EP4380849A1 - Unterseeboot mit einem drucklager zur einkopplung der vortriebskräfte aus der antriebswelle in den druckkörper - Google Patents

Unterseeboot mit einem drucklager zur einkopplung der vortriebskräfte aus der antriebswelle in den druckkörper

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EP4380849A1
EP4380849A1 EP22758472.9A EP22758472A EP4380849A1 EP 4380849 A1 EP4380849 A1 EP 4380849A1 EP 22758472 A EP22758472 A EP 22758472A EP 4380849 A1 EP4380849 A1 EP 4380849A1
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EP
European Patent Office
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thrust bearing
submarine
shaft
pressure hull
tension rods
Prior art date
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Granted
Application number
EP22758472.9A
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English (en)
French (fr)
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EP4380849B1 (de
Inventor
Roland Körner
Josef Pollmanns
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Tkms GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP4380849A1 publication Critical patent/EP4380849A1/de
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Publication of EP4380849B1 publication Critical patent/EP4380849B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/13—Hulls built to withstand hydrostatic pressure when fully submerged, e.g. submarine hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/321—Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/34—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/321—Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B63H2023/325—Thrust bearings, i.e. axial bearings for propeller shafts

Definitions

  • the invention relates to a submarine with a thrust bearing which absorbs the propulsive forces generated by the propeller from the shaft and directs them to the pressure hull.
  • Thrust bearings are also known as thrust bearings, thrust bearings or thrust bearings.
  • a thrust bearing is not only used to guide a shaft, but is also used to absorb forces that are particularly directed along the shaft axis. In particular, it means that there can usually be small amounts of force occurring transverse to the axis of the shaft, but most of the force (> 90%, often > 99%) running along the axis of the shaft. This force vector ultimately ensures the propulsion of the submarine.
  • a wave is usually guided out of the pressure hull in the middle.
  • the propeller generates propulsion.
  • the force should not be transmitted to the engine and via the engine to the submarine, which is why a thrust bearing is arranged inside the pressure hull, which absorbs the forces from the shaft and redirects them to the ship's structure.
  • Thrust bearings are now usually firmly connected to the ground on which they stand. The forces are thus absorbed by the structures of the submarine and primarily dissipated downwards into the hull.
  • the object of the invention is to provide a low-wear and operationally reliable thrust bearing. This problem is solved by the submarine with the features specified in claim 1. Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawings.
  • the submarine according to the invention has a pressure hull and a propulsion system.
  • the propulsion system includes a motor, a shaft and a propeller.
  • the motor located inside the pressure hull, drives the shaft on which the propeller sits.
  • the propulsion is generated by the rotation of the propeller.
  • the shaft is guided through the pressure hull.
  • This seal is therefore not usually designed to absorb forces from the shaft which are generated by the propulsion and then to direct these forces into the pressure hull.
  • the shaft is guided through a thrust bearing inside the pressure hull.
  • the thrust bearing is designed to dissipate the propulsive force generated by the propeller onto the submarine.
  • the thrust bearing can also have other functionalities.
  • the shaft does not have to be designed in one piece from the motor to the propeller. Rather, the shaft, as also shown later in the figures, can have, for example, a first flange connection between the thrust bearing and the motor. Likewise, as also shown later in the figures, the shaft can have, for example, a second flange connection between the thrust bearing and the propeller, in particular between the thrust bearing and the seal in the thrust body.
  • the thrust bearing is connected to the bottom end of the thrust body. Through this connection, the propulsion forces and the gravity of the thrust bearing can be transferred to the end floor.
  • the thrust bearing is directly, ie directly, and only connected to the end floor.
  • a further connection to other ship structures is intentionally omitted. It is no longer connected to the bottom of the submarine or a deck. This means that the thrust bearing is no longer simply supported by gravity from below, as it was before, but is attached to the end floor, so to speak, at the side.
  • the effect of this is that the deformations of the cylinder jacket of the pressure hull have no direct influence on the position of the thrust bearing in relation to the shaft.
  • the end floor is the end of the pressure hull facing the propeller.
  • the end floor is usually domed and concave when viewed from the inside. Even if the end base is deformed, this is usually symmetrical to the central axis, so that the direct connection between the end base and the thrust bearing means that there is no tilting of the thrust bearing relative to the shaft. This significantly reduces wear.
  • the end floor is hemispherical.
  • the end floor can also be implemented in the form of a dished end, as described in DIN 28011, for example.
  • a dished end has two different radii of curvature, a large radius in the central area and a radius that is 10 times smaller in the edge area.
  • the end floor can be designed, for example, as a basket arch floor according to DIN 28013 or as an elliptically shaped end floor. All of these soils exhibit rotational symmetry, which means that water pressure deformations occur symmetrically.
  • the shaft of the propeller preferably runs along the central axis of the pressure hull.
  • the thrust bearing is preferably also located on the central axis.
  • the central axis is the axis around which the pressure body is constructed in a rotationally symmetrical manner.
  • the central axis in the sense of the invention is to be understood from the point of view of the end floor.
  • the central axis is the axis of rotational symmetry around which the end base is constructed in a rotationally symmetrical manner.
  • the shaft lies on the central axis, which is the axis of rotational symmetry of the end floor.
  • Another effect is that the entire construction can be made much smaller and lighter, since the driving forces are not deflected, but directly along the direction of force action in the end floor of the pressure hull and thus via the end floor in the entire pressure hull and thus in the entire Ship structure can be initiated.
  • the thrust bearing is connected to the end floor via at least four tension rods.
  • the tension rods have to support the thrust bearing when at rest, the forces that occur are primarily directed in the direction of the shaft when driving, so that a high load occurs as a train and can thus be introduced directly and efficiently into the pressure hull than via a connection to the thrust bearing the deck or bottom of the submarine.
  • Tension rod in the sense of the connection is a connection which is designed in particular to absorb tensile and compressive forces.
  • Tension rods can be designed in particular as rods or tubes. Of course, the tension rods do not have to be round, but can also have an angular cross-section or, for example, be designed as a double T-beam.
  • the tension rods can be designed or connected in such a way that they are designed in particular to absorb the tensile and compressive forces free of moments.
  • the pull rod can be connected to the end floor in a fixed or rotatable manner.
  • the pull rod can also be designed as an eye rod, for example.
  • the thrust bearing may be connected to the end base via a cone, a cone segment, or via two or more cone segments.
  • the embodiment with tension rods is discussed below.
  • the embodiments described below can be implemented analogously with a cone or cone segments.
  • Tension rods and cone segments can also be combined.
  • the tension rods are rotatably connected to the thrust bearing.
  • the tie rods are rotatably attached to the thrust bearing via pins.
  • the pins are advantageously arranged laterally on the thrust bearing, so that there is a movement of the thrust bearing within the vertical center plane.
  • the shaft also lies within the vertical center plane.
  • the vertical median plane is thus the plane which, when the submarine is in the normal position, runs perpendicularly through the center of the submarine and thus also through the center of the waves.
  • the tension rods are arranged on a circular path of the end floor.
  • the circular path has its center on the central axis of the pressure hull.
  • the force is thus coupled rotationally symmetrically into the end floor. Due to the arrangement on a circular path, all connection points are arranged in a rotationally symmetrical manner. Due to the rotationally symmetrical shape of the end floor, all deformations of the end floor are also to be expected to be rotationally symmetrical. As a result, a deformation of the end cap leads at most to a longitudinal displacement of the thrust bearing along the shaft axis. A tilting between the shaft and the thrust bearing, in particular the bearing shells of the thrust bearing, and thus an increase in wear does not occur.
  • the tension rods are arranged symmetrically to the vertical center plane.
  • At least two tension rods are arranged on the horizontal center plane.
  • the thrust bearing has two opposite pins on the longitudinal side, with the tension rods being fastened to the pins in each case. As a result, the thrust bearing can be mounted so that it can rotate about the transverse axis of the boat.
  • the thrust bearing is connected to the end floor via a first tie rod which is arranged in the vertical center plane and runs downwards from the thrust bearing at an angle of, for example, 45°. Furthermore, the thrust bearing is connected to the end floor via a second tie rod, which is arranged in the vertical center plane and runs upwards from the thrust bearing at an angle of, for example, 45°. Furthermore, the thrust bearing is connected to the end floor via two additional tension rods, which are arranged horizontally and also run at a 45° angle. The angles are given in relation to the shaft axis. Thus, all tension rods are attached to the end floor on a circular path. At rest, the first tie rod is subjected to a compressive load and the second tie rod is subjected to a tensile load due to gravity. During propulsion, a tensile force is added to all tension rods due to the propulsion.
  • the thrust bearing has two laterally arranged rotatable attachment points for tension rods, which are designed, for example, in the form of round pins.
  • the thrust bearing On both trunnions of the thrust bearing, the thrust bearing is connected to the end base via a first tie rod, which is arranged parallel to the vertical center plane and runs downwards from the trunnion at an angle of, for example, 45°.
  • the thrust bearing on both journals of the thrust bearing is connected to the end base via a second tie rod, which is arranged parallel to the vertical center plane and runs, for example, 45° upwards.
  • the thrust bearing is connected to the end floor via two additional tension rods, which are also fastened to the pins. These tension rods are arranged horizontally and also run at a 45° angle. Thus, all tension rods are attached to the end floor on a circular path.
  • the thrust bearing has two laterally arranged rotatable attachment points for tension rods, which for example in the form of round pins.
  • the thrust bearing On both trunnions of the thrust bearing, the thrust bearing is connected to the end base via a first tie rod, which is arranged parallel to the vertical center plane and runs downwards from the trunnion at an angle of, for example, 45°.
  • the thrust bearing On both journals of the thrust bearing, the thrust bearing is connected to the end base via a second tension rod, which is arranged parallel to the shaft.
  • the thrust bearing is connected to the end floor via two additional tension rods, which are also fastened to the pins. These tension rods are arranged horizontally and also run at a 45° angle.
  • the tie rods arranged parallel to the shaft can absorb the tractive force generated by the propulsion of the propeller particularly well, without force being diverted.
  • the thrust bearing has two laterally arranged rotatable attachment points for tension rods, which are designed, for example, in the form of round pins.
  • the thrust bearing On both trunnions of the thrust bearing, the thrust bearing is connected to the end base via a first tie rod, which is arranged parallel to the vertical center plane and runs downwards from the trunnion at an angle of, for example, 45°.
  • the thrust bearing On both journals of the thrust bearing, the thrust bearing is connected to the end floor via a second tension rod, which is arranged parallel to the vertical center plane and runs upwards, for example, at an angle of 45°.
  • the thrust bearing is connected to the end floor via two additional tension rods, which are also fastened to the pins. These tension rods are arranged horizontally and also run at a 45° angle.
  • the thrust bearing on each of the two journals of the thrust bearing is connected to the end base via a further tension rod, which is arranged parallel to the shaft.
  • the tension rods are designed in at least three parts.
  • the tie bar has a front tie bar portion and a rear tie bar portion.
  • the front tie rod part and the rear tie rod part are connected to one another via at least one length adjustment device.
  • this device can be a threaded sleeve which engages a thread on the front pull rod part and the rear pull rod part and changes the length by rotation, including the both threads are preferably in opposite directions.
  • the thrust bearing can easily be adapted and aligned to the individual submarine, ie, for example, variations in the dimensions of the end floor or the shaft can be compensated for during installation.
  • changes that occur during operation can also be recognized and corrected.
  • Spatial relationships in this text always refer to a normal position of the pressure hull, i.e. a horizontal alignment of the central axis of the pressure hull, i.e. the normal position in calm seas when surfaced without sailing.
  • the thrust bearing 10 has a pin 70 on each of the two sides.
  • the thrust bearing 10 has a pin 70 on each of the two sides.
  • All six tension rods 20 are connected to the end base 30, with the connection points between the tension rods 20 and the end base 30 lying on a circular path and thus all being equidistant from the axis of rotation of the shaft.
  • the tension rods 20 each have a threaded sleeve 60 . By turning the threaded sleeve 60, the length of the respective tension rod 20 can be changed.
  • the end floor 30 has a pressure hull bushing 40 through which the shaft is guided from the inside of the pressure hull to the outside.
  • the pressure hull bushing 40 is sealed against the diving pressure, but allows the shaft to rotate freely.
  • the shaft On the other side of the thrust bearing 10, the shaft has a coupling flange 50 to be connected to the motor via another section of the shaft.
  • a coupling element that is elastic in the axial and radial directions is first arranged on the coupling flange. This protects the traction motor. Because of the thrust bearing 10, the propulsive force of the propeller no longer acts on the coupling flange 50 and thus no longer on the motor.
  • FIG. 2 a second alternative exemplary arrangement of a thrust bearing 10 in a submarine is shown.
  • the difference from the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 is that the two tension rods 20 directed upwards in FIG. 1 run parallel to the shaft in the exemplary embodiment shown here. As a result, these two parallel tension rods can conduct the traction forces from the propulsion through the propeller to the end floor without force deflection.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit einem Druckkörper und einem Antriebssystem, wobei das Antriebssystem einen Motor, eine Welle und einen Propeller aufweist, wobei die Welle durch den Druckkörper geführt ist, wobei die Welle im Inneren des Druckkörpers durch ein Drucklager 10 geführt wird, wobei das Drucklager 10 zur Abführung der durch den Propeller erzeugten Vortriebskraft auf das Unterseeboot übertragen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager mit dem Endboden 30 des Druckkörpers verbunden ist.

Description

thyssenkrupp Marine Systems GmbH 210200P10WO thyssenkrupp AG
Unterseeboot mit einem Drucklager zur Einkopplung der Vortriebskräfte aus der Antriebswelle in den Druckkörper
Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit einem Drucklager, welches die durch den Propeller erzeugten Vortriebskräfte von der Welle aufnimmt und in den Druckkörper leitet.
Drucklager werden auch als Axiallager, Längslager oder Spurlager bezeichnet. Im Sinne der Erfindung dient ein Drucklager nicht lediglich zur Führung einer Welle, sondern dient auch zur Aufnahme von Kräften, die insbesondere entlang der Wellenachse gerichtet sind. Insbesondere bedeutet, dass es üblicherweise kleine Kraftanteile geben kann, die quer zur Achse der Welle auftreten, der größte Teil der Kraft (> 90 %, oft > 99 %) jedoch entlang der Achse der Welle laufen. Dieser Kraftvektor sorgt letztendlich für den Vortrieb des Unterseebootes.
Üblicherweise wird bei einem Unterseeboot eine Welle zentral mittig aus dem Druckkörper herausgeführt. Der Propeller erzeugt den Vortrieb. Die Kraft soll im Regelfall aber nicht auf den Motor und über den Motor auf das Unterseeboot übertragen werden, weshalb im Inneren des Druckkörpers ein Drucklager angeordnet ist, welches die Kräfte von der Welle aufnimmt und in die Schiffsstruktur umleitet.
Drucklager werden heute üblicherweise fest mit dem Boden verbunden, auf dem diese stehen. Die Kräfte werden somit über die Strukturen des Unterseebootes aufgenommen und primär nach unten in den Schiffskörper abgeleitet.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch die Verformung des Druckkörpers insbesondere bei großen Tauchtiefen es zu einer Lageänderung kommt, sodass Welle und Drucklager nicht mehr exakt parallel sind, sondern eine Verkippung auftritt. Dieses führt wiederum dazu, dass der Verschleiß im Drucklager erhöht ist. Weiter sinkt hierdurch die Betriebssicherheit.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein möglichst verschleißarmes und betriebssicheres Drucklager zur Verfügung zu stellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Unterseeboot weist einen Druckkörper und ein Antriebssystem auf. Das Antriebssystem weist einen Motor, eine Welle und einen Propeller auf. Der im Inneren des Druckkörpers angeordnete Motor treibt die Welle an, auf der der Propeller sitzt. Durch die Drehung des Propellers wird der Vortrieb erzeugt. Die Welle ist durch den Druckkörper geführt. An dieser Stelle sitzt eine Dichtung, deren Hauptaufgabe es ist, dem Tauchdruck standzuhalten und zu verhindern, dass Wasser in den Druckkörper eindringen kann, die Welle aber gleichzeitig möglichst ungehindert rotieren kann. Daher ist diese Dichtung üblicherweise nicht dazu ausgebildet, Kräfte von der Welle aufzunehmen, welche durch den Vortrieb erzeugt werden und diese Kräfte dann in den Druckkörper zu leiten. Um diese Kräfte aufzunehmen wird die Welle im Inneren des Druckkörpers durch ein Drucklager geführt. Das Drucklager ist zur Abführung der durch den Propeller erzeugten Vortriebskraft auf das Unterseeboot ausgebildet. Neben dieser Primäraufgabe kann das Drucklager auch weitere Funktionalitäten haben.
Die Welle muss im Sinne der Erfindung nicht einstückig vom Motor bis zum Propeller ausgeführt sein. Vielmehr kann die Welle wie auch später in den Figuren gezeigt, beispielsweise eine erste Flanschverbindung zwischen Drucklager und Motor aufweisen. Ebenso kann die Welle wie ebenfalls später in den Figuren gezeigt, beispielsweise eine zweite Flanschverbindung zwischen dem Drucklager und dem Propeller, insbesondere zwischen dem Drucklager und der Dichtung im Druckkörper aufweisen.
Erfindungsgemäß ist das Drucklager mit dem Endboden des Druckkörpers verbunden ist. Durch diese Verbindung können die Vortriebskräfte sowie die Schwerkraft des Drucklagers auf den Endboden übertragen werden. Das Drucklager ist dabei unmittelbar, also direkt, und ausschließlich nur mit dem Endboden verbunden. Auf eine weitere Verbindung zu weiteren Schiffstrukturen wird absichtlich verzichtet. Es wird also nicht mehr mit dem Boden des Unterseebootes oder einem Deck verbunden. Dieses bedeutet, dass das Drucklager nicht mehr wie bisher einfach gemäß der Schwerkraft von unten gestützt wird, sondern es ist quasi seitlich am Endboden befestigt. Auf eine tragende Konstruktion zwischen dem Drucklager und dem unterhalb des Drucklagers befindlichen Deck oder der unten liegenden Unterseite des Druckkörpers wird vollständig verzichtet. Ebenso wenig ist das Drucklager an der darüber liegenden Oberseite des Druckkörpers aufgehängt.
Effekt hiervon ist, dass die Verformungen des Zylindermantels des Druckkörpers keinen direkten Einfluss auf das Drucklager in Bezug auf die Lage zur Welle haben. Der Endboden ist dabei der dem Propeller zugewandte Abschluss des Druckkörpers. Der Endboden ist üblicherweise gewölbt und vom Inneren gesehen konkav. Selbst wenn eine Verformung des Endbodens erfolgt ist diese üblicherweise symmetrisch zur Mittelachse, so dass durch die direkte Verbindung zwischen Endboden und Drucklager eben keine Verkippung des Drucklagers relativ zur Welle. Dadurch wird der Verschleiß deutlich reduziert.
Der Endboden ist beispielsweise halbkugelförmig. Ebenso kann der Endboden in Form eines Klöpperboden realisiert sein, wie diese zum Beispiel in der DIN 28011 beschrieben sind. Ein Klöpperboden weist zwei verschiedene Krümmungsradien auf, einen großen Radius im mittleren Bereich und im Randbereich einen um Faktor 10 geringeren Radius. Ebenso kann der Endboden beispielsweise als Korbbogenboden nach DIN 28013 oder als elliptisch geformte Endboden ausgeführt sein. Alle diesen Böden weisen eine Rotationssymmetrie auf, die dazu führt, dass Verformungen durch den Wasserdruck symmetrisch erfolgen. Die Welle des Propellers verläuft vorzugsweise entlang der Mittelachse des Druckkörpers. Das Drucklager ist vorzugsweise ebenfalls auf der Mittelachse angeordnet.
Als Mittelachse wird die Achse angesehen, um welche der Druckkörper rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Da der Druckkörper bei Unterseebooten jedoch nicht zwingend in Form eines mathematischen Zylinders ausgebildet ist, ist die Mittelachse im Sinne der Erfindung aus der Sicht des Endbodens zu verstehen. Die Mittelachse ist die Rotationssymmetrieachse, um die der Endboden rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Üblicherweise liegt die Welle auf der Mittelachse, welche die Rotationssymmetrieachse des Endbodens ist.
Dieses führt dazu, dass es zu keinem Verkippen des Drucklagers relativ zur Längsachse der Welle kommt, da die Ausrichtung zwischen Welle und Drucklager auch bei Verformung erhalten bleibt, wodurch Verschleiß minimiert wird.
Ein weiterer Effekt ist, dass so die gesamte Konstruktion sehr viel kleiner und leichter ausgeführt werden kann, da die Antriebskräfte nicht umgelenkt werden, sondern direkt entlang der Kraftwirkrichtung in den Endboden des Druckkörpers und somit über den Endboden in den gesamten Druckkörper und damit in die gesamte Schiffsstruktur eingeleitet werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Drucklager über wenigstens vier Zugstäbe mit dem Endboden verbunden. Zwar müssen die Zugstäbe in Ruhe das Drucklager tragen, bei Fahrt sind die auftretenden Kräfte aber vorrangig in Richtung der Welle gerichtet, sodass eine hohe Belastung eben als Zug auftritt und hierdurch direkt und effizient in den Druckkörper eingeleitet werden können als über eine Anbindung des Drucklagers an das Deck oder den Boden des Unterseebootes.
Zugstab im Sinne der Verbindung ist eine Verbindung, welche insbesondere zur Aufnahme von Zugkräften und Druckkräften ausgelegt ist. Zugstäbe können insbesondere als Stäbe oder Rohre ausgeführt sein. Die Zugstäbe müssen aber natürlich nicht rund ausgeführt sein, sondern können auch einen eckigen Querschnitt aufweisen oder beispielsweise auch als Doppel-T-Träger ausgeführt sein. Die Zugstäbe können so ausgelegt oder verbunden sein, dass sie insbesondere zur von Momenten freien Aufnahme der Zug- und Druckkräfte ausgelegt sind. Der Zugstab kann dabei fest oder drehbeweglich mit dem Endboden verbunden sein. Der Zugstab kann auch beispielsweise als Augenstab ausgeführt sein.
Alternativ kann das Drucklager über einen Kegel, einen Kegelausschnitt oder über zwei oder mehr Kegelsegmente mit dem Endboden verbunden sein. Im Folgenden wird auf die Ausführungsform mit Zugstäben eingegangen. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen lassen sich analog mit einem Kegel oder Kegelsegmenten realisieren. Ebenso können Zugstäbe und Kegelsegmente kombiniert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zugstäbe drehbeweglich mit dem Drucklager verbunden. Beispielsweise und insbesondere sind die Zugstäbe über Zapfen am Drucklager drehbeweglich befestigt. Die Zapfen sind vorteilhafter Weise seitlich am Drucklager angeordnet, sodass eine Bewegung des Drucklagers innerhalb der vertikalen Mittelebene gegeben ist. Innerhalb der vertikalen Mittelebene liegt auch die Welle. Die vertikale Mittelebene ist somit die Ebene, welche bei Normallage des Unterseebootes senkrecht durch die Mitte des Unterseebootes und damit auch durch die Mitte der Wellen verläuft.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zugstäbe auf einer kreisförmigen Bahn des Endbodens angeordnet. Vorzugsweise hat die kreisförmige Bahn ihren Mittelpunkt auf der Mittelachse des Druckkörpers. Damit erfolgt die Krafteinkopplung rotationssymmetrisch in den Endboden. Gerade durch die Anordnung auf einer Kreisbahn sind alle Verbindungsstellen rotationssymmetrischen angeordnet. Durch die rotationssymmetrische Form des Endbodens sind alle Verformungen des Endboden ebenfalls rotationssymmetrisch zu erwarten. Dadurch führt eine Verformung des Endbodens maximal zu einer Längsverschiebung des Drucklagers entlang der Wellenachse. Ein Verkippen zwischen der Welle und dem Drucklager, insbesondere den Lagerschalen des Drucklagers, und damit eine Erhöhung von Verschleiß tritt somit nicht auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zugstäbe symmetrisch zur vertikalen Mittelebene angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Zugstäbe auf der horizontalen Mittelebene angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drucklager zwei gegenüberliegende Zapfen an der Längsseite auf, wobei die Zugstäbe jeweils an den Zapfen befestigt sind. Hierdurch kann das Drucklager drehbeweglich um die Querachse des Bootes gelagert werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Drucklager über einen ersten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher in der vertikalen Mittelebene angeordnet ist und vom Drucklager in einem Winkel von beispielsweise 45 ° nach unten verläuft. Weiter ist das Drucklager über einen zweiten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher in der vertikalen Mittelebene angeordnet ist und vom Drucklager in einem Winkel von beispielsweise 45 ° nach oben verläuft. Des Weiteren ist das Drucklager über zwei weitere Zugstäbe mit dem Endboden verbunden, welche horizontal angeordnet sind und ebenfalls in einem 45 ° Winkel verlaufen. Die Winkel sind jeweils zur Wellenachse angegeben. Somit sind alle Zugstäbe auf einer Kreisbahn am Endboden befestigt. Im Ruhezustand lastet auf dem ersten Zugstab eine Druckbelastung und auf dem zweiten Zugstab eine Zugbelastung durch die Schwerkraft. Bei Vortrieb kommt auf alle Zugstäbe eine Zugkraft durch den Vortrieb dazu.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Drucklager zwei seitlich angeordnete drehbewegliche Befestigungspunkte für Zugstäbe auf, welche beispielsweise in der Form von runden Zapfen ausgeführt sind. An beiden Zapfen des Drucklagers ist jeweils das Drucklager über einen ersten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur vertikalen Mittelebene angeordnet ist und vom Zapfen in einem Winkel von beispielsweise 45 ° nach unten verläuft. Weiter ist an beiden Zapfen des Drucklagers jeweils das Drucklager über einen zweiten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur vertikalen Mittelebene angeordnet ist und beispielsweise 45 ° nach oben verläuft. Des Weiteren ist das Drucklager über zwei weitere Zugstäbe mit dem Endboden verbunden, welche ebenfalls jeweils an den Zapfen befestigt sind. Diese Zugstäbe sind horizontal angeordnet und verlaufen ebenfalls in einem 45 ° Winkel. Somit sind alle Zugstäbe auf einer Kreisbahn am Endboden befestigt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Drucklager zwei seitlich angeordnete drehbewegliche Befestigungspunkte für Zugstäbe auf, welche beispielsweise in der Form von runden Zapfen ausgeführt sind. An beiden Zapfen des Drucklagers ist jeweils das Drucklager über einen ersten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur vertikalen Mittelebene angeordnet ist und vom Zapfen in einem Winkel von beispielsweise 45 ° nach unten verläuft. Weiter ist an beiden Zapfen des Drucklagers jeweils das Drucklager über einen zweiten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur Welle angeordnet ist. Des Weiteren ist das Drucklager über zwei weitere Zugstäbe mit dem Endboden verbunden, welche ebenfalls jeweils an den Zapfen befestigt sind. Diese Zugstäbe sind horizontal angeordnet und verlaufen ebenfalls in einem 45 ° Winkel. In dieser Ausführungsform können die parallel zur Welle angeordneten Zugstäbe die Zugkraft, welche durch den Vortrieb des Propellers erzeugt wird, ohne Kraftumleitung besonders gut aufnehmen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Drucklager zwei seitlich angeordnete drehbewegliche Befestigungspunkte für Zugstäbe auf, welche beispielsweise in der Form von runden Zapfen ausgeführt sind. An beiden Zapfen des Drucklagers ist jeweils das Drucklager über einen ersten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur vertikalen Mittelebene angeordnet ist und vom Zapfen in einem Winkel von beispielsweise 45 ° nach unten verläuft. Weiter ist an beiden Zapfen des Drucklagers jeweils das Drucklager über einen zweiten Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur vertikalen Mittelebene angeordnet ist und von beispielsweise 45 ° nach oben verläuft. Des Weiteren ist das Drucklager über zwei weitere Zugstäbe mit dem Endboden verbunden, welche ebenfalls jeweils an den Zapfen befestigt sind. Diese Zugstäbe sind horizontal angeordnet und verlaufen ebenfalls in einem 45 ° Winkel. Zusätzlich ist an beiden Zapfen des Drucklagers jeweils das Drucklager über einen weiteren Zugstab mit dem Endboden verbunden, welcher parallel zur Welle angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zugstäbe mindestens dreiteilig ausgeführt. Der Zugstab weist einen vorderen Zugstabteil und einen hinteren Zugstabteil auf. Das vordere Zugstabteil und das hintere Zugstabteil werden über wenigstens eine Vorrichtung zur Anpassung der Länge miteinander verbunden. , Insbesondere kann diese Vorrichtung eine Gewindehülse sein, die ein Gewinde an dem vorderen Zugstabteil und dem hinteren Zugstabteil eingreift und durch Drehung die Länge verändert, wozu die beiden Gewinde bevorzugt gegenläufig sind. Hierdurch kann einfach eine Anpassung und Ausrichtung des Drucklagers an das individuelle Unterseeboot vorgenommen werden, also beispielsweise Variationen bei den Abmessungen des Endbodens oder der Welle beim Einbau ausgeglichen werden. Zusätzlich können aber auch Veränderungen, welche im Betrieb entstehen, erkannt und behoben werden.
Räumlich Beziehungen in diesem Text beziehen sich immer auf eine Normallage des Druckkörpers, also einer horizontalen Ausrichtung der Mittelachse des Druckkörpers, also die Normallage bei ruhiger See im aufgetauchten Zustand ohne Fahrt.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Unterseeboot anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 erste beispielhafte Ausführungsform
Fig. 2 zweite beispielhafte Ausführungsform
In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte Anordnung eines Drucklagers 10 in einem Unterseeboot gezeigt. Von dem Druckkörper des Unterseebootes ist zur Vereinfachung ein Ausschnitt des Endbodens 30 mit dem daran befestigten Drucklager 10 gezeigt. Das Drucklager 10 weist an den beiden Seiten jeweils einen Zapfen 70 auf. An den Zapfen 70 sind jeweils drei Zugstäbe 20, je einer im Winkel von 45 ° nach unten, einer im 45 ° Winkel nach oben und einer in einem kleineren Winkel als 45° zur Seite. Alle sechs Zugstäbe 20 sind mit dem Endboden 30 verbunden, wobei die Verbindungspunkte zwischen den Zugstäben 20 und dem Endboden 30 auf einer Kreisbahn liegen und somit alle gleich weit vom der Rotationsachse der Welle entfernt sind. Um die Zugstäbe 20 leicht einpassen zu können, weisen die Zugstäbe 20 jeweils eine Gewindehülse 60 auf. Durch Drehen der Gewindehülse 60 kann die Länge des jeweiligen Zugstabes 20 verändert werden.
Weiter weist der Endboden 30 eine Druckkörperdurchführung 40 auf, durch die die Welle vom Inneren des Druckkörpers nach außen geführt wird, Die Druckkörperdurchführung 40 ist gegen den Tauchdruck abgedichtet, ermöglicht aber die freie Drehbarkeit der Welle. Auf der anderen Seite des Drucklagers 10 weist die Welle einen Kupplungsflansch 50 auf, um über ein weiteres Teilstück der Welle mit dem Motor verbunden zu werden. Insbesondere wird an den Kupplungsflansch zunächst ein in axialer und radialer Richtung elastisches Kupplungselement angeordnet. Hierdurch wird der Fahrmotor geschützt. Durch das Drucklager 10 wirkt die Vortriebskraft des Propellers eben nicht mehr auf den Kupplungsflansch 50 und damit nicht mehr auf den Motor.
Fig. 2 ist eine zweite alternative beispielhafte Anordnung eines Drucklagers 10 in einem Unterseeboot gezeigt. Der Unterschied zum in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die beiden in Fig. 1 nach oben gerichteten Zugstäbe 20 im diesem hier gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Welle verlaufen. Hierdurch können diese beiden parallel verlaufenden Zugstäbe die Zugkräfte aus dem Vortrieb durch den Propeller ohne Kraftumlenkung gut auf den Endboden leiten.
Bezugszeichen
10 Drucklager
20 Zugstab
30 Endboden
40 Druckkörperdurchführung
50 Kupplungsflansch
60 Gewindehülse
70 Zapfen

Claims

Patentansprüche
1. Unterseeboot mit einem Druckkörper und einem Antriebssystem, wobei das Antriebssystem einen Motor, eine Welle und einen Propeller aufweist, wobei die Welle durch den Druckkörper geführt ist, wobei die Welle im Inneren des Druckkörpers durch ein Drucklager (10) geführt wird, wobei das Drucklager (10) zur Abführung der durch den Propeller erzeugten Vortriebskraft auf das Unterseeboot übertragen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager mit dem Endboden (30) des Druckkörpers verbunden ist.
2. Unterseeboot nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager (10) über wenigstens vier Zugstäbe (20) mit dem Endboden (30) verbunden ist.
3. Unterseeboot nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstäbe (20) drehbeweglich mit dem Drucklager (10) verbunden sind.
4. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstäbe (20) auf einer kreisförmigen Bahn des Endbodens angeordnet sind.
5. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstäbe (20) symmetrisch zur vertikalen Mittelebene angeordnet sind.
6. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zugstäbe (20) auf der horizontalen Mittelebene angeordnet sind.
7. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstäbe dreiteilig ausgeführt sind, wobei der Zugstab einen vorderen Zugstabteil und einen hinteren Zugstabteil aufweist, wobei das vorderer Zugstabteil und das hintere Zugstabteil über wenigstens eine Vorrichtung zur Anpassung der Länge miteinander verbunden sind.
8. Unterseeboot nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Anpassung der Länge eine Gewindehülse (60) ist. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager (10) zwei gegenüberliegende Zapfen an der Längsseite aufweist, wobei die Zugstäbe (20) jeweils an den Zapfen befestigt sind.
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