EP3652062A1 - Unterwasserkörper mit veränderbarem volumen und verfahren zum betreiben eines solchen unterwasserkörpers - Google Patents

Unterwasserkörper mit veränderbarem volumen und verfahren zum betreiben eines solchen unterwasserkörpers

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EP3652062A1
EP3652062A1 EP18739512.4A EP18739512A EP3652062A1 EP 3652062 A1 EP3652062 A1 EP 3652062A1 EP 18739512 A EP18739512 A EP 18739512A EP 3652062 A1 EP3652062 A1 EP 3652062A1
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EP
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underwater body
cavity
fluid
underwater
water
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EP3652062B1 (de
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Dennis Meyer
Detlef Lambertus
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Atlas Elektronik GmbH
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Atlas Elektronik GmbH
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Publication date
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    • F42B19/01—Steering control
    • F42B19/04—Depth control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
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    • B63G8/22—Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

Definitions

  • the invention relates to an underwater body with a movable component which can be brought into an extended position and thereby increases the volume of the underwater body. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an underwater body.
  • An underwater body such as an autonomous unmanned underwater vehicle (AUV), or underwater body or underwater glider, often needs to be transported to a job site in an aircraft or watercraft when a coast has poor shore or water accessibility, a shore landfall device is not installed, or a floating transport platform, for example due to high waves or rocks, can not be used.
  • the transport of an underwater body in an aircraft, for example in a helicopter, requires a very compact form of the underwater body.
  • a compact design of the underwater body brings in the water the disadvantages of insufficient buoyancy and / or unfavorable density of the underwater body and possibly unfavorable running characteristics with it.
  • DE 836603 C shows a small submarine whose hull consists of two parts a and b, which are inserted into each other. More precisely, the longitudinal wall of part a has two individual walls, between which part b is inserted. The part b can be shifted linearly relative to the part a. By moving part b away from part a, the volume of the small submarine is increased.
  • Two opposing racks e each engage a gear. The rear ends of the racks e are fixed with connected to the part b, the two gear fixed to the part a. The two drives of the racks e are coupled together.
  • FR 2830837 A1 shows an underwater vehicle (PAP 104 - "Poisson Auto Propulse", P), which is guided on a cable (filoguide) and, for example, can destroy mines on the seabed. After a mission, this underwater vehicle PAP 104 should reappear on the surface. Therefore, two balloons are in a folded state (deux ballons replies 1 a) accommodated in a cavity which is closed by a two-piece closure (deux demi carenage 1 c), cf. Fig. 1.
  • a lock (verrou 1 h) connects the two closure parts 1 c together (deux demi carenage 1 c, fixes entre eux, pour la navigation, par les verrous 1 h).
  • Each balloon 1 a is mounted by means of a holding element (contre-form 1 e) to the inner wall of a closure part 1 c.
  • Each closure part 1 c is at a
  • Mounting unit (adapteur 4) mounted so that the closure part 1 c about an axis 1 g is pivotable.
  • Each balloon is able to absorb in the inflated state 1 b, for example, seven liters, see. Fig. 1.
  • compressed air can be passed through a pneumatic connection (distribution de l'air 5) in a balloon 1 a, 1 b, to inflate it.
  • This source 6 comprises, for example, a compressed air cylinder 6a (bouteille de gaz comprime 6a) with a connecting body (corps 6b) and a displaceable piston (piston coulissant 6c), which optionally enables or prevents the escape of compressed air, cf. Fig. 3.
  • FR 2943615 A1 shows an underwater body (flotteur) with a fuselage (fuselage 101) on which two movable cylindrical components (deux appendices mobiles 121, 122 cylindriques) are mounted. Each component 121, 122 can be moved along an axis a two, which is perpendicular to the longitudinal axis 1 1 of the fuselage 101.
  • Fig. 1 a shows the two components 121, 122 in a retracted position (position rentre), Fig. 1 b in an extended position (position sorti).
  • the underwater body has its minimum volume when extended, its maximum volume.
  • a double-acting piston-cylinder unit (verin ä double effet) can move a component 121 relative to the fuselage 101, see. Fig. 2a.
  • the cylinder 151 is mounted on the body 101, the piston rod 152 on the component 121.
  • a ball bearing 161, 162, 163 prevents the ingress of water.
  • a compliant membrane membrane souple 181, membrane 182 is mounted between the component 121 and the fuselage 101, cf. Fig. 2b and Fig. 2c.
  • US 6923105 B1 describes a counter-measure device 10 with a cylindrical shell 12 which is capable of destroying an attacking torpedo.
  • a drive thrusters 22
  • a weapon gun 14
  • a plurality of inflatable chambers inflatable chambers 24
  • the object of the invention is to provide an underwater body having the features of the preamble of claim 1 and a method having the features of the preamble of claim 16, which simply cause the movable component to be moved to and remain in the extended position.
  • the underwater body according to the invention comprises
  • the movable member is movable relative to the sleeve from a retracted position to an extended position. As the movable component is moved from the retracted position to the extended position, the volume of the underwater body is increased.
  • the expansion agent is able to direct a fluid into the cavity.
  • the cavity is in operative connection with the movable component. The act of directing fluid into the cavity causes the movable component to move to the extended position.
  • the fluid in the cavity hardens.
  • the cured fluid in the cavity holds the movable member in the extended position.
  • the underwater body according to the invention can automatically change its volume. If the movable member is in the retracted position, the underwater body has a smaller volume. If the movable member is in the extended position, the underwater body has a larger volume. As a result, the underwater body meets the two contradictory requirements, namely that the underwater body should on the one hand during transport the smallest possible volume and on the other hand when used in water should have a sufficiently large volume.
  • the buoyancy experienced by a body in the water is equal to the weight of the water displaced by the body. In many applications it is desired that the buoyancy of an underwater body is approximately equal to the weight, so that it is not or only to a small extent necessary to keep an underwater body by means of an elevator in a desired depth of water.
  • An elevator will only change the depth when the underwater body is moved, while a volume change will also affect an underwater body that is not currently being moved through the water.
  • a further advantage of the invention is achieved, in particular, when the underwater body is to be dropped from an aircraft or a surface vehicle. After hitting the water should the Underwater body reach a desired water depth. As long as the underwater body is in the water and above this water depth, the buoyancy should be less than the weight, so that the underwater body sinks.
  • the invention makes it possible to move the movable component so that it assumes the extended position upon reaching the desired depth of water.
  • the underwater body with the movable component in the retracted position performs a predetermined task and then the movable component is moved to the extended position.
  • the underwater body may have a desired hydrodynamic shape when the movable member is in the retracted position.
  • the moving component in the retracted position reduces the risk of damaging the underwater body during transport or even when dropped into the water.
  • the expansion medium directs a fluid into the cavity.
  • the cavity is in communication with the movable component.
  • the movable component is moved to the extended position.
  • This feature avoids the need for an actuator, such as a linear electric motor or a hydraulic piston and cylinder unit, to move the moving component.
  • Such an actuator must be powered and must be mechanically coupled to the moving component.
  • the expansion means need only be in fluid communication with the cavity.
  • Such a fluid connection can be made easier in many embodiments than a mechanical connection between an actuator and the movable component.
  • the fluid cures in the cavity.
  • the hardened fluid holds the movable member in the extended position.
  • the hardened fluid prevents the pressure of the surrounding water from moving the moveable component away from the extended position.
  • the volume of the underwater body and thus essentially the buoyancy remain constant.
  • the movable member completely or at least partially surrounds the cavity.
  • the expansion medium thus directs the liquid fluid into a cavity in the interior of the movable component.
  • the introduction of fluid results in moving the movable member relative to the sheath to the extended position.
  • the fluid hardens inside the movable member thereby holding the movable member in the extended position.
  • the cavity is connected via a piston-cylinder unit with the movable component.
  • the cavity is formed in a chamber of the piston-cylinder unit.
  • the expansion medium directs the fluid into this chamber, the fluid in the chamber displaces the piston, the displacement of the piston shifts the movable component to the extended position, and the fluid cures in this chamber.
  • This configuration allows it is to arrange the further component spatially remote from the cavity for the fluid.
  • the further component does not necessarily have to have a cavity. This embodiment makes it easier to design the movable component and adapt it to given requirements, for example to a desired hydrodynamic shape of the underwater body.
  • a planar element is mounted on the outside of the shell of the underwater body.
  • the planar element belongs to the movable component and can be pivoted relative to the shell. By pivoting the sheet member away from the shell, the sheet member is moved to an extended position, and the volume of the underwater body is increased.
  • the cavity is formed between the sheet member and the outside of the casing.
  • planar element completely surrounds the cavity. In another embodiment, the planar element in the extended position only partially surrounds the cavity. The hardened fluid in the cavity comes into contact with the environment, for example with the surrounding water.
  • the shell of the underwater body extends along a longitudinal axis.
  • the movable component can be displaced relative to the envelope along the longitudinal axis, ie in a direction of movement parallel to the longitudinal axis.
  • the moveable component may form a segment of the envelope. It is possible that the movable component in the retracted position telescopically overlaps with the shell or the rest of the shell.
  • a flexible seal may be disposed between the moveable component and the shell or remainder of the shell.
  • the length and volume of the underwater body become increased.
  • This configuration allows the diameter or, more generally, any dimension of the underwater body to remain constant in a plane perpendicular to the longitudinal axis, regardless of the position of the movable component.
  • the hydrodynamic properties of the underwater body are not significantly changed when the movable component is moved to the extended position.
  • the movable component may in particular be arranged at the stern or at the bow of the hull of the underwater body. It is also possible that the movable component is moved in a direction perpendicular to or obliquely to the longitudinal axis in the extended position.
  • the expansion means is preferably arranged inside the shell and in one embodiment outside the movable component.
  • the shell protects the expansion agent from environmental influences. When the expansion means is located outside the movable member, it will not move when the movable member is moved relative to the sleeve. As a result, only a smaller mass needs to be moved.
  • the fluid is in a liquid or gaseous state as it flows into the cavity and cures in the cavity.
  • the fluid is completely present on board the underwater body.
  • a substance is conducted on board the underwater body into the cavity. The process of curing the fluid in the cavity is accomplished, at least in part, by passing ambient water into the cavity. The water in the cavity causes the substance to harden in the cavity. The fluid in the cavity cures, for example, by a chemical process or by heating.
  • the fluid is a mounting foam and / or comprises polyurethane. It is possible to use a mounting foam, which is also suitable for sealing buildings. This configuration eliminates the need to produce a particular fluid. Rather, can be used commercially available mounting foam.
  • the expansion means comprises at least one container, for example, a cartridge, with the mounting foam. By opening an opening of this or each cartridge, the mounting foam exits the cartridge and is directed into the cavity.
  • the expansion means comprises a plurality of cartridges, so that even if a cartridge fails, there is still sufficient fluid available.
  • the fluid in the or each cartridge is maintained under a positive pressure in a liquid state.
  • the or each cartridge is preferably a disposable container for the fluid.
  • At least one container with the fluid is prepared in advance and spent in the underwater body.
  • the fluid or at least one component of the fluid is generated in the underwater body itself, for example by a chemical process.
  • the fluid in the cavity is mechanically stable.
  • the fluid comprises, for example, isocyanate and polyol in an aerosol mixture.
  • the fluid foams and reacts with the moisture of the air or with the moisture on the interior walls of the cavity.
  • the liquid fluid in the container comprises two different components which react with each other in the cavity, wherein the one component acts as a crosslinker and or as a hardener. These two components can be stored in two different containers and only react with each other in the cavity.
  • fluid is simultaneously admitted into the cavity via a plurality of inlets.
  • This embodiment results in a uniform distribution of the fluid in the cavity compared to a configuration in which the fluid only flows into the cavity through a single inlet.
  • a locking unit can be moved from a locking state to a release state.
  • the locking unit comprises, for example, a folding element and / or a wedge element. In the locked state, the locking unit locks the movable component. In the release state, the locking unit allows the movable member to be moved relative to the sleeve.
  • the locking unit in the locked state prevents unwanted movement of the movable component relative to the shell. It is possible that an actuator additionally acts as the locking unit or that a locking unit is used in addition to the actuator. In a further development of this embodiment, the locking unit holds the movable component in the retracted position. As a result, the locking unit prevents in particular that the movable component is inadvertently moved from the retracted position during transport of the underwater body. This ensures that the underwater body retains its smallest possible volume during transport. It is also possible that the locking unit holds the movable component in the extended position.
  • an actuator transfers the locking unit from the locking state in the release state.
  • the introduction of fluid into the cavity causes the locking unit to be brought into the release state, for example by the pressure of the fluid in the cavity forcing the locking unit into the release state or for the locking unit to break so that it does not more the locking function.
  • a fluid sensor aboard the underwater body measures how much fluid is directed into the cavity. This fluid sensor measures a measure of the amount of fluid, for example, a period of time or a pressure that exerts the fluid, or in In the case of a moving component with a flexible outer shell, a measure of the pressure that the fluid exerts on the outer shell.
  • the expansion agent directs fluid into the hollow body until a predetermined amount of fluid is in the hollow body.
  • the expansion agent operates in response to signals from the fluid sensor. Once the predetermined amount of fluid is in the hollow body, the expansion agent aborts the process of passing fluid into the cavity.
  • This embodiment is a way to move the movable component to a certain extended position and thus to achieve a certain volume of the underwater body.
  • the movable component can be moved from the retracted to the extended position.
  • the movable component performs a movement relative to the shell.
  • a stop member limits the possible movement of the moveable component away from the shell.
  • This stop element thus defines the extended position of the movable component and consequently the maximum achievable volume of the underwater body.
  • This design eliminates the need to monitor the inflow of fluid into the cavity and to control or control the trapped amount of fluid to achieve a desired extended position of the moveable component and thus a desired volume of the underwater body. It is sufficient to introduce at least a predetermined amount of fluid into the cavity and let it harden.
  • the stopper member limits movement of the movable member even though the entire amount of the fluid is directed into the cavity. This embodiment further reduces the number of active moving components required and / or sensors of the underwater body.
  • the stop element can be fixed in a position relative to the shell, this position is selected from several possible positions.
  • the process of fixing the stopper member in a selected position can be performed before the underwater body is used.
  • By selecting a certain position and fixing the stop element in this selected position one volume of several possible ones can be obtained Achieve volumes of the underwater body with the moving component in the extended position.
  • This embodiment results in a particularly simple mechanism to achieve a desired volume, and saves a controllable actuator, which holds the movable member in a desired position, and a fluid sensor.
  • the embodiments with the stop element and with an actuator or the fluid sensor can also be combined.
  • the movable component is moved to the extended position after the underwater body has been dropped from, for example, an aircraft or an overwater vehicle, and then a predetermined time has elapsed.
  • the underwater body automatically activates the expansion means and thereby automatically triggers the step of directing fluid into the cavity in response to the detection of an event.
  • On board the underwater body there is a sensor which automatically detects this event.
  • the event may be, for example, that the underwater body is in the water, or that the underwater body is at a water depth that is greater than or equal to a predetermined water depth.
  • the sensor measures the pressure of the surrounding water.
  • the expansion means is activated after the sensor has detected the event and a predetermined time has elapsed.
  • a timer is activated and detects the event that since the activation of the timer a predetermined period of time has elapsed. The detection of this event triggers the step to activate the expansion agent.
  • the configuration with the sensor makes it easier to carry out the increase in volume so that the underwater body with the increased volume is kept at a certain water depth. If the underwater body itself can measure the current water depth, there is no need to specify a time span, and the right time to increase in volume will depend to a lesser extent on environmental conditions such as water currents and water temperature and salinity.
  • the movable component is a rigid component or has at least one rigid outer shell. As a result, the movable component deforms only insignificantly when the underwater body is exposed under water to the water pressure. The underwater body maintains its hydrodynamic shape substantially even at different depths.
  • the movable component has a flexible outer shell, for example in the manner of a balloon or a windsock.
  • This configuration makes it possible to store the flexible component with little space, for example inside the case, as long as the flexible component is to remain in the retracted state.
  • the fluid is directed into the moving component.
  • the introduced fluid stretches the flexible outer shell, thereby increasing the volume of the movable component and then curing in the enlarged movable component.
  • the fluid inflates the flexible outer shell and then cures in the inflated outer shell.
  • the underwater body is designed to be used underwater, and may have its own drive or be towed by another vehicle through the water.
  • the underwater body may be designed for civil and / or military purposes and may include sensors and / or actuators.
  • the underwater body can operate autonomously, ie without external command.
  • the underwater body is an unmanned autonomous underwater vehicle (AUV) or even a manned submarine.
  • the underwater body automatically triggers the step that the expansion agent directs the fluid into the cavity.
  • the underwater body is configured to receive setting commands from a remote platform, such as a surface vessel or an aircraft.
  • the underwater body is for example, a remote controlled unmanned underwater vehicle (ROV), an underwater robot, an underwater glider, or an underwater hull, such as a torpedo that is controlled via a fiber optic cable.
  • ROV remote controlled unmanned underwater vehicle
  • Such a control command causes, for example, that the expansion medium directs the fluid into the cavity.
  • the control commands are wirelessly, in particular by underwater communication, or routed via a cable from the remote platform to the underwater body.
  • the underwater body is dropped from an aircraft, such as a helicopter or an airplane, and falls into the water.
  • the aircraft transports the underwater body to a desired location.
  • the underwater body is dropped into the water from a platform in the water, for example from a surface ship or a stationary platform in the water.
  • the movable component is in the retracted position while the underwater body is being transported by the aircraft or watercraft so that the underwater body has the smallest possible volume during transport.
  • the dropped underwater body sinks in the water.
  • the movable component is moved to the extended position, and the volume of the underwater body in the water is increased, so that also the buoyancy acting on the underwater body is increased.
  • the underwater body now has a volume such that the weight of the displaced water is approximately equal to the weight of the underwater body and the underwater body approximately floats in the water. In another embodiment, the weight of the displaced water is greater than the weight of the underwater body, so that the underwater body rises again to the water surface and can be collected.
  • Figure 1 is a highly schematic sectional view of an underwater body with a folding envelope.
  • Figure 2 is a highly schematic sectional view of an underwater body with a displaceable shell segment in the front region of the underwater body.
  • Fig. 3 is a highly schematic sectional view of an underwater body with an expandable shell segment and a propeller drive arranged thereon.
  • the three figures show an underwater body 101, 201, 301, which moves in a direction of travel from left to right.
  • FIG. 1 a first embodiment of the invention is shown.
  • An underwater body 101 has a shell 103. Outside of the shell 103, a folding envelope 107 is arranged.
  • the folding envelope 107 is segmented and preferably arranged circumferentially around a longitudinal axis of the underwater body 101 and fastened by means of hinges 109 to the shell 103 of the underwater body 101.
  • the hinges 109 are connected to a servomotor 1 1 1.
  • a respective outlet of the respective mounting foam cartridges 1 13, 1 15, 1 17 and 1 19 is guided by the shell 103 of the underwater body 101 to the outside and are located between the folding envelope 107 and the outside of the shell 103.
  • the cartridges 1 13 to 1 19 belong to the expansion means of the first embodiment.
  • the expansion means comprises a component which holds the mounting foam 121 in the cartridges 1 13 to 1 19 in liquid or foamy state and thus prevents the mounting foam 121 already in a Cartridge 1 13 to 1 19 hardens, which is unintentional.
  • the underwater body 101 has a propeller drive 105.
  • the folding envelope 107 While the underwater body 101 is being transported, for example, in an aircraft, the folding envelope 107 is in a transport position, in which the flap 107 bears directly against the shell 103 of the underwater body. By means of a predetermined breakage holder, not shown, the folding envelope 107 is locked in this folded position. About the planned location of the underwater body 101 is dropped from the aircraft, not shown, into the sea or other waters and immersed in the water.
  • the underwater body 101 is automatically transferred from the transport position to a drive position when a predetermined event has occurred.
  • Fig. 1 shows the folding envelope 107 in this drive position.
  • This predetermined event occurs, for example, when a predetermined period of time has elapsed since being dropped from the aircraft.
  • a sensor (not shown) of the underwater body 101 detects the event that the underwater body 101 has reached the water, and the predetermined event occurs when a predetermined time has elapsed after this detection.
  • a depth sensor aboard the underwater body 101 measures the current depth of submersion of the underwater body 101 sinking in the water and in the transport position. As soon as the measured current diving depth coincides with a predetermined diving depth, the step is automatically triggered to transfer the underwater body from the transport position to the travel position.
  • the servomotor 1 1 1 releases the pivots 109.
  • the four mounting foam cartridges 1 13, 1 15, 1 17 and 1 19 are activated. For example, an opening in a cartridge 1 13 to 1 19 is opened in each case.
  • mounting foam 121 is released from the mounting foam cartridges 1 13, 1 15, 1 17 and 1 19, for example, because the liquid mounting foam 121 in the cartridge 1 13 to 1 19 was under pressure.
  • the release of the mounting foam 121 causes that the predetermined breakage bracket breaks and the lock is thereby released.
  • the released mounting foam 121 pushes against the flap 107.
  • the servomotor pivots 1 1 1, the folding envelope 107 away from the shell 103 of the underwater body 101st
  • the flap 107 is moved away from the shell 103 and unfolded to its maximum position.
  • a cavity is formed between the unfolded folding envelope 107 and the shell 103.
  • the mounting foam 121 hardens and thereby permanently locks the folding envelope 107.
  • the folding envelope 107 now has the shape of a truncated cone which surrounds the envelope 103.
  • the diameter of the folding envelope 107 increases in a direction toward the rear of the underwater body 101, so that further a favorable hydrodynamic shape is achieved.
  • the flip-flop 107 is held permanently in the maximum position, the volume of the underwater body 101 is permanently increased. It is also possible that the folding envelope 107 is swung out only to an intermediate position and the mounting foam 121 holds the folding envelope 107 in this intermediate position. In one embodiment is set in advance in a control program, in which position the folding envelope 107 is to be unfolded and locked there. This position may depend on a desired water depth and / or on the water temperature. In another embodiment, a stop member (not shown) limits the possible movement of the flip cover 107 away from the sheath 103. In a preferred embodiment, this stop member may be fixed in one of several possible positions such that a selected one of several possible volumes of the underwater body 101 is achieved.
  • each folding envelope 107 is connected to one spring element each.
  • This spring element endeavors to hold the folding envelope 107 in the transport position, ie in the position in which the folding envelope 107 rests against the envelope 103 of the underwater body 101.
  • the released mounting foam 121 pivots the folding envelope 107 against the spring force of this spring element of the shell 103 away.
  • the position which the swung-out folding envelope 107 reaches depends, on the one hand, on the spring force and, on the other hand, on the quantity of released assembly foam 121. At least one of these two parameters can be adjusted depending on a desired water depth and / or the water temperature.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention.
  • the underwater body 201 comprises a casing 203 and a propeller drive 205.
  • the casing 203 of the underwater body 201 comprises a sequence with four casing segments, namely a first casing segment 223, a second casing segment 225, a third casing segment 227 and a traverse direction from left to right Fourth sheath segment 229.
  • a first mounting foam cartridge 213 and a second mounting foam cartridge 215 are attached to the sheath 203, such as the first sheath segment 223.
  • One outlet of each of the cartridges 213 and 215 leads to the interior of the second sheath segment 225.
  • the second sheath segment 225 can be displaced relative to the third shell segment 227 along the longitudinal axis of the underwater body 201.
  • An optional linear motor 231 is capable of moving the second shell segment 225 relative to the shell 203.
  • a guide means (not shown) guides the second sheath segment 225 in movement relative to the third sheath segment 227.
  • the underwater body 201 has a compact shape with the smallest possible length and the smallest possible volume.
  • a flexible seal is disposed between the second sheath segment 225 and the third sheath segment 227. Between the second shell segment 225 and the first shell segment 223, a flexible seal is preferably also arranged. These flexible seals maintain their sealing effect even when the second sheath segment 225 moves.
  • the underwater body 201 is automatically transferred to a drive position.
  • Fig. 2 shows the underwater body 201 in this ride position.
  • the following steps are performed. From the first mounting foam cartridge 213 and the second mounting foam cartridge 215, mounting foam 221 exits.
  • the exiting mounting foam 221 causes the second sheath segment 225 to be displaced away from the third sheath segment 227. This increases the length and volume of the underwater body 201.
  • the linear motor 231 moves the second shell segment 225. It is possible that additionally a gas, for example compressed air, is introduced into the second shell segment 225 and additionally contributes to the displacement of the second shell segment 225.
  • a gas for example compressed air
  • the second shell segment 225 By displacing the second shell segment 225, a cavity is formed inside the second shell segment 225.
  • the mounting foam 221 flows into the second shell segment 225 and cures there.
  • the cured mounting foam 221 prevents water from entering the hollow interior of the second shell segment 225.
  • the first segment 223 is fixedly connected to the second envelope segment 225 and is also displaced away from the third envelope segment 227.
  • the diameter of the second sheath segment 225 is greater than the diameter of the first sheath segment 223. As a result, the volume of the underwater body 201 is increased even if the first sheath segment 223 is firmly connected to the third sheath segment 227.
  • the leaked mounting foam 221 cures in the created cavity and thereby secures the sliding second sheath segment 225 relative to the third sheath segment 227.
  • the amount by which the volume is increased depends on the amount of released mounting foam 221 that can be adjusted.
  • the linear motor 231 and / or a stop element limit the possible movement of the second envelope segment 225 away from the third envelope segment 227 and thereby define the amount of volume increase.
  • the underwater body 301 has a shell 303, which is in a sequence of five Is divided into a first envelope segment 323, a second envelope segment 325, a third envelope segment 327, a fourth envelope segment 329 and a fifth envelope segment 333.
  • the fifth envelope segment 333 is arranged at the rear of the underwater body 301 and carries the propeller drive 305 On the bow side, the fifth shell segment 333 is connected to a first mounting foam cartridge 313 and a second mounting foam cartridge 315.
  • the cartridges 313 and 315 are mounted on the rear wall of the fourth segment 329 and their outlets lead into the fifth shell segment 333.
  • the first four shell segments 323 to 329 are firmly connected together.
  • the fifth shell segment 333 encloses a hollow interior and can be moved relative to the fourth shell segment 329 along the longitudinal axis of the underwater body 301 to the rear.
  • a guide means guides the fifth shell segment 333 in movement relative to the fourth shell segment 329.
  • the fifth shell segment 333 is inserted into the fourth shell segment 329.
  • An arresting wedge not shown, locks the fifth envelope segment 333 in this position.
  • the propeller drive 305 is located directly on the rear end of the fourth Hüllensegments 329.
  • Fig. 3 shows the underwater body 301 in the travel position.
  • the locking of the fifth sheath segment 333 is released.
  • the mounting foam 321 is released from the first mounting foam cartridge 313 and the second mounting foam cartridge 315.
  • the released mounting foam 321 penetrates into the cavity inside the fifth shell segment 333.
  • the released mounting foam 321 thereby exerts a pressure on the fifth shell segment 333.
  • the fifth casing segment 333 together with the propeller drive 305 is pushed out of the fourth casing segment 329, specifically away from the fourth casing segment 329.
  • the released assembly foam 321 completely fills the cavity in the fifth casing segment 333 or at least partially and hardens.
  • the fifth hull segment 333 is permanently fixed in the extended position.
  • the optional linear motor 331 pushes the fifth envelope segment 333 away from the fourth envelope segment 329. It is possible that in addition a gas, for example compressed air, is introduced into the fifth envelope segment 333.
  • the linear motor 331 and / or an unillustrated drive member limits the linear movement of the fifth sheath segment 333 away from the fourth sheath segment 329. Again, the amount of volume magnification can be adjusted by adjusting the amount of released mounting foam 321 and / or the segment via which the linear motor 331 shifts the fifth shell segment 333, is set accordingly or by the stop element being fixed accordingly.
  • the folding envelope 107 is able to pivot
  • fifth, expandable shell segment carries the propeller drive 305

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Unterwasserkörper (101) mit einem beweglichen Bestandteil (107), der sich in eine ausgefahrener Position bringen lässt und dadurch das Volumen des Unterwasserkörpers (101) vergrößert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Unterwasserkörpers. Ein Expansionsmittel (113, 115, 117, 119) vermag ein Fluid (121) in einem Hohlraum zu leiten. Der Hohlraum steht in einer Wirkverbindung mit dem beweglichen Bestandteil (107). Indem das Fluid (121) in den Hohlraum geleitet wird, wird der bewegliche Bestandteil (107) relativ zur Hülle (103) des Unterwasserkörpers (101) in die ausgefahrene Position bewegt. Das Fluid (121) härtet im Hohlraum aus. Das ausgehärtete Fluid (121) im Hohlraum hält den beweglichen Bestandteil (107) in der ausgefahrenen Position.

Description

Unterwasserkörper mit veränderbarem Volumen und Verfahren zum Betreiben eines solchen Unterwasserkörpers
Die Erfindung betrifft einen Unterwasserkörper mit einem beweglichen Bestandteil, der sich in eine ausgefahrener Position bringen lässt und dadurch das Volumen des Unterwasserkörpers vergrößert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Unterwasserkörpers.
Ein Unterwasserkörper, beispielsweise ein autonomes unbemanntes Unterwasserfahrzeug (AUV) oder ein Unterwasser-Laufkörper oder Unterwassergleiter, muss oft in einem Luftfahrzeug oder Wasserfahrzeug zu einem Einsatzort transportiert werden, wenn eine Küste eine schlechte landseitige oder wasserseitige Zugänglichkeit aufweist, eine Einbringvorrichtung an Land nicht installiert oder eine schwimmende Transportplattform, beispielsweise aufgrund von hohem Wellengang oder Felsen, nicht verwendet werden kann. Der Transport eines Unterwasserkörpers in einem Luftfahrzeug, beispielsweise in einem Hubschrauber, erfordert eine sehr kompakte Form des Unterwasserkörpers. Eine derartige kompakte Ausgestaltung des Unterwasserkörpers bringt jedoch im Wasser die Nachteile eines nicht genügenden Auftriebes und/oder einer ungünstigen Dichte des Unterwasserkörpers sowie ggf. ungünstige Laufeigenschaften mit sich.
Andererseits ist aufgrund der beengten Platzverhältnisse in einem Luftfahrzeug eine geringe Abmessung des Unterwasserkörpers und in vielen Fällen aufgrund des Abwurfes des Unterwasserkörpers aus dem Luftfahrzeug eine hohe Dichte des Unterwasserkörpers für ein schnelles Eintauchen in das Gewässer erwünscht.
DE 836603 C zeigt ein Klein-U-Boot, dessen Bootskörper aus zwei Teilen a und b besteht, die ineinander gesteckt sind. Genauer: Die Längswand des Teils a hat zwei einzelne Wände, zwischen denen das Teil b eingeschoben ist. Der Teil b lässt sich relativ zum Teil a linear verschieben. Indem das Teil b vom Teil a weg verschoben wird, wird das Volumen des Klein-U-Boots vergrößert. Zwei gegenüberliegende Zahnstangen e greifen in jeweils ein Getriebe ein. Die hinteren Enden der Zahnstangen e sind fest mit dem Teil b verbunden, die beiden Getriebe fest mit dem Teil a. Die beiden Antriebe der Zahnstangen e sind miteinander gekoppelt.
FR 2830837 A1 zeigt ein Unterwasserfahrzeug (PAP 104 - « Poisson Auto Propulse », P), welches an einem Kabel geführt wird (filoguide) und beispielsweise Minen am Meeresgrund zerstören kann. Nach einem Einsatz soll dieses Unterwasserfahrzeug PAP 104 wieder an die Oberfläche auftauchen können. Daher sind zwei Ballons in gefaltetem Zustand (deux ballons replies 1 a) in einem Hohlraum aufgenommen, der von einem zweiteiligen Verschluss (deux demi carenage 1 c) verschlossen ist, vgl. Fig. 1 . Eine Verriegelung (verrou 1 h) verbindet die beiden Verschluss-Teile 1 c miteinander (deux demi carenage 1 c, fixes entre eux, pour la navigation, par les verrous 1 h). Jeder Ballon 1 a ist mittels eines Halteelements (contre-forme 1 e) an die Innenwand eines Verschluss-Teils 1 c montiert. Jedes Verschluss-Teil 1 c ist dergestalt an einer
Aufnahmeeinheit (adapteur 4) montiert, dass der Verschluss-Teil 1 c um eine Achse 1 g schwenkbar ist.
Jeder Ballon vermag im aufgeblasenen Zustand 1 b beispielsweise sieben Liter aufzunehmen, vgl. Fig. 1 . Aus einer Quelle von Pressluft (l'actionneur d'air 6) lässt sich Pressluft über eine pneumatische Verbindung (distribution de l'air 5) in einen Ballon 1 a, 1 b leiten, um ihn aufzublasen. Diese Quelle 6 umfasst beispielsweise eine Pressluft- Flasche 6a (bouteille de gaz comprime 6a) mit einem Anschlusskörper (corps 6b) und einem verschiebbaren Kolben (piston coulissant 6c), der wahlweise den Austritt von Pressluft ermöglicht oder verhindert, vgl. Fig. 3. FR 2943615 A1 zeigt einen Unterwasserkörper (flotteur) mit einem Rumpf (fuselage 101 ), an dem zwei bewegliche zylinderförmige Bestandteile (deux appendices mobiles 121 , 122 cylindriques) montiert sind. Jeder Bestandteil 121 , 122 lässt sich entlang einer Achse ein zwei verschieben, die senkrecht auf der Längsachse 1 1 des Rumpfs 101 steht. Fig. 1 a zeigt die beiden Bestandteile 121 , 122 in einer eingezogenen Position (position rentre), Fig. 1 b in einer ausgefahrenen Position (position sorti). Wenn die Bestandteile 121 , 122 eingezogen sind, so hat der Unterwasserkörper sein minimales Volumen, wenn sie ausgefahren sind, sein maximales Volumen. In einer Ausgestaltung vermag eine doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheit (verin ä double effet) einen Bestandteil 121 relativ zum Rumpf 101 zu verschieben, vgl. Fig. 2a. Der Zylinder 151 ist am Rumpf 101 montiert, die Kolbenstange 152 am Bestandteil 121 . Ein Kugellager 161 , 162, 163 verhindert das Eindringen von Wasser. In einer anderen Ausgestaltung ist ein nachgiebiges Membran (membrane souple 181 , membrane 182) zwischen dem Bestandteil 121 und dem Rumpf 101 montiert, vgl. Fig. 2b und Fig. 2c.
In US 6923105 B1 wird ein Unterwasser-Laufkörper (counter-measure device 10) mit einer zylinderförmigen Hülle 12 beschrieben, der einen angreifenden Torpedo zu zerstören vermag. An der Hülle 12 sind ein Antrieb (thrusters 22), eine Waffe (gun 14) sowie mehrere aufblasbare Kammern (inflatable Chambers 24) montiert. Dank der Kameraden 24 liegt der Schwerpunkt (center of mass) des Körpers 10 nahe dem
Auftriebspunkt (center of buoyancy).
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Unterwasserkörper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 16 bereitzustellen, welche auf einfache Weise bewirken, dass der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt wird und dort verbleibt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Unterwasserkörper mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren mit den in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Der lösungsgemäße Unterwasserkörper umfasst
- eine Hülle,
- einen beweglichen Bestandteil,
- ein Expansionsmittel und
- einen Hohlraum. Der bewegliche Bestandteil lässt sich relativ zur Hülle aus einer eingezogenen Position in eine ausgefahrene Position bewegen. Wenn der bewegliche Bestandteil aus der eingezogenen in die ausgefahrene Position bewegt wird, wird das Volumen des Unterwasserkörpers vergrößert.
Das Expansionsmittel vermag ein Fluid in den Hohlraum zu leiten. Der Hohlraum steht in einer Wirkverbindung mit dem beweglichen Bestandteil. Der Vorgang, Fluid in den Hohlraum zu leiten, bewirkt, dass der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt wird.
Das Fluid im Hohlraum härtet aus. Das ausgehärtete Fluid im Hohlraum hält den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position.
Der erfindungsgemäße Unterwasserkörper vermag automatisch sein Volumen zu verändern. Falls der bewegliche Bestandteil in der eingezogenen Position ist, so hat der Unterwasserkörper ein kleineres Volumen. Falls der bewegliche Bestandteil in der ausgefahrenen Position ist, so hat der Unterwasserkörper ein größeres Volumen. Dadurch erfüllt der Unterwasserkörper die beiden einander widersprechenden Anforderungen, nämlich dass der Unterwasserkörper einerseits beim Transport ein möglichst kleines Volumen und andererseits beim Einsatz im Wasser ein ausreichend großes Volumen aufweisen soll. Bekanntlich ist der Auftrieb, den ein Körper im Wasser erfährt, gleich dem Gewicht des vom Körper verdrängten Wassers. In vielen Anwendungen wird angestrebt, dass der Auftrieb eines Unterwasserkörpers annähernd gleich dem Gewicht ist, so dass es nicht oder nur im geringen Maße erforderlich ist, einen Unterwasserkörper mit Hilfe eines Höhenruders in einer gewünschten Wassertiefe zu halten. Ein Höhenruder verändert nur dann die Tauchtiefe, wenn der Unterwasserkörper bewegt wird, während eine Volumenänderung auch bei einem Unterwasserkörper wirkt, der aktuell nicht durchs Wasser bewegt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird insbesondere dann erzielt, wenn der Unterwasserkörper aus einem Luftfahrzeug oder einem Überwasserfahrzeug abgeworfen werden soll. Nach dem Auftreffen auf das Wasser soll der Unterwasserkörper eine gewünschte Wassertiefe erreichen. Solange der Unterwasserkörper im Wasser und oberhalb dieser Wassertiefe ist, soll der Auftrieb geringer als das Gewicht sein, so dass der Unterwasserkörper absinkt. Die Erfindung ermöglicht es, den beweglichen Bestandteil so zu bewegen, dass er die ausgefahrene Position bei Erreichen der gewünschten Wassertiefe annimmt.
Möglich ist auch, dass der Unterwasserkörper mit dem beweglichen Bestandteil in der eingezogenen Position eine vorgegebene Aufgabe ausführt und anschließend der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt wird. Der Unterwasserkörper kann eine gewünschte hydrodynamische Form aufweisen, wenn der bewegliche Bestandteil in der eingezogenen Position ist. In dem der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt wird, wird das Volumen des Unterwasserkörpers dergestalt vergrößert, dass der Auftrieb größer als das Gewicht ist und der Unterwasserkörper an die Wasseroberfläche schwimmt, wo er wieder eingesammelt werden kann.
Außerdem reduziert der bewegliche Bestandteil in der eingezogenen Position in vielen Fällen das Risiko, dass der Unterwasserkörper beim Transport oder auch beim Abwurf in das Wasser beschädigt wird.
Lösungsgemäß leitet das Expansionsmittel ein Fluid in den Hohlraum. Der Hohlraum steht in einer Verbindung mit dem beweglichen Bestandteil. Indem das Fluid in den Hohlraum eingeleitet wird, wird der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt. Dieses Merkmal vermeidet die Notwendigkeit, dass ein Stellantrieb, beispielsweise ein elektrischer Linearmotor oder eine hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit, den beweglichen Bestandteil bewegt. Ein solcher Stellantrieb muss mit Energie versorgt werden und muss mechanisch mit dem beweglichen Bestandteil gekoppelt werden. Das Expansionsmittel braucht lediglich in einer Fluidverbindung mit dem Hohlraum zu stehen. Eine solche Fluidverbindung lässt sich in vielen Ausgestaltungen leichter herstellen als eine mechanische Verbindung zwischen einem Stellantrieb und dem beweglichen Bestandteil. Möglich ist aber, das lösungsgemäße Expansionsmittel mit einem Stellantrieb für den beweglichen Bestandteil zu kombinieren. Lösungsgemäß härtet das Fluid im Hohlraum aus. Das ausgehärteten Fluid hält den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position. Das ausgehärteten Fluid verhindert, dass der Druck des umgebenden Wassers den beweglichen Bestandteil wieder aus der ausgefahrenen Position weg bewegt. Das Volumen des Unterwasserkörpers und somit im Wesentlichen auch der Auftrieb bleiben konstant.
Diese Merkmale führen zu einer besonders einfachen Ausgestaltung, um den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position zu halten. Das Fluid härtet von alleine im Hohlraum aus, ohne dass erforderlich ist, eine Eigenschaft des Fluids zu messen oder auf das Fluid im Hohlraum einzuwirken. Möglich, aber dank der Erfindung nicht erforderlich ist, dass eine Arretiereinheit aktiviert wird und den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position hält. Der Mechanismus, um das Volumen des Unterwasserkörpers zu vergrößern, benötigt daher nur wenige Komponenten, die aktiv und in gesteuerter Weise bewegt werden, insbesondere eine Komponente, die ein Einleitung des Fluid in den Hohlraum auslöst. Der bewegliche Bestandteil selber kann als ein rein passives Bauteil ausgelegt sein.
In einer Ausführungsform umgibt der bewegliche Bestandteil den Hohlraum vollständig oder wenigstens teilweise. Das Expansionsmittel leitet das flüssige Fluid also in einen Hohlraum im Inneren des beweglichen Bestandteils. Die Einleitung von Fluid hat zur Folge, dass der bewegliche Bestandteil relativ zur Hülle in die ausgefahrene Position bewegt wird. Das Fluid härtet im Inneren des beweglichen Bestandteils aus und hält dadurch den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum über eine Kolben- Zylinder-Einheit mit dem beweglichen Bestandteil verbunden. Der Hohlraum wird in einer Kammer der Kolben-Zylinder-Einheit gebildet. Das Expansionsmittel leitet das Fluid also in diese Kammer, das Fluid in der Kammer verschiebt den Kolben, die Verschiebung des Kolbens verschiebt den beweglichen Bestandteil in die ausgefahrene Position, und das Fluid härtet in dieser Kammer aus. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den weiteren Bestandteil räumlich entfernt von dem Hohlraum für das Fluid anzuordnen. Der weitere Bestandteil braucht nicht notwendigerweise einen Hohlraum aufzuweisen. Diese Ausgestaltung erleichtert es, den beweglichen Bestandteil auszulegen und an vorgegebene Anforderungen anzupassen, beispielsweise an eine gewünschte hydrodynamische Form des Unterwasserkörpers.
In einer Ausgestaltung ist ein flächiges Element an die Außenseite der Hülle des Unterwasserkörpers montiert. Das flächige Element gehört zum beweglichen Bestandteil und lässt sich relativ zur Hülle verschwenken. Indem das flächige Element von der Hülle weg verschwenkt wird, wird das flächige Element in eine ausgefahrene Position bewegt, und das Volumen des Unterwasserkörpers wird vergrößert. Der Hohlraum wird zwischen dem flächigen Element und der Außenseite der Hülle gebildet. Diese Ausgestaltung erleichtert es, die Hülle des Unterwasserkörpers aus einem einzigen Stück zu fertigen und / oder so auszugestalten, dass die Hülle einem vorgegebenen Wasserdruck standhalten kann. Der Platz im Inneren der Hülle steht vollständig für weitere Komponenten des Unterwasserkörpers zur Verfügung.
In einer Ausführungsform umgibt das flächige Element vollständig den Hohlraum. In einer anderen Ausgestaltung umgibt das flächige Element in der ausgefahrenen Position nur teilweise den Hohlraum. Das ausgehärtete Fluid im Hohlraum kommt mit der Umgebung, beispielsweise mit dem umgebenden Wasser, in Berührung.
In einer Ausgestaltung erstreckt sich die Hülle des Unterwasserkörpers entlang einer Längsachse. Der bewegliche Bestandteil lässt sich relativ zur Hülle entlang der Längsachse verschieben, also in eine Bewegungsrichtung parallel zur Längsachse. Der bewegliche Bestandteil kann ein Segment der Hülle bilden. Möglich ist, dass der bewegliche Bestandteil in der eingezogenen Position teleskopartig mit der Hülle oder dem Rest der Hülle überlappt. Zwischen dem beweglichen Bestandteil und der Hülle oder dem Rest der Hülle kann eine flexible Dichtung angeordnet sein.
Indem der bewegliche Bestandteil entlang der Längsachse in die ausgefahrene Position verschoben wird, werden die Länge und das Volumen des Unterwasserkörpers vergrößert. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass der Durchmesser oder allgemeiner jede Abmessung des Unterwasserkörpers in einer Ebene senkrecht zur Längsachse konstant bleibt, und zwar unabhängig von der Position des beweglichen Bestandteil. Die hydrodynamischen Eigenschaften des Unterwasserkörpers werden nicht wesentlich verändert, wenn der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position bewegt wird.
Der bewegliche Bestandteil kann insbesondere am Heck oder am Bug der Hülle des Unterwasserkörpers angeordnet sein. Möglich ist auch, dass der bewegliche Bestandteil in eine Richtung senkrecht auf die oder schräg zur Längsachse in die ausgefahrene Position bewegt wird.
Das Expansionsmittel ist bevorzugt im Inneren der Hülle und in einer Ausgestaltung außerhalb des beweglichen Bestandteils angeordnet. Die Hülle schützt das Expansionsmittel vor Umgebungseinflüssen. Wenn das Expansionsmittel außerhalb des beweglichen Bestandteils angeordnet ist, so wird es nicht mitbewegt, wenn der bewegliche Bestandteil relativ zur Hülle bewegt wird. Dadurch braucht nur eine geringere Masse bewegt zu werden.
Das Fluid ist in einem flüssigen oder gasförmigen Zustand, wenn es in den Hohlraum fließt, und härtet im Hohlraum aus. In einer Ausgestaltung ist das Fluid vollständig an Bord des Unterwasserkörpers vorhanden. In einer anderen Ausgestaltung wird eine Substanz an Bord des Unterwasserkörpers in den Hohlraum geleitet. Der Vorgang, dass das Fluid im Hohlraum aushärtet, wird wenigstens teilweise dadurch herbeigeführt, dass umgebendes Wasser in den Hohlraum geleitet wird. Das Wasser im Hohlraum bewirkt, dass die Substanz im Hohlraum aushärtet. Das Fluid im Hohlraum härtet beispielsweise durch einen chemischen Prozess oder durch Erhitzen aus.
In einer Ausgestaltung ist das Fluid ein Montageschaum und / oder umfasst Polyurethan. Möglich ist, einen Montageschaum zu verwenden, der auch zum Abdichten von Gebäuden verwendbar ist. Diese Ausgestaltung erspart die Notwendigkeit, ein spezielles Fluid herzustellen. Vielmehr lässt sich handelsüblicher Montageschaum verwenden. Das Expansionsmittel umfasst mindestens einen Behälter, beispielsweise eine Kartusche, mit dem Montageschaum. Indem eine Öffnung dieser oder jeder Kartusche geöffnet wird, tritt der Montageschaum aus der Kartusche aus und wird in den Hohlraum geleitet. Vorzugsweise umfasst das Expansionsmittel mehrere Kartuschen, so dass auch beim Ausfall einer Kartusche noch ausreichend viel Fluid zur Verfügung steht. Vorzugsweise wird das Fluid in der oder jeder Kartusche unter einem Überdruck in einem flüssigen Zustand gehalten. Die oder jede Kartusche ist bevorzugt ein Einwegbehälter für das Fluid.
In einer Ausgestaltung wird mindestens ein Behälter mit dem Fluid vorab hergestellt und in den Unterwasserkörper verbracht. In einer anderen Ausgestaltung wird das Fluid oder wenigstens eine Komponente des Fluid im Unterwasserkörper selber erzeugt, beispielsweise durch einen chemischen Prozess.
Nach dem Aushärten ist das Fluid im Hohlraum mechanisch stabil. Wenigstens vor dem Aushärten umfasst das Fluid beispielsweise Isocyanat und Polyol in einem Aerosol- Gemisch. Sobald das Fluid den Behälter verlassen hat und in den Hohlraum eingelassen wurde, schäumt das Fluid und reagiert mit der Feuchtigkeit der Luft oder mit der Feuchtigkeit an den Innenwänden des Hohlraums. Möglich ist auch, dass das flüssige Fluid im Behälter zwei verschiedene Komponenten umfasst, die im Hohlraum miteinander reagieren, wobei die eine Komponente als Vernetzer und oder als Härter fungiert. Diese beiden Komponenten können in zwei verschiedenen Behältern gelagert sein und erst im Hohlraum miteinander reagieren.
Vorzugsweise wird Fluid gleichzeitig über mehrere Einlässe in den Hohlraum eingelassen. Diese Ausgestaltung führt zu einer gleichmäßigen Verteilung des Fluid im Hohlraum verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der das Fluid nur durch einen einzigen Einlass in den Hohlraum fließt.
Lösungsgemäß wird der bewegliche Bestandteil dadurch in die ausgefahrene Position bewegt, dass das Expansionsmittel das Fluid in den Hohlraum leitet. In einer Ausgestaltung bewegt zusätzlich ein Stellantrieb den beweglichen Bestandteil relativ zur Hülle in die ausgefahrene Position. Die Kombination dieser beiden Mechanismen, um den beweglichen Bestandteil zu bewegen, spart Zeit ein und bewirkt Redundanz. Wenn der eine Mechanismus ausfällt, so bewirkt bevorzugt der andere Mechanismus alleine die gewünschte Volumen-Vergrößerung. In einer Ausgestaltung lässt sich eine Arretiereinheit aus einer Arretier-Zustand in einen Freigabe-Zustand bewegen. Die Arretiereinheit umfasst beispielsweise ein Klappelement und / oder ein Keilelement. In dem Arretier-Zustand arretiert die Arretiereinheit den beweglichen Bestandteil. In dem Freigabe-Zustand ermöglicht die Arretiereinheit, dass der bewegliche Bestandteil relativ zur Hülle bewegt wird. Die Arretiereinheit im Arretier-Zustand verhindert eine ungewollte Bewegung des beweglichen Bestandteils relativ zur Hülle. Möglich ist, dass ein Stellantrieb zusätzlich als die Arretiereinheit fungiert oder dass eine Arretiereinheit zusätzlich zum Stellantrieb verwendet wird. In einer Fortbildung dieser Ausgestaltung hält die Arretiereinheit den beweglichen Bestandteil in der eingezogenen Position. Dadurch verhindert die Arretiereinheit insbesondere, dass der bewegliche Bestandteil bei einem Transport des Unterwasserkörpers unbeabsichtigt aus der eingezogenen Position bewegt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Unterwasserkörper beim Transport sein kleinstmögliches Volumen beibehält. Möglich ist auch, dass die Arretiereinheit den beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position hält.
In einer Ausgestaltung überführt ein Stellglied die Arretiereinheit aus dem Arretier- Zustand in den Freigabe-Zustand. In einer anderen Ausgestaltung bewirkt die Einleitung von Fluid in den Hohlraum, dass die Arretiereinheit in den Freigabe-Zustand überführt wird, beispielsweise indem der Druck des Fluid im Hohlraum die Arretiereinheit in den Freigabe-Zustand zwingt oder auch die Arretiereinheit zerbricht, so dass sie nicht mehr die arretierende Funktion ausübt. In einer Ausgestaltung misst ein Fluid-Sensor an Bord des Unterwasserkörpers, wie viel Fluid in den Hohlraum geleitet ist. Dieser Fluid-Sensor misst ein Maß für die Menge des Fluids, beispielsweise eine Zeitspanne oder einen Druck, den das Fluid ausübt, oder im Falle eines beweglichen Bestandteils mit einer flexiblen Außenhülle ein Maß für den Druck, den das Fluid auf die Außenhülle ausübt. Das Expansionsmittel leitet Fluid in den Hohlkörper, bis eine vorgegebene Menge von Fluid im Hohlkörper ist. Das Expansionsmittel arbeitet abhängig von Signalen des Fluid-Sensors. Sobald die vorgegebene Menge von Fluid im Hohlkörper ist, bricht das Expansionsmittel den Vorgang ab, Fluid in den Hohlraum zu leiten. Diese Ausgestaltung ist eine Möglichkeit, um den beweglichen Bestandteil in eine bestimmte ausgefahrene Position zu bewegen und damit ein bestimmtes Volumen des Unterwasserkörpers zu erzielen.
Lösungsgemäß lässt sich der bewegliche Bestandteil aus der eingezogenen in die ausgefahrene Position bewegen. Hierbei führt der bewegliche Bestandteil eine Bewegung relativ zur Hülle aus. In einer Ausgestaltung begrenzt ein Anschlagelement die mögliche Bewegung des beweglichen Bestandteils weg von der Hülle. Dieses Anschlagelement definiert damit die ausgefahrene Position des beweglichen Bestandteils und demzufolge das maximal erzielbare Volumen des Unterwasserkörpers. Diese Ausgestaltung macht es überflüssig, das Einfließen von Fluid in den Hohlraum zu überwachen und die eingeschlossene Menge von Fluid zu steuern oder zu regeln, um eine gewünschte ausgefahrene Position des beweglichen Bestandteils und damit ein gewünschtes Volumen des Unterwasserkörpers zu erzielen. Ausreichend ist, mindestens eine vorgegebene Menge von Fluid in den Hohlraum einzuleiten und dort aushärten zu lassen. Das Anschlagelement begrenzt die Bewegung des beweglichen Bestandteils, auch wenn die gesamte Menge des Fluids in den Hohlraum geleitet ist. Diese Ausgestaltung reduziert weiter die Anzahl von erforderlichen aktiv bewegten Komponenten und / oder von Sensoren des Unterwasserkörpers.
In einer Fortbildung dieser Ausgestaltung lässt sich das Anschlagelement in einer Position relativ zur Hülle fixieren, wobei diese Position aus mehreren möglichen Positionen ausgewählt wird. Den Vorgang, das Anschlagelement in einer ausgewählten Position zu fixieren, lässt sich vor dem Einsatz des Unterwasserkörpers durchführen. Indem eine bestimmte Position ausgewählt wird und das Anschlagelement in dieser ausgewählten Position fixiert wird, lässt sich ein Volumen von mehreren möglichen Volumina des Unterwasserkörpers mit dem beweglichen Bestandteil in der ausgefahrenen Position erzielen. Diese Ausgestaltung führt zu einem besonders einfachen Mechanismus, um ein gewünschtes Volumen zu erzielen, und erspart einen ansteuerbaren Stellantrieb, welcher den beweglichen Bestandteil in einer gewünschten Position hält, sowie einen Fluid-Sensor. Die Ausgestaltungen mit dem Anschlagelement und mit einem Stellantrieb oder dem Fluid-Sensor lassen sich auch miteinander kombinieren.
In einer Ausgestaltung wird der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position verbracht, nachdem der Unterwasserkorper beispielsweise aus einem Luftfahrzeug oder einem Überwasserfahrzeug abgeworfen wurde und anschließend eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. In einer Ausgestaltung aktiviert der Unterwasserkorper automatisch das Expansionsmittel und löst dadurch automatisch den Schritt aus, Fluid in den Hohlraum zu leiten, und zwar als Reaktion auf die Detektion eines Ereignisses. An Bord des Unterwasserkörpers ist ein Sensor vorhanden, welcher dieses Ereignis automatisch detektiert. Das Ereignis kann beispielsweise sein, dass der Unterwasserkorper sich im Wasser befindet oder dass der Unterwasserkorper sich in einer Wassertiefe befindet, die größer oder gleich einer vorgegebenen Wassertiefe ist. Der Sensor misst beispielsweise den Druck des umgebenden Wassers. Möglich ist, dass das Expansionsmittel aktiviert wird, nachdem der Sensor das Ereignis detektiert hat und eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Möglich ist auch, dass ein Zeitschalter aktiviert wird und das Ereignis detektiert, dass seit der Aktivierung des Zeitschalters eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Die Detektion dieses Ereignisses löst den Schritt aus, das Expansionsmittel zu aktivieren.
Die Ausgestaltung mit dem Sensor erleichtert es, die Volumen-Vergrößerung so durchzuführen, dass der Unterwasserkorper mit dem vergrößerten Volumen auf einer bestimmten Wassertiefe gehalten wird. Falls der Unterwasserkorper selber die aktuelle Wassertiefe messen kann, so braucht keine Zeitspanne vorgegeben zu werden, und der richtige Zeitpunkt zu Volumen-Vergrößerung hängt in geringerem Umfange von Umgebungsbedingungen wie Wasserströmungen und Wassertemperatur und Salzgehalt ab. In einer Ausgestaltung ist der bewegliche Bestandteil ein starres Bauteil oder besitzt wenigstens eine starre Außenhülle. Dadurch verformt sich der bewegliche Bestandteil nur unwesentlich, wenn der Unterwasserkörper unter Wasser dem Wasserdruck ausgesetzt ist. Der Unterwasserkörper behält seine hydrodynamische Form im Wesentlichen auch bei unterschiedlichen Tauchtiefen bei.
In einer anderen Ausgestaltung besitzt der bewegliche Bestandteil eine flexible Außenhülle, beispielsweise nach Art eines Ballons oder eines Windsacks. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den flexiblen Bestandteil mit wenig Platz zu lagern, beispielsweise im Inneren der Hülle, solange der flexible Bestandteil im eingezogenen Zustand bleiben soll. Um den beweglichen Bestandteil in die ausgefahrene Position zu verbringen, wird das Fluid in den beweglichen Bestandteil geleitet. Das eingeleitete Fluid dehnt die flexible Außenhülle, vergrößert dadurch das Volumen des beweglichen Bestandteils und härtet dann im vergrößerten beweglichen Bestandteil aus. Beispielsweise bläst das Fluid die flexible Außenhülle auf und härtet dann in der aufgeblasenen Außenhülle aus.
Der Unterwasserkörper ist dazu ausgestaltet, unter Wasser eingesetzt zu werden, und kann einen eigenen Antrieb aufweisen oder von einem anderen Fahrzeug durchs Wasser geschleppt werden. Der Unterwasserkörper kann für zivile und / oder für militärische Zwecke ausgestaltet sein und kann Sensoren und / oder Aktoren umfassen.
Der Unterwasserkörper kann in einer Ausgestaltung autonom, d.h. ohne Befehl von außen, operieren. Beispielsweise ist der Unterwasserkörper ein unbemanntes autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV, autonomous underwater vehicle) oder auch ein bemanntes Unterseeboot. Der Unterwasserkörper löst automatisch den Schritt aus, dass das Expansionsmittel das Fluid in den Hohlraum leitet. In einer anderen Ausgestaltung ist der Unterwasserkörper dazu ausgestaltet, Stellbefehle von einer räumlich entfernten Plattform zu erhalten, beispielsweise von einem Überwasserschiff oder einem Luftfahrzeug. Der Unterwasserkörper ist beispielsweise ein ferngesteuertes unbemanntes Unterwasserfahrzeug (ROV, remotely operated vehicle), ein Unterwasserroboter, ein Unterwassergleiter oder ein Unterwasserlaufkörper, beispielsweise ein Torpedo, das über ein Glasfaserkabel gesteuert wird. Ein solcher Stellbefehl bewirkt beispielsweise, dass das Expansionsmittel das Fluid in den Hohlraum leitet. Die Stellbefehle werden drahtlos, insbesondere per Unterwasser-Kommunikation, oder über ein Kabel von der räumlich entfernten Plattform an den Unterwasserkörper geleitet.
In einer möglichen Anwendung wird der Unterwasserkörper aus einem Luftfahrzeug, beispielsweise einem Helikopter oder einem Flugzeug, abgeworfen und fällt ins Wasser. Das Luftfahrzeug transportiert den Unterwasserkörper zu einem gewünschten Einsatzort. In einer anderen möglichen Anwendung wird der Unterwasserkörper von einer Plattform im Wasser, beispielsweise von einem Überwasserschiff oder einer stationären Plattform im Wasser, ins Wasser abgeworfen. Der bewegliche Bestandteil ist in der eingezogenen Position, während der Unterwasserkörper vom Luftfahrzeug oder Wasserfahrzeug transportiert wird, so dass der Unterwasserkörper beim Transport das kleinstmögliche Volumen aufweist. Der abgeworfene Unterwasserkörper sinkt im Wasser. Nachdem der Unterwasserkörper vollständig im Wasser ist und beispielsweise eine vorgegebene Wassertiefe erreicht hat, wird der bewegliche Bestandteil in die ausgefahrene Position verbracht, und das Volumen des Unterwasserkörpers im Wasser wird vergrößert, so dass auch der Auftrieb, der auf den Unterwasserkörper wirkt, vergrößert wird.
In einer Ausgestaltung hat der Unterwasserkörper nunmehr ein solches Volumen, dass das Gewicht des verdrängten Wassers annähernd gleich dem Gewicht des Unterwasserkörpers ist und der Unterwasserkörper annähernd im Wasser schwebt. In einer anderen Ausgestaltung ist das Gewicht des verdrängten Wassers größer als das Gewicht des Unterwasserkörpers, so dass der Unterwasserkörper wieder an die Wasseroberfläche steigt und eingesammelt werden kann. Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Unterwasserkörper anhand dreier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine stark schematische Schnittdarstellung eines Unterwasserkörpers mit einer Klapphülle;
Fig. 2 eine stark schematische Schnittdarstellung eines Unterwasserkörpers mit einem verschiebbaren Hüllensegment im vorderen Bereich des Unterwasserkörpers;
Fig. 3 eine stark schematische Schnittdarstellung eines Unterwasserkörpers mit einem herausschiebbaren Hüllensegment und einen daran angeordneten Propellerantrieb.
Die drei Figuren zeigen einen Unterwasserkörper 101 , 201 , 301 , der in eine Fahrtrichtung von links nach rechts fährt.
In Fig. 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Ein Unterwasserkörper 101 weist eine Hülle 103 auf. Außen an der Hülle 103 ist eine Klapphülle 107 angeordnet. Die Klapphülle 107 ist segmentiert und bevorzugt rundumlaufend um eine Längsachse des Unterwasserkörpers 101 angeordnet und mittels Drehgelenken 109 an der Hülle 103 des Unterwasserkörpers 101 befestigt. Die Drehgelenke 109 sind mit einem Stellmotor 1 1 1 verbunden. Im Inneren des Unterwasserkörpers 101 befinden sich an einer Unterseite und einer Oberseite jeweils eine erste Montageschaum-Kartusche 1 13, eine zweite Montageschaum-Kartusche 1 15, eine dritte Montageschaum-Kartusche 1 17 und eine vierte Montageschaum- Kartusche 1 19, insgesamt also acht Kartuschen. Ein jeweiliger Auslass der jeweiligen Montageschaum-Kartuschen 1 13, 1 15, 1 17 und 1 19 ist durch die Hülle 103 des Unterwasserkörpers 101 nach außen geführt und befinden sich zwischen der Klapphülle 107 und der Außenseite der Hülle 103. Die Kartuschen 1 13 bis 1 19 gehören zu den Expansionsmittel des ersten Ausführungsbeispiels.
Weiterhin umfasst das Expansionsmittel eine Komponente, welche den Montageschaum 121 in den Kartuschen 1 13 bis 1 19 in flüssigem oder schaumförmigem Zustand hält und damit verhindert, dass der Montageschaum 121 bereits in einer Kartusche 1 13 bis 1 19 aushärtet, was ungewollt ist. Am Heck weist der Unterwasserkörper 101 einen Propellerantrieb 105 auf.
Während der Unterwasserkörper 101 beispielsweise in einem Luftfahrzeug transportiert wird, ist die Klapphülle 107 in einer Transport-Position, in der die Klappe 107 direkt an der Hülle 103 des Unterwasserkörpers anliegt. Mittels einer nicht gezeigten Sollbruchhalterung ist die Klapphülle 107 in dieser angeklappten Position arretiert. Über den geplanten Einsatzort wird der Unterwasserkörper 101 aus dem nicht gezeigten Luftfahrzeug ins Meer oder ein sonstiges Gewässer abgeworfen und taucht ins Wasser ein.
Der Unterwasserkörper 101 wird automatisch aus der Transport-Position in eine Fahrt- Position überführt, wenn ein vorgegebenes Ereignis eingetreten ist. Fig. 1 zeigt die Klapphülle 107 in dieser Fahrt-Position. Dieses vorgegebene Ereignis tritt beispielsweise dann ein, wenn seit dem Abwurf aus dem Luftfahrzeug eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Oder ein Sensor (nicht gezeigt) des Unterwasserkörpers 101 detektiert das Ereignis, dass der Unterwasserkörper 101 das Wasser erreicht hat, und das vorgegebene Ereignis tritt dann ein, wenn nach dieser Detektion eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist. Oder ein Tiefensensor an Bord des Unterwasserkörpers 101 misst die aktuelle Tauchtiefe des im Wasser absinkenden und in der Transport-Position befindlichen Unterwasserkörpers 101 . Sobald die gemessene aktuelle Tauchtiefe mit einer vorgegebenen Tauchtiefe übereinstimmt, wird automatisch der Schritt ausgelöst, den Unterwasserkörper aus der Transport-Position in die Fahrt-Position zu überführen.
Beim Übergang von der Transport-Position in die Fahrt-Position werden folgende Schritte durchgeführt: Der Stellmotor 1 1 1 gibt die Drehgelenke 109 frei. Die vier Montageschaum-Kartuschen 1 13, 1 15, 1 17 und 1 19 werden aktiviert. Beispielsweise wird jeweils eine Öffnung in einer Kartusche 1 13 bis 1 19 geöffnet. Dadurch wird Montageschaum 121 aus den Montageschaum-Kartuschen 1 13, 1 15, 1 17 und 1 19 freigesetzt, beispielsweise weil der flüssigem Montageschaum 121 in der Kartusche 1 13 bis 1 19 unter Überdruck stand. Die Freisetzung des Montageschaums 121 bewirkt, dass die Sollbruchhalterung bricht und die Arretierung dadurch gelöst wird. Der freigesetzte Montageschaum 121 drückt gegen die Klappe 107. Außerdem verschwenkt der Stellmotor 1 1 1 die Klapphülle 107 weg von der Hülle 103 des Unterwasserkörpers 101 . Durch diese beiden miteinander kombinierten Effekte wird die Klappe 107 von der Hülle 103 weg bewegt und auf ihre maximale Position ausgeklappt. Zwischen der ausgeklappten Klapphülle 107 und der Hülle 103 wird ein Hohlraum gebildet. Dieser Hohlraum wird mit Montageschaum 121 ausgefüllt. Der Montageschaum 121 härtet aus und arretiert dadurch dauerhaft die Klapphülle 107. Die Klapphülle 107 hat nunmehr die Form eines Kegelstumpfs, welche die Hülle 103 umgibt. Der Durchmesser der Klapphülle 107 vergrößert sich in eine Richtung auf das Heck des Unterwasserkörpers 101 , so dass weiterhin eine günstige hydrodynamische Form erzielt wird.
Weil die Klapphülle 107 dauerhaft in der maximalen Position gehalten wird, wird das Volumen des Unterwasserkörpers 101 dauerhaft vergrößert. Möglich ist auch, dass die Klapphülle 107 nur bis zu einer Zwischenposition ausgeschwenkt wird und der Montageschaum 121 die Klapphülle 107 in dieser Zwischenposition hält. In einer Ausgestaltung wird vorab in einem Steuerprogramm eingestellt, in welche Position die Klapphülle 107 ausgeklappt und dort arretiert werden soll. Diese Position kann von einer gewünschten Wassertiefe und / oder von der Wassertemperatur abhängen. In einer anderen Ausgestaltung begrenzt ein Anschlagelement (nicht gezeigt) die mögliche Bewegung der Klapphülle 107 weg von der Hülle 103. In einer bevorzugten Ausführungsform lässt sich dieses Anschlagelement in einer von mehreren möglichen Positionen fixieren, so dass ein ausgewähltes von mehreren möglichen Volumina des Unterwasserkörpers 101 erzielt wird.
In einer Abwandlung ist jede Klapphülle 107 mit jeweils einem Federelement verbunden. Dieses Federelement ist bestrebt, die Klapphülle 107 in der Transport- Position zu halten, also in der Position, an der die Klapphülle 107 an der Hülle 103 des Unterwasserkörpers 101 anliegt. Der freigesetzte Montageschaum 121 verschwenkt die Klapphülle 107 gegen die Federkraft dieses Federelements von der Hülle 103 weg. Die Position, welche die ausgeschwenkte Klapphülle 107 erreicht, hängt einerseits von der Federkraft und andererseits von der Menge des freigesetzten Montageschaums 121 ab. Mindestens einer dieser beiden Parameter lässt sich abhängig von einer gewünschten Wassertiefe und / oder der Wassertemperatur einstellen.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Unterwasserkorper 201 umfasst eine Hülle 203 und einen Propellerantrieb 205. Die Hülle 203 des Unterwasserkörpers 201 umfasst eine Abfolge mit vier Hüllensegmenten, nämlich gesehen in die Fahrtrichtung von links nach rechts ein erstes Hüllensegment 223, ein zweites Hüllensegment 225, ein drittes Hüllensegment 227 und ein viertes Hüllensegment 229. Eine erste Montageschaum-Kartusche 213 und eine zweite Montageschaum-Kartusche 215 sind an der Hülle 203 befestigt, beispielsweise am ersten Hüllensegment 223. Jeweils ein Auslass der Kartusche 213 und 215 führt in das Innere des zweiten Hüllensegments 225. Das zweite Hüllensegment 225 lässt sich relativ zum dritten Hüllensegment 227 entlang der Längsachse des Unterwasserkörpers 201 verschieben. Ein optionaler Linearmotor 231 vermag das zweite Hüllensegment 225 relativ zur Hülle 203 zu bewegen. Vorzugsweise führt eine Führungseinrichtung (nicht gezeigt) das zweite Hüllensegment 225 bei einer Bewegung relativ zum dritten Hüllensegment 227.
In der Transport-Position ist das zweite, verschiebbare Hüllensegment 225 über das dritte Hüllensegment 227 geschoben, beispielsweise teleskopartig, so dass das zweite Hüllensegment 225 teilweise mit dem dritten Hüllensegment 227 überlappt. Das zweite Hüllensegment 225 liegt teilweise an dem ersten Hüllensegment 223 an. Somit weist der Unterwasserkorper 201 eine kompakte Form mit der kleinstmöglichen Länge und dem geringstmöglichen Volumen auf. Vorzugsweise ist zwischen dem zweiten Hüllensegment 225 und dem dritten Hüllensegment 227 eine flexible Dichtung angeordnet. Zwischen dem zweiten Hüllensegment 225 und dem ersten Hüllensegment 223 ist bevorzugt ebenfalls eine flexible Dichtung angeordnet. Diese flexiblen Dichtungen behalten ihre dichtende Wirkung auch bei einer Bewegung des zweiten Hüllensegments 225 bei.
Sobald das oben beschriebene Ereignis eingetreten ist, wird der Unterwasserkorper 201 automatisch in eine Fahrt-Position überführt. Fig. 2 zeigt den Unterwasserkorper 201 in dieser Fahrt-Position. Bei der Überführung werden folgende Schritte durchgeführt: Aus der ersten Montageschaum-Kartusche 213 und der zweiten Montageschaum-Kartusche 215 tritt Montageschaum 221 aus. Der austretende Montageschaum 221 bewirkt, dass das zweite Hüllensegment 225 weg von dem dritten Hüllensegment 227 verschoben wird. Dadurch werden die Länge und das Volumen des Unterwasserkörpers 201 vergrößert. Außerdem bewegt optional der Linearmotor 231 das zweite Hüllensegment 225. Möglich ist, dass zusätzlich ein Gas, beispielsweise Druckluft, in das zweite Hüllensegment 225 eingelassen wird und zusätzlich zum Verschieben des zweiten Hüllensegments 225 beiträgt. Indem das zweite Hüllensegment 225 verschoben wird, wird im Inneren des zweiten Hüllensegments 225 ein Hohlraum gebildet. Der Montageschaum 221 fließt in das zweite Hüllensegment 225 und härtet dort aus. Der ausgehärtete Montageschaum 221 verhindert, dass Wasser in das hohle Innere des zweiten Hüllensegments 225 eindringt. In einer Ausgestaltung ist das erste Segment 223 fest mit dem zweiten Hüllensegment 225 verbunden und wird ebenfalls vom dritten Hüllensegment 227 weg verschoben. In einer anderen Ausgestaltung ist der Durchmesser des zweiten Hüllensegments 225 größer als der Durchmesser des ersten Hüllensegments 223. Dadurch wird das Volumen des Unterwasserkörpers 201 auch dann vergrößert, wenn das erste Hüllensegment 223 fest mit dem dritten Hüllensegment 227 verbunden ist.
In beiden Ausgestaltungen härtet der ausgetretene Montageschaum 221 in dem erzeugten Hohlraum aus und fixiert dadurch das verschiebbare zweite Hüllensegment 225 relativ zum dritten Hüllensegment 227. Um welchen Betrag das Volumen vergrößert wird, hängt von der Menge des freigesetzten Montageschaums 221 ab, welche sich einstellen lässt. In einer Ausgestaltung begrenzen der Linearmotor 231 und / oder ein nicht gezeigtes Anschlagelement die mögliche Bewegung des zweiten Hüllensegments 225 weg vom dritten Hüllensegment 227 und legen dadurch den Betrag der Volumen-Vergrößerung fest.
In Fig. 3 wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der Unterwasserkörper 301 besitzt eine Hülle 303, welche in eine Abfolge von fünf Hüllensegmenten unterteilt ist, nämlich in ein erstes Hüllensegment 323, ein zweites Hüllensegment 325, ein drittes Hüllensegment 327, ein viertes Hüllensegment 329 und ein fünftes Hüllensegment 333. Das fünfte Hüllensegment 333 ist am Heck des Unterwasserkörpers 301 angeordnet und trägt den Propellerantrieb 305. Auf seiner Bugseite ist das fünfte Hüllensegment 333 mit einer ersten Montageschaum-Kartusche 313 und einer zweiten Montageschaum-Kartusche 315 verbunden. Die Kartuschen 313 und 315 sind an der Rückwand des vierten Segments 329 montiert, und ihre Auslässe führen in das fünfte Hüllensegment 333. Die ersten vier Hüllensegmente 323 bis 329 sind fest miteinander verbunden. Das fünfte Hüllensegment 333 umschließt einen hohlen Innenraum und lässt sich relativ zum vierten Hüllensegment 329 entlang der Längsachse des Unterwasserkörpers 301 nach hinten verschieben. Vorzugsweise führt eine Führungseinrichtung das fünfte Hüllensegment 333 bei einer Bewegung relativ zum vierten Hüllensegment 329. Wenn der Unterwasserkörper 301 in der Transport-Position ist, so ist das fünfte Hüllensegment 333 in das vierte Hüllensegment 329 eingeschoben. Ein nicht gezeigter Arretierungskeil arretiert das fünfte Hüllensegment 333 in dieser Position. Der Propellerantrieb 305 liegt direkt am heckseitigen Ende des vierten Hüllensegments 329 an.
Fig. 3 zeigt den Unterwasserkörper 301 in der Fahrt-Position. Um den Unterwasserkörper 301 in die Fahrt-Position zu überführen, werden folgende Schritte durchgeführt: Die Arretierung des fünften Hüllensegments 333 wird gelöst. Der Montageschaum 321 wird aus der ersten Montageschaum-Kartusche 313 und der zweiten Montageschaum-Kartusche 315 freigesetzt. Der freigesetzte Montageschaum 321 dringt in den Hohlraum im Inneren des fünften Hüllensegments 333 ein. Der freigesetzte Montageschaum 321 übt dadurch einen Druck auf das fünfte Hüllensegment 333 aus. Durch diesen Druck wird das fünfte Hüllensegment 333 mitsamt dem Propellerantrieb 305 aus dem vierten Hüllensegment 329 heraus geschoben, und zwar weg vom vierten Hüllensegment 329. Der freigesetzte Montageschaum 321 füllt den Hohlraum in dem fünften Hüllensegment 333 vollständig oder wenigstens teilweise aus und härtet ab. Dadurch wird das fünfte Hullensegment 333 in der ausgefahrenen Position dauerhaft fixiert.
In einer Ausgestaltung schiebt zusätzlich der optionale Linearmotor 331 das fünfte Hüllensegment 333 weg vom vierten Hüllensegment 329. Möglich ist, dass zusätzlich ein Gas, beispielsweise Druckluft, in das fünfte Hüllensegment 333 eingeleitet wird. In einer Ausgestaltung begrenzt der Linearmotor 331 und / oder ein nicht gezeigtes Antriebselement die lineare Bewegung des fünften Hüllensegments 333 weg vom vierten Hüllensegment 329. Wiederum lässt sich der Betrag der Volumen-Vergrößerung einstellen, indem die Menge des freigesetzten Montageschaums 321 und / oder die Strecke, über den der Linearmotor 331 das fünfte Hüllensegment 333 verschiebt, entsprechend eingestellt wird oder indem das Anschlagelement entsprechend fixiert wird.
Bezugszeichen
101 Unterwasserkörper des ersten Ausführungsbeispiels
103 Hülle des Unterwasserkörpers 101
105 Propellerantrieb des Unterwasserkörpers 101
107 Klapphülle, mit dem Drehgelenk 109 schwenkbar an der Hülle 103 montiert
109 Drehgelenk, in welche die Klappe 107 schwenkbar an der Hülle 103 montiert ist
1 1 1 Stellmotor, vermag die Klapphülle 107 zu verschwenken
1 13 erste Montageschaum-Kartusche, im Inneren der Hülle 103 montiert
1 15 zweite Montageschaum-Kartusche, im Inneren der Hülle 103 montiert
1 17 dritte Montageschaum-Kartusche, im Inneren der Hülle 103 montiert
1 19 vierte Montageschaum-Kartusche, im Inneren der Hülle 103 montiert
121 Montageschaum aus den vier Kartuschen 1 13 bis 1 19
201 Unterwasserkörper des zweiten Ausführungsbeispiels
203 Hülle des Unterwasserkörpers 201
205 Propellerantrieb des Unterwasserkörpers 201
213 erste Montageschaum-Kartusche, im ersten Hüllensegment 223 montiert zweite Montageschaunn-Kartusche, im ersten Hüllensegment 223 montiert
Montageschaum aus den beiden Kartuschen 213 und 215
erstes Hüllensegment der Hülle 203
zweites, verschiebbares Hüllensegment der Hülle 203
drittes Hüllensegment der Hülle 203
viertes Hüllensegment der Hülle 203
Linearmotor zum Verschieben des zweiten Hüllensegments 225
Unterwasserkörper des dritten Ausführungsbeispiels
Hülle des Unterwasserkörpers 301
Propellerantrieb des Unterwasserkörpers 301 , am fünften Hüllensegment 333 montiert
erste Montageschaum-Kartusche, im vierten Hüllensegment 329 montiert zweite Montageschaum-Kartusche, im vierten Hüllensegment 329 montiert
Montageschaum aus den beiden Kartuschen 313 und 315
erstes Hüllensegment der Hülle 303
zweites Hüllensegment der Hülle 303
drittes Hüllensegment der Hülle 303
viertes Hüllensegment
Linearmotor zum Verschieben des fünften Hüllensegments 333
fünfter, herausschiebbares Hüllensegment, trägt den Propellerantrieb 305

Claims

Patentansprüche
1 . Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) mit
- einer Hülle (103, 203, 303),
- einem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333),
- einem Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) und
- einem Hohlraum,
wobei der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333)
- relativ zur Hülle (103, 203, 303) aus einer eingezogenen in eine ausgefahrene Position beweglich ist und
- in einer Wirkverbindung mit dem Hohlraum steht,
wobei das Volumen des Unterwasserkörpers (101 , 201 , 301 ) mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der ausgefahrenen Position größer ist verglichen mit dem Volumen, den der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der eingezogenen Position aufweist, und
wobei das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) dazu ausgestaltet ist,
- ein Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum zu leiten und
- dadurch den beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in die ausgefahrene Position zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) so ausgestaltet ist, dass
- das Fluid (121 , 221 , 321 ) im Hohlraum aushärtet und
- das ausgehärtete Fluid (121 , 221 , 321 ) im Hohlraum den beweglichen
Bestandteil (107, 225, 333) in der ausgefahrenen Position hält.
2. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) den Hohlraum vollständig oder wenigstens teilweise umgibt.
Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlraum über eine Kolben-Zylinder-Einheit mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) verbunden ist und
der Hohlraum in einer Kammer der Kolben-Zylinder-Einheit gebildet ist.
Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) ein flächiges Element (107) umfasst, wobei das flächige Element (107) schwenkbar außen an der Hülle (103, 203, 303) montiert ist und
wobei der Hohlraum zwischen dem flächigen Element (107) und der Hülle (103, 203, 303) gebildet wird.
Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) den Hohlraum vollständig umschließt und eine flexible Außenhülle aufweist,
wobei das Einleiten von Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum bewirkt, dass das Volumen des von der flexible Außenhülle umschlossenen Raums vergrößert wird.
Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hülle (103, 203, 303) sich entlang einer Längsachse erstreckt und
der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) relativ zur Hülle (103, 203, 303) entlang der Längsachse verschiebbar ist,
wobei die Länge des Unterwasserkörpers (101 , 201 , 301 ) mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der ausgefahrenen Position größer ist als die Länge mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der eingezogenen Position.
Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) dazu ausgestaltet ist, in eine Fahrtrichtung durchs Wasser bewegt zu werden,
wobei der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) am Heck der Hülle (103, 203, 303) angeordnet ist.
8. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fluid (121 , 221 , 321 ) ein Montageschaum ist und
das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) mindestens einen Behälter (1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 313, 315) mit dem
Montageschaum umfasst,
wobei der Montageschaum so ausgestaltet ist, das er außerhalb des Behälters (1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 313, 315) aushärtet.
9. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) einen Stellantrieb (1 1 1 , 231 , 331 ) umfasst,
der dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in die ausgefahrene Position zu bewegen.
10. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) eine Arretiereinheit umfasst,
wobei die Arretiereinheit in einem Arretier-Zustand den beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) arretiert und
die Arretiereinheit in einem Freigabe-Zustand eine Bewegung des beweglichen Bestandteils (107, 225, 333) relativ zur Hülle (103, 203, 303) ermöglicht.
1 1 . Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit in dem Arretier-Zustand den beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der eingezogenen Position arretiert.
12. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) einen Fluid-Sensor umfasst, welcher dazu ausgestaltet ist, ein Maß für die Menge des in den Hohlraum geleiteten Fluid (121 , 221 , 321 ) zu messen, und
das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) dazu ausgestaltet ist, das Einleiten von Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum zu beenden, wenn eine vorgegebene Menge von Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum geleitet ist.
13. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) ein Anschlagelement umfasst,
wobei das Anschlagelement die Bewegung des beweglichen Bestandteils (107, 225,
333) in die ausgefahrene Position begrenzt.
14. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anschlagelement in einer von mehreren möglichen Positionen fixierbar ist.
15. Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) einen Sensor umfasst, der zum Detektieren mindestens eines der Ereignisse ausgestaltet ist, dass
- der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) sich im Wasser befindet oder
- der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) im Wasser eine vorgegebene Wassertiefe erreicht hat, und
der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) dazu ausgestaltet ist, als Reaktion auf die Detektion des Ereignisses automatisch das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) zu aktivieren.
16. Verfahren zum Betreiben eines Unterwasserkörpers (101 , 201 , 301 ),
wobei der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 )
- eine Hülle (103, 203, 303),
- einen beweglichen Bestandteil (107, 225, 333),
- ein Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) und
- einen Hohlraum
umfasst,
wobei der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333)
- relativ zur Hülle (103, 203, 303) aus einer eingezogenen in eine ausgefahrene Position beweglich ist und
- in einer Wirkverbindung mit dem Hohlraum steht,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass
- das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) ein Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum leitet,
- der bewegliche Bestandteil (107, 225, 333) durch das Einleiten des Fluid (121 , 221 , 321 ) aus der eingezogenen in die ausgefahrene Position bewegt wird und - dadurch das Volumen des Unterwasserkörpers (101 , 201 , 301 ) vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
das Fluid (121 , 221 , 321 ) im Hohlraum aushärtet und
das ausgehärteten Fluid (121 , 221 , 321 ) im Hohlraum den beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der ausgefahrenen Position hält.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Sensor des Unterwasserkörpers (101 , 201 , 301 ) mindestens eines der
Ereignisse detektiert, dass
- der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) sich im Wasser befindet oder
- der Unterwasserkörper (101 , 201 , 301 ) im Wasser eine vorgegebene Wassertiefe erreicht hat, und als Reaktion auf die Detektion des Ereignisses automatisch der Schritt ausgelöst wird,
dass das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313, 315, 331 ) das Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum leitet.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Unterwasserkorper (101 , 201 , 301 ) mit dem beweglichen Bestandteil (107, 225, 333) in der eingefahrenen Position außerhalb des Wassers zu einem Einsatzort transportiert wird,
der Unterwasserkorper (101 , 201 , 301 ) im Wasser ausgesetzt wird,
der Unterwasserkorper (101 , 201 , 301 ) im Wasser absinkt und
der Schritt, dass das Expansionsmittel (1 1 1 , 1 13, 1 15, 1 17, 1 19, 213, 215, 231 , 313,
315, 331 ) das Fluid (121 , 221 , 321 ) in den Hohlraum leitet,
ausgelöst wird, während der Unterwasserkorper (101 , 201 , 301 ) im Wasser absinkt oder im Wasser schwebt.
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