DE102021214827A1 - Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht - Google Patents

Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht Download PDF

Info

Publication number
DE102021214827A1
DE102021214827A1 DE102021214827.1A DE102021214827A DE102021214827A1 DE 102021214827 A1 DE102021214827 A1 DE 102021214827A1 DE 102021214827 A DE102021214827 A DE 102021214827A DE 102021214827 A1 DE102021214827 A1 DE 102021214827A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rudder
fuselage
hull
cross
section
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102021214827.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Knud Lämmle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
Atlas Elektronik GmbH
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 ThyssenKrupp AG, Atlas Elektronik GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to DE102021214827.1A priority Critical patent/DE102021214827A1/de
Priority to PCT/EP2022/085797 priority patent/WO2023117617A1/de
Publication of DE102021214827A1 publication Critical patent/DE102021214827A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/38Rudders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14Control of attitude or depth
    • B63G8/20Steering equipment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B19/00Marine torpedoes, e.g. launched by surface vessels or submarines; Sea mines having self-propulsion means
    • F42B19/01Steering control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/42Towed underwater vessels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (20) mit einem Rumpf (22), einem Antrieb (24) und einem Ruder (26) gezeigt. Der Antrieb ist ausgebildet, den Rumpf (22) in einem Fluid zu bewegen. Das Ruder (26) ist beweglich an dem Rumpf (22) angeordnet, wobei das Ruder (26) ausgebildet ist, eine Richtung, in die sich der Rumpf (22) bewegt, zu beeinflussen. Der Rumpf (22) weist in einem Schwenkbereich (30), in dem sich das Ruder (26) relativ zu dem Rumpf (22) bewegt, einen Querschnitt (36) auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des Ruders zwischen Ruder (26) und Rumpf (22) entsteht, zu minimieren.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die sich in einem Fluid bewegt. Die Vorrichtung kann sich in Wasser als Fluid bewegen und demnach ein Schleppkörper (z.B. für eine Schleppantenne), ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Unterwasserfahrzeug (z.B. ein Unterwasserlaufkörper (auch als Torpedo bezeichnet), ein bemanntes oder unbemanntes Unterwasserfahrzeug (ROV oder AUV) oder ein U-Boot) sein. Oder die Vorrichtung kann sich in Luft als Fluid bewegen und demnach ein Flugkörper wie z.B. ein Lenkflugkörper oder eine Flugdrohne sein.
  • Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, sich in einem Fluid fortzubewegen, weisen typischerweise einen Rumpf mit einem runden Querschnitt auf. Diese Rumpfform reduziert den Luftwiderstand und weist bei hohem äußeren Druck (z.B. Luftdruck oder Wasserdruck) eine gute Verteilung der Kräfte durch den Überdruck auf (Druckstabilität). Zur Steuerung sind an dem Rumpf Ruder angeordnet, die um eine Achse, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Rumpfs, d.h. lateral zu dem Rumpf, liegt, geschwenkt werden können. D.h., die Ruder bewegen sich entlang des Rumpfes. In anderen Worten bildet die Drehachse eine Normale zu dem Rumpf, so dass das Ruder um die Drehachse schwenken kann.
  • Die Größe des Ruders hängt nun davon ab, wie schnell ein Richtungswechsel der Vorrichtung in dem Fluid nötig ist. Für schnelle Richtungswechsel bzw. Kurven mit engem Radius sind größere Ruder nötig als für langsamere Richtungswechsel bzw. Kurven mit größerem Radius. Das heißt, je größer die Ruder desto manövrierfähiger ist die Vorrichtung. Allerdings kann die Größe der Ruder auch durch den Platz auf einem Wasserfahrzeug, insbesondere einem Schiff, oder einer Transportvorrichtung begrenzt werden. Als Beispiel können Schleppantennen inklusive ihrem Schleppkörper in einem Container auf dem Schiff gelagert werden, so dass die Schleppantennen austauschbar sind. Hier ist der zur Verfügung stehende Raum durch den Container begrenzt. Insbesondere vor dem Hintergrund immer länger werdender Schleppantennen ist es daher vorteilhaft, den Schleppkörper nicht unnötig groß werden zu lassen. Als weiteres Beispiel werden Unterwasserlaufkörper (Torpedos) typischerweise durch ein Torpedorohr von einem Schiff bzw. U-Boot abgeschossen. Diese haben jedoch einen definierten Durchmesser (Kaliber), so dass die Ruder nicht unbegrenzt groß dimensioniert werden können. Gleiches gilt für Flugkörper, die beispielsweise von einem (Kampf-) Flugzeugs abgegeben werden und dort z.B. nicht mit der Tragfläche kollidieren dürfen.
  • Aus diesem Grund wird die Größe der Ruder heutzutage in der Regel durch äußere Gegebenheiten beschränkt und nicht so ausgelegt, dass die Vorrichtung ihre ideale Manövrierfähigkeit erhält.
  • Ferner haben große Ruder allerdings auch den Nachteil, dass sich der Strömungswiderstand des Fluids erhöht, wodurch sich die maximale Reichweite der Vorrichtung reduziert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für das Manövrieren einer Vorrichtung zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Ausführungsbeispiele zeigen eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, sich in einem Fluid zu bewegen. Die Vorrichtung weist einen Rumpf und zumindest ein Ruder auf, das beweglich an dem Rumpf angeordnet ist. Damit sich die Vorrichtung bzw. der Rumpf in dem Fluid bewegt, kann diese beispielsweise gezogen werden. Hierzu kann die Vorrichtung einen Verbindungspartner aufweisen, der mit einer Seite eines Zugkabels gekoppelt werden kann. Die andere Seite des Zugkabels kann an einem Wasserfahrzeug, beispielsweise einem Schiff oder einem U-Boot, befestigt sein, so dass die Vorrichtung von dem Wasserfahrzeug gezogen werden kann. Die Vorrichtung kann dann einen Schleppkörper umfassen bzw. ein solcher sein. Alternativ kann die Vorrichtung auch einen eigenen Antrieb aufweisen, um sich in dem Fluid zu bewegen. Dann kann die Vorrichtung ein Wasserfahrzeug oder einen Flugkörper umfassen bzw. ein solcher sein.
  • Das Ruder ist ausgebildet, eine Richtung, in die sich der Rumpf bewegt, zu beeinflussen. In einem Schwenkbereich, in dem sich das Ruder relativ zu dem Rumpf bewegt, weist der Rumpf einen Querschnitt auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des Ruders zwischen Ruder und Rumpf entsteht, zu minimieren. In anderen Worten weist der Rumpf in dem Schwenkbereich eine Kontur auf, die von einer Kreisbahn abweicht. Das Abweichen von der Kreisform bzw. der Kreisbahn kann sich darauf beziehen, dass der Querschnitt bzw. Kontur in dem Schwenkbereich eine Krümmung aufweist, die geringer ist als die Krümmung eines Kreises.
  • Der Querschnitt wird vorteilhafterweise senkrecht zur Propellerachse bzw. insbesondere dann, wenn die Vorrichtung beispielsweise mit einer oder mehreren Düsen statt einem oder mehrerer Propeller angetrieben wird, zur Längsachse der Vorrichtung gewählt. Die Vorrichtung, insbesondere der Rumpf, kann zumindest außerhalb des Schwenkbereichs (überwiegend) ein Rotationskörper sein, dessen Rotationsachse die Längsachse ist.
  • Als Schwenkbereich kann der Bereich bezeichnet werden, der von den beiden Endpositionen des Ruders eingeschlossen ist. In anderen Worten kann das Ruder eine Schar von Positionen einnehmen. Eine (insbesondere senkrechte) Projektion der Schar von Positionen auf den Rumpf kann als Schwenkbereich bezeichnet werden.
  • Idee ist es somit, in dem Bereich, in dem das Ruder sich bewegt, eine möglichst Ebene Fläche zu schaffen. Weist der Rumpf dort die übliche Form einer Kreisbahn auf, entsteht zwischen Ruder und Rumpf schnell ein Spalt, durch den das Fluid hindurchtreten kann. Somit entsteht ein Druckausgleich des Fluids auf beiden Seiten des Ruders. Gewünscht ist es jedoch, dass auf einer Seite des Ruders (die Seite, in die das Ruder geschwenkt ist) ein höherer Druck herrscht als auf der anderen Seite des Ruders. So entsteht die Steuerwirkung des Ruders. Durch den Druckausgleich wird die Steuerwirkung vermindert, d.h. der Wirkungsgrad reduziert. Dadurch, dass die Steuerwirkung durch die von der Kreisbahn abweichende Querschnittsfläche in dem Schwenkbereich des Rumpfes im Vergleich zur üblichen Rumpfform erhöht ist, kann die Vorrichtung auch mit einem kleineren Ruder manövrierfähiger sein als eine typische Vorrichtung mit einem größeren Ruder. D.h. je weniger Druckausgleich ermöglicht wird, desto besser ist der Wirkungsgrad des Ruders.
  • Vorteilhafterweise weist zumindest 60%, zumindest 75% oder zumindest 90% des Schwenkbereichs den von der Kreisform abweichenden Querschnitt auf. Somit kann die Steuerwirkung signifikant verbessert werden.
  • In Ausführungsbeispielen weist der Rumpf außerhalb des Schwenkbereichs einen Querschnitt auf, der sich von dem Querschnitt in dem Schwenkbereich unterscheidet. Insbesondere weist der Querschnitt außerhalb des Schwenkbereichs einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das heißt nicht, dass die Vorrichtung überall außerhalb des Schwenkbereichs einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen muss, sondern zumindest an einer Stelle. Vorteilhafterweise wird jedoch der überwiegende Bereich des Rumpfes außerhalb des Schwenkbereichs einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, um den Strömungswiderstand zu minimieren und die Druckstabilität zu gewährleisten.
  • In weiteren Ausführungsbeispielen ist an dem Rumpf eine Endscheibe angeordnet. Das Ruder ist dann zwischen dem Rumpf und der Endscheibe angeordnet. Die Endscheibe erschwert, wie bereits die Form des Rumpfes in dem Schwenkbereich, den Druckausgleich des Fluids auf beiden Seiten des Ruders. Die Endscheiben verbessern somit die Manövrierfähigkeit der Vorrichtung weiter. Die Endscheibe kann so angeordnet sein, dass eine Achse, um die das Ruder schwenkbar ist, sich von dem Rumpf zu der Endscheibe erstreckt. So kann sich das Ruder entlang der Endscheibe bewegen. In anderen Worten deckt die Endscheibe den Schwenkbereich des Ruders ab.
  • Weitere Ausführungsbeispiele zeigen, dass der Querschnitt in dem Schwenkbereich des Rumpfes, derart in ein Vieleck, insbesondere ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute oder ein Parallelogramm passt, dass die Seiten des Vielecks jeweils eine Tangente an den Querschnitt des Schwenkbereichs bilden. Eine Fläche des Vielecks ist maximal 20%, insbesondere maximal 15% oder maximal 10%, größer ist als die Querschnittsfläche in dem Schwenkbereich des Rumpfes. So ist ein Quadrat beispielsweise 27,3% größer als ein Kreis, an dessen Kontur die Seiten des Quadrats eine Tangente bilden. Ab einer Anzahl von drei Rudern kann das Vieleck derart gewählt werden, dass es der Anzahl von Rudern entspricht.
  • Wird der Kreis beispielsweise zu einem Oval, reduziert sich der Spalt zwischen Ruder und Rumpf zumindest für zwei Ruder, die an den gegenüberliegenden Seiten mit geringer Krümmung angeordnet sind. Ein Rechteck, dessen Seiten Tangenten an den Umriss des Ovals bilden, weist nunmehr eine Fläche auf, die weniger als 27,3% größer ist, als die Fläche des Ovals. Weist die Querschnittsfläche beispielsweise die Form eines Drei- oder Vierecks mit abgerundeten Ecken auf, so reduziert sich Abweichung in den Flächen nochmals. Die Wahl des Vielecks bzw. der Form des Querschnitts ist vorteilhafterweise abhängig von der Anzahl der an dem Rumpf angeordneten Ruder, die sich längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf befinden. D.h. die Ruder können lateral an dem Rumpf angeordnet sein und sich axial umlaufend auf gleicher Höhe befinden. Pro Ruder ist vorteilhafterweise eine gerade Seite bzw. eine Seite mit geringer Krümmung im Vergleich zu einer Kreisbahn vorgesehen.
  • In Ausführungsbeispielen ist der Querschnitt in dem Schwenkbereich punkt- oder achssymmetrisch geformt. Achssymmetrie liegt beispielsweise vor, wenn die Zahl der Ruder, die längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf angeordnet sind, gerade ist. Punktsymmetrie liegt beispielsweise vor, wenn die Zahl der Ruder, die längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf angeordnet sind, ungerade ist oder wenn die Ruder asymmetrisch an dem Rumpf angeordnet sind.
  • In Ausführungsbeispielen ist an dem Rumpf ein Anschlagelement angeordnet, das den Schwenkbereich des Ruders begrenzt. Somit wird ein Spalt zwischen Rumpf und Ruder, zumindest in Maximalauslenkung des Ruders, nochmals reduziert. Das Anschlagelement kann beidseitig des Ruders angeordnet sein und somit die Auslenkung des Ruders in beide Richtungen begrenzen. In Ausführungsbeispielen mit der Endscheibe, kann auch die Endscheibe ein weiteres Anschlagelement aufweisen. Das weitere Anschlagelement ist dann vorteilhafterweise in der Projektion des Anschlagselements angeordnet, so dass das Anschlagelement und das weitere Anschlagelement gleichzeitig von dem Ruder erreicht werden und somit gemeinsam den Schwenkbereich des Ruders begrenzen.
  • In Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung ein zweites Ruder auf, das beweglich an dem Rumpf angeordnet ist, wobei das zweite Ruder ausgebildet ist, insbesondere gemeinschaftlich mit dem ersten Ruder, eine Richtung, in die sich der Rumpf bewegt, zu beeinflussen. Der Rumpf weist in einem zweiten Schwenkbereich, in dem sich das zweite Ruder relativ zu dem Rumpf bewegt, einen Querschnitt auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des zweiten Ruders zwischen zweitem Ruder und Rumpf entsteht, zu minimieren. In anderen Worten sind statt einem Ruder nunmehr zwei Ruder an dem Rumpf angeordnet, wobei der Rumpf bei beiden Rudern eine Krümmung aufweist, die geringer ist als die Krümmung einer Kreisbahn. Das erste und das zweite Ruder können längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf angeordnet sein. Alternativ sind der erste Schwenkbereich und der zweite Schwenkbereich an verschiedenen Positionen längs des Rumpfes angeordnet.
  • Weitere Ausführungsbeispiel zweiten die Vorrichtung mit einem dritten Ruder, das beweglich an dem Rumpf angeordnet ist, wobei das dritte Ruder ausgebildet ist, insbesondere gemeinschaftlich mit dem ersten und dem zweiten Ruder, eine Richtung, in die sich der Rumpf bewegt, zu beeinflussen. Der Rumpf weist in einem dritten Schwenkbereich, in dem sich das dritte Ruder relativ zu dem Rumpf bewegt, einen Querschnitt auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des dritten Ruders zwischen drittem Ruder und Rumpf entsteht, zu minimieren. Das dritte Ruder kann längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf angeordnet sein, wie das erste und/oder das zweite Ruder.
  • In weiteren Ausführungsbeispielen ist ein viertes Ruder beweglich an dem Rumpf angeordnet. Das vierte Ruder ist ausgebildet, insbesondere gemeinschaftlich mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ruder, eine Richtung, in die sich der Rumpf bewegt, zu beeinflussen. Der Rumpf weist in einem vierten Schwenkbereich, in dem sich das vierte Ruder relativ zu dem Rumpf bewegt, einen Querschnitt auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des vierten Ruders zwischen viertem Ruder und Rumpf entsteht, zu minimieren.
  • Die Vorrichtung kann eine beliebige Zahl von Rudern aufweisen, wobei bis zu vier Ruder vorteilhafterweise verwendet werden. Es ist möglich, dass sich die Ruder längs der Vorrichtung über dem Rumpf verteilen. Beispielsweise kann dann ein oder zwei Ruder vorne und ein oder zwei Ruder hinten an dem Rumpf angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Ruder längs der Vorrichtung an der gleichen Position anzuordnen. Die Ruder sind dann umlaufend an dem Rumpf angeordnet. Das heißt, dass das erste Ruder und das zweite Ruder, insbesondere auch das dritte Ruder und/oder das vierte Ruder können längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf angeordnet sein können.
  • Insbesondere ist bei der Verwendung von zumindest vier Rudern eine sogenannten X-Ruderanordnung von vier Rudern vorteilhaft. Bei einer X-Ruderanordnung zeigen die Drehachsen, um die die Ruder schwenkbar sind, diametral von dem Rumpf der Vorrichtung weg. Dabei können die Drehachsen senkrecht auf dem Rumpf stehen, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig (s. 2a und 2b). Durch eine solche X-Ruderanordnung erfolgt eine optimierte Führung des umgebenden Fluids entlang des Rumpfes der Vorrichtung. In Verbindung mit dem reduzierten Druckausgleich kann so ein optimierter Wirkungsgrad der Ruder erreicht werden. Um eine Richtungsänderung des Rumpfes vorzunehmen können nun zwei benachbarte Ruder derart angesteuert werden, dass diese zusammengeführt werden. Hierdurch wird der Raum, durch den das Fluid entlang des Rumpfes geführt wird, verjüngt. Es entsteht ein Überdruck. Die verbleibenden beiden Ruder können derart angesteuert werden, dass diese auseinandergeführt werden. Hierdurch wird der Raum, durch den das Fluid entlang des Rumpfes geführt wird, vergrößert. Es entsteht ein Unterdruck.
  • In Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung mit einer X-Ruderanordnung und einer Steuereinheit offenbart. Die Steuereinheit ist ausgebildet, bei Erhalt eines Steuerbefehls zwei benachbarte Ruder derart anzusteuern, dass diese zusammengeführt werden und die anderen beiden Ruder derart anzusteuern, dass diese auseinandergeführt werden um den Steuerbefehl auszuführen. Der Steuerbefehl gibt an, dass die Vorrichtung bzw. der Rumpf eine Richtungsänderung vornehmen sollen. Die Steuereinheit wird vorteilhafterweise die beiden Ruder auseinanderführen, in deren Richtung die Vorrichtung bzw. der Rumpf gesteuert werden soll. In anderen Worten wählt die Steuereinheit vorteilhafterweise die beiden Ruder aus, die zusammengeführt werden, deren Winkelhalbierende der Drehachsen in die Richtung zeigt oder zumindest die größte Übereinstimmung mit der Richtung hat, in die die Vorrichtung bzw. der Rumpf gesteuert werden soll.
  • Mittels der Ruder kann die Vorrichtung vorteilhafterweise sowohl nach links bzw. rechts als auch nach oben bzw. unten lenken. Die Merkmale, die bezüglich des (ersten) Ruders beschrieben worden sind, können so auch für alle weiteren Ruder verwendet werden.
  • Die Ruder können äquidistant umlaufend an dem Rumpf angeordnet sein oder unterschiedliche Abstände zueinander, insbesondere zu dem linken benachbarten Ruder und dem rechten benachbarten Ruder, aufweisen. Letzteres kann auch als asymmetrische Anordnung bezeichnet werden, wenngleich immer noch eine Punkt- bzw. Achssymmetrie der Ruder an dem Rumpf vorliegen kann.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1: eine schematische perspektivische Darstellung eines Schleppkörpers als erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel;
    • 2: eine schematische Schnittdarstellung durch einen Schwenkbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in 2a ein quadratischer Querschnitt eines Rumpfs der Vorrichtung und in 2b ein rautenförmiger Querschnitt des Rumpfs der Vorrichtung gezeigt ist.
  • 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.
  • 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Schleppkörpers 20, der beispielhaft als erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt ist. Der Schleppkörper 20 umfasst einen Rumpf 22, und vier Ruder 26a, 26b, 26c, 26d. Die vier Ruder bilden eine sogenannte X-Ruderanordnung. Mittels eines Verbindungspartners 24 kann der Schleppkörper 20 mit einem Zugkabel 25 verbunden werden. Das andere Ende des Zugkabels 25 kann beispielsweise an einem Wasserfahrzeug befestigt werden. So kann der Schleppkörper 20 durch das den Schleppkörper umgebende Fluid, insbesondere (Meer-) Wasser, gezogen werden. Die Ruder 26 sind beweglich an dem Rumpf 22 angeordnet um eine Richtung, in die sich der Rumpf 22 und somit der Schleppkörper 20 bewegt, zu beeinflussen.
  • Beispielhaft ist die Beweglichkeit der Ruder 26 durch den Pfeil 28 an dem Ruder 26a dargestellt. Die Ruder 26 befinden sich in der Darstellung jeweils in einer von zwei Endpositionen. Weiterhin sind die Ruder 26 längs des Rumpfes 22 an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf 22 angeordnet. D.h., ein Querschnitt in einem Schwenkbereich eines der Ruder schneidet auch den Schwenkbereich der anderen Ruder. Es wäre ebenfalls denkbar, die Ruder 26 statt hinten (am Heck der Vorrichtung) vorne (am Bug der Vorrichtung) anzuordnen. Ebenfalls wäre es denkbar, die Ruder an unterschiedlichen Positionen an dem Rumpf 22 anzuordnen. So könnten beispielsweise zwei Ruder vorne und zwei Ruder hinten angeordnet sein. Alternativ könnten auch zwei der Ruder mittig an dem Rumpf angeordnet sein und die vorderen oder die hinteren Ruder ersetzen. Ebenfalls ist es möglich, eine andere Zahl von Rudern einzusetzen. Beginnend mit einem Ruder bis hin zu n-Rudern ist theoretisch jede Zahl von Rudern denkbar.
  • Der Bereich, in dem sich das Ruder 26a relativ zu dem Rumpf 22 bewegt, wird als Schwenkbereich 30 bezeichnet. D.h., der Schwenkbereich 30 liegt zwischen den beiden möglichen Endpositionen des Ruders 26a. Der Schwenkbereich 30 ist schraffiert dargestellt. Analog bilden auch die anderen Ruder 26b, 26c, 26d einen Schwenkbereich, der jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
  • In dem Schwenkbereich 30 weist das der Rumpf 22 nunmehr einen Querschnitt auf, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des Ruders zwischen Ruder und Rumpf entsteht, zu minimieren. Die hier dargestellte Form des Querschnitts des Rumpfes 22 entspricht einem Quadrat mit abgerundeten Ecken. Dass der Rumpf 22 in dem Schwenkbereich 30 einen von der Kreisform abweichende Form aufweist heißt nicht, dass dies über den gesamten Schwenkbereich erforderlich ist. Vielmehr reicht es bereits aus, wenn eine dünne Scheibe den von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Allerdings tritt der Effekt der verstärkten Steuerwirkung vermehrt auf, je breiter (in Richtung der Längsachse bzw. in Hauptfahrtrichtung) die Scheibe gewählt ist.
  • Außerhalb des Schwenkbereichs 30 weist der Rumpf 22 überwiegend einen runden Querschnitt auf, wobei am Bug beispielsweise zur Stabilisierung im Wasser und optional zur Aufnahme von Wasserschallwandlern, eine Nase 31 angeordnet ist.
  • Optional weist der Schleppkörper 20 Endscheiben 32a, 32b, 32c, 32d auf. Hier ist pro Ruder eine Endscheibe 32 dargestellt. Durch die Endscheiben 32 wird die Steuerwirkung nochmals verbessert. Die Endscheiben sind jeweils an dem Rumpf 22 angeordnet, so dass das Ruder 26 zwischen Endscheibe 32 und Rumpf 22 angeordnet ist. D.h., eine Achse, um die sich das Ruder 26 bewegen kann, kann senkrecht zu der Endscheibe und/oder senkrecht auf dem Rumpf 22 stehen.
  • Weiter optional weist der Schleppkörper 20 an dem Rumpf 22 ein erstes Anschlagelement 34a und ein zweites Anschlagelement 34b auf. Die Anschlagelemente 34a und 34b sind dort angeordnet, wo das Ruder 26a seine beiden Endpositionen aufweist. Entsprechend können weitere Anschlagelemente an der Position angeordnet sein, an der die anderen Ruder ihre Endpositionen aufweisen. Prinzipiell ist es auch möglich, nur ein Anschlagelement vorzusehen um zumindest in einer Endposition den Druckausgleich weiter zu erschweren.
  • In einem Ausführungsbeispiel mit den Endscheiben können auch an einer oder mehrerer Endscheiben ein oder zwei Anschlagelemente angeordnet sein.
  • Ferner weist der Schleppkörper 20 eine Schleppantenne 35 oder einen Verbindungspartner für die Schleppantenne auf.
  • 2a und 2b zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Schnittfläche eines Querschnitts 36 des Rumpfs 22 in dem Schwenkbereich. Der Querschnitt 36 in 2a ist quadratisch und somit der Form des Rumpfes in dem Schwenkbereich 30 der 1 ähnlich. Hier weisen alle (vier) Ruder 26 den gleichen Abstand zueinander auf. Sie sind äquidistant umlaufend an dem Rumpf angeordnet. D.h. die Abstände a und b sind gleich groß.
  • Der Querschnitt 36 in 2b ist rautenförmig ausgebildet. Der Körper ist im Schwenkbereich kein Rotationskörper mehr. Hierdurch entsteht eine Asymmetrie bei der Anordnung der Ruder 26. Die Ruder sind nicht mehr äquidistant zueinander angeordnet. Vielmehr weisen die Ruder unterschiedliche Abstände zu dem linken benachbarten Ruder und dem rechten benachbarten Ruder auf. Gezeigt ist in 2b, dass der Abstand a zwischen dem Ruder 26a und dem rechten benachbarten Ruder 26b ist größer ist als der Abstand b zwischen dem Ruder 26a und dem linken benachbarten Ruder 26d.
  • 2a und 2b zeigen somit beispielhaft zwei Ausführungsformen des Querschnitts 30 des Rumpfes im Schwenkbereich der Ruder. Andere Formen sind ebenfalls möglich. Die anderen Formen sollten jedoch ebenfalls das Ziel haben, ein durch die Bewegung des Ruders entstehenden Spalt zwischen Ruder und Rumpf im Vergleich zu einem runden Querschnitt des Rumpfes zu minimieren.
  • 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
    Schleppkörper/Vorrichtung
    22
    Rumpf
    24
    Verbindungspartner für das Zugkabel
    25
    Zugkabel
    26
    Ruder
    28
    Bewegungspfeil
    30
    Schwenkbereich
    32
    Endscheiben
    34
    Anschlagelemente
    35
    Schleppantenne
    36
    Querschnitt

Claims (16)

  1. Vorrichtung (20) mit folgenden Merkmalen: einem Rumpf (22), der ausgebildet ist, sich in einem Fluid (22) zu bewegen; einem Ruder (26), das beweglich an dem Rumpf (22) angeordnet ist, wobei das Ruder (26) ausgebildet ist, eine Richtung, in die sich der Rumpf (22) bewegt, zu beeinflussen; wobei der Rumpf (22) in einem Schwenkbereich (30), in dem sich das Ruder (26) relativ zu dem Rumpf (22) bewegt, einen Querschnitt (36) aufweist, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des Ruders zwischen Ruder (26) und Rumpf (22) entsteht, zu minimieren.
  2. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Rumpf (22) außerhalb des Schwenkbereichs einen Querschnitt (36) aufweist, der sich von dem Querschnitt (36) in dem Schwenkbereich unterscheidet, insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt (36) aufweist.
  3. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Querschnitt (36) in dem Schwenkbereich des Rumpfes, derart in ein Vieleck, insbesondere ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute oder ein Parallelogramm passt, dass die Seiten des Vielecks jeweils eine Tangente an den Querschnitt (36) des Schwenkbereichs bilden und eine Fläche des Vielecks maximal 20%, insbesondere maximal 15% oder maximal 10%, größer ist als die Querschnittsfläche.
  4. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schwenkbereich der Bereich ist, der von den beiden Endpositionen des Ruders eingeschlossen ist.
  5. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Querschnitt (36) in dem Schwenkbereich punkt- oder achssymmetrisch geformt ist.
  6. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei an dem Rumpf (22) ein Anschlagelement (34) angeordnet ist, dass den Schwenkbereich des Ruders begrenzt.
  7. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei an dem Rumpf (22) eine Endscheibe angeordnet ist, wobei das Ruder (26) zwischen dem Rumpf (22) und der Endscheibe angeordnet ist.
  8. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein zweites Ruder (26), das beweglich an dem Rumpf (22) angeordnet ist, wobei das zweite Ruder (26) ausgebildet ist, eine Richtung, in die sich der Rumpf (22) bewegt, zu beeinflussen; wobei der Rumpf (22) in einem zweiten Schwenkbereich (30), in dem sich das zweite Ruder (26) relativ zu dem Rumpf (22) bewegt, einen Querschnitt (36) aufweist, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des zweiten Ruders zwischen zweitem Ruder (26) und Rumpf (22) entsteht, zu minimieren.
  9. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 8, wobei der erste Schwenkbereich und der zweite Schwenkbereich an verschiedenen Positionen längs des Rumpfes angeordnet sind.
  10. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 8 oder 9, umfassend ein drittes Ruder (26), das beweglich an dem Rumpf (22) angeordnet ist, wobei das dritte Ruder (26) ausgebildet ist, eine Richtung, in die sich der Rumpf (22) bewegt, zu beeinflussen; wobei der Rumpf (22) in einem dritten Schwenkbereich (30), in dem sich das dritte Ruder (26) relativ zu dem Rumpf (22) bewegt, einen Querschnitt (36) aufweist, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des dritten Ruders zwischen drittem Ruder (26) und Rumpf (22) entsteht, zu minimieren.
  11. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 10, umfassend ein viertes Ruder (26), das beweglich an dem Rumpf (22) angeordnet ist, wobei das vierte Ruder (26) ausgebildet ist, insbesondere gemeinschaftlich mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ruder (26), eine Richtung, in die sich der Rumpf (22) bewegt, zu beeinflussen; wobei der Rumpf (22) in einem vierten Schwenkbereich (30), in dem sich das vierte Ruder (26) relativ zu dem Rumpf (22) bewegt, einen Querschnitt (36) aufweist, der von einer Kreisform abweicht, um einen Spalt, der durch die Bewegung des vierten Ruders zwischen viertem Ruder (26) und Rumpf (22) entsteht, zu minimieren.
  12. Vorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Anspruch 11, mit einem zweiten, einem dritten und einem vierten Ruder, wobei die vier Ruder eine X-Ruderanordnung bilden; einer Steuereinheit, die ausgebildet ist, bei Erhalt eines Steuerbefehls zwei benachbarte Ruder derart anzusteuern, dass diese zusammengeführt werden und die anderen beiden Ruder derart anzusteuern, dass diese auseinandergeführt werden um den Steuerbefehl auszuführen.
  13. Vorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das erste Ruder (26) und das zweite Ruder (26), insbesondere auch ein drittes Ruder (26) und/oder ein viertes Ruder (26), längs des Rumpfes an der gleichen Position umlaufend an dem Rumpf (22) angeordnet sind.
  14. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 13, wobei die Ruder (26) äquidistant umlaufend an dem Rumpf (22) angeordnet sind.
  15. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 13, wobei die Ruder (26) unterschiedliche Abstände zu dem linken benachbarten Ruder (26) und dem rechten benachbarten Ruder (26) aufweisen.
  16. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, einem Antrieb (24), der ausgebildet ist, den Rumpf (22) in einem Fluid zu bewegen.
DE102021214827.1A 2021-12-21 2021-12-21 Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht Pending DE102021214827A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214827.1A DE102021214827A1 (de) 2021-12-21 2021-12-21 Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht
PCT/EP2022/085797 WO2023117617A1 (de) 2021-12-21 2022-12-14 Vorrichtung mit einem rumpf, der in einem schwenkbereich eines ruders einen querschnitt aufweist, der von einer kreisform abweicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214827.1A DE102021214827A1 (de) 2021-12-21 2021-12-21 Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021214827A1 true DE102021214827A1 (de) 2023-06-22

Family

ID=84888551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021214827.1A Pending DE102021214827A1 (de) 2021-12-21 2021-12-21 Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021214827A1 (de)
WO (1) WO2023117617A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08104292A (ja) 1994-10-03 1996-04-23 Oki Electric Ind Co Ltd 曳航型センサー装置の張力発生機構
DE102012210499A1 (de) 2012-06-21 2013-12-24 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot
DE102019107976B3 (de) 2019-03-28 2020-07-09 Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung Manövrierfähiger Messkörper zur Ermittlung von Messdaten mit Fehlfunktionsmodul

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08104292A (ja) 1994-10-03 1996-04-23 Oki Electric Ind Co Ltd 曳航型センサー装置の張力発生機構
DE102012210499A1 (de) 2012-06-21 2013-12-24 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot
DE102019107976B3 (de) 2019-03-28 2020-07-09 Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung Manövrierfähiger Messkörper zur Ermittlung von Messdaten mit Fehlfunktionsmodul

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023117617A1 (de) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60019304T2 (de) Schlepper
EP2676876B1 (de) Unterseeboot
DE1506810B2 (de) Vorrichtung zur steuerung und oder stabilisierung eines luft oder wasserfahrzeugs
DE1087909B (de) Ruderanlage fuer Flugkoerper mit einer Brennkammer fuer einen festen Treibsatz
DE102021214827A1 (de) Vorrichtung mit einem Rumpf, der in einem Schwenkbereich eines Ruders einen Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht
DE2500008C3 (de)
DE2141744C3 (de) Flugkörper mit Schubvektor- und aerodynamischer Steuerung
DE60020161T2 (de) Eine auslasseinrichtung für einen strahlmotor
DE102019206795B4 (de) Unterwasserfahrzeug
DE102016009384B4 (de) Verfahren zum Abwurf eines Lenkflugkörpers von einer fliegenden Plattform
DE102020004273B4 (de) Luftfahrzeugstruktur mit einer Einlassöffnung für Triebwerksluft
DE102016015461A1 (de) Flugzeug
DE102015014502A1 (de) Hilfstragflügeleinrichtung
EP0392019A1 (de) Schiff für hohe geschwindigkeiten
EP2000402A1 (de) Kielvorrichtung für ein Wasserfahrzeug
DE10018573A1 (de) Wasserfahrzeug
EP3822159B1 (de) Flossenstabilisator
DE2246766C3 (de) Steuereinrichtung für Schiffe
DE1453854C1 (de) Ferngelenkter Flugkoerper
DE102020202718A1 (de) Unterwasserfahrzeug
DE1506810C (de) Vorrichtung zur Steuerung und/oder Stabilisierung eines Luft- oder Wasserfahrzeugs
DE2537224C3 (de) Ferngesteuerter, als Sondenträger ausgebildeter Schleppkörper, insbesondere für die Meeresforschung
DE102022201092A1 (de) Schiffsantriebsvorrichtung und Schiff
DE1132804B (de) Strahlsteuereinrichtung fuer Flugkoerper
DE60123089T2 (de) Halbtauchendes Tragflügelwasserfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified