NO337418B1 - Anordning for utsetting og sporing av et ubemannet undervannsfartøy - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning for utsetting og sporing av et ubemannet undervannsfartøy som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Ubemannede undervannsfartøy, som eksempelvis brukes for minedestruksjon og som fjernstyres fra en luft- eller vannstøttet plattform, så som et helikopter eller et overflateskip, blir satt ut i vannet fra plattformen. For dette benyttes det en utsettingsinnretning som har en bærer som kan oppta undervannsfartøyet i en holder, hvilken bærer er festet til en holdekabel. Holdekabelen spoles ut fra plattformen. Utsettingsinnretningen er fordelaktig forsynt med en sporingsanordning, som muliggjør en sporing av det i vannet utsatte ubemannede undervannsfartøy, som fjerner seg fra utsettingsinnretningen, slik at man derved fortløpende kan bestemme undervannsfartøyets posisjon. Sporingsanordningen, som arbeider etter SSBL- eller USBL-prinsippet, har flere i innbyrdes avstander anordnede hydrofoner for mottak av de utsendte lydimpulser fra en på undervannsfartøyet anordnet responder. Ved hjelp av den tidsforskjøvne mottakingen av lydimpulsene og den derav resulterende faseforskyvning mellom de elektriske hydrofonutgangssignalene, beregnes peilevinkelen til undervannsfartøyet, og ved hjelp av løpetiden for lydimpulsene mellom responderen og sporingsinnretningen, beregnes avstanden til undervanns fartøyet.

I et system for oppsporing og destruksjon av sjøminer (EP 0 535 044 Bl), blir det ubemannede undervannsfartøyet som er forsynt med en sprengladning fjernstyrt fra en under vann flytende plattform, og posisjonen til undervannsfartøyet bestemmes fortløpende ved hjelp av en på plattformen anordnet sporingsanordning, som arbeider på den foran beskrevne måte. Plattformen har en utsettingsinnretning for utsetting av undervannsfartøyet i vannet.

Det har allerede vært foreslått å utforme en slik undervannsplattform med sporingsinnretning som selv er en utsettingsinnretning for et ubemannet undervannsfartøy. Undervannsplattformen er festet til et utsettingskabel/-tau og blir eksempelvis satt ut i vannet fra et helikopter. Holdeanordningen for det ubemannede undervannsfartøyet er anordnet på undersiden av plattformen, og plattformen er utstyrt med en egen elektromotorisk drivanordning. Etter utsettingen av plattformen og dens løsgjøring fra utsettingskabelen, blir plattformen stabilisert om rulle-, stampe- og giringsaksen ved hjelp av manøvreringsdrivverk som virker vertikalt og horisontalt. Ved hjelp av den tilordnede romstabiliseringen av sporingsinnretningen, muliggjøres en nøyaktig posisjonsbestemmelse av undervannsfartøyet, også under ugunstige værbetingelser, og faren for sporingstap, også brudd i den akustiske forbindelsen mellom undervannsfartøyet og sporingsinnretningen, blir sterkt redusert. En slik romstabilisert utsettingsinnretning har et relativt stort volum, stor vekt og er fremstillings teknisk komplisert.

WO 92/00220 A beskriver et ubemannet undervannsfartøy med en tilhørende utsettingsinnretning som er montert på en skip. Undervannsfartøyet har også en stasjonær sporingsanordning på skipet.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en lett, konstruksjonsmessig liten utsettingsinnretning med sporingsanordning for et ubemannet undervannsfartøy, hvilken innretning også egner seg for håndtering i forbindelse med små plattformer og sikrer en akustisk uforstyrret drift av sporingsanordningen.

Denne hensikt oppnås ifølge oppfinnelsen med de trekk som er angitt i patentkrav 1.

Innretningen ifølge oppfinnelsen for utsetting og sporing av et ubemannet undervannsfartøy, medfører den fordelen at som følge av svingingen av bæreren etter frigjøringen av undervannsfartøyet vil sporingsanordningen befinne seg ved bærerens laveste punkt, hvorved den akustiske ytelsen til sporingsanordningen, særlig i den akustiske forbindelsen med undervannsfartøyet, ikke eller bare i liten grad forstyrres av konstruksjonselementer i bæreren, så som holderen for undervannsfartøyet. Som følge av den langstrakte, vertikalt i vannet nedsenkede bærer, ved hvis nedre ende sporingsanordningen er anordnet, vil sporingsanordningen holdes på en tilstrekkelig stabil måte i vannet, slik at man derved vil være sikret en pålitelig posisjonsbestemmelse av undervannsfartøyet. En stillingssensor i sporingsanordningen, utformet eksempelvis som et treakset stabilisert kompass, vil levere informasjon vedrørende innrettingen av hydrofonanordningen i sporingsinnretningen, som derved kan tas med ved beregningen av faseforskyvningen for de elektriske hydrofonutgangssignaler.

Hensiktsmessige utførelsesformer av utsettingsinnretningen ifølge oppfinnelsen, samt fordelaktige videreutviklinger og utførelsesformer av oppfinnelsen vil gå frem av de ytterligere patentkrav.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er sporingsanordningen anordnet ved den enden av bæreren som vender mot den delen av holdeanordningen som griper om hekken til det ubemannede undervannsfartøyet. Dette medfører den fordelen at sporingsanordningen ikke beskadiges ved utklinkingen av undervannsfartøyet fra holdeanordningen, hvilket skjer ved at den fremre delen av holdeanordningen som griper om undervannsfartøyets baug, svinges ut.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen har svingeanordningen en fjær, hvilken fjær kan spennes ved en fortrinnsvis manuell overføring av bæreren til dens utsettelsesstilling. I denne utsettingsstillingen vil bæreren være låst til holdekabelen ved hjelp av en løsbar låseanordning.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til et utførelseseksempel som vist på tegningen, hvor

Figur 1 viser et sideriss av en utsettingsinnretning, med et i en holdeanordning opptatt, ubemannet undervannsfartøy, klart for utsetting, Figur 2 viser et sideriss som i figur 1, etter at undervannsfartøyet er utklinket fra holdeanordningen, og viser undervannsfartøyet i under neddykking i vannet, Figur 3 er et sideriss som i figur 1, hvor undervannsfartøyet er satt ut i vannet og utsettingsinnretningen befinner seg i en sporingsstilling, og Figur 4 er et skjematisk, forstørret utsnitt IV fra figur 1.

Den i figur 1 i et perspektivisk sideriss viste innretning 11 for utsetting og sporing av et lite og ubemannet undervannsfartøy 10, har en langstrakt, smal, plateformet bærer 12, hvor det på undersiden er anordnet en holdeanordning 13 for innklinking av undervannsfartøyet 10. På sin overside har bæreren 12 omtrent på midten to i innbyrdes avstand anordnede, motliggende festeflenser 14, mellom hvilke en festelask 15 går inn. En dreibolt 16 er ført gjennom de to festeflensene 14 og gjennom festelasken 15, for svingbar kobling av bæreren 12 til festelasken 15. Festelasken 15 utgjør den mot innretningen vendte frie enden av en holdekabel 17 med hvilken bæreren 12 med undervannsfartøyet 10 kan utsettes i vannet fra en plattform. Generelt har plattformen en kabelvinsj, hvormed holdekabelen 17 kan gis ut og tas inn igjen. I det indre av holdekabelen 17 går det signal- og strømforsyningsledninger. Plattformen kan være luftstøttet eller vannstøttet, og det kan eksempelvis dreie seg om et helikopter eller et overflateskip. Mellom holdekabelen 17 og festelasken 15 er det som regel også anordnet et dempeledd 18, for derved å redusere støtinnvirkninger på utsettingsinnretningen 11 når utsettingen raskt stoppes.

Holdeanordningen 13 har en til bæreren 12 fast tilknyttet, bakre holdedel 131 og en til bæreren 12 svingbart tilknyttet, fremre holdedel 132. For en svingebevegelse av den fremre holdedelen 132 er det anordnet minst en hydraulikksylinder eller en trykkluftsylinder 19, hvis stempelstang virker på den med bæreren 12 svingbart forbundene, fremre holdedel 132 .

Som vist i figur 1 blir undervannsfartøyet 10 innklinket med sin hekk i den fremre holdedelen 131 og med sin baug i den fremre holdedelen 132. Dette skjer ved at den fremre holdedelen 132 svinges nedover slik at derved holdeanordningen 13 lukkes. For utklinking av undervannsfartøyet 10 blir den fremre holdedelen 132 ved hjelp av hydraulikk- eller trykkluftsylinderen 19 svingt litt oppover, hvorved den fremre holdedelen 132 vil frigi undervannsfartøyets 10 baug og undervannsfartøyet derved som følge av sin vekt vil falle ned og ut fra den bakre holdedelen 131. Dette er vist i figur 2.

Undervannsfartøyet 10 er i utførelseseksempelet forbundet med utsettingsinnretningen 11 ved hjelp av en signalkabel med et lite tverrsnitt. Vanligvis blir det som signalkabel benyttet en glassfiberkabel 24, som under undervannsfartøyets 10 bevegelse trekkes ut fra to glassfiberspoler. Den ene glassfiberspolen er anordnet i undervannsf artøyets 10 hekk, mens den andre glassfiberspolen er anordnet i en på bæreren 12 anordnet spolekasse 21. Spolekassen 21 er anordnet i et bur 22 og sikret slik at den ikke kan falle ut. Under oppsvingingen eller umiddelbart etter oppsvingingen av den fremre holdedelen 132 til holdeanordningen 13, løsgjøres også sikringen av spolekassen 21 i buret 22, slik at spolekassen 21 vil falle ut fra buret og synke i vannet 40 helt til en mellom spolekassen 21 og bæreren 12 anordnet forbindelseskabel 23 blir spent stramt (fig. 3) . Så snart spolekassen 21 har nådd sin sluttstilling i vannet 40 og elektro- drivverkene til undervannsfartøyet 10 er aktivert, vil glassfiberkabelen 24 spoles ut fra spolekassen 21 samtidig som glassfiberkabelen spoles av fra den i undervanns fartøyets 10 hekk anordnede glassfiberspole, slik at derved glassfiberkabelen 24 ikke, eller bare i liten grad, strekkbelastes.

Bæreren 12 bærer ved sin bakre frie ende, hvor også buret 22 er anordnet, en sporingsanordning 25 som benyttes for forfølging av undervannsfartøyet når dette fjerner seg. Som vist skjematisk i figur 1 innbefatter sporingsanordningen 25 en hydrofonanordning 2 6, som rager ut over bærernes 12 frie ende, og en stillingssensor 27, eksempelvis i form av et treakset stabilisert kompass. På kjent måte består hydrofonanordningen 2 6 av et antall med innbyrdes avstand plasserte hydrofoner, som mottar lydimpulser som sendes ut fra en på undervannsfartøyet 10 anordnet responder 28. En relativt hydrofonanordningen etterkoblet regneenhet 29 vil på basis av faseforskyvningene mellom de elektriske hydrofonutgangssignaler og under hensyntagen til hydrofonanordningens innretting, som måles med stillingssensoren 27, beregne en peilevinkel til undervannsfartøyet 10. Lydimpulsene blir via glassfiberkabelen 24 utløst elektrisk i responderen 28, og regneenheten 29 måler løpetiden til lydimpulsene fra undervannsfartøyet 10 og til hydrofonanordningen 26 og beregner på basis av disse avstandene mellom undervannsfartøyet 10 og utsettingsinnretningen 12. Ved hjelp av peilevinkelen og avstanden kan man til en hver tid bestemme undervannsfartøyets 10 posisjon.

Mellom bæreren 12 og holdekabelen 17, mer nøyaktig sagt mellom bæreren 12 og festelasken 15 på holdekabelen 17, er det anordnet en svingeanordning 30 for svinging av bæreren 12 fra dens utsettingsstilling, i hvilken undervannsfartøyet 10 kan klinkes løs fra holdeanordningen 13, og til en sporingsstilling, i hvilken sporingsanordningen 25 vil ligge maksimalt nedenfor forbindelsespunktet mellom bæreren 12 og holdekabelen 17, altså i en maksimal avstand nedenfor dreiebolten 16. Da bæreren 12 i sin utsettingsstilling er innrettet i omtrent rett vinkel i forhold til holdekabelen 17, vil svingeanordningen 30 dreie bæreren 12 ca 90°. Svingeanordningen 30 er inaktiv i bærerens 12 utsettingsstilling, med lukket holdeanordning 13, og aktiveres med eller etter åpningen av holdeanordningen 13 og den med dette forbundene løsklinkingen av undervannsfartøyet 10.

Svingeanordningen 30 har en fjær 32. Denne er spent i bærerens 12 utsettingsstilling. Videre har svingeanordningen 30 en løsbar låseanordning 31, som når fjæren 32 er spent, låser bæreren 12 i dens utsettingsstilling til holdekabelen 17, nærmere bestemt til festeflensen 14 (figur 4) . I det skjematisk viste utførelseseksemplet er fjæren 32 utformet som en spiralfjær 33, hvis indre fjærben 331 er tilordnet festelasken 15 mens det ytre fjærbenet 332 er tilordnet bærerens 12 i figur 4 fremre festeflens 14. Låseanordningen 31 har et fjærbelastet sperreledd 34, som er anordnet aksialt forskyvbart på den i figur 4 bakre festeflens 14, og har også et låsespor 35 som samvirker med sperredelen 34, hvilket låsespor er utformet i festelasken 15.

I den i figur 4 viste utsettingsstillingen for bæreren 12 er sperredelens 34 fremre ende skjøvet inn i låsesporet 35 via låsefjæren 36. På den måten er bæreren 12 og holdekabelen 17 fast forbundet med hverandre. I utførelseseksemplet kan låseanordningen 31 løses ved hjelp av en elektromagnet 37, som løfter sperredelen 34 ut fra låsesporet 35 når sperredelen 34, som utgjør et anker i elektromagneten 37, tilføres strøm. Påvirket av spiralfjæren 33 vil den fra undervannsfartøyet 10 befridde bærer 12 svinge i den retning som er antydet med pilen 38 i figur 4 . Den enden av bæreren 12 som bærer sporingsanordningen 25, svinger nedover og inn i vannet 40, slik det er vist i figur 3. Festelasken har 15 et andre låsespor 39, hvilket låsespor er forskjøvet 90° i forhold til låsesporet 35. Ved bærerens 12 svingebevegelse relativt til festelasken 15 på holdekabelen 17, vil den fjærbelastede sperredelen 34, når elektromagneten 37 er koblet ut, falle ned i det andre låsesporet 39 og derved sperre den omtrent parallelt med holdekabelen 17 innrettede bærer 12 i denne stillingen, slik det er vist i figur 3.

Skal et undervannsfartøy 10 settes ut i et sjøområde fra en plattform, så svinges først bæreren 12 manuelt til en svingestilling, i hvilken bæreren vil være omtrent horisontalt innrettet. Under denne svingebevegelsen av bæreren 12 spennes spiralfjæren 33, og ved slutten av svingebevegelsen kommer låseanordningen 31 til virkning, idet sperredelen 34 går inn i låsesporet 35 under påvirkning av låsefjæren 36. Undervannsfartøyet 10 settes så inn i holdeanordningen 13 og holdeanordningen 13 lukkes ved at det fremre holdeleddet 132 svinges. Spolekassen 31 settes inn i buret 20 og sperres der.

Fra plattformen blir utsettingsinnretningen 11 og det i holdeanordningen 13 innklinkede undervannsfartøy 10 senket mot vannoverflaten 41 idet holdekabelen 17 fires ut. En på bæreren 12 anordnet utløse-styreenhet 42 aktiverer hydraulikk-eller trykkluftssylinderen 19, som svinger den fremre holdedelen 132 oppover, slik at den derved løftes av/frigjøres fra undervannsfartøyets 10 baug. Det frigitte undervannsfartøyet 10 vil falle løs fra den bakre holdedelen 131 og gå gjennom overflaten 41 og ned i vannet, slik det er vist i figur 2. Når undervannsfartøyet 10 faller løs, blir også spolekassen 21 frigitt. Den vil falle ut fra buret 22, og likeledes gjennom vannoverflaten 41 og ned i vannet 40, idet den vil synke helt til f orbindelseskabelen 23 er blitt strammet. Etter utfallingen av undervannsfartøyet 10 og spolekassen 21 vil utløse-styreenheten 42 sende strøm til elektromagneten 37, hvorved sperredelen 34 trekkes ut fra låsesporet 35. Den spente spiralfjæren 33 vil dreie bæreren 12 i den retning som er antydet med pilen 38 (figur 4), helt til den fjærbelastede sperredelen 34 har gått inn i det andre låsesporet 39. Sporingsanordningen 35 vil nå ligge maksimalt under dreiebolten 16 og gå inn i vannet 40, gjennom vannoverflaten 41. Holdekabelen 17 gis ytterligere ut, helt til hele utsettingsinnretningen er brakt ned under vannoverflaten. Sporingsanordningen 25 inntar en optimal stilling under vannoverflaten 41 og kan opprettholde en uforstyrret akustisk forbindelse til undervanns fartøyets 10 responder 28 mens undervannsfartøyet 10 beveger seg i vannet.

Claims (9)

1. Innretning for utsetting og sporing av et ubemannet undervannsfartøy (10), med en ved enden av en holdekabel (17) anordnet bærer (12), en på bæreren (12) anordnet holdeanordning (13) for holding av undervannsfartøyet (10) og med et styrbart holdeledd (13) for utklinking av undervannsfartøyet (10) fra holdeanordningen (13), og med en på bæreren (12) anordnet sporingsanordning (25) for akustisk posisjonsbestemmelse av det i vannet (40) utsatte undervannsfartøy (10),karakterisert vedat sporingsanordningen (25) er anordnet ved enden av den langstrakt utformede bærer (12), at bæreren (12) i sitt midtre lengdeområde er svingbart forbundet med holdekabelen (17), og at det er anordnet en etter utklinkingen av undervannsfartøyet (10) fra holdeanordningen (13) aktiverbar svingeanordning (30) for svinging av bæreren (12) fra en utsettingsstilling for undervannsfartøyet (10) og til en sporingsstilling, i hvilken sporingsanordningen (25) ligger fortrinnsvis maksimalt under bærer-forbindelsespunktet på holdekabelen (17).

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert vedat sporingsanordningen (25) er anordnet ved den enden av bæreren (12) som vender mot holdeanordningens (13) bakre holdedel (131), som griper om undervannsfartøyets (10) hekk.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at bæreren (12) i sin utsettingsstilling er innrettet omtrent i rett vinkel til og i sin sporingsstilling er innrettet omtrent parallelt med holdekabelen (17).

4. Innretning ifølge et av kravene 1-3,karakterisertved at svingeanordningen (30) har en fjær (32), hvilken fjær kan spennes når bæreren (12) overføres til sin utsettingsstilling, og videre har en løsbar låseanordning (31), som i det minste i bærerens utsettingsstilling låser bæreren (12) til holdekabelen (17) .

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisert vedat låseanordningen (31) er løsbar tidsforsinket med åpningen av holdeanordningen.

6. Innretning ifølge krav 4 eller 5,karakterisertved at enden av holdekabelen (17) dannes av en festelask (15), hvor bærerens (12) kabel-forbindelsespunkt er realisert ved hjelp av en dreiebolt (16) og at fjæren (32) utformet som en spiralfjær (33), hvilken spiralfjær med sin ene fjærende (331) er tilknyttet festelasken (15), og med sin andre fjærende (332) er tilknyttet bæreren (12).

7. Innretning ifølge krav 6,karakterisert vedat låseanordningen (31) innbefatter et fjærbelastet sperreledd (34) og et låsespor (35) for opptak av sperredelen (34), hvilke komponenter vekselvis er utformet i festelasken (15) og bæreren (12), og at sperreleddet (34) kan trekkes mekanisk eller elektromagnetisk ut av låsesporet (35), mot fjærkraften til en låsefjær (36) .

8. Innretning ifølge et av kravene 4-7,karakterisertved at bæreren (12) er sperret i forhold til holdekabelen (17) i sin sporingsstilling.

9. Innretning ifølge krav 8,karakterisert vedat sperreleddet (34) er anordnet på bæreren (12) og at festelasken (15) har to 90° forskjøvne låsespor (35, 39), idet et av disse låsesporene (35) opptar det fjærbelastede sperreleddet (34) i bærerens (12) utsettingsstilling mens det andre låsesporet (39) opptar det fjærbelastede sperreleddet (34) i bærerens (12) sporingsstilling.