DE102006029222A1 - buoyancy mass - Google Patents

Abstract

Eine Auftriebsmasse zur Erzeugung eines Auftriebs an einem Unterwassergerät besteht zur gezielten Einstellung eines von der Tauchtiefe des Unterwassergeräts unabhängigen Auftriebs aus einem wasserdichten Grundwerkstoff mit einer spezifischen Dichte, die deutlich kleiner ist als die des Wassers, und aus dem Grundwerkstoff zugesetzten Hohlkörpern, deren Anzahl und Größe abhängig von einem gewünschten Auftrieb und einer vorgegebenen minimalen Druckfestigkeit gewählt sind.A buoyancy mass for generating a buoyancy on an underwater device is to set a specific independent of the depth of the submersible buoyancy of a waterproof base material with a specific density that is significantly smaller than that of water, and from the base material added hollow bodies, their number and size are selected depending on a desired buoyancy and a predetermined minimum compressive strength.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auftriebsmasse zur Erzeugung eines Auftriebs an einem Unterwassergerät.The The invention relates to a buoyancy mass for generating a buoyancy on an underwater device.

Beispiele für Unterwassergeräte, an denen eine Auftriebskraft erzeugt werden muss, sind von einem Unterwasserfahrzeug geschleppte Schleppkörper oder eigenangetriebene, unbemannte Laufkörper, die als autonom arbeitende oder ferngesteuerte Fahrzeuge zur Durchführung diverser Aufgaben unter Wasser, sog. Missionen, eingesetzt werden, so z.B. zur Erkundung der Meeresbodentopographie, zur Minenaufklärung und Minenvernichtung. Dabei werden diese unbemannten Laufkörper je nach Anforderungsprofil mit unterschiedlichen Geräten und Komponenten ausgestattet, die aufgrund ihrer Funktion zwingend in bestimmten Bereichen am Laufkörper angebracht werden müssen. Der Laufkörper mit angebauten Geräten soll im Wasser weitgehend auftriebsneutral und mit seiner Längsachse horizontal ausgerichtet sein, wozu der Laufkörper, je nach Ausrüstung mittels gesondert an- oder eingebrachter Auftriebskörper getrimmt werden muss.Examples for underwater equipment, where one Buoyancy must be generated by an underwater vehicle towed towed bodies or self-propelled, unmanned running bodies that work as autonomous or remote-controlled vehicles to perform various tasks under Water, so-called missions, are used, e.g. for exploration the seabed topography, mine clearance and mine destruction. These unmanned running bodies are depending on the requirement profile with different devices and components that are mandatory due to their function in certain areas on the running body must be attached. The running body with attached devices should be largely neutral in the water and with its longitudinal axis be aligned horizontally, including the running body, depending on the equipment means separately attached or introduced buoyancy body must be trimmed.

Bei bekannten Laufkörpern wird zur Trimmung Polyurethan-Schaummaterial verwendet, das abhängig von seiner geforderten Druckfestigkeit mit unterschiedlichen spezifischen Dichten geliefert wird. Die Auftriebskörper werden aus dem Schaummaterial, das nur in Plattenform vorliegt, in der Weise hergestellt, dass zunächst die Schaumplatten verklebt und danach in die gewünschte Körperform gebracht werden.at known running bodies becomes trimming polyurethane foam material used that dependent from its required compressive strength with different specific Dense is delivered. The buoyancy bodies are made of the foam material, which is only in sheet form, manufactured in such a way that first the foam sheets are glued and then brought into the desired body shape.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftriebsmasse anzugeben, mit der in fertigungstechnisch einfacher Weise an Unterwassergeräten ein gewünschter Auftrieb gezielt erzeugt werden kann, und zwar unabhängig von einer sich ändernden Tauchtiefe des Unterwassergeräts.Of the Invention is based on the object of specifying a buoyancy mass, with the in manufacturing technology a simple way of underwater equipment desired Buoyancy can be selectively generated, regardless of a changing one Diving depth of the underwater device.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.The Task is inventively by the features in claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Auftriebsmasse hat den Vorteil, dass durch Zusetzen der Hohlkörper zu dem Grundwerkstoff, dessen spezifische Dichte ohnehin deutlich kleiner ist als Wasser und damit bereits einen Grundauftrieb erzeugt, der insgesamt gewünschte Auftrieb sehr genau eingestellt werden kann. Der Grundstoff und das Material der Hohlkugeln sind wasserdicht, d.h. sie nehmen kein Wasser oder Wasser nur in vernachlässigbar kleinen Mengen auf. Dadurch und durch die Druckfestigkeit von Grundstoff und Hohlkugeln ist eine Volumenänderung der Auftriebsmasse bei Wassereinsatz extrem klein und unabhängig von der Tauchtiefe, so dass auch die Auftriebskrafterzeugung unabhängig von der Einsatztiefe ist. Die Auftriebsmasse kann in beliebige Formen gebracht werden und behält diese nach Aushärten bei. Aufgrund des großen Impedanzunterschieds zwischen Wasser und der Auftriebsmasse kann letztere als Material für die Gestaltung von am Unterwassergerät angeordneten, druckfesten Reflektoren für die Unterwasserakustik eingesetzt werden.The buoyancy mass according to the invention has the advantage that by adding the hollow body to the base material, its specific gravity anyway is much smaller than water and thus already generates a basic buoyancy, the total desired lift can be set very accurately. The basic material and the material the hollow spheres are waterproof, i. they do not take water or Water only negligible small amounts up. Thereby and by the compressive strength of basic material and hollow spheres is a volume change the buoyancy mass with water use extremely small and independent of the diving depth, so that the buoyancy force generation independent of the Use depth is. The buoyancy mass can be brought into any shape be and keep this after curing at. Because of the big one Impedance difference between water and the buoyant mass can the latter as material for the design of the underwater device arranged, pressure-resistant Reflectors for the underwater acoustics are used.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Auftriebsmasse mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Expedient embodiments the buoyancy mass according to the invention with advantageous developments and refinements of the invention from the further claims.

Die Erfindung ist nachfolgend im Einzelnen näher beschrieben.The Invention is described in detail below.

Die Auftriebsmasse besteht aus einem wasserdichten Grundwerkstoff, der kein oder nur wenig Wasser aufnimmt, und eine spezifische Dichte aufweist, die deutlich kleiner ist als die von Wasser. Der Grundwerkstoff ist ein Polyurethan auf Esterbasis mit darin enthaltenen, hohlen Glaskugeln. Der Grundwerkstoff hat eine spezifische Dichte, die im Bereich um 0,5g/cm³ liegt.The buoyancy mass consists of a waterproof base material that absorbs little or no water, and has a specific gravity that is significantly smaller than that of water. The base material is an ester-based polyurethane with hollow glass spheres contained therein. The base material has a specific density which is in the range of 0.5 g / cm ³ .

Zur hochgenauen Einstellung des gewünschten Auftriebs werden dem Grundwerkstoff Hohlkörper zugesetzt, deren Anzahl und Größe abhängig von dem gewünschten Auftrieb und einer geforderten minimalen Druckfestigkeit gewählt werden. Vorzugsweise werden als Hohlkörper Kunststoff-Hohlkugeln verwendet, deren Kunststoff wasserdicht ist, also keine oder eine nur geringe Neigung zur Wasseraufnahme besitzt. Der Kugeldurchmesser der Hohlkugeln wird entsprechend der gewünschten minimalen Druckfestigkeit gewählt und liegt bei einer Einsatztiefe der Auftriebsmasse von typischerweise 500m bis 1000m im Bereich um 25mm, wodurch sich eine Druckfestigkeit der Hohlkugel ergibt, die größer ist als die erforderliche minimale Druckfestigkeit, die bei einer Tauchtiefe des Unterwassergeräts von 1000m etwa 100bar beträgt.to highly accurate adjustment of the desired Buoyancy is added to the base material hollow body whose number and size depends on the desired one Buoyancy and a required minimum compressive strength can be selected. Preferably be as a hollow body Used plastic hollow spheres whose plastic is waterproof, So has no or only a slight tendency to water absorption. The ball diameter of the hollow balls is corresponding to the desired minimum Compressive strength selected and is at a depth of use of the buoyancy mass of typically 500m up to 1000m in the range around 25mm, which gives a compressive strength the hollow sphere results, which is larger as the required minimum compressive strength at a submersion depth of the underwater device from 1000m is about 100bar.

Der Grundstoff aus Polyurethan und Glaskugeln mit den zugesetzten Hohlkörpern ist zur Verarbeitung knetfähig eingestellt und härtet nach der Verarbeitung und nach endgültiger Formgebung der Auftriebsmasse aus.Of the Base material of polyurethane and glass beads with the added hollow bodies kneadable for processing set and hardened after processing and after final shaping of the buoyant mass out.

Aufgrund ihrer geringen spezifischen Dichte weist die Auftriebsmasse einen sehr großen Impedanzunterschied zu Wasser auf. Dadurch kann die Auftriebsmasse zusätzlich auch als druckfester Reflektor für mindestens einen am Unterwassergerät angeordneten, elektroakustischen Wandler eingesetzt werden, wobei aufgrund der Knetfähigkeit die Möglichkeit einer beliebigen Formgebung des Reflektors besteht.by virtue of their low specific gravity, the buoyant mass has a very big Impedance difference to water on. This allows the buoyancy mass additionally also as a pressure-resistant reflector for at least one arranged on the underwater device, electro-acoustic Transducers are used, due to the kneading ability the possibility any shape of the reflector consists.

Mit der erfindungsgemäßen Auftriebsmasse, die relativ kostengünstig herstellbar und verarbeitbar ist, können beliebige Geometrien von Auftriebskörpern geschaffen werden.With the buoyancy mass according to the invention, the relatively inexpensive can be produced and processed, any geometry of floats be created.

Die Auftriebsmasse kann als Verfüllung von Hohlräumen des Unterwassergeräts oder als formgebender Körper, z.B. als strömungsgünstige Verkleidung des Unterwassergeräts, benutzt werden. Auch kann die Auftriebsmasse tragende Funktionen übernehmen, wie Halterungen und Befestigungspunkte für weitere Einbauten am Unterwassergerät. Das Unterwassergerät kann beispielsweise ein von einem Schleppfahrzeug unter Wasser gezogener Schleppkörper oder ein eigenangetriebener, unbemannter Laufkörper, auch als autonomes oder ferngelenktes unbemanntes Unterwasserfahrzeug bezeichnet, sein. Es kann aber ebenso ein festpositionierter Tauch- oder Schwimmkörper sein.The Buoyancy mass can be used as backfilling of cavities of the underwater device or as a shaping body, e.g. as aerodynamic fairing of the underwater device, to be used. Also, the buoyancy mass can take on supporting functions, such as brackets and attachment points for other installations on the underwater device. The underwater device can, for example a towed body towed under water by a towing vehicle or a self - propelled, unmanned running body, also as autonomous or remote controlled unmanned underwater vehicle, be. But it can also be a firmly positioned diving or floating body.

Claims (11)

Auftriebsmasse zur Erzeugung eines Auftriebs an einem Unterwassergerät, gekennzeichnet durch einen wasserdichten Grundwerkstoff mit einer spezifischen Dichte, die deutlich kleiner ist als die des Wassers, und durch dem Grundwerkstoff zugesetzte Hohlkörper, deren Anzahl und Größe abhängig von einem gewünschten Auftrieb und einer vorgegebenen minimalen Druckfestigkeit gewählt sind.Buoyancy mass for generating a buoyancy an underwater device, characterized by a waterproof base material with a specific density, which is significantly smaller than that of water, and by the base material added hollow body whose number and size depends on a desired Buoyancy and a predetermined minimum compressive strength are selected. Auftriebsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Dichte des Grundwerkstoffs im Bereich um 0,5g/cm³ liegt.Buoyancy mass according to claim 1, characterized in that the specific gravity of the base material is in the range of 0.5 g / cm ³ . Auftriebsmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff aus einem Polyurethan auf Esterbasis mit darin enthaltenen hohlen Glaskugeln besteht.Buoyancy mass according to claim 2, characterized that the base material of an ester-based polyurethane with contained therein hollow glass beads. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff mit den Hohlkörpern zur Verarbeitung knetfähig eingestellt ist und nach der Verarbeitung aushärtet.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base material with the hollow bodies for Processing kneadable set is and hardens after processing. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Hohlkörper ein wasserdichter Kunststoff ist.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 4, characterized in that the material of the hollow body a is waterproof plastic. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper kugelförmig ausgebildet sind und der Kugeldurchmesser entsprechend der vorgegebenen minimalen Druckfestigkeit gewählt ist.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow bodies are spherical and the Ball diameter according to the specified minimum compressive strength chosen is. Auftriebsmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Kugeldurchmesser der Hohlkugeln im Bereich um 25mm liegt.Buoyancy mass according to claim 5, characterized that the mean ball diameter of the hollow spheres in the range to 25mm is. Auftriebsmasse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfestigkeit der Hohlkugeln größer ist als 100bar.Buoyancy mass according to claim 7, characterized the compressive strength of the hollow spheres is greater than 100 bar. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ihre Formung zu einem Reflektor für mindestens einen elektroakustischen Wandler.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 8, characterized by its shaping into a reflector for at least an electroacoustic transducer. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ihre Verfüllung in Hohlräume eines Unterwassergeräts.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 8, characterized by its filling in cavities of a Underwater device. Auftriebsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ihre Aufbringung auf die Außenhaut eines insbesondere als Lauf- oder Schleppkörper ausgebildeten Unterwassergeräts.Buoyancy mass according to one of claims 1 to 8, characterized by its application to the outer skin a trained in particular as running or towed body underwater device.