WO2021104893A1 - Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen element - Google Patents

Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen element Download PDF

Info

Publication number
WO2021104893A1
WO2021104893A1 PCT/EP2020/082004 EP2020082004W WO2021104893A1 WO 2021104893 A1 WO2021104893 A1 WO 2021104893A1 EP 2020082004 W EP2020082004 W EP 2020082004W WO 2021104893 A1 WO2021104893 A1 WO 2021104893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
underwater vehicle
propeller
hydrodynamic element
torque
hydrodynamic
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/082004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian HÜCKING
Robert Engel
Original Assignee
Atlas Elektronik Gmbh
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Atlas Elektronik Gmbh
Publication of WO2021104893A1 publication Critical patent/WO2021104893A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • B63G8/14—Control of attitude or depth

Definitions

  • the invention relates to an underwater vehicle which has at least one hydrodynamic element to compensate for a torque caused by a propeller.
  • Underwater vehicles such as submarines or torpedoes, are propelled by propellers.
  • a propeller generates a torque on the underwater vehicle through its rotation. If the sum of all torques acting on the underwater vehicle results in a torque, the underwater vehicle would be in a rolling position that is not desired.
  • the torque that acts on the underwater vehicle through the propeller is typically compensated for in that, for example, a second propeller rotating in opposite directions is arranged on the same shaft, so that the two torques compensate each other.
  • Providing a second propeller increases the costs and the complexity and thus the susceptibility of the underwater vehicle to errors. This is therefore not desirable.
  • the object of the present invention is therefore to create an improved concept for underwater vehicles.
  • Exemplary embodiments show an underwater vehicle with a body and at least one propeller arranged on the body.
  • the underwater vehicle comprises at least one hydrodynamic element which is arranged on the underwater vehicle, in particular the body.
  • the hydrodynamic element is designed to exert a compensation torque (also referred to as the first torque) on the underwater vehicle, which counteracts a torque of the propeller (also referred to as second torque or propeller torque) on the underwater vehicle in order to balance the propeller torque.
  • the body of the underwater vehicle is understood in particular to be its shell, that is to say the part of the underwater vehicle that is in contact with water, in particular seawater, during operation.
  • the hydrodynamic element is, for example, a projection arranged on the body, for example perpendicularly, which protrudes from the body.
  • the hydrodynamic element generates a known, predetermined compensation torque, which is dependent on the speed through the water, on the underwater vehicle.
  • the torque is generated in that a force with a force component acts on the underwater vehicle perpendicular to an axis of rotation of the underwater vehicle, the force component running past the axis of rotation, ie not intersecting the same.
  • the hydrodynamic element is not a further propeller.
  • the compensation torque can also be generated using a plurality of hydrodynamic elements, the compensation torque then resulting from the torques of the individual hydrodynamic elements.
  • the idea is to use the hydrodynamic element, which is more cost-effective than a further, counter-rotating propeller, to limit the number of propellers on the underwater vehicle to the technically most sensible amount for driving the underwater vehicle and to use the hydrodynamic element to reduce any resulting torque from the or to counteract the propeller, in particular to compensate for the torque, ie to compensate. It is therefore not necessary to provide additional propellers which compensate for any resulting torque from the propellers provided. It is also possible to use an odd number of propellers on the underwater vehicle.
  • the hydrodynamic element is a passive hydrodynamic element. That is, the hydrodynamic element has the absence of actuators or motors.
  • the hydrodynamic element is not active in its inclination or position relative to the body of the underwater vehicle movable.
  • the hydrodynamic element is fixedly and rigidly arranged on the body of the underwater vehicle.
  • the hydrodynamic element can therefore neither be a propeller nor a movable rudder.
  • the required compensation torque can be calculated or determined once for a speed and set accordingly. Since the torque compensation is not dependent on the speed, this setting then applies to the entire speed range.
  • Embodiments show that the hydrodynamic element is designed to exert the compensation torque on the underwater vehicle in such a way that it depends on the square of the speed of the underwater vehicle. This is advantageous since the torque of the propeller also depends on the square of the speed of the underwater vehicle. The underwater vehicle thus experiences the same torque (in terms of amount) at every speed through the propeller and the hydrodynamic element, so that both compensate each other over the entire speed range of the underwater vehicle.
  • the hydrodynamic element is designed to exert the compensation torque on the underwater vehicle counter to the propeller torque.
  • the shaft of the propeller also represents the axis of rotation of the propeller.
  • the hydrodynamic element connects a shaft of the propeller to the body of the watercraft.
  • the hydrodynamic element is a connecting element between the shaft of the propeller and the body of the watercraft.
  • Such a connecting element is required anyway, so that only the shape or orientation of the connecting element has to be adapted. This means that only one-time costs are generated for developing the new design. Ongoing costs are no longer incurred for the solution (provided that the material costs for the newly designed connecting element do not increase).
  • the underwater vehicle has an odd number of propellers, the hydrodynamic element being designed to counteract the sum of the propeller torques generated by the propellers by means of the compensation torque.
  • This resulting torque can be compensated for by a hydrodynamic element.
  • a hydrodynamic element can also be assigned to each propeller of the odd number of propellers, each hydrodynamic element generating a compensation torque which counteracts the propeller assigned to the propeller torque.
  • the hydrodynamic elements if they function as a connecting element, can be adjusted in such a way that they counteract or compensate for the torque of the corresponding propeller. Then there is also no resulting total torque from the sum of all compensation and propeller torques.
  • the hydrodynamic element is arranged directly in front of or behind the propeller, i.e. in the flow of the propeller.
  • the hydrodynamic element is arranged on an enveloping body or a propeller protection, for example a cord nozzle.
  • a propeller protection for example a cord nozzle.
  • a method for manufacturing an underwater vehicle is shown with the following steps: Arranging at least one propeller on a body of the Underwater vehicle and arranging a hydrodynamic element on the underwater vehicle body, the hydrodynamic element being designed to exert a compensation torque on the underwater vehicle and to counteract a propeller torque on the underwater vehicle, in particular to compensate for the propeller torque.
  • the method can also provide for varying the hydrodynamic element in order to set the compensation torque such that it corresponds to the propeller torque of the propeller or the resulting propeller torque of the propellers arranged on the underwater vehicle. The same applies if a plurality of hydrodynamic elements are used to compensate for the (resulting) propeller torque.
  • Any selection of the plurality of hydrodynamic elements can then be varied in order to set the resulting compensation torque in accordance with the (resulting) propeller torque.
  • Varying the hydrodynamic element includes, for example, changing an angle of attack of the hydrodynamic element to the underwater vehicle or to the propeller.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c a schematic representation of the underwater vehicle in a top view with various hydrodynamic elements in FIGS. 2a, 2b and 2c.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of an underwater vehicle 20.
  • the underwater vehicle 20 has a body 22 with a propeller 24 arranged thereon.
  • the underwater vehicle 20 has a hydrodynamic element 26 which is arranged on the body 22.
  • the hydrodynamic element is designed to exert a compensation torque 28 on the underwater vehicle 20 and to counteract a propeller torque 30 of the propeller 24 on the underwater vehicle 20, in particular to compensate for the propeller torque 30. It is shown that the propeller torque 30 acts in a clockwise direction, so that the compensation torque 28 acts in a counterclockwise direction. If both torques are of the same magnitude, the propeller torque 30 is compensated for by the compensation torque 28, i.e. they compensate each other. If no further torques act on the underwater vehicle 20, the underwater vehicle 20 does not experience any resulting torque and thus does not perform any rotational movement.
  • the hydrodynamic element 26 can be arranged at any desired position on the body 22 of the underwater vehicle 20.
  • a preferred embodiment is shown in which the hydrodynamic element 26 functions as a connecting element between a motor pod 34 and the body 22.
  • a connecting element typically connects the motor pod to the body 22 so that this can be modified accordingly in order to generate the compensation torque.
  • the hydrodynamic element is designed as a connecting element, it is also referred to as a tail unit.
  • the hydrodynamic element is furthermore designed in particular such that the water flows past one side of the hydrodynamic element faster than an opposite side of the hydrodynamic element when the underwater vehicle is traveling straight ahead.
  • FIG. 2 shows various configurations of the hydrodynamic element, each in a top view of the underwater vehicle, further components not being shown in order to maintain clarity.
  • FIG. 2a shows the illustration from FIG. 1 in a top view.
  • the hydrodynamic element 26 is designed as a narrow, in particular symmetrical, element which connects the motor pod 34 to the body 22. To that
  • the hydrodynamic element is arranged rotated on the body 22.
  • a main symmetry axis 36 of the underwater vehicle 20 and a main symmetry axis 38 of the hydrodynamic element 26 are at an angle ⁇ to one another.
  • the angle a is, for example, less than 10 degrees, in particular less than 5 degrees.
  • the force on the hydrodynamic element 26 acts in the normal direction to the hydrodynamic element.
  • the force component perpendicular to the main axis of symmetry 36 of the underwater vehicle is only insignificantly less than the total force effect in the normal direction.
  • Fig. 2b shows a further embodiment of the hydrodynamic element, which can also be used as a connecting element.
  • the hydrodynamic element has curved outer surfaces that are not symmetrical.
  • the hydrodynamic element has an (aircraft) wing shape, as is known from aircraft. The different flow velocities generated in this way on one side of the hydrodynamic element compared to the opposite side generate the compensation torque.
  • Fig. 2c shows a third embodiment of the hydrodynamic element.
  • a projection is arranged around the body 22, which creates a flow resistance through which the compensation torque is generated.
  • aspects have been described in connection with a device, it is to be understood that these aspects are also a description of the represent corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously to this, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Es ist ein Unterwasserfahrzeug mit einem Körper und zumindest einem an dem Körper angeordneten Propeller gezeigt. Ferner umfasst das Unterwasserfahrzeug ein hydrodynamisches Element, das an dem Unterwasserfahrzeug, insbesondere dem Körper, angeordnet ist, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben und einem Propellerdrehmoment des Propellers auf das Unterwasserfahrzeug entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment auszugleichen. Das hydrodynamische Element als passives hydrodynamisches Element ausgebildet.

Description

Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen Element
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Unterwasserfahrzeug, das zum Ausgleich eines Drehmoments durch einen Propeller mindestens ein hydrodynamisches Element aufweist.
Unterwasserfahrzeuge, beispielsweise U-Boote oder Torpedos, werden mit Propellern angetrieben. Ein Propeller erzeugt jedoch durch dessen Rotation ein Drehmoment auf das Unterwasserfahrzeug. Ergibt sich aus der Summe aller Drehmomente, die auf das Unterwasserfahrzeug einwirken ein resultierendes Drehmoment, würde sich das Unterwasserfahrzeug in einer Rolllage befinden, die nicht erwünscht ist. Das Drehmoment, das durch den Propeller auf das Unterwasserfahrzeug einwirkt wird typischerweise dadurch ausgeglichen, dass, beispielsweise auf der gleichen Welle, ein zweiter, gegenläufiger Propeller angeordnet ist, so dass sich beide Drehmomente kompensieren. Einen zweiten Propeller vorzusehen erhöht jedoch die Kosten und die Komplexität und somit die Fehleranfälligkeit des Unterwasserfahrzeugs. Dies ist somit nicht erwünscht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für Unterwasserfahrzeuge zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele zeigen ein Unterwasserfahrzeug mit einem Körper und zumindest einem an dem Körper angeordneten Propeller. Ferner umfasst das Unterwasserfahrzeug mindestens ein hydrodynamisches Element, das an dem Unterwasserfahrzeug, insbesondere dem Körper, angeordnet ist. Das hydrodynamische Element ist ausgebildet, ein Kompensationsdrehmoment (auch als erstes Drehmoment bezeichnet) auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben, das einem Drehmoment des Propellers (auch als zweites Drehmoment oder Propellerdrehmoment bezeichnet) auf das Unterwasserfahrzeug entgegenwirkt, um das Propellerdrehmoment auszugleichen. Als Körper des Unterwasserfahrzeugs wird insbesondere dessen Hülle verstanden, also der Teil des Unterwasserfahrzeugs, der im Betrieb in Kontakt mit Wasser, insbesondere Meerwasser, ist. Das hydrodynamische Element ist beispielsweise ein, beispielsweise senkrecht, auf dem Körper angeordneter Vorsprung, der von dem Körper absteht. Das hydrodynamische Element erzeugt ein bekanntes, vorbestimmtes von der Geschwindigkeit durch das Wasser abhängiges Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug. Das Drehmoment wird dadurch erzeugt, dass eine Kraft mit einer Kraftkomponente senkrecht zu einer Rotationsachse des Unterwasserfahrzeugs an dem Unterwasserfahrzeug angreift, wobei die Kraftkomponente an der Rotationsachse vorbeiläuft, d.h. dieselbe nicht schneidet. Das hydrodynamische Element ist insbesondere kein weiterer Propeller. Das Kompensationsdrehmoment kann statt mit einem einzigen hydrodynamischen Element auch mit einer Mehrzahl von hydrodynamischen Elementen erzeugt werden, wobei das Kompensationsdrehmoment dann aus den Drehmomenten der einzelnen hydrodynamischen Elemente resultiert.
Idee ist es, mittels des hydrodynamischen Elements, das kostengünstiger ist als ein weiterer, gegenläufiger Propeller, die Anzahl der Propeller an dem Unterwasserfahrzeug auf das technisch sinnvollste Maß für den Antrieb des Unterwasserfahrzeugs zu beschränken und mittels des hydrodynamischen Elements einem etwaigen resultierenden Drehmoment durch den oder die Propeller entgegenzuwirken, insbesondere das Drehmoment auszugleichen, d.h. zu kompensieren. Somit ist es nicht notwendig, weitere Propeller vorzusehen, die das etwaige resultierende Drehmoment durch die vorgesehenen Propeller ausgleichen. Weiterhin ist es möglich, an dem Unterwasserfahrzeug eine ungerade Anzahl von Propellern zu verwenden.
Somit ist das hydrodynamische Element ein passives hydrodynamisches Element. Das heißt, das hydrodynamische Element weist die Abwesenheit von Stellgliedern bzw. Motoren auf. Insbesondere ist das hydrodynamische Element nicht in seiner Neigung oder Position relativ zu dem Körper des Unterwasserfahrzeugs aktiv beweglich. In anderen Worten ist das hydrodynamische Element ortsfest und starr an dem Körper des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Bei dem hydrodynamischen Element kann es sich demnach weder um einen Propeller noch um ein bewegliches Ruder handeln. Das erforderliche Kompensationsdrehmoment kann einmalig für eine Geschwindigkeit berechnet bzw. bestimmt werden und entsprechend eingestellt werden. Da die Kompensation der Drehmomente nicht geschwindigkeitsabhängig ist, gilt dann diese Einstellung für den gesamten Geschwindigkeitsbereich.
Ausführungsbeispiele zeigen, dass das hydrodynamische Element ausgebildet ist, das Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug derart auszuüben, dass dieses von dem Quadrat der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs abhängt. Dies ist vorteilhaft, da auch das Drehmoment des Propellers von dem Quadrat der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs abhängt. Somit erfährt das Unterwasserfahrzeug bei jeder Geschwindigkeit das (betragsmäßig) gleiche Drehmoment durch den Propeller und das hydrodynamische Element, so dass sich beide über den vollständigen Geschwindigkeitsbereich des Unterwasserfahrzeugs kompensieren.
In Ausführungsbeispielen ist das hydrodynamische Element ausgebildet, das Kompensationsdrehmoment entgegen des Propellerdrehmoments auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben. Die Welle des Propellers stellt gleichzeitig die Rotationsachse des Propellers dar.
Ausführungsbeispiele zeigen, dass das hydrodynamische Element eine Welle des Propellers mit dem Körper des Wasserfahrzeugs verbindet. In anderen Worten ist das hydrodynamische Element ein Verbindungselement zwischen Welle des Propellers und Körper des Wasserfahrzeugs. Eine solches Verbindungselement wird sowieso benötigt, so dass einzig die Formgebung oder Orientierung des Verbindungselements anzupassen ist. Somit werden nur einmalig Kosten für das Entwickeln des neuen Designs generiert. Laufende Kosten fallen für die Lösung nicht weiter an (sofern die Materialkosten für das neu designte Verbindungselement nicht steigen). In weiteren Ausführungsbeispielen weist das Unterwasserfahrzeug eine ungerade Anzahl an Propellern auf, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, der Summe der erzeugten Propellerdrehmomente durch die Propeller durch das Kompensationsdrehmoment entgegenzuwirken. Bei einer geraden Anzahl von Propellern ist es möglich, diese so anzuordnen, dass sich die Drehmomente gegenseitig kompensieren. Bei einer ungeraden Anzahl von Propellern ist dies jedoch nicht möglich, so dass die Idee hier besonders vorteilhaft einsetzbar ist. Bei einer Mehrzahl von Propellern ergibt sich ein resultierendes Propellerdrehmoment aus der Summe der einzelnen Propellerdrehmomente der einzelnen Propeller.
Dieses resultierende Drehmoment kann durch ein hydrodynamisches Element ausgeglichen werden.
In Ausführungsbeispielen kann allerdings auch jedem Propeller der ungeraden Anzahl an Propellern ein hydrodynamisches Element zugeordnet sein, wobei jedes hydrodynamische Element ein Kompensationsdrehmoment erzeugt, das dem Propellerdrehmoment zugeordneten Propellers entgegenwirkt. Somit können die hydrodynamischen Elemente, wenn sie als Verbindungselement fungieren, so eingestellt werden, dass dieselben dem Drehmoment des entsprechenden Propellers entgegenwirken bzw. dieses ausgleichen. Dann ergibt sich auch kein resultierendes Gesamtdrehmoment aus der Summe aller Kompensations- und Propellerdrehmomente.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das hydrodynamische Element unmittelbar vor oder hinter dem Propeller, d.h. in der Strömung des Propellers, angeordnet. Dies wird beispielsweise realisiert, indem das hydrodynamische Element an einer Hüllkörper oder einem Propellerschutz, beispielsweise einer Kordtdüse, angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da somit die Anströmgeschwindigkeit des hydrodynamischen Elements erhöht wird, insbesondere größer ist als die Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs. Die Wirkung des hydrodynamischen Elements wird somit erhöht, so dass das hydrodynamische Element kleiner ausgelegt werden kann als es an anderen Stellen des Unterwasserfahrzeugs notwendig wäre.
Analog ist ein Verfahren zur Herstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit folgenden Schritten gezeigt: Anordnen zumindest eines Propellers an einem Körper des Unterwasserfahrzeugs und Anordnen eines hydrodynamischen Elements an dem Körper Unterwasserfahrzeug, wobei das hydrodynamische Element ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug auszuüben und einem Propellerdrehmoment auf das Unterwasserfahrzeug entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment auszugleichen. Für den erstmaligen Entwurf des Unterwasserfahrzeugs kann das Verfahren ferner das Variieren des hydrodynamischen Elements vorsehen, um das Kompensationsdrehmoment derart einzustellen, dass es dem Propellerdrehmoment des Propellers, bzw. dem resultierenden Propellerdrehmoment der an dem Unterwasserfahrzeug angeordneten Propeller, entspricht. Gleiches gilt, wenn eine Mehrzahl von hydrodynamischen Elementen eingesetzt werden, um das (resultierende) Propellerdrehmoment auszugleichen. Dann kann eine beliebige Auswahl der Mehrzahl der hydrodynamischen Elemente variiert werden, um das resultierende Kompensationsdrehmoment entsprechend dem (resultierenden) Propellerdrehmoment einzustellen. Das Variieren des hydrodynamischen Elements umfasst beispielsweise das Ändern eines Anstellwinkels des hydrodynamischen Elements zu dem Unterwasserfahrzeug bzw. zu dem Propeller.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische perspektivische Darstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit einem hydrodynamischen Element; und
Fig. 2: eine schematische Darstellung des Unterwasserfahrzeugs in einer Draufsicht mit verschiedenen hydrodynamischen Elementen in den Fig. 2a, Fig. 2b und Fig. 2c.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Unterwasserfahrzeugs 20. Das Unterwasserfahrzeug 20 weist einen Körper 22 mit einem daran angeordneten Propeller 24 auf. Ferner weist das Unterwasserfahrzeug 20 ein hydrodynamisches Element 26 auf, das an dem Körper 22, angeordnet ist.
Das hydrodynamische Element ist ausgebildet, ein Kompensationsdrehmoment 28 auf das Unterwasserfahrzeug 20 auszuüben und einem Propellerdrehmoment 30 des Propellers 24 auf das Unterwasserfahrzeug 20 entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment 30 auszugleichen. Dargestellt ist, dass das Propellerdrehmoment 30 im Uhrzeigersinn wirkt, so dass das Kompensationsdrehmoment 28 entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt. Sind beide Drehmomente betragsmäßig gleich groß, wird das Propellerdrehmoment 30 von dem Kompensationsdrehmoment 28 ausgeglichen, d.h. sie kompensieren sich. Wirken keine weiteren Drehmomente auf das Unterwasserfahrzeug 20 ein, so erfährt dieses auch kein resultierendes Drehmoment und führt damit keine Rotationsbewegung durch.
Das hydrodynamische Element 26 kann an einer beliebigen Position an dem Körper 22 des Unterwasserfahrzeugs 20 angeordnet sein. Gezeigt ist jedoch eine bevorzugte Ausführung, in der das hydrodynamische Element 26 als Verbindungselement zwischen einer Motorgondel 34 und dem Körper 22 fungiert. So kann eine (mechanische) Verbindung zwischen dem Propeller 24 und dem Körper 22 des Unterwasserfahrzeugs 20 über eine Welle 32, auf der der Propeller 24 rotiert, die Motorgondel 34, in der beispielsweise der Antrieb (oder Motor) des Propellers angeordnet ist und das hydrodynamische Element 26 hergestellt sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da ein Verbindungselement typischerweise die Motorgondel mit dem Körper 22 verbindet, so dass dieses entsprechend abgewandelt werden kann um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen. Ist das hydrodynamische Element als Verbindungselement ausgeführt, wird dieses auch als Leitwerk bezeichnet. Das hydrodynamische Element ist ferner insbesondere derart ausgebildet, dass das Wasser bei einem geradeaus fahrenden Unterwasserfahrzeug an einer Seite des hydrodynamischen Elements schneller vorbeifließt als an einer gegenüberliegenden Seite des hydrodynamischen Elements. Fig. 2 zeigt verschiedene Ausgestaltungen des hydrodynamischen Elements, jeweils in einer Draufsicht auf das Unterwasserfahrzeug, wobei zur Wahrung der Übersichtlichkeit auf die Darstellung weiterer Komponenten verzichtet wurde.
Fig. 2a zeigt die Darstellung aus Fig. 1 in einer Draufsicht. Das hydrodynamische Element 26 ist als schmales, insbesondere symmetrisches, Element ausgebildet, das die Motorgondel 34 mit dem Körper 22 verbindet. Um das
Kompensationsdrehmoment zu erzeugen ist das hydrodynamische Element verdreht auf dem Körper 22 angeordnet. In anderen Worten weisen eine Flauptsymmetrieachse 36 des Unterwasserfahrzeugs 20 und eine Flauptsymmetrieachse 38 des hydrodynamischen Elements 26 einen Winkel a zueinander auf. Der Winkel a ist beispielsweise kleiner als 10 Grad, insbesondere kleiner als 5 Grad. Die Kraft auf das hydrodynamische Element 26 wirkt in Normalenrichtung zu dem hydrodynamischen Element. Die Kraftkomponente senkrecht zur Flauptsymmetrieachse 36 des Unterwasserfahrzeugs ist bei kleinen Winkeln a nur unwesentlich geringer als die Gesamtkraftwirkung in Normalenrichtung.
Fig. 2b zeigt eine weitere Ausführungsform des hydrodynamischen Elements, das auch als Verbindungselement verwendet werden kann. In dieser Ausführungsform weist das hydrodynamische Element gebogene Außenflächen auf, die nicht symmetrisch sind. In anderen Worten weist das hydrodynamische Element eine (Flugzeug-) Flügelform auf, wie sie von Flugzeugen bekannt ist. Durch die so erzeugten unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten an einer Seite des hydrodynamischen Elements im Vergleich zu der gegenüberliegenden Seite wird das Kompensationsdrehmoment erzeugt.
Fig. 2c zeigt eine dritte Ausführungsform des hydrodynamischen Elements. Spiralförmig, oder zumindest teilspiralfömrig, ist hier um den Körper 22 ein Vorsprung angeordnet, der einen Strömungswiderstand erzeugt, durch den das Kompensationsdrehmoment erzeugt wird.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste:
20 Unterwasserfahrzeug
22 Körper 24 Propeller
26 hydrodynamisches Element 28 Kompensationsdrehmoment 30 Propellerdrehmoment
32 Welle 34 Motorgondel
36 Hauptsymmetrieachse des Unterwasserfahrzeugs
38 Hauptsymmetrieachse des hydrodynamischen Elements

Claims

Patentansprüche
1. Unterwasserfahrzeug (20) mit folgenden Merkmalen: einem Körper (22) und zumindest einem an dem Körper (22) angeordneten Propeller; einem hydrodynamischen Element, das an dem Unterwasserfahrzeug, insbesondere dem Körper, angeordnet ist, wobei das hydrodynamische Element (26) ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment (28) auf das Unterwasserfahrzeug (20) auszuüben und einem Propellerdrehmoment (30) des Propellers auf das Unterwasserfahrzeug (20) entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment (30) auszugleichen, wobei das hydrodynamische Element (26) ein passives hydrodynamisches Element (26) ist.
2. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß Anspruch 1 , wobei das hydrodynamische Element (26) ausgebildet ist, das Kompensationsdrehmoment (28) auf das Unterwasserfahrzeug (20) derart auszuüben, dass dieses von dem Quadrat der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs abhängt.
3. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das hydrodynamische Element (26) ausgebildet ist, das Kompensationsdrehmoment (28) senkrecht zu einer Welle (32) des Propellers entgegen einer Rotationsrichtung des Propellers auf das Unterwasserfahrzeug (20) auszuüben.
4. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das hydrodynamische Element (26) eine Welle (32) des Propellers mit dem Körper (22) des Wasserfahrzeugs verbindet.
5. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Unterwasserfahrzeug (20) eine ungerade Anzahl an Propellern aufweist, wobei das hydrodynamische Element (26) ausgebildet ist, der Summe der erzeugten Propellerdrehmomente (30) durch die Propeller (24) durch das Kompensationsdrehmoment (28) entgegenzuwirken.
6. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß Anspruch 5, wobei jedem Propeller (24) der ungeraden Anzahl an Propellern ein hydrodynamisches Element (26) zugeordnet ist, wobei jedes hydrodynamische Element (26) ein Kompensationsdrehmoment (28) erzeugt, das dem Propellerdrehmoment (30) zugeordneten Propellers entgegenwirkt.
7. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das hydrodynamische Element (26) vor oder hinter dem Propeller in einer Strömung des Propellers angeordnet ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Unterwasserfahrzeugs mit folgenden Schritten:
Anordnen zumindest eines Propellers an einem Körper (22) des Unterwasserfahrzeugs;
Anordnen eines passiven hydrodynamischen Elements an dem Körper (22) des Unterwasserfahrzeugs, wobei das hydrodynamische Element (26) ausgebildet ist, ein Kompensationsdrehmoment (28) auf das Unterwasserfahrzeug (20) auszuüben und einem Propellerdrehmoment (30) des Propellers auf das Unterwasserfahrzeug (20) entgegenzuwirken, insbesondere das Propellerdrehmoment (30) auszugleichen.
PCT/EP2020/082004 2019-11-26 2020-11-13 Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen element WO2021104893A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019218257.7A DE102019218257A1 (de) 2019-11-26 2019-11-26 Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen Element
DE102019218257.7 2019-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021104893A1 true WO2021104893A1 (de) 2021-06-03

Family

ID=73452190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/082004 WO2021104893A1 (de) 2019-11-26 2020-11-13 Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen element

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019218257A1 (de)
WO (1) WO2021104893A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017722A2 (en) * 1998-08-11 2000-03-30 Nekton Technologies, Inc. Devices and methods for orienting and steering in three-dimensional space
US20020049012A1 (en) * 2000-10-10 2002-04-25 Monterey Bay Aquarium Research Institute (Mbari) Tail assembly for an underwater vehicle
EP2077227A2 (de) * 2008-01-04 2009-07-08 Rolls-Royce plc Tauchfähige Antriebseinheit
US20140273673A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-18 Ship And Ocean Industries R&D Center All-speed-range propeller having stern fins

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4028640A1 (de) * 1990-09-09 1992-03-12 Klaus D Lehmann Ruder, insbesondere fuer segelboote
DE4442589A1 (de) * 1994-11-30 1996-06-05 Oliver Sascha Thomaschewski Anordnung zum Bewegen eines Körpers unter Wasser in allen drei Dimensionen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017722A2 (en) * 1998-08-11 2000-03-30 Nekton Technologies, Inc. Devices and methods for orienting and steering in three-dimensional space
US20020049012A1 (en) * 2000-10-10 2002-04-25 Monterey Bay Aquarium Research Institute (Mbari) Tail assembly for an underwater vehicle
EP2077227A2 (de) * 2008-01-04 2009-07-08 Rolls-Royce plc Tauchfähige Antriebseinheit
US20140273673A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-18 Ship And Ocean Industries R&D Center All-speed-range propeller having stern fins

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019218257A1 (de) 2021-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2468628B1 (de) Hybridrotor
DE2458061A1 (de) Vorrichtung zur veraenderung des einstellwinkels von rotorblaettern mit verschiedener geschwindigkeit
DE102015206754A1 (de) Vorrichtung zur Verbesserung aerodynamischer Charakteristika eines Fahrzeugs
DE102005061750A1 (de) Flexible Steuerfläche für ein Luftfahrzeug
EP1707809B1 (de) Rotierender Trägheitsantrieb
DE102008022452A1 (de) Flugzeug mit aktiv steuerbaren Hilfsflügeln
WO2021104893A1 (de) Unterwasserfahrzeug mit einem hydrodynamischen element
DE102017118251A1 (de) Kopplungselement und Kopplungssystem sowie Verfahren zum Koppeln von zwei Modulen und Luftfahrzeug
DE2701914C3 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer Schubkraft in einer Flüssigkeit
DE102016015461A1 (de) Flugzeug
DE566902C (de) Vorrichtung zum Antreiben und Steuern von Wasserfahrzeugen
DE3149288A1 (de) Schwenkmechanismus fuer stehsegler- und wellenreitbretter
DE2632110C2 (de) Einrichtung für ein Tragflügelboot zum Schutz der Tragflügelstreben gegen Schäden infolge einer eine Drehbewegung der Strebe verursachenden Kraft
CH156641A (de) Antriebs- und Steuervorrichtung an Wasserfahrzeugen.
DE102009002109A1 (de) Verfahren zum Überprüfen eines Spurwinkels bei den Rudern eines Schiffes
DD232887A5 (de) Schiffspropeller
DE757069C (de) Fluegelrad-Schiffspropeller
DE711006C (de) Schiffsantrieb
WO2017198248A1 (de) Fahrzeug
DE741304C (de) Windkraftmaschine
DE102009002107A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Schiffes und Steuerungsanordnung
DE102019130697A1 (de) Fahrzeug
EP3214297B1 (de) Strahlantrieb
DE568611C (de) Zweiteiliges Ruder mit gemeinsamer Drehachse
DE368129C (de) Durch einen Fliehkraftschalter beeinflusste Feuerschutzvorrichtung fuer Kinematographen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20807708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20807708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1