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Titel: Modell-Unterseeboot.
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Die Erfindung betrifft ein Modell-Unterseeboot mit mindestens zwei
im Bootsrumpf angeordneten Tauchzellen, die mittels elektr motorisch betriebener
Pumpen mit Wasser fiillbar bzw. entleerbar sind.
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Bei bekannten Modell-Unterseebooten dieser Art werden die Tauchzellen
durch Kreiselpumpen oder Membranpumpen zur Erhöhung des Ballastes mit Wasser gefüllt
bzw. zur Verringerung des Ballastes wieder entleert. Für åede der Tauchzellen sind
zwei Pumpen erforderlich, nämlich eine zum Füllen und eine zum Entleeren. Hierdurch
ist der Aufbau verhältnismäßig aufwendig. Nachteilig ist es auch, daß sich die in
die Tauchzellen eingepumpte bzw. ausgepumpte Wassermenge nicht genau steuern läßt
und daß deshalb auch die Tauchtiefe sowie die Trimmung des Modell-Unterseebootes
nicht exakt steuerbar ist. Dies ist zum Teil auch darauf zurückzuführen, daß bei
den bekannten Modell-Unterseebooten die Tauchzellen huber Leitungen, die zum Turm
des Unterseebootes gefiihrt sind, während des Einpumpens des Wassers in die Tauchzellen
entliiftet werden. Diese Entlüftungsleitungen werden nach dem vollständigen Untertauchen
des Unterseebootes durch automatisch wirkende Ventile geschlossen. Sollen jedoch
die Tauchzellen zum Auftauchen des Unterseebootes wieder entleert werden, so entsteht
in den Tauchzellen solange ein Unterdruck, bis der Turm wieder aus dem Wasser auftaucht.
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Je nach der vorher in die Tauchzellen eingepumpten Wassermenge kann
das Vakuum so groß werden, daß die Pumpen nicht mehr imstande sind, geniigend Wasser
aus den Tauchzellen
herauszupumpen, um ein Auftauchen des Unterseebootes
zu ermöglichen. Dies kann dann zu einem vollständigen Verlust des gesamten Modells
führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modell-Unterseeboot
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Tauchmechanismus einfach im Aufbau
ist, zuverlässig arbeitet und eine wirklichkeitsgetreue Steuerung des Tauchvorganges
ermöglicht.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß åede der Tauchzellen
und Pumpen durch einen einseitig mit einem Deckel geschlossenen Zylinder gebildet
ist, in welchem ein Kolben verschiebbar ist, dessen Kolbenstange eine Gewindespindel
aufweist, daß die Gewindespindel von einer gegenihrer dem Zylinder axial unverschiebbar
gelagerten Spindelmutter umgeben ist, die von einem drehrichtungsumsteuerbaren Elektromotor
einer ein Getriebe antreibbar ist und daß der zwischen Deckel und Kolben liegende
Zylinderraum iiber eine Leitung mit der Außenseite des Bootsrumpfes in Verbindung
steht.
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Das neue Modell-Unterseeboot ist einfach in seinem Aufbau.
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Die als Tauchzellen verwendeten Zylinder und die zugehörigen Kolben
sind als Drehteile verhältnismäßig billig herstellbar. Jeder Zylinder bildet nicht
nur die Tauchzelle, sondern gleichzeitig auch einen Teil der zum Befüllen und Entleeren
notwendigen Pumpe. Der Kolben dieser Pumpe wird in einfacher Weise durch die als
Gewindespindel ausgebildete Kolbenstange bewegt. Dank dieser Gewindespindel, der
Spindelmutter und dem zwischen dieser und dem Elektromotor vorgesehenen Getriebe
wird eine verhältnismäßig große Übersetzung erreicht, die ein feinfühliges Verschieben
des Kolbens in dem Zylinder ermöglicht. Hierdurch ist es möglich, die in den Kolben
eingessugte bzw. aus dem Kolben verdrängte Wassermenge genau zu dosieren und damit
die Tauchtiefe und auch die Trimmung des Bootes genau zu steuern. Durch die verhältnismäßig
kleine
Gewinde steigung und Übersetzung des Getriebes wird eine sehr große Kolbenkraft
erreicht, ohne daß der Elektromotor besonders leistungsfähig sein muß. Die erzielbaren
Drücke sind etwa 19mal größer als die bei vorbekannten Modell-Unterseebooten, sodaß
größere Tauchtiefen erreichbar sind bzw. bei einer gegebenen gegebenen Tauchtiefe
eine größere Sicherheit vorhanden ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß der Innenraum des Bootsrumpfes vollkommen nach außen abgedichtet ist und daß
der Teil des Zylinderraumes, welcher an der dem Deckel abgewandten Seite des Kolbens
liegt, mit dem Innenraum in direkter Verbindung steht. Hierdurch wird einerseits
die Be und Entlüftung der Tauchzellen in einfachster Weise gelöst und anderer seits
werden darüber hinaus weitere Vorteile erreicht.
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Durch den bei der Befüllung der Zylinder zurSickbewegten Kolben wird
die Luft im Innenraum des Bootsrumpfes komprimiertO An Durchführungen für das Rudergestänge,
die Antriebswellen und an anderen kritischen Stellen sorgt dieser Überdruck dafür,
daß kein Wasser eindringen kann.
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Bei richtiger Bemessung der Volumina entspricht der im Inneren des
Bootsrumpfes herrschende Druck etwa dem Wasserdruck bei normaler Tauchtiefe von
etwa 1 m.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den iibrigen
Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
in folgendem näher erläutert.
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Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Modell-Unterseeboot
Fig.2 einen Längaschnitt durch einen der Zylinder mit Kolben und Antrieb
Fig.3
einen Teillängsschnitt des Kolbens.
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Der Schiffsrumpf 1 weist einen abnehmbaren Deckel 2 auf, der gegeniiber
dem Schiffsrumpf vollkommen abgedichtet ist. Nach hinten ist der Schiffsrumpf durch
ein Schott 3 abgeschlossen. Als Tauchzellen und Pumpen ist im Bug und Heck des Schiffsrumpfes
äe ein Zylinder 4 vorgesehen, der in etwa in Schiffslängsrichtung angeordnet ist.
Da beide Zylinder 4 samt der mit ihnen zusammenwirkenden Teile gleichartig ausgebildet
sind, ist in folgendem jeweils nur einer dieser Zylinder näher beschrieben.
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Der Zylinder 4 ist an einer Seite mit einem Deckel 5 geschlossen.
In den Zylinder ist ein Kolben 6 angeordnet, der gegenüber der Zylinderwandung mit
Dichtungen 1 abgedichtet ist. Die Dichtungen sind so ausgebildet, daß ihre Dichtlippen
11a in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, sodaß der Kolben nach beiden
Seiten hin abgedichtet ist. Der zwischen dem Deckel 5 und dem Kolben 6 liegende
Zylinderraum 4a ist huber eine Schlauchleitung 14 mit der Außenseite des Bootsrumpfes
1 verbunden.
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Die mit dem Kolben 6 festverschraubte Kolbenstange 7 weist an einem
Teil ihrer Länge eine Gewindespindel 7a auf. Diese Gewindespindel 7a ist von einer
Spindelmutter 8 umschlossen, welche ein koaxial angeordnetes Zahnrad 8a aufweist.
Dieses Zahnrad 8a wird von einem Elektromotor 15 huber ein Ritzel 16 angetrieben.
Die Spindelmutter 8 stützt sich an ihrer dem Kolben 6 abgewandten Seite huber ein
Kugellager 17 an einer mit dem Zylinder 4 huber die Stehbolzen 18 verbundenen Lagerplatte
10 ab. An dieser Lagerplatte 10 ist auch der Elektromotor 15 befestigt. Die Stehbolzen
18 sind bei dem gezeigten Ausfflhrungsbeispiel in einem den Zylinder 4 nach hinten
abschließenden hinteren Deckel 9 verschraubt. Dieser hintere Deckel 9 weist eine
verhältnismäßig große Offnung 9a
auf, durch die nicht nur die Kolbenstange
7 hindurchgefiihrt ist, sondern durch die auch eine direkte Liiftungsverbindung
zwischen dem Innenraum des Bootsrumpfes A und dem hinter dem Kolben 6 liegenden
Zylinderraum 4b besteht.
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Bei tiberwasserfahrt befindet sich der Kolben 6 in der Nähe des Deckels
5. Zum Tauchen wird der Kolben 6 durch den Elektromotor »5, das Getriebe 16, 8a,
die Spindelmutter 8 und die Gewinde spindel 7a in Richtung B angetrieben. Hierdurch
wird durch die Schlauchleitung 14 Wasser von außen in den Zylinderraum 4a eingesaugt.
Dieses Wasser wirkt als Ballast und verursacht das Tauchen des Modell-Unterseebootes.
Bei Verschiebung des Kolbens in Richtung B wird Luft aus dem hinter dem Kolben liegenden
Zylinderraum 4b in den Innenraum des Schiffsrumpfes 1 verdrängt. Da diese Luft nicht
entweichen kann, erhöht sich der Druck im Innenraum des Schiffsrumpfes und dieser
erhöhte Innendruck wirkt dem von außen auf den Schiffsrumpf 1 wirkenden Wasserdruck
entgegen. Der erhöhte Innendruck verhindert nicht nur ein Eindringen von Wasser
an irgendwelchen Durchbrechungen des Schiffsrumpfes, sondern er verhindert auch
ein mögliches Eindriicken des Schiffsrumpfes. Bei Erreichen der Tauchtiefe wird
die Verschiebung des Kolbens in Richtung B eingestellt. Die Tauchtiefe kann durch
geringfiigige Verschiebung des Kolbens 6 in Richtung B oder in Richtung A eingestellt
werden. Desgleichen ist es auch in einfacher Weise möglich, die Trimmung des Bootes,
d.h. seine Lage gegenüber der Waagerechten dadurch zu steuern, daß man die Wassermengen
im vorderen und hinteren Zylinder 4 durch Verschieben Ihrer Kolben verändert. Da
die Dichtlippen 11a der Dichtungen 4A in entgegengesetzten Richtungen entgegengesetzt
zueinander gerichtet sind, dichten sie nicht nur den Zylinderraum 4a gegen den Wasserdruck,
sondern auch den Zylinderraum 4b gegen den Luftdruck ab.
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Um Beschädigungen des Elektromotors 15 und ein eventuelles Verklemmen
der Getriebeteile zu vermeiden ist es zweckmäßig,
wenn die Kolbenstange
7 in der Nähe des Kolbens und an ihrem freien Ende äe ein gewindeloses Teilstiick
7b und 7c aufweist, dessen Durchmesser jeweils kleiner ist als der Kerndurchmesser
des Gewindes 7a und dessen axiale Länge größer ist als die Länge der Spindelmutter
8. Der Kolben ist ferner beidseitig mit einer in axialer Richtung wirksamen Federanordnung
-2 versehen. Diese Federanordnung können beispielsweise elastische Gummiringe 12
oder auch eine Spiralfeder "2' sein. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die
Gewindespindel 7a jeweils kurz bevor der Kolben 6 eine seiner beiden Endstellungen
erreicht hat, aus der Spindelmutter 8 austritt, sodaß eine weitere Verschiebung
des Kolbens 6 unterbleibt, die Spindelmutter sich jedoch ungehindert weiterdrehen
kann.
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Die Federanordnungen 12 sorgen dafür, daß bei Drehrichtungsumkehr
der Spindelmutter 8 die Spindel 7a gegen die Spindelmutter 8 gedeckt und damit wieder
in die Spindelmutter eingefiihrt wird. Durch diese einfache Ausgestaltung können
irgendwelche Endkontakte entfallen, die den Elektromotor 15 jeweils stillsetzen,
wenn der Kolben 6 eine seiner beiden Endstellen erreicht hat.
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Da die tatsächliche Tauchtiefe des Nodell-Unterseebootes in vielen
Fällen nicht mehr feststellbar ist, ist es zweckmäßig zur Begrenzung der Tauchtiefe
eine Sicherheitsvorrichtung vorzusehen. Diese besteht aus einem handelsijblichen
Membranschalter 13, der iiber eine Schlauchleitung t9 ebenfalls mit der Außenseite
des Schiffsrumpfes " verbunden ist.
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Bei Erreichen einer maximal zulässigen Tauchtiefe schaltet der Membranschalter
13 die beiden Elektromotore 15 automatisch so um, daß die Kolben 6 in Richtung A
zu den Deckeln 5 hin verschoben werden, damit das Wasser aus den Zylindern 4a verdrängt
wird und das Modell-Unterseeboot automatisch auftaucht.