 12 mündet. Über die Abgasleitung 14 wird das von dem Verbrennungsmotor 4 erzeugte Abgas bei Schnorcheltauchfahrt des
Unterseeboots in die Wasseraußenumgebung des Unterseeboots abgelassen. Das Unterseeboot ist mit einer Einrichtung 22 zur Abgasschallkompensation ausgestattet, die im Inneren des Druckkörpers 6 des Unterseeboots angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, weist die Einrichtung 22 zur Abgasschallkompensation einen Schallerzeuger 24 auf, der an einer Leitungsverbindung 26 mit der Abgasleitung 14 angeordnet ist.
Bei dem Schallerzeuger 24 handelt es sich um einen Lautsprecher mit einer
elektromagnetisch angeregten Schwingmembran 28. Der von dem Schallerzeuger 24 emittierte Luftschall, welcher durch die Leitungsverbindung 26 zu der Abgasleitung 14 geleitet wird, und sich dort dem Abgasschall überlagert, wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuereinrichtung derart gesteuert, dass er immer amplituden- und
frequenzgleich zu dem Abgasschall und zu diesem um 180° phasenverschoben ist, sodass die Überlagerung des von dem Schallerzeuger 24 erzeugten Luftschalls mit dem
Abgasschall günstigstenfalls zu einer vollständigen Schallauslöschung führt. Um diese Steuerung zu ermöglichen, ist die Steuerungseinrichtung für den Schallerzeuger 24 mit einem ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Fehlermikrofon signalverbunden, welches beispielsweise an einer Position 30 abströmseitig der Verbindung der Abgasleitung 14 mit der Leitungsverbindung 26 an der Abgasleitung 14 angeordnet sein kann (Fig. 1 ).
Im Bereich des Abschnitts 16 der Abgasleitung 14 ist an deren Außenseite ein
Anschlussflansch 32 ausgebildet. Dieser quer zum Abschnitt 16 der Abgasleitung 14 ausgerichtete Anschlussflansch 32 umgibt eine an der Umfangswandung der Abgasleitung 14 ausgebildete Öffnung 34. An den Anschlussflansch 32 ist an dessen von der
Abgasleitung 14 abgewandten Ende ein Rohrstück 36 angeflanscht, an das sich ein weiteres Rohrstück 38 anschließt, welches an das Rohrstück 36 angeflanscht ist. Schließlich ist an dem von der Abgasleitung 14 abgewandten Ende des Rohrstücks 38 ein hohl ausgebildetes Anschlussteil 40 angeflanscht, an dessen von der Abgasleitung 14 abgewandten Ende der Schallerzeuger 24 mittels einer Flanschverbindung befestigt ist. Das Anschlussteil 40 weist einen an das Rohrstück 38 angrenzenden hohlzylindrischen Abschnitt 42 auf, an den sich ein Abschnitt 44 anschließt, der sich in Richtung des Schallerzeugers 24 über den
maximalen Außendurchmesser der Schwingmembran 28 des Schallerzeugers 24 hinaus kegelförmig erweitert. Zusammen bilden der Anschlussflansch 32, die Rohrstücke 34 und 36 sowie das Anschlussteil 40 die Leitungsverbindung 26, welche sich über einen Träger 48an einer mit der Abgasleitung 14 verbundenen Tragstruktur 50 abstützt.
Zum Schutz des Schallerzeugers 24 vor der thermischen Energie des durch die
Abgasleitung 14 strömenden Abgases ist innerhalb des Rohrstücks 36 ein von einem
Kühlmittel durchströmter Wärmetauschkörper 52 eines Wärmetauschers angeordnet. Der Wärmetauschkörper 52 wird von einem wendeiförmig geformten Rohr gebildet, dessen beide Enden 54 und 56 in Längsrichtung des Rohrstücks 36 voneinander beabstandet durch die Außenwandung des Rohrstücks 36 nach außerhalb der Leitungsverbindung 26 führen. An den Enden 54 und 56 ist der Wärmetauschkörper 52 an einen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht in der Zeichnung dargestellten Kühlmittelkreislauf des Wärmetauschers angeschlossen. Außenseitig des Rohrstücks 36 ist ein Wärmetauscher 64 angeordnet. Der Wärmetauscher 64, der an demselben Kühlmittelkreislauf wie der Wärmetauschkörper 52 angeschlossen ist, weist einen Kühlmittelkanal 66 auf, der sich ausgehend von einem Kühlmitteleinlass 68 helixförmig um das Rohrstück 36 herum zu einem Kühlmittelauslass 70 erstreckt.
Als weitere Maßnahme zum Schutz des Schallerzeugers 24 vor der thermischen Energie des durch die Abgasleitung 14 strömenden Abgases ist ein direkt an die Abgasleitung 14 angrenzender Abschnitt 58 des Anschlussflansches 32 über den gesamten Innenquerschnitt des Anschlussflansches 32 mit Stahlwolle 60 gefüllt. Die Stahlwolle 60 bildet einen
Wärmeleiter, über den ein erster Anteil der thermischen Energie des Abgases innerhalb der Leitungsverbindung 26 über die Außenwandung des Anschlussflansches 32 an die
Außenumgebung der Leitungsverbindung 26 abgeführt wird. Ein weiterer noch vorhandener Anteil der thermischen Energie wird anschließend über den Wärmetauscher mit dem
Wärmetauschkörper 52 sowie dem Wärmetauscher 64 aus der Leitungsverbindung heraustransportiert. Die Packungsdichte des Abschnitts 58 mit der Stahlwolle 60 ist so gewählt, dass sich der von dem Schallerzeuger 24 emittierte Luftschall im Wesentlichen ungehindert in die Abgasleitung 14 ausbreiten kann.
In dem Bereich der Anflanschung des Anschlussteils 40 an das Rohrstück 38 ist zwischen dem Rohrstück 38 und dem Anschlussteil 40 eine Folie 62 verspannt. Die Folie 62 besteht aus thermisch widerstandsfähigem Polyarylat. Ihre Stärke ist so bemessen, dass sie akustisch durchlässig ist. Die Folie 62 bildet eine weitere Maßnahme zum Schutz des Schallerzeugers vor der thermischen Energie des Abgases. Darüber hinaus bildet die Folie 62 eine mechanische Barriere, welche verhindert, dass in dem Abgas enthaltene
Schwebekörper zu dem Schallerzeuger 24 gelangen können.
Bezugszeichenliste
2 - Wasseroberfläche
4 - Verbrennungsmotor
6 - Druckkörper
8 - Luftzuführleitung
10 - Luftzuführmast
12 - Turm
14 - Abgasleitung
16 - Abschnitt
18 - Abschnitt
20 - Seitenwandung
22 - Einrichtung
24 - Schallerzeuger
26 - Leitungsverbindung
28 - Schwingmembran
30 - Position
32 - Anschlussflansch
34 - Öffnung
36 - Rohrstück
38 - Rohrstück
40 - Anschlussteil
42 - Abschnitt
44 - Abschnitt
48 - Träger
50 - Tragstruktur
52 - Wärmetauschkörper
54 Ende Ende
Abschnitt Stahlwolle Folie
Wärmetauscher Kühlmittelkanal Kühlmitteleinlass Kühlmittelauslass

Claims

Ansprüche
1 . Unterseeboot mit einem Verbrennungsmotor (4) und mit einer Einrichtung (22) zur Abgasschallkompensation, welche einen in einer Leitungsverbindung (26) mit einer
Abgasleitung (14) des Verbrennungsmotors (4) angeordneten Schallerzeuger (24) und eine in der Leitungsverbindung (26) zwischen der Abgasleitung (14) und dem Schallerzeuger (24) angeordnete Wärmeübertragungseinrichtung aufweist.
2. Unterseeboot nach Anspruch 1 , bei welchem die Wärmeübertragungseinrichtung einen Wärmetauscher mit einem innerhalb der Leitungsverbindung (26) zwischen der Abgasleitung (14) und dem Schallerzeuger (24) angeordneten Wärmetauschkörper (52) aufweist.
3. Unterseeboot nach Anspruch 2, bei dem der Wärmetauschkörper (52) von einem wendeiförmig geformten Rohr gebildet wird.
4. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Abschnitt (58) der Leitungsverbindung (26) zwischen der Abgasleitung (14) und dem Schallerzeuger (24) mit einem wärmeleitenden, gasdurchlässigen Material gefüllt ist.
5. Unterseeboot nach Anspruch 4, bei dem das Material Stahlwolle (60) ist.
6. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die
Wärmeübertragungseinrichtung einen Wärmetauscher (64) mit einem außenseitig der Leitungsverbindung (26) zwischen der Abgasleitung (14) und dem Schallerzeuger (24) angeordneten Wärmetauschkörper aufweist.
7. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem
Schallerzeuger (24) und der Wärmeübertragungseinrichtung eine thermisch
widerstandsfähige, vorzugsweise gespannte Folie (62) angeordnet ist.
8. Unterseeboot nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an der Abgasleitung (14) ein Querrohr angeordnet ist, in dem oder an dessen Ende der Schallerzeuger (24) angeordnet ist.
9. Unterseeboot nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schallerzeuger (24) als elektromagnetischer oder piezoelektrischer Schallerzeuger (24) ausgebildet ist und eine Schwingmembran (28) aufweist.
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