DE10039992B4 - Device for a rowing drive of a submarine - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung für einen Ruderantrieb eines U-Bootes mit mindestens einem Ruderblatt, wobei eine Drehbewegung eines elektrischen Antriebs (1) als Rudermaschine in Form eines Servomotors mit einem Untersetzungsgetriebe (9) über ein Lineargetriebe (2) eine Längsbewegung bewirkt sowie das Lineargetriebe (2) mit einem Rudergestänge (3) verbunden ist und daß das Lineargetriebe (2) in einem Gehäuse (5) als Druckkörperdurchführung vom Bootsinneren des U-Bootes zum Rudergestänge (3) angeordnet ist und das Gehäuse (5) eine Abdichtung zum Bootsinneren aufweist.contraption for one Rudder drive of a submarine with at least one rudder blade, wherein a rotary movement of an electric drive (1) as a steering machine in the form of a servomotor with a reduction gear (9) via a Linear gear (2) a longitudinal movement causes and the linear gear (2) with a rudder linkage (3) is connected and that the Linear gear (2) in a housing (5) as pressure body bushing from Boat interior of the submarine to the rudder linkage (3) is arranged and the housing (5) has a seal to the boat interior.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Ruderantrieb eines U-Bootes mit mindestens einem Ruderblatt.The The invention relates to a device for a rudder drive of Submarine with at least one rudder blade.

Typischerweise erfolgt eine Betätigung der Rudereinrichtungen von U-Booten mit Hilfe von Hydraulikantrieben. Bei der Verwendung derartiger Hydraulikantriebe liegt jedoch eine insbesondere an Bord von U-Booten ungünstige schlechte Energieausnutzung vor und es lassen sich Steuerungsvorgänge und Regelungsvorgänge nur ungenau beziehungsweise mit entsprechenden Zeitverzögerungen durchführen.typically, an actuation occurs the rudders of submarines with the help of hydraulic drives. However, when using such hydraulic drives is a especially on board submarines unfavorable bad energy use before and there are control operations and control operations only inaccurate or with corresponding time delays perform.

Im Bereich von Überwasserschiffen sind Vorrichtungen für eine Steuerung von Richtungsänderung mit elektrischen Antrieben bekannt.in the Range of surface ships are devices for a control of direction change known with electric drives.

Nach der DE 31 27 808 A1 ist ein verschwenkbarer Außenbordmotor zur Steuerung bekannt, wobei die verschwenkbar angeordnete Antriebseinheit über einen Steuerarm mit einer elektrisch verstellbaren Steuerwelle quer verstellbar ist.After DE 31 27 808 A1 a pivotable outboard motor for control is known, wherein the pivotally mounted drive unit is transversely adjustable via a control arm with an electrically adjustable control shaft.

Weiterhin ist nach der DE 29 12 995 A1 ein Steuergetriebe für Schiffsruder vorgeschlagen worden, das eine Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ermöglicht. Hierzu werden zwei Betätigungselemente über jeweils eine Steuerwelle mit einem gemeinsamen in einem Gehäuse eingebauten Schaltgetriebe zum wahlweise Ein- und Auskuppeln einzelner Steuerwellen verbunden und eine Zwischenwelle zum Übertragen einer Drehbewegung eingesetzt.Furthermore, after the DE 29 12 995 A1 a control gear for ship's rudder has been proposed, which allows a conversion of a rotary motion into a linear motion. For this purpose, two actuators are each connected via a control shaft with a common built in a housing manual transmission for selectively engaging and disengaging individual control shafts and an intermediate shaft used to transmit a rotary motion.

Nach der DE 373 041 A ist eine Rudermaschinenanlage bekannt, wobei eine Verstellung eines Ruderblattes über an einem Joch angreifende gegenläufig verstellbare Stangen erfolgt.After DE 373 041 A a rowing machine system is known, wherein an adjustment of a rudder blade takes place via acting on a yoke counter-adjustable rods.

Diese bekannten Anordnungen haben den Mangel, daß eine Übertragung auf die Ruderansteuerung für ein U-Boot nicht durchführbar bzw. nahegelegt ist.These known arrangements have the defect that a transfer to the rudder control for a Submarine not feasible or suggested.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ruderantrieb zu verbessern und mit einem verbesserten energetischen Wirkungsgrad als auch mit verbesserten Steuerungseigenschaften zu ermöglichen, der einen Einsatz im U-Boot mit einer erforderlichen räumlichen Trennung von Rudermaschine und Ruderstange gewährleistet.task The invention is to improve a rudder drive and with a improved energy efficiency as well as with improved control properties to enable the use in the submarine with a required spatial separation guaranteed by rowing machine and rudder rod.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by the Feature combination of claim 1 solved.

Durch die Verwendung des Lineargetriebes ist es möglich, die erforderlichen Schub- und Zugbewegungen des Rudergestänges bei Verwendung eines rotierenden Antriebes bereitzustellen. Durch die Ausbildung des Lineargetriebes als Untersetzungsgetriebe ist eine genaue Steuerung bzw. Regelung durchführbar. Eine gute Steuerung und Regelung wird auch durch den Einsatz des Servomotors ermöglicht. Die Kombination der elektrischen Rudermaschine mit dem Lineargetriebe führt zu einer geringen Dimensionierung der Vorrichtung, so daß eine Integration in eine vorhandene U-Boot Geometrie gewährleistet ist.By the use of the linear gearbox makes it possible to achieve the required thrust and pulling movements of the rudder linkage to provide when using a rotating drive. By the formation of the linear gear as a reduction gear is a precise control or regulation feasible. A good controller and regulation is also made possible by the use of the servomotor. The combination of the electric rowing machine with the linear gear leads to a small dimensioning of the device, so that an integration is guaranteed in an existing submarine geometry.

Eine einfache Ausbildung wird dadurch geschaffen, daß das Lineargetriebe einen Gewindetrieb aufweist und eine Spindelmutter des Gewindetriebes innerhalb des Gehäuses abstützbar angeordnet ist.A simple training is created by the fact that the linear transmission Has screw drive and a spindle nut of the screw drive within of the housing supportable is arranged.

Ferner wird vorgeschlagen, daß der elektrische Antrieb als Servomotor durch einen Wechselstrommotor, Drehstrommotor oder Gleichstrommotor gebildet ist.Further It is suggested that the electric drive as servomotor by an AC motor, Three-phase motor or DC motor is formed.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing are embodiments of Invention shown schematically. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung
und
1 a schematic diagram of the device
and

2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der wesentlichen Funktionskomponenten. 2 a block diagram illustrating the main functional components.

Gemäß der Ausführungsform in 1 weist die Vorrichtung einen elektrischen Antrieb (1) auf, der über eine Untersetzung (9) und ein Lineargetriebe (2) mit einem Rudergestänge (3) verbunden ist. Das Rudergestänge (3) ist mit einem in 1 nicht dargestellten Ruder (4) gekoppelt.According to the embodiment in FIG 1 the device has an electric drive ( 1 ), which has a reduction ( 9 ) and a linear transmission ( 2 ) with a rudder linkage ( 3 ) connected is. The rudder linkage ( 3 ) is with an in 1 unillustrated oars ( 4 ) coupled.

Als elektrischer Antrieb (1) der Rudermaschine wird vorzugsweise ein Servomotor verwendet, der als Wechselstrommotor, Gleichstrommotor oder als Drehstrommotor ausgebildet sein kann. Das Lineargetriebe (2) ist als ein Untersetzungsgetriebe ausgeführt, das mit einem Rollengewindetrieb versehen ist. In ein Gehäuse (5) des Lineargetriebes (2) ist eine Momentenstütze (10) integriert, um das an einer Spindelmutter (11) anliegende Drehmoment aufnehmen zu können. Das Gehäuse (5) bildet darüber hinaus die Druckkörperdurchführung vom Bootsinneren zum Rudergestänge aus.As electric drive ( 1 ) of the steering machine, a servo motor is preferably used, which may be designed as an AC motor, DC motor or as a three-phase motor. The linear gear ( 2 ) is designed as a reduction gear, which is provided with a roller screw drive. In a housing ( 5 ) of the linear transmission ( 2 ) is a moment support ( 10 ) to a spindle nut ( 11 ) to be able to absorb the applied torque. The housing ( 5 ) also forms the Druckkörperdurchführung from the boat interior to the rudder linkage.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Antrieb (1) unmittelbar an das Untersetzungsgetriebe (9) angeflanscht. Ausgehend vom Untersetzungsgetriebe (9) erstreckt sich eine Gewindestange (12) in einen Innenraum (13) des Gehäuses (5) hinein. Die Gewindestange (12) wird rotationsfähig von einem Lager (14) abgestützt und greift in die Spindelmutter (11) ein.At the in 1 illustrated embodiment, the drive ( 1 ) directly to the reduction gear ( 9 ) flanged. Starting from the reduction gear ( 9 ) extends a threaded rod ( 12 ) in an interior ( 13 ) of the housing ( 5 ) into it. The threaded rod ( 12 ) becomes rotatable from a bearing ( 14 ) and intervenes in the Spindle nut ( 11 ) one.

Das Gehäuse (5) ist über einen Halterungsflansch (15) und Befestigungselemente (16) innenseitig an einem Versteifungselement (17) gehaltert, dass ringartig ausgebildet und mit einem Druckkörper (18) des U-Bootes verschweißt ist.The housing ( 5 ) is via a mounting flange ( 15 ) and fasteners ( 16 ) on the inside on a stiffening element ( 17 ) held, that ring-like design and with a pressure body ( 18 ) of the submarine is welded.

Die Spindelmutter (11) wird von einer Schubstange (19) getragen, die in Richtung einer Längsachse (20) mit einer Ausnehmung versehen ist, die zur Aufnahme des aus der Spindelmutter (11) herausragenden Endes der Gewindestange (12) dient. Die Schubstange (19) ist aus dem Innenraum (13) heraus in ein Gehäuseendsegment (21) geführt. Ein Eindringen von Wasser in den Bereich des Innenraumes (13) hinein wird durch eine Dichtung (22) vermieden. Im Bereich des Gehäuseendsegmentes (21) mündet die Schubstange (19) in einen Stangenkopf (23) ein, der ein Gelenk (24) zur Verbindung mit dem Rudergestänge (3) trägt. Insbesondere ist daran gedacht, dass der Stangenkopf (23) seitlich entlang einer Innenfläche (25) des Gehäuseendsegmentes (21) geführt ist. In Abhängigkeit von einer jeweiligen Positionierung des Lineargetriebes (2) wird ein Verfahrweg (26) bereitgestellt.The spindle nut ( 11 ) is from a push rod ( 19 ), which are in the direction of a longitudinal axis ( 20 ) is provided with a recess for receiving from the spindle nut ( 11 ) protruding end of the threaded rod ( 12 ) serves. The push rod ( 19 ) is from the interior ( 13 ) out into a housing end segment ( 21 ) guided. Ingress of water into the area of the interior ( 13 ) is penetrated by a seal ( 22 ) avoided. In the area of the housing end segment ( 21 ) opens the push rod ( 19 ) in a rod head ( 23 ), which is a joint ( 24 ) for connection to the rudder linkage ( 3 ) wearing. In particular, it is thought that the rod end ( 23 ) laterally along an inner surface ( 25 ) of the housing end segment ( 21 ) is guided. Depending on a respective positioning of the linear gear ( 2 ) a travel path ( 26 ) provided.

Aus 2 ist erkennbar, dass der Antrieb (1) mit einer Steuerung (6) gekoppelt ist, die einen Sollwerteingang (7) aufweist. Über eine Messwerterfassung (8) ist es möglich, einen geschlossenen Regelkreis für die Richtungsvorgabe bereitzustellen.Out 2 it can be seen that the drive ( 1 ) with a controller ( 6 ), which has a setpoint input ( 7 ) having. Via a measured value acquisition ( 8th ), it is possible to provide a closed loop for the direction specification.

Die Steuerung (6) besteht im wesentlichen aus einem Lenkstand sowie einer zugehörigen Motorelektronik. Die Motorelektronik wird von einem Bordnetz (27) mit elektrischer Energie versorgt. Die vom Ruder (4) erzeugte Lenkbewegung verursacht eine Richtungsänderung, die über einen Richtungssensor (28) erfasst und dem Lenkstand der Steuerung (6) als Ist-Wert-Information zur Verfügung gestellt wird. Es liegt somit eine kaskadenartige Regelungsstruktur vor, bei der ein innerer Regelkreis die Motorelektronik und den als Servomotor ausgebildeten Antrieb (1) umfasst und in einem äußeren Regelkreis die Richtungsvorgabe und die tatsächlich eingenommene Richtung ausgewertet werden.The control ( 6 ) consists essentially of a steering position and an associated engine electronics. The engine electronics are powered by a vehicle electrical system ( 27 ) supplied with electrical energy. The from the helm ( 4 ) causes a change in direction, which via a direction sensor ( 28 ) and the steering position of the controller ( 6 ) is provided as actual value information. Thus, there is a cascade-like control structure in which an inner control circuit, the engine electronics and designed as a servomotor drive ( 1 ) and in an outer control loop the direction specification and the actually assumed direction are evaluated.

Claims (3)

Vorrichtung für einen Ruderantrieb eines U-Bootes mit mindestens einem Ruderblatt, wobei eine Drehbewegung eines elektrischen Antriebs (1) als Rudermaschine in Form eines Servomotors mit einem Untersetzungsgetriebe (9) über ein Lineargetriebe (2) eine Längsbewegung bewirkt sowie das Lineargetriebe (2) mit einem Rudergestänge (3) verbunden ist und daß das Lineargetriebe (2) in einem Gehäuse (5) als Druckkörperdurchführung vom Bootsinneren des U-Bootes zum Rudergestänge (3) angeordnet ist und das Gehäuse (5) eine Abdichtung zum Bootsinneren aufweist.Device for a rudder drive of a submarine with at least one rudder blade, wherein a rotary movement of an electric drive ( 1 ) as a steering machine in the form of a servo motor with a reduction gear ( 9 ) via a linear transmission ( 2 ) causes a longitudinal movement and the linear gear ( 2 ) with a rudder linkage ( 3 ) and that the linear gear ( 2 ) in a housing ( 5 ) as Druckkörperdurchführung from the boat interior of the submarine to the rudder linkage ( 3 ) is arranged and the housing ( 5 ) has a seal to the boat interior. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lineargetriebe (2) einen Gewindetrieb aufweist und eine Spindelmutter (11) des Gewindetriebes innerhalb des Gehäuses (5) abstützbar angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the linear transmission ( 2 ) has a screw drive and a spindle nut ( 11 ) of the screw drive within the housing ( 5 ) is arranged supportable. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antrieb (1) als Servomotor durch einen Wechselstrommotor, Drehstrommotor oder Gleichstrommotor gebildet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the electric drive ( 1 ) is formed as a servomotor by an AC motor, AC motor or DC motor.
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