WO2018158071A1 - AUßENINTEGRIERTE REFORMER-STEUEREINHEIT FÜR EIN UNTERSEEBOOT - Google Patents

AUßENINTEGRIERTE REFORMER-STEUEREINHEIT FÜR EIN UNTERSEEBOOT Download PDF

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Armin Quante
Lasse Wetzel
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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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
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes

Definitions

  • the invention relates to a reformer with control electronics for a submarine.
  • a submarine many components are integrated.
  • the wiring within the submarine is very complex.
  • Lines are subject to defense equipment standards for integration into a submarine and are classified into four categories. This is important in order to avoid an interaction between the different lines in the extremely large number. Therefore, only lines of the same category are moved adjacent.
  • the object of the invention is to provide a reformer for use in a submarine, which meets the high integration density and safety requirements.
  • the inventive reformer for a submarine has a reformer housing, wherein the chemical reaction takes place within the reformer housing.
  • the reformer additionally has a control housing, wherein control electronics for controlling the reformer are arranged within the control housing.
  • the reformer housing and the control housing are spaced apart.
  • the reformer housing and the control housing are shock elastic connected to each other.
  • the reformer is suitable to be used in the environmental conditions of a submarine.
  • the reformer housing and the control housing are connected to each other via at least one wire rope spring element.
  • Wire rope spring element consist for example of a wound into a spiral wire, which is connected on one longitudinal side with the reformer housing and on the opposite longitudinal side with the control housing.
  • Wire rope spring element consist for example of a wound into a spiral wire, which is connected on one longitudinal side with the reformer housing and on the opposite longitudinal side with the control housing.
  • evaluation electronics in particular for gas monitoring and at least one DC / DC power converter, are arranged in the control housing.
  • sensors are arranged in the reformer housing.
  • the sensors are electronically connected to the transmitter.
  • For the Monitoring requires a large number of sensors on a regular basis, one being the monitoring of process parameters and the other the composition of the gas in the reformer housing. As a result, a high number of lines is necessary.
  • the reformer housing is shock-elastic connected to the submarine and the control housing is shock-elastic connected to the submarine.
  • the reformer housing and the control housing are also vibration decoupled from the rest of the submarine.
  • control electronics for self-sufficient control of the reformer is designed.
  • the control electronics is preferably designed so that it is still functional without a connection to the control station of the submarine.
  • the reformer housing and the control housing are connected to each other with at least one first electronic line, wherein the at least one first electronic line need not be considered constructive for the boat cabling in a submarine.
  • connections between sensors and the control electronics regularly fall into this group.
  • the reformer housing and the control housing are connected to one another via at least one first cable track.
  • this cable path is at least partially disposed between the reformer housing and the control housing.
  • this cable path is arranged completely between the reformer housing and the control housing.
  • the thermal decoupling can be optimized and the reliability of the control electronics can be optimized.
  • the reformer housing a thermal insulation on. It is also conceivable that the reformer housing and control housing have an insulation.
  • air is blown into the space between the control housing and the reformer housing. This happens to reduce the heating of the control housing.
  • the invention relates to a submarine having a reformer according to the invention and a control station, wherein the control station is electronically connected to the control housing by means of a boat line.
  • the boat line between the control station and the control housing has a higher quality than the line between the control housing and the reformer housing, the higher quality is a higher quality in at least one properties selected from the group comprising insulation strength, shielding, flammability, fire propagation, Release of corrosive or toxic gases, resistivity and dielectric strength.
  • FIG. 1 cross-section of a submarine with a reformer
  • Fig. 1 is a cross section through a pressure body 40 of a submarine with a reformer is shown.
  • a reformer housing 10 is arranged, which is connected via shock-elastic bearings 80 with the deck 90 of the submarine.
  • the reformer housing 10 is connected via cable spring elements 50 with a control housing 20.
  • the control housing 20 is also connected via shock elastic bearings 80 to the deck 90 of the submarine.
  • the control housing 20 is connected to a control station 30 via a submarine compliant boat line 70.
  • the control room can also be in another section of the submarine.
  • the control station 30 can be for exclusive Monitoring and control of the reformer serve, but it can also be provided that the control station 30 monitors and controls other functions of the submarine.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reformer für ein Unterseeboot, wobei der Reformer ein Reformergehäuse 10 aufweist, wobei innerhalb des Reformergehäuses 10 die chemische Umsetzung erfolgt, wobei der Reformer zusätzlich ein Steuergehäuse 20 aufweist, wobei innerhalb des Steuergehäuses 20 Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist, wobei das Reformergehäuse 10 und das Steuergehäuse 20 voneinander beabstandet sind, wobei das Reformergehäuse 10 und das Steuergehäuse 20 schockelastisch miteinander verbunden sind.

Description

Außenintegrierte Reformer-Steuereinheit für ein Unterseeboot
Die Erfindung betrifft einen Reformer mit einer Steuerelektronik für ein Unterseeboot. In einem Unterseeboot sind sehr viele Komponenten integriert. Hierdurch ist insbesondere die Verkabelung innerhalb des Unterseebootes sehr komplex. Leitungen unterliegen für die Integration in ein Unterseeboot den Verteidigungsgerätenormen und werden in vier Kategorien klassifiziert. Dieses ist wichtig, um bei der extrem großen Zahl eine Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Leitungen zu vermeiden. Daher werden nur Leitungen gleicher Kategorien benachbart verlegt.
Auf der anderen Seite ist es in einem Unterseeboot notwendig, die vitalen Funktionen vom Leitstand des Unterseeboots aus kontrollieren zu können. Dadurch wird es notwendig, die entsprechenden elektronischen Verbindungen durch das Unterseeboot zu verlegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reformer für den Einsatz in einem Unterseeboot zu schaffen, welcher der hohen Integrationsdichte und den Sicherheitsanforderungen gerecht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Reformer mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Der erfindungsgemäße Reformer für ein Unterseeboot weist ein Reformergehäuse auf, wobei innerhalb des Reformergehäuses die chemische Umsetzung erfolgt. Der Reformer weist zusätzlich ein Steuergehäuse auf, wobei innerhalb des Steuergehäuses Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist. Das Reformergehäuse und das Steuergehäuse sind voneinander beabstandet. Das Reformergehäuse und das Steuergehäuse sind schockelastisch miteinander verbunden. Durch die Beabstandung des Reformergehäuses vom Steuergehäuse werden primär drei Dinge erreicht. Zum einen führt dieses zu einer thermischen Entkopplung. Der eigentliche Reformer arbeitet bei hohen Temperaturen, die für Elektronik zu hoch sind. Eine Integration der Steuerelektronik in das Reformergehäuse ist daher thermisch problematisch. Durch die Beabstandung wird weiter erreicht, dass im Schockfall Reformergehäuse und Steuergehäuse sich getrennt voneinander bewegen können und so der Reformer als Ganzes besser schocksicher ausgebildet werden kann. Durch eine Beabstandung müssen jedoch elektronische Verbindungen zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse verlegt werden. Dieser dritte Punkt ist jedoch nachteilig, da für die Verlegung elektronischer Leitungen auf Unterseebooten zum einen strikte Regeln gelten, zum anderen auf Grund der hohen Anzahl an notwendigen Verbindungen die zusätzliche Integration weiterer Leitungen immer problematisch ist. Somit beeinflussen weitere Leitungen die konstruktive Betrachtung des Unterseebootes. Dieser dritte Punkt wird erfindungsgemäß dadurch kompensiert, dass das Reformergehäuse und das Steuergehäuse schockelastisch miteinander verbunden sind. Hierdurch besteht eine große räumliche Nähe, wodurch die elektrischen Leitungen zwischen diesen nicht den strengen Vorschriften der Verlegung an Bord eines Unterseeboots unterliegen. Durch die schockelastische Verbindung können sich das Reformergehäuse und das Steuergehäuse im Schockfall getrennt und unabhängig voneinander bewegen. Ein Reformer für ein Unterseeboot ist zum Einsatz auf einem Unterseeboot geeignet. Insbesondere ist der Reformer geeignet, in den Umgebungsbedingungen eines Unterseebootes eingesetzt zu werden. Dieses bedeutet insbesondere die Verwendbarkeit bei einem variablen Umgebungsdruck von etwa 600 hPa bi 1400 hPa, möglich geringe thermische Signatur, für die Besatzung des Unterseeboots ungefährliche Emission von Gasen und insbesondere auch schocksicherer Aufbau sowie extreme Zuverlässigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse über wenigstens ein Drahtseil-Federelement miteinander verbunden. Drahtseil- Federelement bestehen beispielsweise aus einem zu einer Spirale gewickeltem Drahtseil, welches an einer Längsseite mit dem Reformergehäuse und an der gegenüberliegenden Längsseite mit dem Steuergehäuse verbunden ist. Es sind jedoch auch komplexere Ausführungen denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Steuergehäuse eine Auswerteelektronik insbesondere für eine Gasüberwachung und wenigstens ein Leistungs-Gleichstrom-Gleichstrom- Wandler angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Reformergehäuse Sensoren angeordnet. Die Sensoren sind elektronisch mit der Auswerteelektronik verbunden. Für die Überwachung werden regelmäßig eine große Anzahl an Sensoren benötigt, wobei es sich zum einen um die Überwachung von Prozessparameters handeln kann, zum anderen aber auch um die Gaszusammensetzung im Reformergehäuse. Hierdurch ist eine hohe Anzahl an Leitungen notwendig.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Reformergehäuse schockelastisch mit dem Unterseeboot verbunden und das Steuergehäuse ist schockelastisch mit dem Unterseeboot verbunden. Hierdurch sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse auch schwingungsentkoppelt vom restlichen Unterseeboot.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerelektronik zur autarken Ansteuerung des Reformers ausgelegt. Bei einer Beschädigung des Unterseeboots, beispielsweise durch eine Schockbelastung, ist es vorteilhaft, wenn möglichst viele Komponenten weiterhin funktionieren, um einen Notbetrieb und somit die Manövrierfähigkeit des Unterseebootes zu ermöglichen. Daher ist die Steuerelektronik vorzugsweise so ausgelegt, dass diese auch ohne eine Verbindung zum Leitstand des Unterseeboots noch funktionsfähig ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse mit wenigstens einer ersten elektronischen Leitung miteinander verbunden, wobei die wenigstens eine erste elektronische Leitung nicht konstruktiv für die Bootsverkabelung in einen Unterseeboot berücksichtigt werden muss. Insbesondere Verbindungen zwischen Sensoren und der Steuerelektronik fallen regelmäßig in diese Gruppe.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse über wenigstens eine erste Kabelbahn miteinander verbunden. Bevorzugt ist diese Kabelbahn zumindest teilweise zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt ist diese Kabelbahn vollständig zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Reformergehäuse wenigstens im Bereich, welcher dem Steuergehäuse benachbart ist, eine thermische Isolation oder das Steuergehäuse wenigstens im Bereich, welcher Reformergehäuse benachbart ist, eine thermische Isolation auf. Hierdurch kann die thermische Entkopplung optimiert und die Zuverlässigkeit der Steuerelektronik optimiert werden. Bevorzugt weist das Reformergehäuse eine thermische Isolierung auf. Es ist auch denkbar, dass Reformergehäuse und Steuergehäuse eine Isolation aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in den Zwischenraum zwischen dem Steuergehäuse und dem Reformergehäuse Luft eingeblasen. Dieses geschieht, um die Erhitzung des Steuergehäuses zu verringern.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Unterseeboot mit einem erfindungsgemäßen Reformer und einem Leitstand, wobei der Leitstand mit dem Steuergehäuse mittels einer Bootsleitung elektronisch verbunden ist.
Bevorzugt weist die Bootsleitung zwischen dem Leitstand und dem Steuergehäuse eine höhere Qualität auf als die Leitung zwischen dem Steuergehäuse und dem Reformergehäuse, wobei die höhere Qualität eine höhere Güte in mindestens einer Eigenschaften ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Isolationsstärke, Abschirmung, Entflammbarkeit, Brandfortleitung, Abgabe von korrosiven oder toxischen Gasen, spezifischer Widerstand und Spannungsfestigkeit.
Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Reformer anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Querschnitt durch ein Unterseeboot mit einem Reformer
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Druckkörper 40 eines Unterseeboots mit einem Reformer gezeigt. Im Inneren des Druckkörpers 40 ist ein Reformergehäuse 10 angeordnet, welches über schockelastische Lagerungen 80 mit dem Deck 90 des Unterseeboots verbunden ist. Das Reformergehäuse 10 ist über Drahtseil-Federelemente 50 mit einem Steuergehäuse 20 verbunden. Durch eine Kabelbahn 60 laufen elektronische Leitungen zwischen dem Reformergehäuse 10 und dem Steuergehäuse 20. Hierdurch werden diese Leitungen nicht direkt in das Unterseeboot an sich eingebaut und unterliegen daher nicht den strengen Anforderungen. Das Steuergehäuse 20 ist über schockelastische Lagerungen 80 ebenfalls mit dem Deck 90 des Unterseeboots verbunden. Zusätzlich ist das Steuergehäuse 20 über eine Unterseebootkonforme Bootsleitung 70 mit einem Leitstand 30 verbunden. Der Leitstand kann sich auch in einer anderen Sektion des Unterseeboots befinden. Der Leitstand 30 kann zur ausschließlichen Überwachung und Steuerung des Reformers dienen, es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Leitstand 30 weitere Funktionen des Unterseeboots überwacht und steuert.
Bezugszeichen
10 Reformergehäuse
20 Steuergehäuse
30 Leitstand
40 Druckkörper
50 Drahtseil-Federelement
60 Kabelbahn
70 Bootsleitung
80 schockelastische Lagerung
90 Deck

Claims

Patentansprüche
1. Reformer für ein Unterseeboot, wobei der Reformer ein Reformergehäuse (10) aufweist, wobei innerhalb des Reformergehäuses (10) die chemische Umsetzung erfolgt, wobei der Reformer zusätzlich ein Steuergehäuse (20) aufweist, wobei innerhalb des Steuergehäuses Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist, wobei das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) voneinander beabstandet sind, wobei das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) schockelastisch miteinander verbunden sind.
2. Reformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) über wenigstens ein Drahtseil-Federelement (50) miteinander verbunden sind.
3. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im
Steuergehäuse (20) eine Auswerteelektronik insbesondere für eine Gasüberwachung und wenigstens ein Leistungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler angeordnet sind.
4. Reformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Reformergehäuse (10) Sensoren angeordnet sind und die Sensoren elektronisch mit der Auswerteelektronik verbunden sind.
5. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reformergehäuse (10) schockeleastisch mit dem Unterseeboot verbunden ist und das Steuergehäuse (20) schockeleastisch mit dem Unterseeboot verbunden ist.
6. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuerelektronik zur autarken Ansteuerung des Reformers ausgelegt ist.
7. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) mit wenigstens einer ersten elektronischen Leitung miteinander verbunden ist, wobei die wenigstens eine erste elektronische Leitung nicht konstruktiv für die Bootsverkabelung in einen Unterseeboot berücksichtigt werden muss.
8. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) über wenigstens eine erste Kabelbahn (60) miteinander verbunden sind.
9. Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reformergehäuse (10) wenigstens im Bereich, welcher dem Steuergehäuse (20) benachbart ist, eine thermische Isolation aufweist oder dass das Steuergehäuse (20) wenigstens im Bereich, welcher Reformergehäuse (10) benachbart ist, eine thermische Isolation aufweist.
10. Unterseeboot mit einem Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem Leitstand (30), wobei der Leitstand (30) mit dem Steuergehäuse (20) elektronisch verbunden ist.
PCT/EP2018/053473 2017-03-03 2018-02-13 AUßENINTEGRIERTE REFORMER-STEUEREINHEIT FÜR EIN UNTERSEEBOOT Ceased WO2018158071A1 (de)

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