DE4327009C2 - Tauchvorrichtung für Modellunterseeboote - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchvorrichtung für Modellunterseeboote.

Die auf dem Modellbaumarkt angebotenen Vorrichtungen sind einmal sehr aufwendig, zum anderen in ihrer Funktionsweise unbefriedigend.

Hauptbestandteil aller herkömmlichen Tauchvorrichtungen sind zylinderförmige, feste Wassertanks, welche mittels Kreisel-, Membran-, Kolben- oder Zahnradpumpen gefüllt und geleert werden. Bei diesen Systemen ist eine genaue Reproduzierung der gefluteten Wassermenge nicht möglich. Die zur Anwendung kommenden Pumpensysteme sind bei dieser Ausführung systembedingt sehr aufwendig.

Eine weitere Variante ist eine Kolbenpumpe gemäß der DE-AS 29 01 442.

Hier wird in einem zylinderförmigen Tank das Wasser durch einen sich in zwei Richtungen bewegenden Kolben, der über eine Spindel bewegt wird, einmal in den Wassertank eingesaugt oder im umgekehrten Ablauf aus dem Wassertank herausgedrückt.

Hierbei ist von besonderem Nachteil, daß die Spindel beim Wasseransaugen aus dem Zylinder nach außen, d. h. in das Innere des Bootes läuft, was im Inneren des engen U-Bootkörpers zusätzliche Einbauprobleme aufwirft.

Das Abschalten der Pumpenmotoren erfolgt durch Druckkontakt des Kolbens in seiner Endstellung, der die installierten Ein- und Ausschalter betätigt.

Eine feine Dosierung der gewünschten Wassermenge ist nicht möglich.

Als weitere bedeutende Nachteile sind der hohe mechanische Aufwand und die hohen auftretenden mechanischen Kräfte mit entsprechend hohen zu installierenden elektrischen Leistungen zu nennen.

Ein weiteres System arbeitet mit einer Kombination aus einem festen Tankbestandteil und einem flexiblen, aus einem Faltenbalg bestehenden Tankbestandteil.

Bei diesem aus der DE-AS 36 22 760 bekannten Tauchsystem wird die zu flutende bzw. zu lenzende Wassermenge durch eine Zahnradpumpe bewegt.

Die Begrenzung der in das Boot zu pumpenden Wassermenge erfolgt durch ein Steigrohr, welches überflüssiges Wasser wieder aus dem Boot führt.

Dieses Verfahren bringt folgende Nachteile mit sich:
Die sichere Erreichung der drei Wunschzustände für den Betrieb eines Unterseebootes - sinken, schweben und aufsteigen - macht eine genaue Dosierung der zu flutenden Wassermenge erforderlich.

Bei diesem System soll die Wassermenge über eine Abstimmung der Parameter "Höhe des Überlaufrohres" und "Ausdehnung des Faltenbalges" sicher eingestellt werden.

Dieses erscheint nicht möglich, da die "Ausdehnung des Faltenbalges" in großem Maße vom Verhältnis "Innendruck des U-Bootes zum Druck des umgebenden Wassers" bestimmt wird, wobei der Innendruck des U-Bootes ständigen, z. B. temperaturbedingten Schwankungen unterworfen ist.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der nicht zwangsläufig erfolgenden Abschaltung der Pumpe, wodurch sich ein unnötiger, die Fahrzeit des Modellunterseebootes vermindernder, Energieverbrauch ergibt.

Ein weiterer, gravierender Nachteil ergibt sich aus der Flexibilität der Faltenbälge, wodurch das geflutete Wasservolumen im Boot nicht sicher fixiert ist.

Kommt es nun, während des Betriebes des Bootes zu einer ungewollten und unbemerkten Neigung um seine Querachse, so fließt das geflutete Wasser in die Richtung der Neigung, wodurch daß, das Boot neigende Moment noch verstärkt wird.

Kommt es in einer solchen Situation zu einer so starken Neigung, daß die untere Öffnung des Steigrohres mit den restlichen, im Tauchtank noch enthaltenen Luftvolumen in Berührung kommt, so kann diese Luft entweichen; weiteres Wasser gelangt in den Tauchtank, das Gewicht des Bootes erhöht sich weiter, das Boot sinkt aufgrund des erhöhten Gewichts weiter und kann leicht für immer verloren gehen.

Ein weiteres Gefahrenmoment entsteht systembedingt beim Auftauchen des Bootes, wobei es zwangsläufig zu einem Unterdruck im Boot kommt. Dieses kann, auch bei nur gering erscheinenden Undichtigkeiten zu unkontrollierten Wassereinbrüchen führen, welche im schlimmsten Fall zum Verlust des Bootes führen können.

Ein weiteres, aus der GB 2 228 901 A bekanntes Tauchsystem arbeitet mit einem Zylinder und einem fliegend gelagerten Kolben. Dabei ist der Hubraum direkt mit dem umgebenden Wasser verbunden, der Kolben wird zunächst durch eine Arretierung festgehalten.

Nach dem Lösen der Arretierung wird der Kolben durch den Wasserdruck bis in seine, durch einen Anschlag bestimmte Endstellung gedrückt.

Eine Sperre verhindert das Zurückgleiten des Kolbens bei nachlassendem Wasserdruck.

Bei diesem System ist das zu flutende Wasservolumen durch die Position des Endanschlages fest vorgegeben. Das Fluten von definierten Teilmengen ist nicht möglich.

Von besonderem Nachteil ist hierbei, daß durch das festvorgegebene Wasservolumen nicht auf Dichteschwankungen des Wassers - hervorgerufen durch Veränderungen von z. B. Temperatur oder Salzgehalt - reagiert werden kann.

Ebenfalls wird die Position des Kolbens nicht ermittelt, und da keine Pumpe vorgesehen ist, ist auch ein Lenzen des Wassers nicht möglich. Die Dosierung des Wasservolumens, und somit das sichere Erreichen eines der o.g. Wunschzustände ist nicht möglich.

Die Erfindung hat eine Tauchvorrichtung zum Ziel, die aus einer geringen Anzahl leicht und preiswert herzustellenden bzw. zu erwerbenden Bauteilen besteht, platzsparend im Aufbau ist, einen störungsfreien Betrieb sicherstellt und vom Endanwender sicher und problemlos handhabbar ist.

Dieses Ziel wird durch eine Tauchvorrichtung wie sie im Anspruch 1 angegeben ist, erreicht.

Sie besteht im wesentlichen darin, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das Prinzip eines festen Zylinders mit einem fliegend gelagerten Kolben zugrunde liegt, wobei die Kolbenposition erfaßt und ausgewertet wird.

Das System arbeitet wie folgt:
Bei der Inbetriebnahme bietet es sich zur Schonung der eingesetzten Bauteile an, das System zunächst zu entlüften. Dazu ist die Entlüftung (3) zu öffnen und auf der Fernsteuerung eine beliebige Wassermenge vorzuwählen, worauf die Elektronik einen Flutvorgang einleitet, bei welchem das Wasser aber nicht in den Hubraum, sondern durch die Pumpe, die Leitungen und das Totvolumen des Tanks gepumpt wird, wodurch das Gesamtsystem entlüftet wird. Tritt aus der Entlüftung ein kontinuierlicher Wasserstrahl aus, so ist diese zu schließen, die Fernsteuerung kann wieder in die Neutralstellung gebracht werden.

Während des Fahrbetriebes gibt der Betreiber des Modellunterseebootes anhand der Fernsteuerung einen Soll-Wert für die zu flutende Wassermenge vor.

Die Steuerelektronik vergleicht den Soll-Wert mit der Ist-Position des Kolbens. Weichen diese Werte voneinander ab, so entscheidet die Steuerelektronik, ob Wasser zu fluten oder zu lenzen ist, öffnet das elektromechanisch zu betätigende Ventil (2) und läßt die Pumpe Wasser in die vorbestimmte Richtung fördern.

Beim Flutvorgang pumpt die Zahnradpumpe Wasser in den sich zwischen Zylinder und fliegend gelagertem Kolben ergebenden Hubraum. Dabei bewegt sich der Kolben im Zylinder.

Während dieses Vorganges erfaßt die Elektronik fortlaufend über ein Sender-Empfänger-System die Position des Kolbens, ermittelt somit den erreichten Ist-Wert und vergleicht diesen mit dem vorgegebenen Soll-Wert.

Stimmen Soll- und Ist-Wert überein, wird die Pumpe abgestellt, das Ventil wird geschlossen.

Analog zu dem oben beschriebenen Vorgang wird jede durch den Betreiber gewünschte Wassermenge durch Fluten bzw. Lenzen eingestellt.

Es läßt sich folglich jeder der drei Zustände (sinken, schweben, schwimmen) sicher erreichen.

Das geflutete Wasservolumen befindet sich in einer fest definierten Lage, wodurch negative Auswirkungen bei Nickbewegungen des Bootes sicher vermieden werden.

Beschreibung der Zeichnung

Innerhalb des Bootskörpers befindet sich ein fester Zylinder (5) in welchem sich ein fliegend gelagerter Kolben (6) befindet.

Eine Seite des Zylinders ist mit einem Deckel (8) fest verschlossen.

An der tiefsten Stelle des Zylinderdeckels befindet sich ein Stutzen (1) über welchen der Zylinder über Schläuche mit der Pumpe, dem elektromechanischem Ventil (2) und dem, das Boot umgebenden Wasser verbunden ist.

An der höchsten Stelle des Zylinderdeckels befindet sich ein Stutzen (7) über welchen der Zylinder anhand eines Schlauches mit der Entlüftung (3) und dem das Boot umgebenden Wasser verbunden ist.

Die Verbindungen vom Bootsinnenraum zur Umgebung sind wasserdicht ausgeführt.

An der offenen Seite des Zylinders befinden sich die Steuerelektronik und die Sende- und Empfangseinheit (4).

Exemplarisch für alle denkbaren Möglichkeiten ist als Sende- und Empfangseinheit eine Kombination aus einer Lichtquelle und einem lichtempfindlichem Widerstand dargestellt.

Beide Bauteile sich, ebenfalls beispielhaft dargestellt, außerhalb des Zylinders.

Ebenfalls sind die Steuerleitungen für den Pumpenmotor und das Ventil dargestellt.

Claims (10)

1. Tauchvorrichtung für Modellunterseeboote dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem mindestens einseitig festverschlossenem Zylinder (5) ein fliegend gelagerter Kolben (6) befindet, wobei der sich so ergebende "Hubraum" über einen Stutzen (1) mindestens einer Pumpe und entsprechende Leitungen mit dem das Modellunterseeboot umgebenden Wasser verbunden ist,
daß das für die Einleitung- bzw. für die Rückgängigmachung des Tauchvorganges erforderliche Wasservolumen durch mindestens eine Pumpe in den Hubraum hinein und wieder heraus pumpbar ist,
daß in der Schlauchverbindung zwischen Tauchtank und Außenöffnung ein Absperrventil (2) enthalten ist,
daß die Position des Kolbens (6) durch eine an der zum Bootsinnenraum hin offenen Seite des Zylinders angeordnete Vorrichtung (4) erfaßt und in für die Fernsteuerung verwertbare Signale und Steuerbefehle umgewandelt wird,
daß der Hub des Kolbens (6) durch Endschalter begrenzt ist.

2. Tauchvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der fest verschlossenen Seite des Zylinders über eine Stutzen-Schlauch-Kombination zum Zwecke der vollständigen Entlüftung des Tauchsystems eine nach der durchgeführten Entlüftung verschließbare Verbindung zur Umgebung des Modellunterseebootes herstellbar ist.

3. Tauchvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Systems so gewählt sind, daß der Kolben ohne weitere Führung, bzw. Führungsvorrichtungen klemmungsfrei durch den durch die Pumpe(n) erzeugten Druck in beide Richtungen bewegbar ist.

4. Tauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch Dichtungen den Hubraum und den Innenraum des Modellunterseebootes vollständig gegeneinander abdichtet.

5. Tauchvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der Position des Kolbens eine Sender- und Empfängerkombination für verwertbare Signale, und eine Meßvorrichtung ist.

6. Tauchvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl Sender als auch Empfänger an der zum Bootsinnenraum offenen Seite des Zylinders befinden, wobei Kolbenrückseite und der freie Zylinderraum als Reflektor für die vom Sender ausgesandten Signale dienen.

7. Tauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender an der Kolbenrückseite befestigt ist, und daß sich der Empfänger an der zum Bootsinnenraum offenen Seite des Zylinders befindet.

8. Tauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger an der Kolbenrückseite befestigt ist, und daß sich der Sender an der zum Bootsinnenraum offenen Seite des Zylinders befindet.

9. Tauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausfall von Sender und/oder Empfänger zum automatischen Lenzen des Kolbentanks führt.

10. Tauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß Anfangs- und Endstellung des Kolbens durch Justiermöglichkeiten definierbar und einstellbar sind.