EP3271283A1 - Hubvorrichtung für ein u-boot - Google Patents

Hubvorrichtung für ein u-boot

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Publication number
EP3271283A1
EP3271283A1 EP16705495.6A EP16705495A EP3271283A1 EP 3271283 A1 EP3271283 A1 EP 3271283A1 EP 16705495 A EP16705495 A EP 16705495A EP 3271283 A1 EP3271283 A1 EP 3271283A1
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EP
European Patent Office
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lifting
lifting device
submarine
guide
guide element
Prior art date
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Granted
Application number
EP16705495.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3271283B1 (de
Inventor
Burkhard Stoltenberg
Bosse SOMMERFELD
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3271283A1 publication Critical patent/EP3271283A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3271283B1 publication Critical patent/EP3271283B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/10—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks
    • B66F7/16—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks by one or more hydraulic or pneumatic jacks
    • B66F7/20—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks by one or more hydraulic or pneumatic jacks by several jacks with means for maintaining the platforms horizontal during movement
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/28—Constructional details, e.g. end stops, pivoting supporting members, sliding runners adjustable to load dimensions

Definitions

  • the invention relates to a lifting device for a submarine.
  • Submarines are known to be built as compact as possible and compact. As a result, there is usually no or little storage space left within the submarine that can be used to carry loads. In particular, the entrained loads are limited in size, for example, by the size of the access to the interior of the submarine or by the size of hatches inside the submarine. Thus, comparatively large payloads, such as unmanned underwater vehicles (UUV) or pressure-resistant storage containers, can not be carried in a simple and streamlined manner. Although it is known to attach such payloads, for example, to the outer shell of the submarine, this significantly adversely affects the driving profile and the flow characteristics of the submarine.
  • UUV unmanned underwater vehicles
  • pressure-resistant storage containers can not be carried in a simple and streamlined manner.
  • the present invention solves the problem by a lifting device for a submarine for carrying a payload along a lifting direction,
  • the lifting device comprises a first guide element, a second guide element, a first lifting element and a second lifting element, wherein the first lifting element is slidably mounted on the first guide element along the stroke direction and
  • the lifting device according to the invention has the advantage of being designed comparatively space-saving while being able to lift very large loads.
  • the fact that the first lifting element is displaceable in the stroke direction and that the force acts in the stroke direction contributes in particular to this.
  • a linear application movement is made possible, which allows the lifting device as possible to take space-saving in the submarine.
  • the payload in a stowage position of the lifting device, is located within the submarine, preferably within an upper deck of the submarine, while the payload in a use position of the lifting device outside the submarine, especially in an open water area, is arranged.
  • the payload is indirectly or directly connected to the first lifting element and the lifting device is transferred via the force caused by the displacement of the first lifting element relative to the first guide element between the use position and the stowage position.
  • the force means in the transfer between the use position and the stowed position its shape or form, in particular its extending in the stroke direction expansion changes.
  • the cylinder piston is extended in the use position and retracted in the stowed position.
  • the power means comprises a spindle, a joint system and / or an electric motor.
  • the stroke direction is substantially perpendicular to an extension of an outer skin of the submarine or the outer lining.
  • the force means and the further force means during the transfer of the payload between the stowed position and the use position are synchronized in their movement. As a result, it is possible to ensure that a deadweight of the payload can be evenly distributed to at least one first and at least one second lifting element when conveying.
  • the force means and / or the further force means is a lifting cylinder, in particular a hydraulic lifting cylinder.
  • the lifting device for synchronization comprises a control device and / or a displacement measuring system.
  • a control loop can be formed which advantageously ensures a regulated lifting of the load.
  • the lifting device comprises a magnetostrictive measuring system as path measuring system, which is particularly preferably embedded in the lifting cylinder and / or the further lifting cylinder.
  • the lifting device preferably comprises a control device.
  • the measured data acquired by the respective path measuring system are forwarded to the control device, which in turn individually controls the individual hydraulic lifting cylinders on the basis of the acquired measuring data.
  • the control device which in turn individually controls the individual hydraulic lifting cylinders on the basis of the acquired measuring data.
  • the first guide element comprises two opposite guide rails, wherein between the two opposite guide rails, a first lifting element is arranged in the form of a lifting frame. Furthermore, it is provided that a sliding element is arranged between the first lifting element and the first guide element in order to advantageously reduce a possible frictional resistance between the first lifting element and the first guide element. It is also conceivable that the sliding element is attached to and / or in a carriage body, which in turn is articulated about a bolt pivotally mounted on the first lifting element.
  • the carriage body is designed such that it bears against running surfaces of the first guide element, in particular on a running surface of one of the guide rails, and thereby transmits the resulting guide forces.
  • the carriage body In a load acting on the rigidly connected to the carriage body boom, the carriage body can rotate in the context of its guide clearance about an axis of rotation predetermined by the bolt. Due to the resulting concerns of the sliding elements on the guide rail, the first lifting element is guided in an advantageous manner.
  • the first guide element grips the first lifting element on both sides. To this The first guide element can advantageously ensure that the first lifting element is displaceable along the stroke direction and counteracts tilting of the first lifting element.
  • the first lifting element has a bracket-like arm for receiving a support element, in particular a support element made of steel.
  • the payload is arranged on the support element.
  • the payload is reversibly attached to the support element via fixing aids.
  • the support element forms a limitation for a storage volume provided by the lifting device.
  • the console-like cantilever is arranged at a lower end of the first holding element. This makes it possible to realize the largest possible storage volume in the lifting device.
  • the support element is flush in the position of use with an outer skin of the submarine.
  • the support element is detachably connected to the boom.
  • the boom and the support member are releasably connected to each other via a bolt connection.
  • a payload is mounted on the support element.
  • the entire support element can be exchanged quickly for another support element with another payload, preferably preassembled by the manufacturer and / or at the port or depot, if the mission-specific requirements make it necessary.
  • the entire support member is detached with the payload mounted thereon from the rest of the lifting device, then pulled out with a crane from the submarine and is finally replaced by another support member with a different payload ,
  • the first guide element is rigidly connected to a support frame and / or wherein the support frame is connected via at least one shock absorber to a structural part of the submarine.
  • the shock absorber is an elastomer damper and / or a wire rope spring damper. With the shock absorber can be advantageously ensure that the lifting device and in particular the entrained payload are not damaged in a strike effect on the submarine.
  • the structural part is preferably the pressure hull of the submarine.
  • the power means is articulated to the support frame, for example via a universal joint or a ball socket joint.
  • the force means is arranged on the end face of the first lifting element facing away from the supporting frame. It is conceivable that the power means is articulated to the first lifting element, for example via a universal joint or a ball socket joint. This results in a particularly advantageous force curve when moving the first lifting element with the power means.
  • the first guide element has stiffeners.
  • the first guide element is advantageously stabilized or strengthened in relation to the forces occurring during the actuation of the lifting device.
  • the support element is fixed in the stowage position by means of a locking device, in particular by means of a passive locking device on the support frame.
  • the locking device preferably comprises a first locking element, for example a bush, on the carrier frame side, and a second locking element, for example a locking pin, on the carrier side.
  • the first locking element and the second locking element are designed to be complementary.
  • the support frame and the support element in the stowed position abut each other and engage the first and the second connecting element for locking the lifting device. This provides advantageously for a compact and stable arrangement in the stowed position, which protects the lifting device against damage, especially in rough seas, which would otherwise be caused by occurring in case of shock longitudinal and tangential forces, especially force peaks.
  • the lifting device comprises an outer lining moving along with the first lifting elements, wherein the outer lining is preferably connected to the first lifting element via an elastic connecting element.
  • the elastic connecting element is ensured in an advantageous manner that shocks are damped on the outer lining.
  • the outer lining flush with an outer skin of the submarine, in particular the upper deck. As a result, the flow characteristics of the submarine remain substantially unaffected by the lifting device.
  • FIG. 1 illustrates, in an image sequence, a transfer of a payload by means of a lifting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows the lifting device according to the exemplary embodiment of the present invention embedded in a submarine.
  • FIG. 3 schematically shows the lifting device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a system of the first guide element and the first lifting element with a bracket-type boom for a lifting device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a locking device for a lifting device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates in an image sequence the transfer of a payload 2 by means of a lifting device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the upper left image shows the lifting device 1 in a stowed position
  • the lower left image shows the lifting device 1 in a use position
  • the upper right image an intermediate position between the use position and the stowed position.
  • the payload 2 is preferably arranged completely within the submarine 100, in particular within an upper vessel of the submarine 100.
  • an outer lining 3 of the lifting device 1 terminates with the outer skin 103 of the U-boat 100.
  • the flow characteristics of the submarine 100 are not adversely affected by the lifting device 1 in the stowed position.
  • the lifting device 1 is arranged aft behind a tower 101.
  • the payload 2 is preferably completely outside the submarine 100, in particular in an open water area. ordered and can be solved for example by the lifting device 1.
  • a possible payload 2 a storage container, an autonomous vessel and / or a communication system is conceivable. It will be understood by those skilled in the art that this is a non-exhaustive list of possible items that may be carried by the submarine and thereby carried by the lifting device 1 into or out of the submarine 100 , Furthermore, it is conceivable that the lifting device 1 is also used as a load and / or passenger elevator.
  • FIG. 2 shows a lifting device 1 embedded in a submarine 100 according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the lifting device 1 is shown here in the use position and the payload 2 is a storage container.
  • a storage space height is determined essentially by the distance between the outer lining 3 or the ceiling panel and a support element 60 on which the payload can be arranged.
  • the support element 60 terminates substantially flush with the outer skin 103 of the U-boat 100 in the use position and is offset by a lifting height to a support frame 10 extending substantially parallel to the support element 60.
  • the support frame 10 is preferably connected via shock absorber 5, in particular shock-elastic bearings, to a pressure hull of the submarine 100.
  • the shock absorbers are each connected on the pressure body side to a foundation 104, wherein the foundation 104 is welded, for example, to the pressure body.
  • the foundations 104 are adapted to a curved contour of the pressure body, which is provided with the foundations 104 for the support frame 10, a flat bearing surface.
  • the lifting device 1 For transferring the payload 2 between the use position and the stowage position, the lifting device 1 provides a system of first guide element 20 and first lifting element 40, wherein the first lifting element 40 is displaceable by means of the first guide element 20 along the stroke direction.
  • the first lifting element 40 and the first guide element 20 are connected to each other via a hydraulic lifting cylinder 30, that by extending the hydraulic lifting cylinder 30, the support member 60 is removed from the support frame 10 and by retraction of the hydraulic lifting cylinder 40, the support member 60 to the support frame 10th is approached.
  • the support element 60 bears against the support frame 10 when the lifting device 1 is in the stowage position.
  • the first guide element 20 is rigidly arranged on the support frame 10, preferably via a mast holder 15.
  • an outgoing force from the hydraulic lifting cylinder 30 force is aligned parallel to the stroke direction and substantially perpendicular to the support frame 10.
  • the hydraulic lifting cylinder 30 is arranged on an end face of the first lifting element 40 facing away from the supporting frame 10, where it pushes up the first lifting element 40 when the hydraulic lifting cylinder 30 is extended.
  • the first lifting element 40 is connected via an angle-compensating connecting element 25 on its front side with the outer lining 3.
  • a second lifting element 40 'and a second guide element 20' is provided, wherein the second lifting element 40 'and the second guide element ment 20 'are coupled together via a power means. It is provided in particular that the force means and the further force means are synchronized.
  • FIG. 3 shows the lifting device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the first guide element 20 comprises two opposite guide rails 21, between which the first lifting element 40 is arranged in the form of a lifting frame.
  • the opposite guide rails 21 are preferably via cross connections or mast stiffeners, d. H. Stiffeners 13, interconnected.
  • a console-like arm 45 is arranged on the first lifting element 40, in particular on its end facing the support frame 10. This boom 45 is provided for receiving the support member 60th
  • FIG. 4 shows a system of first guide element 20 and first lifting element 40 with a bracket-like arm 45 for a lifting device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the first guide element 20 - in the form of the two opposite guide rails 21 - and the first lifting element 40 - in the form of a lifting frame - shown in a disassembled state.
  • the console-like boom 45 is arranged at the bottom.
  • the console-like arm 45 is directed to a storage space of the lifting device.
  • a coupling element 46 is provided, via which the support member 60, preferably releasably, can be coupled.
  • the coupling element 46 is configured such that modular support members 60 are alternately attachable to the boom 45.
  • a sliding member 41 in particular a carriage 42 with a sliding member 41, is arranged.
  • FIG. 5 shows a locking device for a lifting device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • a first locking element 52 for example a bushing
  • a second locking element 51 for example a locking pin
  • the first locking member 51 and the second locking member 52 are configured complementary to each other, in particular the first locking member 51 and the second locking member 52 engage in the stowing position of the lifting device 1, whereby the locking between the first locking member 51st and the second locking element 52 is realized.

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Abstract

Hubvorrichtung (1) für ein U-Boot (100) zur Beförderung einer Nutzlast (2) entlang einer Hubrichtung vor, wobei die Hubvorrichtung (1) ein erstes Führungselement (20) und ein erstes Hubelement (40) umfasst, wobei das erste Hubelement am ersten Führungselement entlang der Hubrichtung verschiebbar gelagert ist und wobei das erste Hubelement und das erste Führungselement über ein in Hubrichtung wirkendes Kraftmittel, insbesondere einen Hubzylinder, miteinander gekoppelt sind.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Hubvorrichtung für ein U-Boot
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung für ein U-Boot.
U-Boote sind dafür bekannt, dass sie möglichst bauraumsparend und kompakt gebaut werden. Als Resultat bleibt in der Regel kein oder nur wenig Stauraum innerhalb des U-Boots übrig, der für den Transport von Lasten genutzt werden kann. Insbesondere sind die mitgeführten Lasten in ihrer Größe beispielsweise durch die Größe des Zugangs ins Innere des U-Boots oder durch die Größe von Luken im Inneren des U-Boots beschränkt. Somit können vergleichsweise große Nutzlasten, wie beispielsweise unbemannte Unterwasserfahrzeuge (UUV) oder druckfeste Staubehälter, nicht in einfacher und strömungsgünstiger Weise mitgeführt werden. Es ist zwar bekannt, solche Nutzlastenbeispielsweise an der Außenhülle des U-Boots anzubringen, hierdurch werden das Fahrprofil und die Strömungseigenschaften des U-Boots in erheblicher Weise nachteilig beeinflusst.
Die vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten eines U-Boots lassen sich in der Regel zudem nur dann voll ausschöpfen, wenn es die Möglichkeit gibt, die Nutzlasten mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an die missionsspezifischen Erfordernisse anzupassen . Für das Verstauen einer Kommunikationsboje kennt der Stand der Technik beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 935 779 A2 eine Hubvorrichtung, mit der eine Translationsbewegung eines Geräteträgers genutzt wird.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst bauraumsparende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der Nutzlasten ohne vergleichsweise großen Aufwand ausgetauscht und an die missionsspezifischen Erfordernisse angepasst werden können .
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch eine Hubvorrichtung für ein U-Boot zur Beförderung einer Nutzlast entlang einer Hubrichtung,
wobei die Hubvorrichtung ein erstes Führungselement, ein zweites Führungselement, ein erstes Hubelement und ein zweites Hubelement umfasst, wobei das erste Hubelement am ersten Führungselement entlang der Hubrichtung verschiebbar gelagert ist und
wobei
— das erste Hubelement und das erste Führungselement über ein in Hubrichtung wirkendes Kraftmittel miteinander und
— das zweite Führungselement und das zweite Hubelement über ein in Hubrichtung wirkendes weiteres Kraftmittel miteinander
gekoppelt sind,
wobei das Kraftmittel und das weitere Kraftmittel synchronisiert sind .
Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Hubvorrichtung den Vorteil, vergleichsweise bauraumsparend ausgestaltet zu sein bei gleichzeitiger Befähigung, sehr große Lasten heben zu können. Dazu trägt insbesondere die Tatsche bei, dass das erste Hubelement in Hubrichtung verschiebbar ist und das Kraftmittel in Hubrichtung wirkt. Dadurch wird eine lineare Ausbringbewegung ermöglicht, die es erlaubt, die Hubvorrichtung möglichst bauraumsparend in das U-Boot einzulassen .
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in einer Staustellung der Hubvorrichtung die Nutzlast innerhalb des U-Boots, vorzugsweise innerhalb eines Oberdecks des U-Boots, angeordnet ist, während die Nutzlast in einer Nutzstellung der Hubvorrichtung außerhalb des U-Boots, insbesondere in einem Freiwasserbereich, angeordnet ist. Dabei ist die Nutzlast mit dem ersten Hubelement mittelbar oder unmittelbar verbunden und die Hubvorrichtung wird über die vom Kraftmittel veranlasste Verschiebung des ersten Hubelements gegenüber dem ersten Führungselement zwischen der Nutzstellung und der Staustellung überführt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Kraftmittel bei der Überführung zwischen der Nutzstellung und der Staustellung seine Gestalt bzw. Form, insbesondere seine in Hubrichtung verlaufende Ausdehnung, ändert. Beispielsweise handelt es sich um einen hydraulischen Hubzylinder, dessen Zylinderkolben in der Nutzstellung ausgefahren und in der Staustellung eingefahren ist. Es ist auch vorstellbar, dass das Kraftmittel eine Spindel, ein Gelenksystem und/oder einen Elektromotor umfasst. Vorzugsweise verläuft die Hubrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckung einer Außenhaut des U-Boots oder der Außenverkleidung . Insbesondere sind das Kraftmittel und das weitere Kraftmittel beim Überführen der Nutzlast zwischen der Staustellung und der Nutzstellung in ihrer Bewegung synchronisiert. Dadurch lässt sich dafür sorgen, dass sich beim Befördern ein Eigengewicht der Nutzlast gleichmäßig auf mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Hubelemente verteilen lässt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kraftmittel und/oder das weitere Kraftmittel ein Hubzylinder, insbesondere ein hydraulischer Hubzylinder, ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Hubvorrichtung für die Synchronisation eine Regeleinrichtung und/oder ein Wegmesssystem umfasst. Mittels der Regeleinrichtung und/oder des Wegmesssystem lässt sich ein Regelkreisbilden, der in vorteilhafter Weise für ein geregeltes Anheben der Last sorgt. Insbesondere umfasst die Hubvorrichtung als Wegmesssystem ein magnetostriktives Messsystem, das besonders bevorzugt in den Hubzylinder und/oder den weiteren Hubzylinder eingelassen ist. Zur Auswertung der vom Wegmesssystem erfass- ten Daten und zum individuellen Ansteuern des hydraulischen Zylinders und/oder des weiteren hydraulischen Zylinders umfasst die Hubvorrichtung vorzugsweise eine Regeleinrichtung . Dazu werden die vom jeweiligen Wegmesssystem erfassten Messdaten an die Regeleinrichtung, die wiederum anhand der erfassten Messdaten die einzelnen hydraulischen Hubzylinder individuell ansteuert, weitergeleitet. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise für eine gewünschte Synchronisation zwischen dem Kraftmittel und dem weiteren Kraftmittel sorgen, mit der beispielsweise ein Verkippen der beförderten Nutzlast beim Überführen zwischen der Nutzstellung und der Staustellung vermieden werden kann. Weiterhin ist es über die Regeleinrichtung möglich, unterschiedliche Ausfahrhöhen und auch unterschiedliche Ausfahrwinkel der Nutzlast zu ermöglichen
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Führungselement zwei gegenüberliegende Führungsschienen umfasst, wobei zwischen den zwei gegenüberliegenden Führungsschienen ein erstes Hubelement in Form eines Hubrahmens angeordnet ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass zwischen dem ersten Hubelement und dem ersten Führungselement ein Gleitelement angeordnet ist, um einen möglichen Reibungswiderstand zwischen dem ersten Hubelement und dem ersten Führungselement in vorteilhafter Weise zu reduzieren . Denkbar ist zudem, dass das Gleitelement an und/oder in einem Schlittenkörper angebracht ist, der wiederum um einen Bolzen verschwenkbar an dem ersten Hubelement angelenkt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schlittenkörper derart ausgestaltet ist, dass er an Laufflächen des ersten Führungselements, insbesondere an einer Lauffläche einer der Führungsschienen, anliegt und dabei die entstehenden Führungskräfte überträgt. Bei einer Belastung, die auf den mit dem Schlittenkörper starr verbundenen Ausleger wirkt, kann der Schlittenkörper im Rahmen seines Führungsspiels um eine durch den Bolzen vorgegebene Drehachse verdrehen . Durch das daraus resultierende Anliegen der Gleitelemente an die Führungsschiene wird das erste Hubelement in vorteilhafter Weise geführt. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das erste Führungselement das erste Hubelement beidseitig umklammert. Auf diese Weise kann das erste Führungselement in vorteilhafter Weise sicherstellen, dass das erste Hubelement entlang der Hubrichtung verschiebbar ist und einem Verkippen des ersten Hubelements entgegenwirken .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Hubelement einen konsolenartigen Ausleger zur Aufnahme eines Tragelements, insbesondere eines Tragelements aus Stahl, aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Nutzlast auf dem Tragelement angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Nutzlast an dem Tragelement über Fixierhilfen reversibel befestigt. Insbesondere bildet das Tragelement eine Begrenzung für ein Stauvolumen, das von der Hubvorrichtung bereitgestellt ist. Vorzugsweise ist der konsolenartige Ausleger an einem unteren Ende des ersten Halteelements angeordnet. Dadurch lässt sich ein möglichst großes Stauvolumen in der Hubvorrichtung realisieren . Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Tragelement in der Gebrauchsstellung bündig mit einer Außenhaut des U-Boots abschließt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Tragelement lösbar mit dem Ausleger verbunden ist. Vorzugsweise sind der Ausleger und das Tragelement über eine Bolzenverbindung miteinander lösbar verbunden . Dabei ist es vorstellbar, dass auf dem Tragelement eine Nutzlast montiert ist. Dadurch lässt sich auf unkomplizierte Weise das gesamte Tragelement gegen ein anderes Tragelement mit einer anderen, vorzugsweise vom Hersteller und/oder am Hafen bzw. Depot vormontierten, Nutzlast schnell austauschen, wenn es die missionsspezifischen Voraussetzungen erforderlich machen. Bei der Verwendung von solchen modularen Tragelementen ist es vorstellbar, dass das gesamte Tragelement mit der daran montierten Nutzlast vom Rest der Hubvorrichtung gelöst wird, anschließend mit einem Kran aus dem U-Boot herausgezogen wird und schließlich durch ein anderes Tragelement mit einer anderen Nutzlast ersetzt wird .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Führungselement starr mit einem Tragrahmen verbunden ist und/oder wobei der Tragrahmen über mindestens einen Schockdämpfer mit einem Strukturteil des U-Boots verbunden ist. Durch den Schockdämpfer lässt sich die Hubvorrichtung in vorteilhafter Weise von einem Druckkörper des U- Boots entkoppeln. Beispielsweise ist der Schockdämpfer ein Elastomerdämpfer und/oder ein Drahtseil-Feder-Dämpfer. Mit dem Schockdämpfer lässt sich in vorteilhafter Weise sicherstellen, dass die Hubvorrichtung und insbesondere die mitgeführte Nutzlast bei einer Schlageinwirkung auf das U-Boot nicht beschädigt werden. Dabei ist das Strukturteil vorzugsweise der Druckkörper des U-Boots. Zum Ausgleich einer Krümmung des Druckkörpers sind Fundamente vorgesehen, die am Druckkörper angeschweißt sind und mit dem Schockdämpfer verbunden sind. Weiterhin ist es vorstellbar, dass das Kraftmittel an den Tragrahmen, beispielsweise über ein Kardangelenk oder ein Kugelpfannengelenk, angelenkt ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Kraftmittel an der dem Tragrahmen abgewandten Stirnseite des ersten Hubelements angeordnet ist. Dabei ist es vorstellbar, dass das Kraftmittel an das erste Hubelement, beispielsweise über ein Kardangelenk oder ein Kugelpfannengelenk, angelenkt ist. Dadurch ergibt sich ein besonders vorteilhafter Kraftverlauf beim Verschieben des ersten Hubelements mit dem Kraftmittel .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Führungselement Versteifungen aufweist. Dadurch wird das erste Führungselement in vorteilhafter Weise gegenüber den bei der Betätigung der Hubvorrichtung auftretenden Kräften stabilisiert bzw. gestärkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Tragelement in der Verstaustellung mittels einer Verriegelungsvorrichtung, insbesondere mittels einer passiven Verriegelungsvorrichtung, am Tragrahmen fixiert ist. Vorzugsweise umfasst die Verriegelungsvorrichtung trägerrahmenseitig ein erstes Verriegelungselement, beispielsweise eine Buchse, und tragele- mentseitig ein zweites Verriegelungselement, beispielsweise einen Verriegelungsstift. Insbesondere sind das erste Verriegelungselement und das zweite Verriegelungselement komplementär ausgestaltet. Weiterhin ist es vorstellbar, dass der Tragerahmen und das Tragelement in der Staustellung aneinander anliegen und das erste und das zweite Verbindungselement zur Verriegelung der Hubvorrichtung ineinandergreifen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise für eine kompakte und stabile Anordnung in der Staustellung gesorgt, die insbesondere bei Seegang die Hubvorrichtung vor Schäden schützt, die andernfalls durch im Schockfall auftretende longitudinale und tangentiale Kräfte, insbesondere Kraftspitzen, verursacht werden würden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Hubvorrichtung eine mit den ersten Hubelementen mitbewegte Außenverkleidung umfasst, wobei die Außenverkleidung vorzugsweise über ein elastisches Verbindungselement mit dem ersten Hubelement verbunden ist. Durch das elastische Verbindungselement wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, dass Schläge auf die Außenverkleidung gedämpft werden . Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Außenverkleidung mit einer Außenhaut des U-Boots, insbesondere des Oberdecks, bündig abschließt. Dadurch bleiben die Strömungseigenschaften des U-Boots im Wesentlichen unbeeinträchtigt von der Hubvorrichtung .
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figuren
In Figur 1 ist in einer Bilderfolge ein Überführen einer Nutzlast mittels einer Hubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Figur 2 zeigt schematisch die Hubvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingelassen in ein U-Boot.
Die Figur 3 zeigt schematisch die Hubvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 4 zeigt ein System aus erstem Führungselement und erstem Hubelement mit einem konsolenartigen Ausleger für eine Hubvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur 5 zeigt eine Verriegelungsvorrichtung für eine Hubvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist in einer Bilderfolge das Überführen einer Nutzlast 2 mittels einer Hubvorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere zeigt das obere linke Bild die Hubvorrichtung 1 in einer Staustellung, das untere linke Bild die Hubvorrichtung 1 in einer Nutzstellung und das obere rechte Bild eine Zwischenstellung zwischen der Nutzstellung und der Staustellung . Vorzugsweise ist die Nutzlast 2 in der Staustellung vollständig innerhalb des U- Boots 100, insbesondere innerhalb eines Oberschiffs des U-Boots 100, angeordnet. Vorzugsweise schließt eine Außenverkleidung 3 der Hubvorrichtung 1 mit der Außenhaut 103 des U-Boots 100 ab. Damit werden die Strömungseigenschaften des U-Boots 100 nicht negativ durch die Hubvorrichtung 1 in der Staustellung beeinträchtigt. In der hier dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist die Hubvorrichtung 1 achtern hinter einem Turm 101 angeordnet. In der Nutzstellung ist die Nutzlast 2 vorzugsweise vollständig außerhalb des U-Boots 100, insbesondere in einem Freiwasserbereich, an- geordnet und lässt sich beispielsweise von der Hubvorrichtung 1 lösen. Als mögliche Nutzlast 2 ist ein Staubehälter, ein autonomes Wasserfahrzeug und/oder ein Kommunikationssystem vorstellbar. Dem Fachmann ist klar, dass es sich hierbei um eine nichtabschließende Aufzählung von möglichen Gegenständen handelt, die vom U-Boot mitgeführt werden können und dabei durch die Hubvorrichtung 1 in das U-Boot 100 hinein oder aus dem U-Boot 100 heraus befördert werden können. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Hubvorrichtung 1 auch als Lasten- und/oder Personenaufzug genutzt wird .
In Figur 2 ist eine in ein U-Boot 100 eingelassene Hubvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist die Hubvorrichtung 1 hier in der Nutzstellung dargestellt und die Nutzlast 2 ist ein Staubehälter. Dabei wird eine Stauraumhöhe im Wesentlichen durch den Abstand zwischen der Außenverkleidung 3 bzw. dem Deckenpaneel und einem Tragelement 60, auf dem die Nutzlast anordbar ist, festgelegt. Insbesondere schließt das Tragelement 60 in der Nutzstellung im Wesentlichen bündig mit der Außenhaut 103 des U-Boots 100 ab und ist um eine Hubhöhe zu einem sich im Wesentlichen parallel zum Tragelement 60 erstreckenden Tragrahmen 10 versetzt angeordnet. Der Tragrahmen 10 ist dabei vorzugsweise über Schockdämpfer 5, insbesondere schockelastische Lager, an einen Druckkörper des U-Boots 100 angebunden. Insbesondere sind die Schockdämpfer druckkörperseitig jeweils mit einem Fundament 104 verbunden, wobei das Fundament 104 beispielsweise an den Druckkörper angeschweißt ist. Vorzugsweise sind die Fundamente 104 an einen gekrümmten Konturverlauf des Druckkörpers angepasst, wodurch mit den Fundamenten 104 für den Tragrahmen 10 eine ebene Auflagefläche bereitgestellt wird. Zum Überführen der Nutzlast 2 zwischen der Nutzstellung und der Verstaustellung sieht die Hubvorrichtung 1 ein System aus erstem Führungselement 20 und erstem Hubelement 40 vor, wobei das erste Hubelement 40 mittels des ersten Führungselements 20 entlang der Hubrichtung verschiebbar ist. Dabei sind das erste Hubelement 40 und das erste Führungselement 20 derart miteinander über einen hydraulischen Hubzylinder 30 verbunden, dass durch ein Ausfahren des hydraulischen Hubzylinders 30 das Tragelement 60 vom Tragrahmen 10 entfernt wird und durch ein Einfahren des hydraulischen Hubzylinders 40 das Tragelement 60 zum Tragrahmen 10 herangefahren wird . Insbesondere liegt das Tragelement 60 am Tragrahmen 10 an, wenn sich die Hubvorrichtung 1 in der Staustellung befindet. Weiterhin ist vorgesehen, dass das erste Führungselement 20 starr an dem Tragrahmen 10, vorzugsweise über einen Masthalter 15, angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine vom hydraulischen Hubzylinder 30 ausgehende Kraftwirkung parallel zur Hubrichtung und im Wesentlichen senkrecht zum Tragrahmen 10 ausgerichtet ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der hydraulische Hubzylinder 30 an einer dem Tragrahmen 10 abgewandten Stirnseite des ersten Hubelements 40 angeordnet ist und dort das erste Hubelement 40 hochdrückt, wenn der hydraulische Hubzylinder 30 ausgefahren wird . Vorzugsweise ist das erste Hubelement 40 über ein winkelausgleichendes Verbindungselement 25 an seiner Stirnseite mit der Außenverkleidung 3 verbunden. Darüber hinaus ist ein zweite Hubelement 40' und eine zweites Führungselement 20' vorgesehen, wobei das zweite Hubelement 40' und das zweite Führungsele- ment 20' über ein Kraftmittel miteinander gekoppelt sind . Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Kraftmittel und das weitere Kraftmittel synchronisiert sind .
In Figur 3 ist die Hubvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere umfasst das erste Führungselement 20 zwei gegenüberliegende Führungsschienen 21, zwischen denen das erste Hubelement 40 in Form eines Hubrahmens angeordnet ist. Dabei sind die gegenüberliegenden Führungsschienen 21 vorzugsweise über Querverbindungen bzw. Maststeifen, d . h. Versteifungen 13, miteinander verbunden . Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein konsolenartiger Ausleger 45 am ersten Hubelement 40, insbesondere an seinem zum Tragrahmen 10 zugewandten Ende, angeordnet ist. Dieser Ausleger 45 ist vorgesehen zur Aufnahme des Tragelements 60.
In Figur 4 ist ein System aus erstem Führungselement 20 und erstem Hubelement 40 mit einem konsolenartigen Ausleger 45 für eine Hubvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere sind hier das erste Führungselement 20 - in Form der zwei gegenüberliegenden Führungsschienen 21 - und das erste Hubelement 40 - in Form eines Hubrahmens - in einem demontierten Zustand dargestellt. Am unteren Ende, d . h. am dem Tragerahmen 10 zugewandten Ende, des ersten Hubelements 40 ist dabei bevorzugt der konsolenartige Ausleger 45 angeordnet. Insbesondere ist der konsolenartige Ausleger 45 auf einen Stauraum der Hubvorrichtung gerichtet. Auf dem konsolenartigen Ausleger 45, d . h . auf der dem Tragrahmen 10 abgewandten Seite des Auslegers 45, ist ein Koppelelement 46 vorgesehen, über das das Tragelement 60, vorzugsweise lösbar, ankoppelbar ist. Vorzugsweise ist das Koppelelement 46 derart konfiguriert, dass modulare Tragelemente 60 wechselweise am Ausleger 45 anbringbar sind . Weiterhin ist es vorgesehen, dass in einem montierten Zustand zwischen der Führungsschiene 21 und dem Hubrahmen ein Gleitelement 41 , insbesondere ein Schlitten 42 mit einem Gleitelement 41, angeordnet ist.
In Figur 5 ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine Hubvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist als Verriegelungsvorrichtung tragrahmenseitig ein erstes Verriegelungselement 52, beispielsweise eine Buchse, und tragelement- seitig ein zweites Verriegelungselement 51 , beispielsweise ein Verriegelungsstift, vorgesehen . Dabei ist es besondere bevorzugt vorgesehen, dass das erste Verriegelungselement 51 und das zweite Verriegelungselement 52 komplementär zueinander ausgestaltet sind, wobei insbesondere das erste Verriegelungselement 51 und das zweite Verriegelungselement 52 in der Staustellung der Hubvorrichtung 1 ineinander eingreifen, wodurch die Verriegelung zwischen dem ersten Verriegelungselement 51 und dem zweiten Verriegelungselement 52 realisiert wird . Bezugszeichenliste
1 Hubvorrichtung
2 Nutzlast
3 Außenverkleidung
5 Schockdämpfer
10 Tragerahmen
13 Versteifung
15 Masthalter
20 erstes Führungselement
20' zweites Führungselement
21 Führungsschiene
25 elastisches Verbindungselement
30 hydraulischer Hubzylinder
30' weiterer hydraulischer Hubzylinder
40 erstes Hubelement
40' zweites Hubelement
41 Gleitelement
42 Schlitten
45 Ausleger
46 Koppelelement
51 erstes Verriegelungselement
52 zweites Verriegelungselement 60 Tragelement
100 U-Boot
101 Turm
103 Außenhaut
104 Fundament

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hubvorrichtung (1) für ein U-Boot (100) zur Beförderung einer Nutzlast (2) entlang einer Hubrichtung,
wobei die Hubvorrichtung (1) ein erstes Führungselement (20), ein zweites Führungselement (20'), ein erstes Hubelement (40) und ein zweites Hubelement (40') umfasst,
wobei das erste Hubelement (40) am ersten Führungselement (20) entlang der Hubrichtung verschiebbar gelagert ist,
wobei
— das zweite Hubelement (40) und das zweite Führungselement (20) über ein in Hubrichtung wirkendes Kraftmittel miteinander und
— das zweite Hubelement (40') und das zweite Führungselement (20') über ein in Hubrichtung wirkendes weiteres Kraftmittel miteinander
gekoppelt sind, und
wobei das Kraftmittel und das weitere Kraftmittel synchronisiert sind .
2. Hubvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , wobei das Kraftmittel und/oder das weitere Kraftmittel ein Hubzylinder (30, 30') ist.
3. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hubvorrichtung für die Synchronisation eine Regeleinrichtung und/oder ein Wegmesssystem umfasst.
4. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Führungselement (20) zwei gegenüberliegende Führungsschienen (21) umfasst, wobei zwischen den zwei gegenüberliegenden Führungsschienen (21) ein erstes Hubelement (40) in Form eines Hubrahmens angeordnet ist.
5. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Hubelement (40) einen konsolenartigen Ausleger (45) zur Aufnahme eines Tragelements (60) aufweist.
6. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Tragelement (60) lösbar mit dem Ausleger (45) verbunden ist.
7. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Führungselement (20) starr mit einem Tragrahmen (10) verbunden ist und /oder wobei der Tragrahmen (10) über mindestens einen Schockdämpfer(5) mit einem Strukturteil des U-Boots (100) verbunden ist.
8. Hubvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei das Kraftmittel an der dem Tragrahmen (10) abgewandten Stirnseite des ersten Hubelements (40) angeordnet ist.
9. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Führungselement (20) eine Versteifung (13) aufweist.
10. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Tragelement (60) in der Verstaustellung mittels einer Verriegelungsvorrichtung am Tragrahmen (10) fixiert ist.
11. Hubvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hubvorrichtung (1) eine mit den ersten Hubelementen (40) mitbewegte Außenverkleidung (3) umfasst, wobei die Außenverkleidung (3) vorzugsweise über ein elastisches Verbindungselement (25) mit dem ersten Hubelement (40) verbunden ist.
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