WO2023099361A1 - Unterwasserfahrzeug zur zerstörung von seeminen - Google Patents

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WO2023099361A1
WO2023099361A1 PCT/EP2022/083369 EP2022083369W WO2023099361A1 WO 2023099361 A1 WO2023099361 A1 WO 2023099361A1 EP 2022083369 W EP2022083369 W EP 2022083369W WO 2023099361 A1 WO2023099361 A1 WO 2023099361A1
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WO
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underwater vehicle
flywheel
designed
rotation
drive unit
Prior art date
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PCT/EP2022/083369
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian HÜCKING
Original Assignee
Atlas Elektronik Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Atlas Elektronik Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Atlas Elektronik Gmbh
Publication of WO2023099361A1 publication Critical patent/WO2023099361A1/de

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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
    • B63G7/00—Mine-sweeping; Vessels characterised thereby
    • B63G7/02—Mine-sweeping means, Means for destroying mines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/04—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using gyroscopes directly
    • 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
    • B63G7/00—Mine-sweeping; Vessels characterised thereby
    • B63G2007/005—Unmanned autonomously operating mine sweeping vessels
    • 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 the destruction of sea mines by means of an underwater vehicle as part of what is known as mine hunting.
  • the underwater vehicle drives head-on towards the mine. If the underwater vehicle has arrived at the mine, for example when it comes into contact with the mine, the underwater vehicle is connected to the mine. This can be done by driving (i.e. ramming) a spike into the mine. The mine can then be safely detonated by means of explosives on board the underwater vehicle, for example a shaped charge, or it detonates as soon as the dome is driven in. Alternatively, the explosive charge can be detachably connected to the underwater vehicle so that only the explosive charge is connected to the mine. The underwater vehicle can then move away from the mine site and survive the detonation. Furthermore, it is also possible for the explosives of the underwater vehicle to detonate upon contact with the mine, for example by an impact fuse, and thus also cause the mine to detonate.
  • the underwater vehicle should hit the mine head-on and as precisely as possible at a planned point in order to detonate it safely.
  • turbulences of the water
  • the underwater vehicle has to go through these to get to the sea mine. Due to the forces prevailing in the turbulence, the underwater vehicle can deviate from its planned route and not hit the sea mine properly or not at all. Then a second attempt is necessary to hit the sea mine. This unnecessarily costs time and there is no guarantee that the sea mine will be hit at the second attempt.
  • the submersible is so unfavorably connected to the sea mine that the explosives of the submersible are detonated, but part of the energy is detonated Sea mine missed and this is not detonated sympathetically. Then a second underwater vehicle has to be used to destroy the sea mine, which is a significant cost factor.
  • the object of the present invention is therefore to create an improved concept for underwater vehicles.
  • Exemplary embodiments show an underwater vehicle for destroying sea mines.
  • the underwater vehicle includes an enveloping body, a flywheel and a drive unit for the flywheel.
  • the enveloping body can protect the underwater vehicle against the ingress of water.
  • the flywheel is also known as the flywheel.
  • the centrifugal mass has an axis of rotation that corresponds to a longitudinal axis of the underwater vehicle.
  • the axis of rotation is also referred to as the main axis of rotation.
  • the flywheel is non-gimballed (i.e., the flywheel exhibits the absence of a gimbal) such that the axis of rotation is the only axis about which the flywheel moves.
  • the centrifugal mass has exactly one degree of freedom.
  • a fictitious line between the bow and the stern of the underwater vehicle, arranged in particular centrally through the underwater vehicle is referred to as the longitudinal axis of the underwater vehicle.
  • the longitudinal axis can also be referred to as the roll axis. The fact that the axis of rotation and the longitudinal axis correspond means that the axis of rotation lies in the longitudinal axis.
  • the drive unit is designed to set the centrifugal mass in rotation before the underwater vehicle hits the sea mine and after the underwater vehicle has entered the water. This means that the drive unit sets the centrifugal mass in motion before the watercraft has to cross the sea mine's turbulence. Furthermore, it is advantageous to use the flywheel just like that let it run as short as possible. Otherwise the maneuverability of the submersible would be restricted.
  • An (electric) motor can be used as the drive unit.
  • the drive unit can also have a controller (eg a processor/computer) in order to control the motor, ie to start it and optionally brake it.
  • the idea is to use the flywheel to increase the inertia of the underwater vehicle in the yaw axis (also known as the vertical axis) and pitch axis (also known as the transverse axis).
  • the underwater vehicle is more robust against the effects of turbulence.
  • This concept makes it possible to build underwater vehicles for mine destruction more easily and still reliably hit the mine.
  • the concept compensates for the lower mass inertia compared to heavier submersibles and ensures that the lighter submersible is not more susceptible to turbulence.
  • switching on the flywheel while driving does not affect the maneuverability of the underwater vehicle before the flywheel is switched on. When the flywheel is switched on, the maneuverability of the submersible is reduced due to the higher inertia.
  • the underwater vehicle has a braking unit which is designed to brake the flywheel mass in its own movement before the drive unit causes the flywheel mass to rotate.
  • the braking unit can be any device suitable for preventing the flywheel from rotating.
  • the intrinsic movement of the centrifugal mass can arise, for example, when the underwater vehicle rolls.
  • the drive unit is designed to brake the flywheel mass in its own movement before the drive unit causes the flywheel mass to rotate.
  • the motor used can generate a stall torque that opposes the intrinsic movement, ie the intrinsic torque, of the flywheel mass, so that the flywheel mass stands still.
  • the underwater vehicle has a control unit which is designed to steer the underwater vehicle towards the sea mine and bring it into contact with the sea mine in order to enable the sea mine to detonate.
  • the control unit can have a controllable flow element, for example a rudder, with which a direction of travel of the underwater vehicle can be actively influenced.
  • the control unit can also include a controller (eg a processor/computer) in order to control the flow element.
  • the control unit can steer the underwater vehicle in a straight line towards the sea mine.
  • a straight-line journey means that the underwater vehicle is not planned to change direction. However, changes in direction caused by currents or other external forces acting on the underwater vehicle can, of course, be compensated for by the control unit.
  • the drive unit then sets the flywheel in motion after the underwater vehicle has started traveling in a straight line in the direction of the sea mine.
  • the drive unit is designed to set the flywheel in rotation in such a way that the flywheel has reached a specified speed immediately, i.e. for example a maximum of 1 second, a maximum of 2 seconds or a maximum of 5 seconds before entering a turbulence in the surrounding water caused by the sea mine .
  • a rotation speed or a range of the rotation speed of the centrifugal mass that is sufficient to stabilize the underwater vehicle in the turbulence caused by the sea mine can be regarded as the intended speed.
  • This rotational speed or this range can be defined in advance and must be adapted to the vehicle to be stabilized.
  • a rotational speed that at least corresponds to the manufacturer's specifications for normal operation of the flywheel can be regarded as the intended speed.
  • a starting speed of the flywheel mass ie the time that the flywheel masses from standstill to reaching the intended speed required, selected such that a metacentric height of the underwater vehicle or, additionally or alternatively, an active compensation of the underwater vehicle, prevents the underwater vehicle from rolling.
  • the enveloping body comprises a body of revolution.
  • the longitudinal axis of the enveloping body then corresponds to the axis of rotation of the body of rotation.
  • the underwater vehicle has flow elements, for example rudders, arranged on the enveloping body.
  • the flow elements are designed to counteract a torque of the underwater vehicle. That is, in particular, the flow elements can prevent the underwater vehicle from performing a rolling movement.
  • the controller can control the flow elements in such a way that it counteracts a torque transmitted to the underwater vehicle by a rotation of the centrifugal mass. This takes place in particular in that the flow elements are controlled in opposite directions.
  • the flow elements can also be used for course control. However, the flow elements are then preferably controlled in the same way.
  • the centrifugal mass is arranged in a front third of the underwater vehicle, preferably in a front quarter of the underwater vehicle. This is advantageous because the underwater vehicle enters the turbulence nose first, i.e. bow first. Because the centrifugal mass is arranged in the front part of the underwater vehicle, this part of the submersible is stabilized and the submersible travels straighter through the turbulence than if the centrifugal mass were arranged in a rear part of the underwater vehicle.
  • Method for destroying sea mines with an underwater vehicle with the following steps: arranging a centrifugal mass in the underwater vehicle, so that an axis of rotation of the centrifugal mass corresponds to a longitudinal axis of the underwater vehicle; Setting the centrifugal mass in rotation before the underwater vehicle hits the sea mine and after the underwater vehicle has entered the water.
  • the controllers (or processors/computers) mentioned can be the same physical assembly, i.e. the same controllers. In other words, all or any selection of the processes executed by the controllers can run on the same controller.
  • FIG. 1 in FIG. 1a an exemplary, schematic lateral sectional representation and in FIG. 1 b an exemplary, schematic frontal sectional representation of an underwater vehicle;
  • FIG. 2 in FIG. 2a an exemplary, schematic lateral and in FIG. 2b an exemplary, schematic frontal sectional representation of the underwater vehicle according to exemplary embodiments.
  • FIG. 1a and 1b show an exemplary embodiment of an underwater vehicle 20, with FIG. 1a revealing a schematic lateral sectional view and FIG. 1b revealing a schematic frontal sectional view.
  • the underwater vehicle 20 includes an enveloping body 22, a centrifugal mass 24 and a drive unit 26.
  • the enveloping body 22 protects the underwater vehicle 20, for example, against the ingress of water.
  • the centrifugal mass 24 has an axis of rotation 28 which corresponds to a longitudinal axis 30 of the underwater vehicle 20 .
  • the drive unit 26 causes the centrifugal mass 24 to rotate before the underwater vehicle 20 hits the sea mine and after the underwater vehicle 20 has entered the water.
  • a shaft of the drive unit 26, in particular of a motor of the drive unit 26 lies in the axis of rotation 28.
  • a rotation arrow 32 indicates the rotation of the centrifugal mass 24.
  • the centrifugal mass 24 is arranged in the figure in the front quarter of the underwater vehicle 20, but can be arranged at any other position in the underwater vehicle.
  • FIG. 2a and 2b show an exemplary embodiment of an underwater vehicle 20, with FIG. 2a revealing a schematic lateral sectional view and FIG. 2b revealing a schematic frontal sectional view.
  • Fig. 2a and Fig. 2b show extensions to Fig. 1a and Fig. 1b.
  • FIG. 2a an optional control 34 is shown in FIG. 2a.
  • the controller 34 can take over various control (and regulation) tasks of the underwater vehicle.
  • the controller 34 may optionally be part of the power unit when a power unit motor 26 and the power unit controller 34 are separate.
  • the underwater vehicle 20 optionally has a brake unit 36 .
  • the brake unit 36 can brake the movement of the flywheel 34 before the drive unit 26 causes the flywheel to rotate.
  • the braking and thus also the stopping of the centrifugal mass can take place by means of known brakes.
  • the braking effect in the illustration in FIG. 2a can be generated by the braking unit 36 coming into contact with the flywheel mass 24 .
  • the movement of the braking unit 36 required for this is indicated by the double arrow 38 .
  • the associated control of the brake unit 36 can also be taken over by the controller 34 .
  • the control is in the braking unit 36 integrated.
  • the drive unit can also perform the braking and thus also the stopping of the centrifugal mass 24.
  • an optional flow element 40 is arranged on the underwater vehicle 20 or the enveloping body 22 in FIG. 2 .
  • the flow element can counteract a torque of the underwater vehicle 20 .
  • the flow element can thus, for example, prevent or slow down a rolling movement of the underwater vehicle.
  • the rolling movement of the underwater vehicle can be generated by a propeller drive, for example.
  • turbulence in the water for example caused by the sea mine, can also cause the underwater vehicle to roll.
  • the flywheel itself in particular the acceleration of the flywheel, can also lead to a rolling movement of the underwater vehicle.
  • the rolling motion shortly before reaching the mine unlike a pitching or yawing motion, is not problematic for the course of the underwater vehicle and can in principle be tolerated.
  • the flow element 40 can also compensate for the rolling movement of the underwater vehicle.
  • the flow element 40 can be controlled by the controller 34 .
  • the flow elements 40 can optionally also control a travel direction of the underwater vehicle 20 .
  • the flow elements can control the underwater vehicle 20 when they are deflected in the same direction, while a torque of the underwater vehicle can be compensated for when the flow elements are deflected in an opposite direction.
  • the underwater vehicle can also have propellers as the flow element.
  • the underwater vehicle can be driven by means of a four-propeller drive.
  • the two propellers on one diagonal can then have a different rotational speed than the two propellers on the other diagonal.
  • the enveloping body comprises a body of revolution both in FIG. 1 and in FIG. 2 .
  • the enveloping body advantageously consists of a body of revolution.
  • Other device features attached to the enveloping body, such as the flow element 40 do not stand in the way of this.
  • the longitudinal axis 30 of the enveloping body then forms the axis of rotation of the body of rotation.
  • the underwater vehicle can have hydrophones, for example for orientation.
  • the (water) sound transducers disclosed are designed for use under water, in particular in the sea.
  • the sound converters are designed to convert waterborne sound into an electrical signal (e.g. voltage or current) corresponding to the sound pressure, the waterborne sound signal.
  • the sound converters are designed to convert an applied electrical voltage into waterborne sound. Accordingly, the sound converters can be used as waterborne sound receivers and/or as waterborne sound transmitters.
  • the sound transducers have a piezoelectric material, for example a piezoceramic, as the sensory material.
  • the transducers can be used for (active and/or passive) sonar (sound navigation and ranging). The transducers are not suitable for medical applications.
  • aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the 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. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

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Abstract

Es ist ein Unterwasserfahrzeug (20) zur Zerstörung von Seeminen mit einem Hüllkörper (22), einer Schwungmasse (24) und einer Antriebseinheit (26) offenbart. Der Hüllkörper schützt insbesondere das Unterwasserfahrzeug (20) gegen eindringendes Wasser. Eine Rotationsachse (28) der Schwungmasse korrespondiert mit einer Längsachse (30) des Unterwasserfahrzeugs. Die Antriebseinheit ist ausgebildet, die Schwungmasse (24) vor einem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs in Rotation zu versetzen.

Description

Unterwasserfahrzeug zur Zerstörung von Seeminen
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf das Zerstören von Seeminen mittels eines Unterwasserfahrzeugs als Teil der sogenannten Minenjagd.
Um eine Mine zu zerstören, fährt das Unterwasserfahrzeug frontal auf die Mine zu. Ist das Unterwasserfahrzeug an der Mine angekommen, beispielsweise bei einem Kontakt mit der Mine, wird das Unterwasserfahrzeug mit der Mine verbunden. Dies kann durch Hineintreiben (d.h. Rammen) eines Dorns in die Mine geschehen. Die Mine kann dann durch Sprengstoff an Bord des Unterwasserfahrzeugs, beispielsweise einer Hohlladung, sicher gesprengt werden, oder detoniert bereits durch das Hineintreiben des Doms. Alternativ kann der Sprengsatz lösbar mit dem Unterwasserfahrzeug verbunden sein, so dass nur der Sprengsatz mit der Mine verbunden wird. Das Unterwasserfahrzeug kann sich dann von dem Ort der Mine entfernen und die Detonation überstehen. Ferner es ist es ebenfalls möglich, dass der Sprengstoff des Unterwasserfahrzeugs bei einem Kontakt mit der Mine, beispielsweise durch einen Aufschlagzünder, detoniert und somit die Mine ebenfalls zur Detonation bringt.
In allen Szenarien ist es so, dass das Unterwasserfahrzeug frontal und möglichst präzise an einer geplanten Stelle auf die Mine auftreffen sollte, um diese sicher zur Detonation zu bringen. Nun ist es jedoch aus der Strömungslehre bekannt, dass sich an umströmten Körpern Verwirbelungen (des Wassers) bilden. Durch diese muss das Unterwasserfahrzeug hindurch, um zur Seemine zu gelangen. Aufgrund der in den Verwirbelungen herrschenden Kräfte kann das Unterwasserfahrzeug von seiner geplanten Fahrtroute abkommen und die Seemine nicht richtig oder gar nicht treffen. Dann ist ein zweiter Versuch nötig, um die Seemine zu treffen. Dies kostet unnötig Zeit und es ist nicht gesichert, dass die Seemine im zweiten Anlauf getroffen wird. Im schlechtesten, wenngleich auch seltenen, Fall ist das Unterwasserfahrzeug so ungünstig mit der Seemine verbunden, dass der Sprengstoff des Unterwasserfahrzeugs zur Detonation gebracht wird, ein Teil der Energie jedoch die Seemine verfehlt und diese damit nicht sympathetisch gezündet wird. Dann muss ein zweites Unterwasserfahrzeug eingesetzt werden, um die Seemine zu zerstören, was ein erheblicher Kostenfaktor ist.
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 zur Zerstörung von Seeminen. Das Unterwasserfahrzeug umfasst einen Hüllkörper, eine Schwungmasse und eine Antriebseinheit für die Schwungmasse. Der Hüllkörper kann das Unterwasserfahrzeug gegen eindringendes Wasser schützen. Die Schwungmasse wird auch als Schwungrad bezeichnet.
Die Schwungmasse weist eine Rotationsachse auf, die mit einer Längsachse des Unterwasserfahrzeugs korrespondiert. Die Rotationsachse wird auch als Hauptrotationsachse bezeichnet. Vorteilhafterweise ist die Schwungmasse nicht kardanisch aufgehängt (d.h. die Schwungmasse weist die Abwesenheit einer kardanischen Aufhängung auf), so dass die Rotationsachse die einzige Achse ist, um die sich die Schwungmasse bewegt. In anderen Worten weist die Schwungmasse genau einen Freiheitsgrad auf. Als Längsachse des Unterwasserfahrzeugs wird eine, insbesondere mittig durch das Unterwasserfahrzeug angeordnete, fiktive Linie zwischen dem Bug und dem Heck des Unterwasserfahrzeugs bezeichnet. Die Längsachse kann auch als Rollachse bezeichnet werden. Dass Rotationsachse und Längsachse korrespondieren heißt, dass die Rotationsachse in der Längsachse liegt.
Die Antriebseinheit ist ausgebildet, die Schwungmasse vor dem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs in Rotation zu versetzen. D.h. die Antriebseinheit versetzt die Schwungmasse in Bewegung, bevor das Wasserfahrzeug Verwirbelungen der Seemine zu durchqueren hat. Ferner ist es vorteilhaft, die Schwungmasse nur so kurz wie möglich laufen zu lassen. Andernfalls wäre die Manövrierfähigkeit des Unterwasserfahrzeugs eingeschränkt. Als Antriebseinheit kann ein (Elektro-) Motor verwendet werden. Neben dem Motor kann die Antriebseinheit auch eine Steuerung (z.B. einen Rechner/Computer) aufweisen, um den Motor anzusteuern, d.h. zu starten und optional abzubremsen.
Idee ist es, durch die Schwungmasse die Trägheit des Unterwasserfahrzeugs in der Gierachse (auch als Vertikalachse bezeichnet) und Nickachse (auch als Querachse bezeichnet) zu vergrößern. Dadurch ist das Unterwasserfahrzeug robuster gegen die Einflüsse der Verwirbelungen. Dieses Konzept ermöglicht es, Unterwasserfahrzeuge zur Minenvernichtung leichter zu bauen und die Mine trotzdem zuverlässig zu treffen. Durch das Konzept wird die geringere Masseträgheit gegenüber schwereren Unterwasserfahrzeuge kompensiert und sorgt dafür, dass das leichtere Unterwasserfahrzeug nicht anfälliger für die Verwirbelungen ist. Durch das Einschalten der Schwungmasse während der Fahrt wird die Manövrierfähigkeit des Unterwasserfahrzeugs vor dem Einschalten der Schwungmasse ferner nicht beeinflusst. Bei eingeschalteter Schwungmasse ist die Manövrierfähigkeit des Unterwasserfahrzeugs wegen der höheren Trägheit geringer.
In Ausführungsbeispielen weist das Unterwasserfahrzeug eine Bremseinheit auf, die ausgebildet ist, die Schwungmasse in ihrer Eigenbewegung zu bremsen, bevor die Antriebseinheit die Schwungmasse in Rotation versetzt. Bei der Bremseinheit kann es sich um eine beliebige Vorrichtung handeln, die geeignet ist, die Schwungmasse an einer Rotation zu hindern. Die Eigenbewegung der Schwungmasse kann beispielsweise bei einer Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs entstehen.
Ergänzend oder alternativ zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit ausgebildet, die Schwungmasse in ihrer Eigenbewegung zu bremsen, bevor die Antriebseinheit die Schwungmasse in Rotation versetzt. D.h. der verwendete Motor kann ein Stillstandsmoment erzeugen, das der Eigenbewegung, d.h. dem Eigendrehmoment, der Schwungmasse entgegengerichtet ist, so dass die Schwungmasse stillsteht. In Ausführungsbeispielen weist das Unterwasserfahrzeug eine Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, das Unterwasserfahrzeug auf die Seemine zuzusteuern und in Kontakt mit der Seemine zu bringen, um die Detonation der Seemine zu ermöglichen. Die Steuereinheit kann ein steuerbares Strömungselement, beispielsweise ein Ruder, aufweisen, mit dem eine Fahrtrichtung des Unterwasserfahrzeugs aktiv beeinflusst werden kann. Ferner kann die Steuereinheit ergänzend oder alternativ eine Steuerung (z.B. einen Rechner/Computer) umfassen, um das Strömungselement anzusteuern.
Die Steuereinheit kann in Ausführungsbeispielen das Unterwasserfahrzeug in einer geradlinigen Fahrt auf die Seemine zusteuern. Eine gradlinige Fahrt heißt, dass planmäßig keine Richtungswechsel des Unterwasserfahrzeugs vorgesehen sind. Allerdings können natürlich Richtungswechsel durch Strömungen oder andere von außen auf das Unterwasserfahrzeug einwirkende Kräfte durch die Steuereinheit ausgeglichen werden. Die Antriebseinheit setzt die Schwungmasse dann in Bewegung, nachdem das Unterwasserfahrzeug die geradlinige Fahrt in Richtung der Seemine aufgenommen hat.
In Ausführungsbeispielen ist die Antriebseinheit ausgebildet, die Schwungmasse derart in Rotation zu versetzen, dass die Schwungmasse unmittelbar, d.h. beispielsweise maximal 1 Sekunde, maximal 2 Sekunden oder maximal 5 Sekunden vor Eintritt in eine durch die Seemine hervorgerufene Verwirbelung des umgebenen Wassers eine bestimmungsgemäße Geschwindigkeit erreicht hat. Als bestimmungsgemäße Geschwindigkeit kann eine Rotationsgeschwindigkeit bzw. ein Bereich der Rotationsgeschwindigkeit der Schwungmasse angesehen werden, die ausreicht, um das Unterwasserfahrzeug in den Verwirbelungen durch die Seemine zu stabilisieren. Diese Rotationsgeschwindigkeit bzw. dieser Bereich kann vorab festgelegt werden und ist an das zu stabilisierende Fahrzeug anzupassen. Alternativ kann als bestimmungsgemäße Geschwindigkeit eine Rotationsgeschwindigkeit angesehen werden, die mindestens den Herstellerspezifikationen für den Normbetrieb der Schwungmasse entspricht.
In Ausführungsbeispielen ist eine Anlaufgeschwindigkeit der Schwungmasse, d.h. der zeit, die die Schwungmassen aus dem Stillstand bis zum Erreichen der bestimmungsgemäßen Geschwindigkeit benötigt, derart gewählt, dass eine metazentrische Höhe des Unterwasserfahrzeugs bzw. ergänzend oder alternativ eine aktive Kompensation des Unterwasserfahrzeugs, ein Rollen des Unterwasserfahrzeugs verhindert.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen umfasst der Hüllkörper einen Rotationskörper. Die Längsachse des Hüllkörpers entspricht dann der Rotationsachse des Rotationskörpers. Dies hat den Vorteil, dass das Unterwasserfahrzeug bestmöglich stabilisiert wird, ohne dass durch die Schwungmasse eine Unwucht in dem Unterwasserfahrzeug entsteht.
In weiteren Ausführungsbeispielen weist das Unterwasserfahrzeug an dem Hüllkörper angeordnete Strömungselemente, beispielsweise Ruder, auf. Die Strömungselemente sind ausgebildet, einem Drehmoment des Unterwasserfahrzeugs entgegenzuwirken. D.h. insbesondere können die Strömungselemente verhindern, dass das Unterwasserfahrzeug eine Rollbewegung ausführt. Die Steuerung kann die Strömungselemente derart ansteuern, dass es einem, durch eine Rotation der Schwungmasse, auf das Unterwasserfahrzeug übertragenen Drehmoments entgegenwirkt. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die Strömungselemente entgegengesetzt angesteuert werden. Optional können die Strömungselemente auch für die Kursregelung eingesetzt werden. Dann werden die Strömungselemente jedoch bevorzugt gleichartig angesteuert.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die Schwungmasse in einem vorderen Drittel des Unterwasserfahrzeugs, bevorzugt in einem vorderen Viertel des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da das Unterwasserfahrzeug mit der Nase, d.h. dem Bug voran in die Verwirbelungen hineinfährt. Dadurch, dass die Schwungmasse im vorderen Teil des Unterwasserfahrzeugs angeordnet ist, wird dieser Teil des Unterwasserfahrzeugs stabilisiert und das Unterwasserfahrzeug fährt gerader durch die Verwirbelungen hindurch, als wenn die Schwungmasse in einem hinteren Teil des Unterwasserfahrzeugs angeordnet wäre.
Verfahren zur Zerstörung von Seeminen mit einem Unterwasserfahrzeug mit folgenden Schritten: Anordnen einer Schwungmasse in dem Unterwasserfahrzeug, so dass eine Rotationsachse der Schwungmasse mit einer Längsachse des Unterwasserfahrzeugs korrespondiert; Versetzen der Schwungmasse vor dem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs in Rotation.
Bei den erwähnten Steuerungen (bzw. Rechnern/Computern) kann es sich um die gleiche physikalische Baugruppe, d.h. die gleichen Steuerungen handeln. In anderen Worten kann die Gesamtheit oder eine beliebige Auswahl der von den Steuerungen ausgeführten Prozesse auf der gleichen Steuerung ablaufen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : in Fig. 1a eine beispielhafte, schematische seitliche und in Fig. 1 b eine beispielhafte, schematische frontale Schnittdarstellung eines Unterwasserfahrzeugs;
Fig. 2: in Fig. 2a eine beispielhafte, schematische seitliche und in Fig. 2b eine beispielhafte, schematische frontale Schnittdarstellung des Unterwasserfahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen.
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. 1a und Fig. 1 b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Unterwasserfahrzeugs 20, wobei Fig. 1a eine schematische seitliche Schnittdarstellung und Fig. 1 b eine schematische frontale Schnittdarstellung offenbart. Das Unterwasserfahrzeug 20 umfasst einen Hüllkörper 22, eine Schwungmasse 24 und eine Antriebseinheit 26. Der Hüllkörper 22 schützt das Unterwasserfahrzeug 20 beispielsweise gegen eindringendes Wasser. Die Schwungmasse 24 weist eine Rotationsachse 28 auf, die mit einer Längsachse 30 des Unterwasserfahrzeugs 20 korrespondiert. Die Antriebseinheit 26 versetzt die Schwungmasse 24 vor dem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs 20 auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs 20 in Rotation. In der Rotationsachse 28 liegt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Welle der Antriebseinheit 26, insbesondere eines Motors der Antriebseinheit 26. Ein Rotationspfeil 32 deutet die Rotation der Schwungmasse 24 an.
Die Schwungmasse 24 ist in der Figur im vorderen Viertel des Unterwasserfahrzeugs 20 angeordnet, kann jedoch an einer beliebigen anderen Position in dem Unterwasserfahrzeug angeordnet sein.
Fig. 2a und Fig. 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Unterwasserfahrzeugs 20, wobei Fig. 2a eine schematische seitliche Schnittdarstellung und Fig. 2b eine schematische frontale Schnittdarstellung offenbart. Fig. 2a bzw. Fig. 2b zeigen Erweiterungen zu Fig. 1a bzw. Fig. 1 b.
So ist in Fig. 2a eine optionale Steuerung 34 gezeigt. Die Steuerung 34 kann verschiedene Steuerungs- (und Regelungs-) aufgaben des Unterwasserfahrzeugs übernehmen. So kann die Steuerung 34 optional ein Teil der Antriebseinheit sein, wenn Teil der Antriebseinheit sein, wenn ein Motor 26 der Antriebseinheit und die Steuerung 34 der Antriebseinheit getrennt sind.
Ferner weist das Unterwasserfahrzeug 20 optional eine Bremseinheit 36 auf. Die Bremseinheit 36 kann die Eigenbewegung der Schwungmasse 34 bremsen, bevor die Antriebseinheit 26 die Schwungmasse in Rotation versetzt. Das Abbremsen und somit auch das Stillstellen der Schwungmasse kann mittels bekannter Bremsen erfolgen. Beispielhaft kann die Bremswirkung in der Darstellung in Fig. 2a durch in Kontakt treten der Bremseinheit 36 mit der Schwungmasse 24 erzeugt werden. Die dazu erforderliche Bewegung der Bremseinheit 36 wird durch den Doppelpfeil 38 angedeutet. Die zugehörige Steuerung der Bremseinheit 36 kann ebenfalls durch die Steuerung 34 übernommen werden. Alternativ ist die Steuerung in der Bremseinheit 36 integriert. Alternativ zu der Bremseinheit 36 kann auch die Antriebseinheit das Abbremsen und somit auch das Stillsetzen der Schwungmasse 24 ausführen.
Ferner ist in Fig. 2 ein optionales Strömungselement 40 an dem Unterwasserfahrzeug 20 bzw. dem Hüllkörper 22 angeordnet. Das Strömungselement kann einem Drehmoment des Unterwasserfahrzeugs 20 entgegenwirken. Somit kann das Strömungselement beispielsweise eine Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs verhindern oder verlangsamen. Die Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs kann beispielsweise durch einen Propellerantrieb erzeugt werden. Aber auch Verwirbelungen des Wassers, beispielsweise durch die Seemine, können zu einer Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs führen. Mit einer rotierenden Schwungmasse kann auch die Schwungmasse selbst, insbesondere das Beschleunigen der Schwungmasse, zu einer Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs führen. Die Rollbewegung ist kurz vor Erreichen der Mine, anders als eine Nick- oder Gierbewegung, jedoch für den Kurs des Unterwasserfahrzeugs nicht problematisch und kann prinzipiell toleriert werden. Wenn beispielsweise ein Kamera- oder Sonarbild sich nicht drehen sollen, kann das Strömungselement 40 die Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs auch ausgleichen. Das Strömungselement 40 kann durch die Steuerung 34 gesteuert werden. Die Strömungselemente 40 können optional ebenfalls eine Fahrtrichtung des Unterwasserfahrzeugs 20 steuern.
Insbesondere können die Strömungselemente das Unterwasserfahrzeug 20 steuern, wenn diese in die gleiche Richtung ausgelenkt werden während ein Drehmoment des Unterwasserfahrzeugs kompensiert werden kann, wenn die Strömungselemente in eine entgegengesetzte Richtung ausgelenkt werden. Alternativ zu den gezeigten Rudern als Strömungselement kann das Unterwasserfahrzeug auch Propeller als Strömungselement aufweisen. Insbesondere kann das Unterwasserfahrzeug mittels eines Vierpropellerantriebs angetrieben werden. Um eine Rollbewegung des Unterwasserfahrzeugs auszugleichen, können dann die beiden Propeller einer Diagonalen eine andere Rotationsgeschwindigkeit aufweisen wie die beiden Propeller der anderen Diagonalen. Der Hüllkörper umfasst sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 einen Rotationskörper. Vorteilhafterweise besteht der Hüllkörper aus einem Rotationskörper. Weitere an dem Hüllkörper angebrachte Vorrichtungsmerkmale wie beispielsweise das Strömungselement 40 stehen dem nicht entgegen. Die Längsachse 30 des Hüllkörpers bildet dann die Rotationsachse des Rotationskörpers.
Das Unterwasserfahrzeug kann, beispielsweise zur Orientierung, Wasserschallwandler aufweisen. Die offenbarten (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unter Wasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler sind ausgebildet, Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechenden elektrischen Signal (z.B. Spannung oder Strom), das Wasserschallsignal, umzuwandeln.
Überdies sind die Schallwandler ausgebildet, eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umzuwandeln. Die Schallwandler können demnach als Wasserschallempfänger und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Als sensorisches Material weisen die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, auf. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dt.: Schall-Navigation und - Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind nicht für medizinische Anwendungen geeignet.
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 Hüllkörper 24 Schwungmasse
26 Antriebseinheit
28 Rotationsachse
30 Längsachse
32 Rotationspfeil 34 Steuerung
36 Bremseinheit
38 Doppelpfeil (Bremswirkung)
40 Strömungselement

Claims

Patentansprüche
1 . Unterwasserfahrzeug (20) zur Zerstörung von Seeminen mit folgenden Merkmalen: einem Hüllkörper (22), der insbesondere das Unterwasserfahrzeug (20) gegen eindringendes Wasser schützt; einer Schwungmasse (24), deren Rotationsachse (28) mit einer Längsachse (30) des Unterwasserfahrzeugs korrespondiert; einer Antriebseinheit (26), die ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) vor einem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs in Rotation zu versetzen.
2. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß Anspruch 1 , wobei das Unterwasserfahrzeug eine Bremseinheit (36) aufweist, die ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) in ihrer Eigenbewegung zu bremsen, bevor die Antriebseinheit (26) die Schwungmasse (24) in Rotation versetzt.
3. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Antriebseinheit (26) ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) in ihrer Eigenbewegung zu bremsen, bevor die Antriebseinheit (26) die Schwungmasse (24) in Rotation versetzt.
4. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Unterwasserfahrzeug eine Steuereinheit aufweist, die ausgebildet ist, das Unterwasserfahrzeug auf die Seemine zuzusteuern und in Kontakt mit der Seemine zu bringen, um die Detonation der Seemine zu ermöglichen.
5. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, das Unterwasserfahrzeug in einer geradlinigen Fahrt auf die Seemine zuzusteuern; wobei die Antriebseinheit (26) ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) in Rotation zu setzen, nachdem das Unterwasserfahrzeug die geradlinige Fahrt aufgenommen hat. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Antriebseinheit (26) ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) derart in Bewegung zu versetzen, dass die Schwungmasse (24) unmittelbar, insbesondere maximal 1 Sekunden, maximal 2 Sekunden oder maximal 5 Sekunden, vor Eintritt in eine durch die Seemine hervorgerufene Verwirbelung des umgebenen Wassers eine bestimmungsgemäße Geschwindigkeit erreicht hat. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hüllkörper (22) einen Rotationskörper umfasst; wobei die Längsachse (30) des Hüllkörpers (22) die Rotationsachse (28) des Rotationskörpers ist. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Anlaufgeschwindigkeit der Schwungmasse derart gewählt ist, dass eine metazentrische Höhe des Unterwasserfahrzeugs und/oder eine aktive Kompensation des Unterwasserfahrzeugs, ein Rollen des Unterwasserfahrzeugs verhindert. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Unterwasserfahrzeug (20) an dem Hüllkörper (22) angeordnete Strömungselemente (40) aufweist, wobei die Strömungselemente (40) ausgebildet sind, einem Drehmoment des Unterwasserfahrzeugs entgegenzuwirken; wobei eine Steuerung (34) ausgebildet ist, die Strömungselemente (40) derart anzusteuern, dass es einem durch eine Rotation der Schwungmasse (24) auf das Unterwasserfahrzeug übertragenen Drehmoments entgegenwirkt.
10. Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schwungmasse (24) in einem vorderen Drittel des Unterwasserfahrzeugs, bevorzugt in einem vorderen Viertel des Unterwasserfahrzeugs angeordnet ist.
11 . Unterwasserfahrzeug (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Antriebseinheit (26) ausgebildet ist, die Schwungmasse (24) maximal 50 Meter, insbesondere maximal 25 Meter oder bevorzugt maximal 10 Meter, vor der Seemine in Rotation zu versetzen.
12. Verfahren zur Zerstörung von Seeminen mit einem Unterwasserfahrzeug mit folgenden Schritten:
Anordnen einer Schwungmasse (24) in dem Unterwasserfahrzeug, so dass eine Rotationsachse (28) der Schwungmasse (24) mit einer Längsachse (30) des Unterwasserfahrzeugs korrespondiert;
Versetzen der Schwungmasse (24) vor dem Auftreffen des Unterwasserfahrzeugs auf die Seemine und nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs in Rotation.
14
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