EP2862232B1 - Underwater antenna apparatus comprising a non-stationary antenna and underwater vessel - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an underwater antenna device having a mobile antenna, a retracting device and a repositioning device, wherein by the extension device of the antenna an extension force in an outward force direction and the remindpositionierungs adopted the antenna of the Ausfahrkraft oppositely acting counterforce in a counter force direction can be impressed and an underwater vehicle, which a Underwater antenna device comprises.
- both the torpedo and the launching platform of the torpedo for example a submarine, each have an optical waveguide coil, from which the optical waveguide is unwound during the course of the torpedo or the journey of the submarine.
- OE 10 2009 040152 A1 discloses a long haul (remote) controlled torpedo having an antenna section with an extendible radio antenna and radio communication devices for transmitting and / or receiving.
- the radio antenna of the known torpedo is, for example, telescopically formed and has such a length in order to be able to reach the water surface in the submerged state of the torpedo, in order to do so to establish a communication link or at least to be able to receive data from a satellite-based navigation system.
- the torpedo is guided to the destination area.
- the torpedo can also transmit current and / or previously stored data to a control center via the radio antenna.
- the control center receives precise data of the target torpedo, which is useful for the location information in the control center.
- the torpedo can also receive new data via the communication link, eg new target data or shutdown commands.
- the torpedo travels close to the surface of the water and extends the radio antenna so far that it is in the overwater area and can build up an undisturbed radio link. Due to the telescopic design of the radio antenna, a relative to the caliber of the torpedo significantly increased extension length of the radio antenna can be provided so that a breakthrough of the torpedo is prevented by the water surface. Nevertheless, the contact by extending the radio antenna is a sensitive event, in which it must be avoided that the torpedo betrays or can be located when approaching the target by the extension and retraction of the radio antenna in shallow water. The lowest possible retraction and extension of the radio antenna must be ensured even after several operations of the radio antenna. In addition, the radio antenna must be smoothly retractable and retractable even after prolonged storage of the torpedo.
- the WO 2004/039666 A1 discloses a discharge device for an underwater towed antenna, which is guided from the stern of a watercraft in the open water. Likewise, the FR 2 851 339 A1 a dragged, passive sonar.
- the US 3,158,865 A discloses an antenna structure of telescopic segments, which is extended by introducing compressed air and retracted by a roping rope.
- the present invention has for its object to improve the prior art and to ensure a reliable retraction and extension of the radio antenna in particular with a compact design of the torpedo.
- the object is achieved by an underwater antenna device with a mobile antenna according to claim 1.
- an underwater antenna device for a manned or unmanned underwater vehicle can be provided in which the above-described disadvantages of the prior art are eliminated.
- the antenna can be retracted and extended several times.
- the extension and retraction can be extremely quiet.
- the "underwater antenna device” is specially designed.
- the antenna is corrosion resistant and waterproof, so that penetration of (salt) water is excluded even over long periods.
- a "portable antenna” is an antenna whose positioning is defined horizontally and / or vertically.
- a simple implementation can be carried out by an antenna arranged on a pivotable joint.
- the antenna may comprise an antenna dish for amplifying the signals.
- the “extension device” imprints the antenna on an “extension force” in the "outward force direction” so that the antenna undergoes a change of location.
- this can be done by a compression spring or a tension spring of the antenna imprints an extension force.
- the direction of extension can be described mathematically as the respectively acting force vector.
- the “repositioning device” is a device which is separate from the extension device and which, independently of the extension device, imposes a "counterforce” on the antenna in a "counter-force direction".
- a simple implementation for example, a pull rod, the locked or slidably counteracts the tension spring or compression spring of the extension, so that the position of the antenna results from the interaction of Ausfahrkraft and counterforce.
- the antenna Due to the size and direction of the counterforce and the size and direction of the extension force, the antenna is "defined mobile", so that a desired position is controllable or adjustable available.
- the retraction position represents in particular the hydrodynamically most meaningful, in particular most compact form of the underwater antenna device.
- the extended position is in particular the position in which a transmission and reception takes place by means of the antenna.
- the intermediate position can represent a position between each of the two extreme positions (retracted position and extended position).
- the outward force direction and the counter-force direction are arranged parallel to one another or form an angle with an angle value greater than 0 ° or greater than 5 ° or greater than 15 ° or greater than 45 ° or greater than 65 ° or greater than 90 °.
- angles can be achieved in particular by externally applying the repositioning device to the antenna. Depending on the place of attachment, corresponding angle values result.
- the angle values are given in degrees.
- the repositioning device can comprise a cable drum with a cable and the cable can be arranged in particular on the antenna and the cable drum, in particular on a fixed location of the underwater antenna device, and the cable drum be assigned a drive device, by which in particular the cable drum a rotation can be imposed so that the winding causes a winding or unwinding.
- the rope length is a direct proportionality to the positioning of the antenna and thus the retraction position, intermediate position and extended position can form.
- the counter-force direction can be defined defined and / or changed by rolling and deflection.
- the use of the cable drum is particularly advantageous because it can provide a very compact and thereby effective repositioning device.
- a "rope drum”, also called a winch, is in principle a device with which you can pull something with the help of a rope.
- the rope is usually wound on a driven by a motor or by muscle cylindrical drum.
- the “rope” (winch rope) may be a conventional rope, in the present case stainless steel cables or plasma parts of, for example, “ultra-high molecular weight” polyethylene (PE-UHMW) are used.
- PET ultra-high molecular weight polyethylene
- the pulling power of the cable drum can be increased by using a pulley.
- the "fixed location” may both be a non-moving part of the underwater antenna device or may be on the body to which the underwater antenna device is attached. Overall, it must be ensured that the effect of the extension force can be controlled via a counter point by means of the counterforce.
- the “drive device” can control and / or regulating the cable drum in the forward or reverse direction are operated in rotation, so that the rope is unwound or unwound and therefore the position of the antenna is controlled or regulated.
- the drive device may comprise a stepper motor and / or the cable drum a slip clutch.
- a “slip clutch” is an automatic torque switching safety clutch that protects the antenna, drive assembly or other parts of the underwater antenna device from damage.
- a “stepping motor” is a linear motor or a synchronous motor in which the rotor (rotatable motor part with shaft) can be rotated by a minimum step angle or multiples by a controlled stepwise rotating electromagnetic field of the stator coils (non-rotatable motor part).
- the repositioning device has a drive shaft, on which the cable drum is arranged in particular displaceable, and a synchronization element, wherein cable drum, drive shaft and synchronization element are arranged such that a cable departure point is guided at a height of the antenna.
- the cable drum can be tracked according to the rope layer on the drive shaft or on the other hand, by, for example, a fixed eyelet, the rope are guided by deflection exactly.
- the controlled tracking of the cable drum on the drive shaft can be done for example by a linear motor, which determines the position of the cable via a sensor system, such as a camera and associated evaluation, and readjusted accordingly.
- a linear motor which determines the position of the cable via a sensor system, such as a camera and associated evaluation, and readjusted accordingly.
- the "rope departure point" is in particular the place where the rope lies in direct alignment with the antenna.
- the antenna may be configured as a telescopic antenna having at least a first section and a second section displaceable therewith, and in particular only one section forming a radio antenna.
- a vertically extendable antenna can thus be provided, in which only the portion of the antenna (radio antenna) protrudes from the water, which is relevant for the signal transmission or the signal reception.
- such an antenna is difficult to detect or detected by surface vehicles.
- the two “sections” can be designed such that they can be moved into one another or to one another are.
- a section designed as a fixed outer telescopic tube with elliptical, circular or cuboidal cross-section this section then carries the actual radio antenna.
- the telescopic antenna has a third section, a fourth section, a fifth section or further sections.
- the telescopic antenna is extendable according to the additional sections.
- a signal and / or power supply of the radio antenna can be arranged within the telescopic antenna. Also, a signal processing and thus electronics can be arranged in the antenna.
- the ambient medium water can not affect the power supply or signal supply and the protection costs for the components is reduced accordingly.
- the "power supply” may in particular comprise a voltage and thus power supply of the antenna or the electronics. This is particularly advantageous with active antennas.
- the "signal supply” in the simplest form comprises a cable or a coaxial cable, via which the signals to be transmitted or received are conducted.
- the cable is guided inside the telescopic antenna.
- parallel guiding of the extension force direction and the counter force can be realized. This leads in particular to an effective extension and retraction of a vertical telescopic antenna.
- the extension device may comprise a hydraulic device (hereinafter referred to as hydraulic solution) and / or a pneumatic device (hereinafter referred to as pneumatic solution) and / or an electric motor (hereinafter referred to as an electric motor solution) which permanently or switchably adjusts the antenna imprint the extension force.
- hydraulic solution a hydraulic device
- pneumatic solution a pneumatic device
- electric motor solution an electric motor which permanently or switchably adjusts the antenna imprint the extension force.
- a piston located inside the telescopic antenna can be operated, which impresses the extension force on the antenna.
- the antenna can be acted piston-free with the extension force, in particular, the cavity of the telescopic antenna is subjected to a pressure.
- a one-way valve can direct the pressure to the outside, for example in a reservoir.
- the underwater antenna device comprises an antenna position sensor.
- the position of the antenna can be determined both directly and indirectly.
- the position of the antenna can be determined by means of a distance meter or optically.
- indirect determination for example, the step data of the pulley and the associated stepping motor can be evaluated.
- the object is achieved by an underwater vehicle, in particular an underwater runner, which has a subsea antenna device described above.
- the extension of the radio antenna can be done pneumatically via a pneumatically / hydraulically actuated telescopic cylinder.
- a constantly acting static pressure is applied in particular to the telescopic cylinder, wherein the pull cable holds the telescopic cylinder in the retracted position.
- the radio antenna is pneumatically opened under the effect of the static pressure.
- the combination according to the invention of a pneumatically / hydraulically initiated extension movement of the antenna and retraction by means of a pull cable can provide a safe and permanently operable actuating device for the radio antenna in the small space available for a torpedo or an antenna section of the torpedo.
- a telescopic cylinder is to be understood in particular as meaning a component having a plurality of telescopic tubes guided in parallel, which may be under static pressure, i. pneumatically operated, move apart. In the retracted position (retracted position) of the telescopic cylinder while the telescopic tubes are pushed into each other.
- the traction cable In the retracted position, the traction cable can be wound onto the cable drum so far that the tensile force exerted on the traction cable is greater or at least equal to the traction exerted by the pressure on the telescopic cylinder in the opening direction.
- the telescopic cylinder comprises a plurality of telescoping tubes guided in parallel, which are extendable from a fixedly arranged outer cylinder tube, wherein the telescopic telescopic tube carries the radio antenna.
- the fixedly arranged outer cylinder tube is thereby pressure-tightly secured in the housing of the torpedo or the antenna section of the torpedo in the hydraulic solution, so that static pressure builds up inside the cylinder tube, by means of which the telescopic tubes are extended.
- the most extendable telescopic tube which is the inner telescopic tube in one embodiment of the invention, carries the radio antenna, which can thus be extended over the full extension length of the telescopic cylinder from the torpedo or the antenna section.
- the arrangement of a radio antenna at the extendable end of the telescopic cylinder may be advantageous if an antenna cable of the radio antenna extends in an inner space of the telescopic tubes.
- the internal guide of the antenna cable can provide a high-quality signal transmission, so that error-prone contacts between the cylinder tubes, for example sliding contacts, can be dispensed with.
- the antenna cable is advantageously a high-frequency coaxial cable.
- a compact design is given when the cable drum is arranged for winding and unwinding of the pull rope on an inner side of the telescopic tube, wherein the pull rope passes through the telescopic tube.
- the traction cable is with the telescopic telescopic tube, i. preferably connected to the inside telescopic tube. In a winding of the pull rope, therefore, the most extensible telescopic tube is first obtained, this telescopic tube entrains the other telescopic tubes.
- the radio antenna is received in a dish-shaped antenna carrier, which is connected to the telescopic telescopic tube and the other extendable telescopic tubes at least partially radially overlaps, whereby the traction cable overtakes the antenna carrier and this entrains the other telescopic tubes by its radial overlap ,
- the inclusion of the radio antenna in a dish-shaped antenna carrier can also have the advantage that the radio antenna can be made very small, For example, as an antenna board or patch antenna, and can be connected via the inside antenna cable with a receiving or transmitting device of the torpedo.
- the outer telescopic tube which is guided in the fixed cylindrical tube, formed with a larger cross-sectional length in the longitudinal direction of the torpedo as a cross-sectional width in the transverse direction of the torpedo, so that with high rigidity, a comparatively small reference surface is given in the flow of the telescopic tube.
- the outer telescopic tube is in the extended state of the radio antenna in the water and is circulated according to the speed of the torpedo, so act on the telescopic cylinder fluid mechanical forces. Due to the aerodynamic design of the cross section of the outer telescopic tube with the smallest possible width, but a large cross-sectional length, a high bending stiffness is achieved, at the same time the flow resistance is reduced.
- the cross section of the outer telescopic tube is designed with other aerodynamic cross sections, for example, with an oval shape with a small cross-sectional width.
- a cross-sectional configuration with two approximately parallel planar sections and in the longitudinal direction of the torpedo front and rear rounded surfaces can be used.
- the antenna cable may be formed in a portion of the interior as a spiral cable, which is short in the relaxed state and expands at train during the extension of the radio antenna.
- the training secures as a spiral cable a defined return of the antenna cable to the starting position during the retraction of the antenna.
- the spiral cable can be provided with a twist protection, to counteract a hooking of the turns of the spiral cable or even a knot formation.
- the twist protection is, for example, a winding of an elastic spring along the antenna cable.
- the traction cable runs within the windings of the spiral cable.
- the pull cable thereby guides the windings of the spiral cable, so that trapping of the antenna cable between the pull cable and the telescopic tubes can be avoided, in particular during the movement of the telescopic cylinder.
- the cable drum can advantageously be driven by a drive device in both directions of rotation, so that the telescopic cylinder is controlled under the action of the extension force and can be extended in dependence on the rotational movement of the drive device or the cable drum.
- the telescopic cylinder moves synchronously with the movement of the cable drum, since the constant tensile force in the pull rope prevents uncontrollable, rapid export movement due to the pneumatic actuation of the telescopic cylinder.
- the cable drum is drivable via a self-locking gear, whereby the cable drum is movable exclusively by actuation via the drive means, since the self-locking of the gear teeth counteracts movement of the transmission due to cable forces on the cable drum. This ensures a standstill of the cable drum, if no drive, and precluded an uncontrolled movement of the cable drum.
- the transmission is a worm gear whose self-locking thread allows accurate transmission of the rotational forces and rotation angle of the drive device.
- the self-locking gear ensures in particular the cable drum against a reverse rotation due to the tensile force in the pull rope when the telescopic cylinder is held with a prestressed pull rope in the retracted position.
- the bias in the traction cable can be achieved by winding a larger cable length when retracting the telescopic cylinder, as that corresponds to the extension length of the telescopic cylinder.
- a slip clutch is arranged between the drive device and the cable drum.
- the slip clutch is a torque-switching safety clutch. It opens at a certain tension in the pull rope, at which the rated torque of the slip clutch is reached, which the Slip clutch triggers and separates the transmission of drive power.
- the slip clutch can be a magnetic clutch, which is wear-free and maintains its rated torque even after a long time without actuation.
- the magnetic coupling avoids the possible in mechanical sliding clutches after prolonged storage time bonding the clutch linings.
- An underwater vehicle provided with an underwater antenna device underwater with a magnetic coupling in the drive train is therefore immediately ready for use even after a long time. Due to the bias of the pull rope is kept taut in the retracted position of the telescopic cylinder, so that a precise control of the unwound rope length is possible and also a contact of the pull cable can be excluded with the inner wall of the telescopic cylinder.
- the drive device may comprise a stepping motor, so that a conclusion can be drawn about the angle of the motor movement (step) on the associated movement of the cable drum.
- the stepping motor can be put into operation over a predetermined number of steps, which corresponds to the intended cable length for extending the radio antenna.
- the stepping motor is moved in the opposite direction of rotation over a likewise determined number of steps, wherein the number of steps when retracting the radio antenna with the number of steps of the stepping motor when extending the radio antenna can be tuned.
- the rope length wound up during retraction of the radio antenna can be higher by a certain amount than the extension length of the telescopic cylinder, whereby component tolerances and changes in length of the traction cable due to changed external conditions can be compensated.
- the drive of the radio antenna via a winding and unwinding of the always tensioned pull rope can thereby always be adjusted, e.g. to temperature-induced changes in the pressure in the pneumatic solution or to an operational or age-related elongation of the pull rope, for example due to friction or flow phenomena due to the tensile load.
- the slip clutch can ensure the controllability of the retractable radio antenna over the rope length, since the pull rope is set under tension during unwinding, but excessive tension is prevented by the triggering of the slip clutch.
- the nominal torque of the slip clutch determines the rope length wound up by the cable drum during the running-in process of the radio antenna. The nominal torque of the slip clutch is thus matched with the desired cable length during winding such that a tensile stress is given in the pull rope.
- the cable drum is guided longitudinally displaceable on a drive shaft and coupled to a independently guided longitudinally displaceable synchronization element such that a cable outlet of the cable drum a fixed point of departure at the level of the center of the telescopic cylinder is tracked. In this way it can be ensured that during the operation of the cable drum, the pull rope is in each angular position of the cable drum in the intended vertical position in the interior of the telescopic cylinder.
- the departure point of the traction cable is advantageously located in the center of the cross section of the telescopic cylinder, so that a vertical guidance of the traction cable is guaranteed.
- the tracking of the rope outlet ensures that the unwound or wound rope length is exactly in line with the rotation of the rope drum.
- the accuracy of the control of the unwound or wound rope length can be further improved if the pull rope is accommodated in a circulating on the circumference of the cable drum rope groove.
- the synchronization element cooperates with the drive shaft via a thread which has the same pitch as a rope groove of the cable drum.
- the rope groove is a circumferential groove on the circumference of the cable drum, in which the pull rope is wound with a defined pitch.
- a pressure chamber of the telescopic cylinder in the pneumatic solution is advantageously connected to a gas source, which provides a pressurized gas.
- the gas source can be designed such that during operation of an underwater vehicle constantly static pressure acts on the telescopic cylinder.
- the traction cable holds the telescopic cylinder against the pneumatic forces in the retracted position (hereinafter also referred to as the closed position), wherein the extension and retraction of the radio antenna can be controlled precisely via the drive of the cable drum.
- the pressure source may be a gas storage, is stored in the compressed gas, wherein the gas storage is connected via a pressure reducing unit with the pressure chamber.
- the gas for the pneumatic actuation of the telescopic cylinder is provided in the gas reservoir at a pressure higher than the operating pressure, wherein the pressure reducing unit regulates the operating pressure. Due to the higher pressure in the gas storage gas volume can be tracked for a variety of opening operations of the radio antenna to keep the operating pressure in the pressure chamber substantially constant. An operating pressure of about 4.5 bar has been found to be advantageous.
- pressure sources are provided which, if required, provide gases by physical or chemical means and thereby generate the pressure required for actuating the telescopic cylinder.
- the pressure chamber is connected to a surge tank.
- the compressed air for the actuation of the telescopic cylinder is stored back due to the expansion of the pressure volume through the expansion tank and acts on the next extension of the radio antenna. Venting is not required, so that a working volume of the working gas, except for leakage or leakage through leaks, is permanently maintained. After a communication process of the radio antenna at most little gas volume to compensate for any leakage and leaks of the system to maintain the intended operating pressure must be nachgeschreibt.
- the telescopic cylinder may be pressure-tightly connected to a pressure housing of the torpedo, the interior of which is part of the pressure chamber, wherein the cable drum is arranged in the pressure housing.
- the pull rope is therefore located over its entire length within the pressure chamber, so that a simple sealing of the pressure chamber is possible.
- the cable drum can be arranged particularly close to the inner end of the telescopic cylinder, so that a compact design in the available space inside the torpedo space is possible.
- the pressure housing may have a pressure relief valve, so that a vent of the pressure housing is possible, for example, after performing an exercise with a torpedo.
- the pressure relief valve allows a flushing of the pressure chamber with a suitable medium to moisture Remove from the pressure chamber and allow a longer storage of the torpedo.
- the underwater antenna device according to the invention with an extendable antenna can be installed, in particular with little effort, into a submerged rotor, in particular torpedo, constructed in a section, so that no complete redesign of the underwater rotor is required.
- the underwater antenna device according to the invention for retracting and extending a radio antenna is installed in an integrally constructed underwater vehicle.
- a method for extending and retracting an antenna of an underwater vehicle, in particular a torpedo wherein the antenna is extended via an extension force and an opposing counterforce, wherein the counterforce applied in particular by means of a pull rope and the antenna is held in a retracted position, wherein a drive a cable drum during extension and retraction of the telescopic cylinder is controlled such that the cable drum unwinds or reels a certain pitch of a pull rope (also called rope).
- a pull rope also called rope
- a longer cable length of the hauling rope (48) than an extension length of the telescopic cylinder wound when retracting the radio antenna is not limited.
- the drive of the cable drum is controlled by a slip clutch, wherein the pull rope is wound up during the retraction of the radio antenna until the triggering of the slip clutch.
- the insectsspulende rope length of the pull rope can be matched with the extension length of the telescopic cylinder and be shorter than the extension length.
- the cable drum is driven by means of a stepping motor, wherein the ascending or descending cable length is controlled by the number of step angles of the stepping motor.
- the stepping motor can be moved when extending the antenna over a predetermined Ausfahrigeiere forffespulende rope length.
- the stepping angles of the stepping motor can be counted until the slip clutch is triggered and the count value determined thereby can be taken into account in determining the extension step number for the rope length to be scarfed during the subsequent extension of the antenna.
- the step angle during the previous retraction of the radio antenna can be subtracted from a predetermined adaptation value.
- the cable drum is driven by a self-locking gear.
- the pull rope can be wound in a rope groove of the rope drum.
- the cable drum can be guided longitudinally displaceably on a drive shaft and by a synchronization element (62) a cable outlet of the cable drum can be tracked to a fixed point of departure at the level of the telescopic cylinder.
- the synchronization element can interact with the drive shaft via an adjusting thread, which has the same pitch as the rope groove of the cable drum.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a sectionally formed torpedo 1.
- the bow of the torpedo 1 is formed by a sonar head 2, which has a torpedo sonar for reconnaissance of the vicinity of the torpedo 1.
- a section 3 has an explosive charge.
- this section is provided as a training section with means to recover the torpedo 1 after a practice trip and to be able to salvage.
- the torpedo 1 includes a plurality of battery sections 4, 5, 6, 7, which in the embodiment shown centrally are arranged to achieve a uniform weight distribution.
- the torpedo 1 further comprises a control section 8 and an antenna section 9, which will be described later.
- the antenna section 9 has a radio antenna 10 which is telescopically extendable. In the antenna section further radio communication devices for transmitting and / or receiving are arranged.
- the antenna section 9 can be installed with little effort in a sectionally formed torpedo 1, so that no complete redesign of torpedoes is required.
- the antenna section 9 has an interface, not shown, by means of the position data of the control section 8 obtained via the radio antenna 10 can be fed. Taking into account the position data obtained, the control section 8 generates control signals for controlling the rudder devices 11, 12 of the torpedo 1 for determining the course or depth of the torpedo 1.
- the torpedo 1 further comprises a message conductor section 13 and a drive section 14, in which a motor for driving two counter-rotating propellers 15, 16 is arranged.
- the rudders 11, 12 are part of a rudder section 17.
- the antenna section 9 is described below with reference to FIGS. 2 to 10 described in more detail. For the same components in each case the same reference numerals are used in all drawing figures.
- the antenna section 9 comprises a torpedo housing 18 with the caliber of the torpedo 1 provided.
- the respective adjacent sections of the torpedo 1 can be connected to the end faces 19, 20.
- the antenna section 9 has a radio antenna 10, which is extendable via a pneumatically actuated telescopic cylinder 21. In the retracted position of the radio antenna 10 flush with the torpedo housing 18 is given or the radio antenna 10 is retracted beyond the surface of the torpedo housing 18 addition, so that the radio antenna 10 does not affect the caliber of the torpedo.
- the telescopic cylinder 21 comprises a plurality of parallel telescoped telescopic tubes 22, 23, 24, 25, which are arranged in a radial direction in the antenna section 9.
- the telescopic cylinder 21 is arranged in the radial direction of the torpedo 1 such that the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 in the intended orientation of the torpedo 1 upwards, i. in the direction of the water surface, are extendable.
- the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 are received in a fixed outer cylinder tube 26 which extends through an opening in the torpedo housing 18 into the interior of the antenna section 9 and pressure-tight in the torpedo housing 18 is inserted.
- a pot-shaped insert 27 is inserted with a conical bearing surface in the opening of the torpedo housing 18.
- a bearing support 28 is screwed, which has a sliding bearing 29 for the outer telescopic tube 22 and on the end face of the cylinder tube 26th rests.
- the bearing carrier 28 is sealed by means of a sealing ring 28 a relative to the insert 27.
- the inner cylinder tube 25 which is the most extensible, carries a dish-shaped antenna carrier 30, in which the radio antenna 10 is received.
- the radio antenna 10 is connected via an antenna cable 31, which passes through the antenna carrier 30, with a signal processing device, not shown.
- the antenna cable 31 extends through the inner space 32 of the inner cylindrical tube 25.
- the radio antenna 10 is arranged on the outside of the antenna carrier 30 and is in particular an antenna board.
- the radio antenna 10 is held with a socket 32 under a permeable for radio signals potting compound 33 to the antenna carrier 30.
- the antenna carrier 30 is inserted with a pin 39 in the inner telescopic tube 25 and fixed there, namely in the illustrated embodiment via a thread.
- the antenna carrier 30 covers the extendable telescopic tubes 22, 23, 24, 25 and therefore places when retracting the telescopic cylinder 21 successively to the extended ends of the respective telescopic tubes 22, 23, 24, 25 and pushes them into one another.
- the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 are guided in themselves, wherein in each case at the rearward in the extension ends of the telescopic tubes 22, 23, 24, 25, a 30 radially outwardly guided stop 34 (FIG. Figure 6 ) is trained.
- the stops 34 are each extendable to an inner stop, which at the respective the relevant telescopic tube 22, 23, 24, 25 surrounding pipe is mounted.
- the stops 34 limit the extension length of the telescopic cylinder 21 by cooperation of the stops, which extend to the outer ends in the extension direction of the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 into the interior of the telescopic cylinder.
- These stops are each formed by a insert ring 35.
- the insert ring 35 is inserted in each case into a groove which is formed on the inside of the respective tube.
- a stop on the stationary cylinder tube 26 is provided for the outer telescopic telescopic tube 22 .
- the stop for the outer telescopic telescopic tube 22 is formed by the bearing bracket 28, which protrudes to form the stop in the space of the outer telescopic telescopic tube 22 and the fixed cylindrical tube 26.
- the Einlegeringe 35 are at the respective telescopic tubes 22, 23, 24, 25 at different distances to the respective associated attacks the inner ends of the telescopic tubes 22, 23, 24, 25, so slightly different extension lengths are formed and tilting of the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 counteracted when retracting the radio antenna 10.
- the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 are each guided at both ends, wherein at the front in the extension direction ends of the telescopic tubes 22, 23, 24 each have an inner sliding bearing 36 is arranged.
- the outer telescopic tube 22 is guided in the sliding bearing 29, which is inserted into the bearing carrier 28.
- the plain bearings 36 for the inner telescopic tubes 23, 24, 25 are formed as peripheral plain bearing bushes.
- sliding bearing strips are provided as plain bearings.
- the respective ends of the telescopic telescopic tubes 22, 23, 24, 25, which extend in the direction of extension, are guided over the radial stops 34, which extend as far as the inner surface of the adjacent tube and have guide means.
- the telescopic tubes 22, 23, 24, 25 are produced as turned parts from a semifinished product, so that optimum wall thicknesses and precisely arranged grooves for the arrangement of the plain bearings 36 and the grooves for the insert rings 35 can be formed.
- the telescopic cylinder 21 comprises in the present embodiment, four concentrically arranged telescopic tubes 22, 23, 24, 25, wherein the inner three telescopic tubes 23, 24, 25 are formed with a circular cross-section.
- the outer telescopic tube 22, which is guided in the fixed cylindrical tube 26, is formed with a larger cross-sectional length in the longitudinal direction of the torpedo 1 than a cross-sectional width in the transverse direction of the torpedo 1, cf. Figure 4 ,
- the outer telescopic tube 22 has an elongate cross-section with a greater length in the longitudinal direction of the torpedo than a cross-sectional width in the transverse direction of the torpedo.
- the outer telescopic tube 22 for an oval Cross-section with two parallel planar sides, which are connected by round end faces. In this way, a high bending stiffness is given in the longitudinal direction of the torpedo while simultaneously reducing the inflow area, so that the flow-mechanical forces acting on the telescopic tube 22 from the inflowing water when the telescopic cylinder is extended are reduced.
- the outer telescopic tube 22 is formed with other deviating from the circular shape, flow-favorable cross-sections.
- fixed bearing support 28 is formed in a corresponding deviating from the circular cross-section, wherein the sliding bearing 29 of the bearing support 28 is formed as a bearing strip.
- the sliding bearing 29 is a component made of plain bearing material with a cross section corresponding to the telescopic tube 22.
- the pressure chamber 38 of the telescopic cylinder 21 is limited by the pin 39 of the antenna carrier 30 and by an annular piston 40 which is attached to the inner end of the deviating from the circular telescope tube 22.
- the pressure chamber 38 therefore has a pneumatic active surface, which is formed from a circular partial surface of the pin 39 and an annular partial surface of the piston 40 of the outer telescopic tube 22.
- the piston 40 seals the pressure chamber 38 against the fixed cylinder tube 26 and at the same time forms a stop which cooperates with the stop of the bearing carrier 28 and limits the Auszugsweg the outer telescopic tube 22.
- the antenna section 9 also has a gas reservoir 41.
- the gas storage 41 is a gas cylinder mounted in the antenna section 9, in which a compressed gas supply is provided.
- the gas reservoir 41 is connected via a high-pressure line 42 to a pressure-reducing unit 43, which communicates via a low-pressure line 44 with the pressure chamber 38.
- the high pressure line 42 and the low pressure line 44 are each connected via a sleeve 45 to the pressure reducer unit 43.
- the pressure reducing unit 43 is set to the intended operating pressure in the pressure chamber 38, with which the telescopic cylinder 21 is operated.
- the pressure reducing unit 43 lowers the comparatively high static pressure in the gas cylinder of, for example, 200 bar to the operating pressure of, for example, 4.5 bar. Due to the high pressure in the gas cylinder, a large supply of gas for a variety of pneumatic operations of the telescopic cylinder 21 is provided.
- a surge tank 46 is also connected, which substantially increases the volume of the pressure chamber 38. Therefore, a compression when retracting the telescopic cylinder 21 leads to a significantly lower increase in the operating pressure in the pressure chamber 38 than without such a surge tank 46.
- the increase in the operating pressure is due to the arrangement of the surge tank 46 about 30%, the compressed operating gas in the expansion tank 46 supports the extension of the radio antenna 10 at the next extension maneuver.
- the static pressure in the pressure chamber 38 acts both on the annular surface of the piston 40 of the outer telescopic tube 22 and on the circular active surface of the pin 39 of the antenna carrier 30.
- the annular effective area of the piston 40 is greater than the effective area of the antenna carrier 30, so at an extension of the telescopic cylinder 21, first the outer telescopic tube 22 is pneumatically moved.
- the telescopic tubes 23, 24 arranged in the middle between the inner telescopic tube 25 and the outer telescopic tube 22 are each coupled via coupling rings 47 to the respectively adjacent telescopic tubes and are taken along via the coupling rings 47 during the extension movement.
- the coupling rings 47 engage in each case in a groove at the free end of the respective telescopic tube 23, 24 and are received in an undercut on the respective outer adjacent telescopic tube 22, 23.
- the outer telescopic tube 22 is thus initially extended with the aerodynamic cross-section deviating from the circular shape, wherein the three concentrically arranged inside Telescopic tubes 23, 24, 25 are taken.
- the static pressure in the pressure chamber 38 pushes the inner telescopic tube 25 out, which in turn after reaching its extension length successively the two remaining central telescopic tubes 23, 24 moves.
- the telescopic cylinder is held by a pull cable 48 against the static pressure in the pressure chamber in the retracted rest position.
- the traction cable 48 is a textile rope which is fastened to the antenna carrier 30.
- a bolt 37 is provided in the pin 39 of the antenna carrier 30.
- the pull cable 48 is wound on a cable drum 49, which is arranged adjacent to the inner end of the telescopic cylinder 21, i. on the side of the telescopic cylinder 21, which is opposite to its pull-out direction.
- the antenna cable 31 is formed in a lying within the telescopic cylinder section 21 as a spiral cable 50, which on the one hand ensures that the antenna cable 31 during extension of the telescopic cylinder 21 over the intended extension length of the telescopic cylinder 21 is stretchable.
- the spiral cable 50 forms a guide for the traction cable, which is guided by the surrounding windings of the spiral cable 50.
- the elastic Extent length of the spiral cable 50 is matched with the extension length of the three concentric inner telescopic tubes 24, 25, 26.
- the antenna cable 31 is formed into a further spiral cable 51.
- the stretchable length of the second spiral cable 51 of the antenna cable 31 is matched with the extension length of the outer telescopic tube 22.
- the antenna cable is provided in the region of the spiral cable 50, 51 with a twist protection.
- the antenna cable 31 is wrapped in the spiral cable 50, 51 with an elastic wire or alternatively reinforced with a coil spring.
- the cable drum 49 is received in a pressure housing 52, whose interior communicates with the pressure chamber 38, so that the pull cable 48 is completely received in the pressure chamber 38. Elaborate pressure seals of the tension cable 48 are therefore unnecessary.
- the pressure housing 52 with the cable drum 49 disposed therein forms together with the telescopic cylinder 21 a structural unit, which is arranged in a cross-sectional plane of the torpedo 1, that extends between the opposite wall portions of the torpedo housing 18.
- the pressure housing 52 in this case has a mounting pin 53, which is received pressure-tight with the arrangement of a greased O-ring 54 in the torpedo housing 18.
- a Adjusting screw 55 and an accessible from outside the torpedoes 1 special screw 56 is arranged.
- the cable drum 49 is rotatably driven via a drive shaft 57 which is mounted in the pressure housing 52.
- the drive shaft 57 is part of the drive train of a drive device 58, which has a self-locking worm gear 59, a slip clutch 60 and an electric motor 61.
- the slip clutch 60 responds upon reaching its rated torque and separates the power transmission from the motor 61 to the cable drum 49.
- the slip clutch 60 is formed as a magnetic coupling and includes permanent magnets, whereby the slip clutch 60 is immediately ready for use even after prolonged storage without gluing components.
- the electric motor 61 drives the cable drum 49 in a direction of rotation that the pull cable 48 is discharged and thereby the telescopic cylinder 21 is pneumatically displaced from the operating pressure in the pressure chamber 38.
- the electric motor 61 drives the cable drum 49 in the opposite direction of rotation, so that the traction cable is wound on the cable drum 49 and thereby the antenna carrier 30 is retracted.
- the extension operations and the retraction operations of the radio antenna 10 are controlled via the commissioning of the drive means 58, wherein the cable drum 49 is moved by the drive means 58 by such a rotation angle, wherein the unwound Scope of the intended rope length corresponds.
- the self-locking worm gear 59 ensures that movements of the cable drum 49 can only be done with a motor drive.
- the nominal torque of the slip clutch 60, at which the slip clutch 60 triggers, is matched with the desired cable length of the pull cable 48 when retracting the radio antenna 10.
- the rated torque is selected or set such that the slip clutch 60 responds when reaching a certain wound rope length of the pull cable 48 when retracting the radio antenna 10 and the power transmission separates. In this way, the winding of the pull cable 48 when retracting the radio antenna 10 is stopped when the nominal torque of the slip clutch 60 is reached.
- the motor 61 is preferably designed for driving the cable drum 49 as a stepper motor.
- the stepping motor is moved by such a number of steps, which corresponds to the circumferential angle of the cable drum 49 with the intended rope length.
- Theconsspulende rope length which is associated with the stepper motor with the number of steps, is tuned with the réellespulenden rope length such that the pull cable 48 is in any operating position of the radio antenna 10 under tension.
- the motor 61 is moved over a smaller number of steps than during winding of the traction cable 48, so that upon extension of the radio antenna 10 always tension 25 remains in the traction cable.
- the slip clutch 60 ensures a winding up to the desired tension in the pull cable 48.
- the pull cable 48 is arranged freely and without contact with the telescopic cylinder and is always held by the cable drum 49 under tension, so that the antenna support 30 is held sealed in the closed position.
- the cable drum 49 is guided longitudinally displaceable on the drive shaft 57 and is coupled to a synchronization element 62 explained in more detail below such that the cable outlet of the cable drum is tracked to a fixed point of departure in the center of the telescopic cylinder 21.
- the acting on the cable drum 49 mechanism for tracking the cable outlet is described below with reference to Fig. 3 . 6 and the sectional views according to Fig. 7 to 10 explained.
- the drive shaft 57 extends in the longitudinal direction of the torpedo 1 through the pressure housing 52 and is mounted on the end walls 63, 64 of the pressure housing 52.
- one of the drive means 58 facing the end wall 63 is integrally formed in the pressure housing 52.
- an end wall 64 is arranged, which receives the free end of the drive shaft 57.
- the cable drum 49 is arranged longitudinally displaceable on the drive shaft 57.
- a positive Driving provided, so that the cable drum 49 is driven to rotate via the drive shaft 57.
- a slidingly arranged keyway 65 in the present embodiment.
- a feather key is incorporated in the cable drum 49.
- the cable drum 49 is provided with a circumferential cable groove in which the pull cable 48 is wound in a defined position. In each operating position of the radio antenna 10, the pull cable 48 is under tension, so that the pull cable 48 is held securely in the cable groove.
- the free end of the drive shaft 57 is provided with an adjusting thread 66 over a length which corresponds approximately to the length of the bobbin of the cable drum 49.
- the axial length of the provided with the adjusting thread 66 portion of the drive shaft 57 corresponds approximately to the intended displacement of the cable drum 49 in the tracking of the cable outlet.
- a disc-shaped synchronization element 62 is arranged, which is guided longitudinally displaceable independently of the cable drum 49 in the direction of the drive shaft 57.
- the axial guidance of the synchronization element 62 is provided by a guide rail 67 which is parallel to the drive shaft 57 through the pressure housing 52 is guided.
- the disc-shaped synchronization element 62 covers the cheek of the cable drum 49 and is guided with a radial nose 67a on the guide rail 67.
- the positively guided on the guide rail 67 nose 67a prevents a rotating entrainment of the synchronization element 62, whereby the synchronization element 62 is displaced from the adjusting thread 66 in the longitudinal direction of the drive shaft 57.
- the displacement of the synchronization element 62 in the longitudinal direction of the drive shaft 57 corresponds exactly to the pitch of the adjusting thread 66.
- the pitch of the adjusting thread 66 of the drive shaft 57 is equal to the pitch of the rope groove of the cable drum. In a full rotation of the drive shaft 57, therefore, the synchronization element 62 is displaced over a path which corresponds to the pitch between the wound turns of the pull cable 48.
- the synchronization element 62 acts in the direction of the longitudinal direction of the drive shaft 57 on the longitudinally displaceably arranged cable drum 49 and therefore causes according to its leadership on the adjusting thread 66 upon rotation of the drive shaft 57 a tracking of the cable outlet of the cable drum 49th
- the axial driver 68 is kinematically connected to the drum cheek 69 via a coupling disk 70.
- the coupling disk 70 is designed in two parts with two roughly semicircular segments 70a, 70b ( Figure 8 ).
- the disk segments 70a, 70b are each fastened to the cable drum 49 by means of screw or rivet connections.
- the inner radius of the disc segments 70a, 70b which determines the diameter of the coupling disc 70 in the mounted state of the disc segments 70a, 70b, has a larger diameter than the drive shaft 57, so that the coupling disc 70 without engagement in the adjusting thread 66 in the longitudinal direction of the drive shaft 57 slidably is.
- the two-piece coupling disc 70 is easily mounted on the cable drum 49 by the disc segments 70 a, 70 b are placed in the space of the drum cheek 69 and the driver 68 to the drive shaft 57 and fixed to the drum cheek 69.
- a separating plate 71 is arranged in the pressure housing 52, which separates the part of the pressure housing 52, in which the cable drum 49 is movably arranged, from the rest of the pressure housing 52.
- the partition wall 71 is inserted into guides 72, which are formed on the respective opposite wall portions of the pressure housing 52.
- tabs 73 are provided, which are fixed to the end wall 64.
- the end wall 64 in which the drive shaft 57 is mounted, covers the part of the pressure chamber 38 with the cable drum 49 arranged therein.
- the pressure housing 52 is pressure-tightly closed by a closure wall 74, which covers the entire cross-section of the pressure housing 52.
- the end wall 74 is detachably mounted, so that the interior of the pressure housing 52 is accessible. In this way, a cable bushing 75 is accessible, which is arranged in the lying beyond the cable drum 49 subspace 76 of the pressure housing 52.
- the grommet 75 receives the antenna cable 31 and is sealed to the pressure chamber 38.
- a venting of the pressure chamber of the telescopic cylinder 21 is possible, so that moisture can be removed.
- a venting of the pressure chamber is, for example, Immediately after mounting the antenna section 9 for the removal of moisture or after test operations of the torpedo 1 advantageous to reduce the possibly increased by multiple antenna actuation operating pressure in the pressure chamber. In a normal operation of the torpedo 1 venting of the pressure chamber is not required or not desirable.
- the pressure release valve 77 is actuated, for example. After a practice shot to make the system depressurized. As a result, dangers that could arise from the pressurized torpedo, after the end an exercise / test shot safely excluded, such. B. a tearing of the textile rope. In addition, the risk of divers is excluded by the pressure equalization via the pressure relief valve 77.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Unterwasserantennenvorrichtung mit einer ortsveränderlichen Antenne, einer Ausfahreinrichtung und einer Rückpositionierungseinrichtung, wobei durch die Ausfahreinrichtung der Antenne eine Ausfahrkraft in einer Ausfahrkraftrichtung und durch die Rückpositionierungseinrichtung der Antenne eine der Ausfahrkraft entgegengesetzt wirkende Gegenkraft in einer Gegenkraftrichtung aufprägbar ist und ein Unterwasserfahrzeug, welches eine Unterwasserantennenvorrichtung aufweist.The invention relates to an underwater antenna device having a mobile antenna, a retracting device and a repositioning device, wherein by the extension device of the antenna an extension force in an outward force direction and the Rückpositionierungseinrichtung the antenna of the Ausfahrkraft oppositely acting counterforce in a counter force direction can be impressed and an underwater vehicle, which a Underwater antenna device comprises.
Es ist bekannt, Torpedos mittels eines über Lichtwellenleiter stattfindenden Datenaustauschs auf dem Weg zu einem Ziel zu führen. Dafür weist sowohl der Torpedo als auch die Abschussplattform des Torpedos, bspw. ein U-Boot, jeweils eine Lichtwellenleiterspule auf, von der während des Laufs des Torpedos bzw. der Fahrt des U-Boots der Lichtwellenleiter abgespult wird.It is known to conduct torpedoes on the way to a destination by means of a data exchange taking place via optical waveguides. For this purpose, both the torpedo and the launching platform of the torpedo, for example a submarine, each have an optical waveguide coil, from which the optical waveguide is unwound during the course of the torpedo or the journey of the submarine.
Die Reichweiten derartig kabelgeführter Torpedos sind begrenzt.
Zur Kontaktaufnahme über die Funkantenne fährt der Torpedo nahe der Wasseroberfläche und fährt die Funkantenne soweit aus, dass sie sich im Überwasserbereich befindet und eine von Wasser ungestörte Funkverbindung aufbauen kann. Durch die teleskopartige Gestaltung der Funkantenne kann eine gegenüber dem Kaliber des Torpedos deutlich erhöhte Ausfahrlänge der Funkantenne bereitgestellt werden, sodass ein Durchbrechen des Torpedos durch die Wasseroberfläche verhindert ist. Gleichwohl ist die Kontaktaufnahme durch Ausfahren der Funkantenne ein sensibles Ereignis, bei dem vermieden werden muss, dass sich der Torpedo bei seiner Annäherung an das Ziel durch das Ausfahren und Einfahren der Funkantenne im oberflächennahen Gewässer verrät bzw. geortet werden kann. Ein möglichst geräuscharmes Einfahren und Ausfahren der Funkantenne muss auch nach mehreren Betätigungen der Funkantenne sichergestellt sein. Darüber hinaus muss die Funkantenne auch nach längerer Lagerung des Torpedos störungsfrei ein- und ausfahrbar sein.To make contact via the radio antenna, the torpedo travels close to the surface of the water and extends the radio antenna so far that it is in the overwater area and can build up an undisturbed radio link. Due to the telescopic design of the radio antenna, a relative to the caliber of the torpedo significantly increased extension length of the radio antenna can be provided so that a breakthrough of the torpedo is prevented by the water surface. Nevertheless, the contact by extending the radio antenna is a sensitive event, in which it must be avoided that the torpedo betrays or can be located when approaching the target by the extension and retraction of the radio antenna in shallow water. The lowest possible retraction and extension of the radio antenna must be ensured even after several operations of the radio antenna. In addition, the radio antenna must be smoothly retractable and retractable even after prolonged storage of the torpedo.
Die
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern und insbesondere bei kompakter Bauweise des Torpedos ein zuverlässiges Einfahren und Ausfahren der Funkantenne zu gewährleisten.The present invention has for its object to improve the prior art and to ensure a reliable retraction and extension of the radio antenna in particular with a compact design of the torpedo.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Unterwasserantennenvorrichtung mit einer ortsveränderlichen Antenne gemäß Anspruch 1.The object is achieved by an underwater antenna device with a mobile antenna according to claim 1.
Somit kann eine Unterwasserantennenvorrichtung für ein bemanntes oder unbemanntes Unterwasserfahrzeug bereitgestellt werden, bei der die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden.Thus, an underwater antenna device for a manned or unmanned underwater vehicle can be provided in which the above-described disadvantages of the prior art are eliminated.
Weiterhin kann vorliegend gewährleistet werden, dass die Antenne mehrfach ein- und ausgefahren werden kann. Zudem kann das Ein- und Ausfahren äußerste geräuscharm erfolgen.Furthermore, it can be ensured in the present case that the antenna can be retracted and extended several times. In addition, the extension and retraction can be extremely quiet.
Um den speziellen Gegebenheiten unter Wasser gerecht werden zu können, ist die "Unterwasserantennenvorrichtung" speziell ausgestaltet. Insbesondere ist die Antenne korrosionsbeständig und wasserdicht, sodass ein Eindringen von (Salz-)Wasser auch über längere Zeiträume ausgeschlossen ist.In order to be able to cope with the special conditions under water, the "underwater antenna device" is specially designed. In particular, the antenna is corrosion resistant and waterproof, so that penetration of (salt) water is excluded even over long periods.
Eine "ortsveränderliche Antenne" ist eine Antenne deren Positionierung definiert horizontal und/oder vertikal veränderlich ist. Eine einfache Umsetzung kann durch eine an einem schwenkbaren Gelenk angeordnete Antenne erfolgen. Die Antenne kann zum Verstärken der Signale einen Antennenteller aufweisen.A "portable antenna" is an antenna whose positioning is defined horizontally and / or vertically. A simple implementation can be carried out by an antenna arranged on a pivotable joint. The antenna may comprise an antenna dish for amplifying the signals.
Die "Ausfahreinrichtung" prägt der Antenne eine "Ausfahrkraft" in "Ausfahrkraftrichtung" auf, sodass die Antenne eine Ortsveränderung erfährt. Für das Beispiel der an einem Gelenk angeordneten Antenne, kann dies dadurch erfolgen, dass eine Druckfeder oder eine Zugfeder der Antenne eine Ausfahrkraft aufprägt. Die Ausfahrkraftrichtung kann mathematisch als der jeweils wirkende Kraftvektor beschrieben werden.The "extension device" imprints the antenna on an "extension force" in the "outward force direction" so that the antenna undergoes a change of location. For the example of the arranged on a hinge antenna, this can be done by a compression spring or a tension spring of the antenna imprints an extension force. The The direction of extension can be described mathematically as the respectively acting force vector.
Die "Rückpositionierungseinrichtung" ist eine zur Ausfahreinrichtung separate Einrichtung, welche unabhängig von der Ausfahreinrichtung der Antenne eine "Gegenkraft" in einer "Gegenkraftrichtung" aufprägt. Eine einfache Realisierung ist beispielsweise eine Zugstange, die arretiert oder verschiebbar der Zugfeder oder Druckfeder der Ausfahreinrichtung entgegenwirkt, sodass sich aus dem Zusammenwirken von Ausfahrkraft und Gegenkraft, die Position der Antenne ergibt.The "repositioning device" is a device which is separate from the extension device and which, independently of the extension device, imposes a "counterforce" on the antenna in a "counter-force direction". A simple implementation, for example, a pull rod, the locked or slidably counteracts the tension spring or compression spring of the extension, so that the position of the antenna results from the interaction of Ausfahrkraft and counterforce.
Durch die Größe und Richtung der Gegenkraft und die Größe und Richtung der Ausfahrkraft ist die Antenne "definiert ortsveränderlich", sodass eine gewünschte Position ansteuerbar oder regelbar erhältlich ist.Due to the size and direction of the counterforce and the size and direction of the extension force, the antenna is "defined mobile", so that a desired position is controllable or adjustable available.
Durch dieses definierte "Positionieren" können die möglichen einzelnen Positionen der Antenne wie "Einfahrstellung", "Zwischenstellung" und/oder "Ausfahrstellung" erreicht werden. Die Einfahrstellung repräsentiert insbesondere die hydrodynamisch sinnvollste, insbesondere kompakteste Form der Unterwasserantennenvorrichtung. Die Ausfahrstellung ist insbesondere die Position, in welcher ein Senden und Empfangen mittels der Antenne erfolgt. Die Zwischenposition kann eine Position zwischen jeder der beiden Extrempositionen (Einfahrstellung und Ausfahrstellung) darstellen.Through this defined "positioning" the possible individual positions of the antenna, such as "retracting position", "intermediate position" and / or "extended position" can be achieved. The retraction position represents in particular the hydrodynamically most meaningful, in particular most compact form of the underwater antenna device. The extended position is in particular the position in which a transmission and reception takes place by means of the antenna. The intermediate position can represent a position between each of the two extreme positions (retracted position and extended position).
In einer Ausführungsform sind die Ausfahrkraftrichtung und die Gegenkraftrichtung parallel zueinander angeordnet oder bilden einen Winkel mit einem Winkelwert größer 0° oder größer 5° oder größer 15° oder größer 45° oder größer 65° oder größer 90° aus.In one embodiment, the outward force direction and the counter-force direction are arranged parallel to one another or form an angle with an angle value greater than 0 ° or greater than 5 ° or greater than 15 ° or greater than 45 ° or greater than 65 ° or greater than 90 °.
Somit können Alternativen bereitgestellt werden. Insbesondere mit der parallelen Anordnung kann ein rein vertikales oder rein horizontales Ein- und Ausfahren realisiert werden. Die Winkelwerte können insbesondere durch äußeres Ansetzen der Rückpositionierungseinrichtung an der Antenne erreicht werden. Je nach Ort des Ansetzens ergeben sich entsprechende Winkelwerte.Thus, alternatives can be provided. In particular, with the parallel arrangement, a purely vertical or purely horizontal retraction and extension can be realized. The angle values can be achieved in particular by externally applying the repositioning device to the antenna. Depending on the place of attachment, corresponding angle values result.
Vorliegend sind die Winkelwerte im Gradmaß angegeben.In the present case, the angle values are given in degrees.
Um eine besonders geeignete Realisierung der Rückpositionierungseinrichtung bereitzustellen, kann die Rückpositionierungseinrichtung eine Seiltrommel mit einem Seil aufweisen und das Seil insbesondere an der Antenne und die Seiltrommel insbesondere an einem festen Ort der Unterwasserantennenvorrichtung angeordnet sein und der Seiltrommel eine Antriebseinrichtung zugeordnet sein, durch welche insbesondere der Seiltrommel eine Rotation aufprägbar ist, sodass durch die Rotation ein Aufspulen oder Abspulen erfolgt.In order to provide a particularly suitable realization of the repositioning device, the repositioning device can comprise a cable drum with a cable and the cable can be arranged in particular on the antenna and the cable drum, in particular on a fixed location of the underwater antenna device, and the cable drum be assigned a drive device, by which in particular the cable drum a rotation can be imposed so that the winding causes a winding or unwinding.
Durch das Aufspulen oder das Abspulen des Seils kann eine besonders einfache Umsetzung des definierten Ortsveränderns bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Seillänge eine direkte Proportionalität zur Positionierung der Antenne und somit der Einfahrstellung, Zwischenstellung und Ausfahrstellung bilden kann. Insbesondere durch die Verwendung des Seils kann durch Rollen und Umlenkpunkte die Gegenkraftrichtung definiert festgelegt und/oder geändert werden.By winding or unwinding of the rope, a particularly simple implementation of the defined location change can be provided. This is particularly advantageous because the rope length is a direct proportionality to the positioning of the antenna and thus the retraction position, intermediate position and extended position can form. In particular, by the use of the rope, the counter-force direction can be defined defined and / or changed by rolling and deflection.
Das Verwenden der Seiltrommel ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da dadurch eine sehr kompakte und dabei effektive Rückpositionierungseinrichtung bereitgestellt werden kann.The use of the cable drum is particularly advantageous because it can provide a very compact and thereby effective repositioning device.
Eine "Seiltrommel", auch Seilwinde genannt, ist prinzipiell eine Vorrichtung, mit der man mit Hilfe eines Seils etwas ziehen kann. Dabei wird das Seil meist auf einer durch einen Motor oder durch Muskelkraft angetriebenen zylindrischen Trommel aufgewickelt.A "rope drum", also called a winch, is in principle a device with which you can pull something with the help of a rope. The rope is usually wound on a driven by a motor or by muscle cylindrical drum.
Das "Seil" (Windenseil) kann ein herkömmliches Seil sein, wobei vorliegend Edelstahlseile oder auch Plasmaseile aus beispielsweise "ultrahochmolekularem" Polyethylen (PE-UHMW) zum Einsatz kommen.The "rope" (winch rope) may be a conventional rope, in the present case stainless steel cables or plasma parts of, for example, "ultra-high molecular weight" polyethylene (PE-UHMW) are used.
Die Zugkraft der Seiltrommel lässt sich durch Einsatz eines Flaschenzuges steigern.The pulling power of the cable drum can be increased by using a pulley.
Der "feste Ort" kann sowohl ein nichtbeweglicher Bestandteil der Unterwasserantennenvorrichtung sein oder sich auch an dem Körper befinden, an welchem die Unterwasserantennenvorrichtung befestigt ist. Insgesamt muss gewährleistet sein, dass die Wirkung der Ausfahrkraft über einen Konterpunkt mittels der Gegenkraft gesteuert werden kann.The "fixed location" may both be a non-moving part of the underwater antenna device or may be on the body to which the underwater antenna device is attached. Overall, it must be ensured that the effect of the extension force can be controlled via a counter point by means of the counterforce.
Mittels der "Antriebseinrichtung" kann steuernd und/oder regelnd die Seiltrommel in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung rotierend betrieben werden, sodass das Seil auf- oder abgespult wird und mithin die Position der Antenne gesteuert oder geregelt wird.By means of the "drive device" can control and / or regulating the cable drum in the forward or reverse direction are operated in rotation, so that the rope is unwound or unwound and therefore the position of the antenna is controlled or regulated.
Um eine besonders genaue Steuerung oder Regelung mit hoher Wiederholgenauigkeit und eine verschleißunanfällige Unterwasserantennenvorrichtung bereitstellen zu können, kann die Antriebseinrichtung einen Schrittmotor und/oder die Seiltrommel eine Rutschkupplung aufweisen.In order to be able to provide a particularly precise control or regulation with high repeat accuracy and a wear-susceptible underwater antenna device, the drive device may comprise a stepper motor and / or the cable drum a slip clutch.
Eine "Rutschkupplung" ist insbesondere eine selbsttätig drehmomentschaltende Sicherheitskupplung, die die Antenne, die Antriebseinrichtung oder weitere Teile der Unterwasserantennenvorrichtung vor Beschädigung schützt.In particular, a "slip clutch" is an automatic torque switching safety clutch that protects the antenna, drive assembly or other parts of the underwater antenna device from damage.
Ein "Schrittmotor" ist ein Linearmotor oder ein Synchronmotor, bei dem der Rotor (drehbares Motorteil mit Welle) durch ein gesteuertes schrittweise rotierendes elektromagnetisches Feld der Statorspulen (nicht drehbarer Motorteil) um einen minimalen Winkel (Schritt) oder sein Vielfaches gedreht werden kann.A "stepping motor" is a linear motor or a synchronous motor in which the rotor (rotatable motor part with shaft) can be rotated by a minimum step angle or multiples by a controlled stepwise rotating electromagnetic field of the stator coils (non-rotatable motor part).
In einer diesbezüglichen Ausführungsform weist die Rückpositionierungseinrichtung eine Antriebswelle, auf welcher die Seiltrommel insbesondere verschiebbar angeordnet ist, und ein Synchronisationselement auf, wobei Seiltrommel, Antriebswelle und Synchronisationselement derart angeordnet sind, dass ein Seilabgangspunkt auf einer Höhe der Antenne geführt ist.In a related embodiment, the repositioning device has a drive shaft, on which the cable drum is arranged in particular displaceable, and a synchronization element, wherein cable drum, drive shaft and synchronization element are arranged such that a cable departure point is guided at a height of the antenna.
Somit können seitliche Kraftverlagerungen aufgrund des Ab- oder Aufspulens der Seiltrommel verringert oder vermieden werden. Einerseits kann die Seiltrommel entsprechend der Seillage auf der Antriebswelle nachgeführt oder andererseits, durch beispielsweise eine feste Öse, das Seil durch Ablenken exakt geführt werden.Thus, lateral force shifts due to the winding or winding of the cable drum can be reduced or avoided. On the one hand, the cable drum can be tracked according to the rope layer on the drive shaft or on the other hand, by, for example, a fixed eyelet, the rope are guided by deflection exactly.
Das gesteuerte Nachführen der Seiltrommel auf der Antriebswelle kann beispielsweise durch einen Linearmotor erfolgen, welcher über ein Sensorsystem, wie beispielsweise einer Kamera und zugeordneter Auswerteelektronik, die Position des Seils ermittelt und entsprechend nachregelt.The controlled tracking of the cable drum on the drive shaft can be done for example by a linear motor, which determines the position of the cable via a sensor system, such as a camera and associated evaluation, and readjusted accordingly.
Der "Seilabgangspunkt" ist insbesondere der Ort an dem das Seil in einer direkten Flucht zu der Antenne liegt.The "rope departure point" is in particular the place where the rope lies in direct alignment with the antenna.
Um für die Unterwasserantennenvorrichtung eine besonders vorteilhafte Antenne bereitzustellen, kann die Antenne als Teleskopantenne mit wenigstens einem ersten Abschnitt und einem dazu verschiebbaren zweiten Abschnitt ausgestaltet sein und insbesondere lediglich einen Abschnitt eine Funkantenne bilden.In order to provide a particularly advantageous antenna for the underwater antenna device, the antenna may be configured as a telescopic antenna having at least a first section and a second section displaceable therewith, and in particular only one section forming a radio antenna.
Insbesondere kann somit eine vertikalausfahrbare Antenne breitgestellt werden, bei der lediglich der Anteil der Antenne (Funkantenne) aus dem Wasser ragt, welcher für die Signalübermittlung oder dem Signalempfang relevant ist. Zudem kann eine derartige Antenne nur schwer von Überwasserfahrzeugen detektiert oder erkannt werden.In particular, a vertically extendable antenna can thus be provided, in which only the portion of the antenna (radio antenna) protrudes from the water, which is relevant for the signal transmission or the signal reception. In addition, such an antenna is difficult to detect or detected by surface vehicles.
Die beiden "Abschnitte" können derart ausgestaltet sein, dass sie ineinander oder zueinander verschiebbar sind. So ist insbesondere ein Abschnitt als fest angeordnetes äußeres Teleskoprohr mit elliptischen, kreisförmigen oder quaderförmigen Querschnitt ausgestaltet, wobei dieser Abschnitt dann die eigentliche Funkantenne trägt.The two "sections" can be designed such that they can be moved into one another or to one another are. Thus, in particular a section designed as a fixed outer telescopic tube with elliptical, circular or cuboidal cross-section, this section then carries the actual radio antenna.
In einer weiteren Ausgestaltungsform weist die Teleskopantenne einen dritten Abschnitt, einen vierten Abschnitt, einen fünften Abschnitt oder weitere Abschnitte auf. Somit ist die Teleskopantenne entsprechend der zusätzlichen Abschnitte verlängerbar.In a further embodiment, the telescopic antenna has a third section, a fourth section, a fifth section or further sections. Thus, the telescopic antenna is extendable according to the additional sections.
Um ein gesichertes Betreiben der Antenne zu gewährleisten, kann eine Signal- und/oder Energieversorgung der Funkantenne innerhalb der Teleskopantenne angeordnet sein. Auch kann eine Signalaufbereitung und somit eine Elektronik in der Antenne angeordnet sein.In order to ensure a secure operation of the antenna, a signal and / or power supply of the radio antenna can be arranged within the telescopic antenna. Also, a signal processing and thus electronics can be arranged in the antenna.
Insbesondere kann das Umgebungsmedium Wasser die Energieversorgung oder Signalversorgung nicht beeinflussen und der Schutzaufwand für die Bauteile wird entsprechend verringert.In particular, the ambient medium water can not affect the power supply or signal supply and the protection costs for the components is reduced accordingly.
Die "Energieversorgung" kann insbesondere eine Spannungs- und somit Stromversorgung der Antenne oder der Elektronik umfassen. Dies ist besonders vorteilhaft bei aktiven Antennen.The "power supply" may in particular comprise a voltage and thus power supply of the antenna or the electronics. This is particularly advantageous with active antennas.
Die "Signalversorgung" umfasst in der einfachsten Form ein Kabel oder ein Koaxialkabel, über welches die zu sendenden oder zu empfangenen Signale geleitet werden.The "signal supply" in the simplest form comprises a cable or a coaxial cable, via which the signals to be transmitted or received are conducted.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Seil innerhalb der Teleskopantenne geführt. Somit kann ein paralleles Führen der Ausfahrkraftrichtung und der Gegenkraft realisiert werden. Dies führt insbesondere zu einem effektiven Aus- und Einfahren einer vertikalen Teleskopantenne.In a further embodiment, the cable is guided inside the telescopic antenna. Thus, parallel guiding of the extension force direction and the counter force can be realized. This leads in particular to an effective extension and retraction of a vertical telescopic antenna.
Um der Antenne eine Ausfahrkraft in Ausfahrkraftrichtung aufzuprägen, kann die Ausfahreinrichtung ein Hydraulikeinrichtung (im Weiteren Hydrauliklösung bezeichnet) und/oder eine Pneumatikeinrichtung (im Weiteren Pneumatiklösung bezeichnet) und/oder einen Elektromotor (im Weiteren Elektromotorlösung bezeichnet) aufweisen, welche der Antenne permanent oder zuschaltbar die Ausfahrkraft aufprägen.To impart an extension force to the antenna in the extension direction, the extension device may comprise a hydraulic device (hereinafter referred to as hydraulic solution) and / or a pneumatic device (hereinafter referred to as pneumatic solution) and / or an electric motor (hereinafter referred to as an electric motor solution) which permanently or switchably adjusts the antenna imprint the extension force.
Somit können effektive und kleine Bauformen für die Unterwasserantennenvorrichtung bereitgestellt werden.Thus, effective and small designs for the underwater antenna device can be provided.
Weiterhin können drucksteuernde/kraftsteuernde oder druckeinstellende/krafteinstellende Bauteile entfallen, da lediglich der Druck bereitgestellt werden muss, welcher die Antenne ohne Gegenkraft in die Ausfahrrichtung verortet. Lediglich einfache Schalter zum Zu- oder Abschalten des entsprechenden Drucks oder der entsprechenden Kraft kann vorgesehen sein. Es sei angemerkt, dass zwischen Druck P und Kraft F im Wesentlichen folgender funktionaler Zusammenhang besteht: P = F/A, wobei A die Fläche beschreibt.Furthermore, pressure-controlling / force-controlling or pressure-adjusting / force-adjusting components can be omitted since only the pressure must be provided which locates the antenna in the extension direction without counterforce. Only simple switches for connecting or disconnecting the corresponding pressure or the corresponding force can be provided. It should be noted that there exists substantially the following functional relationship between pressure P and force F: P = F / A, where A describes the area.
Sowohl über die Hydraulik als auch über den Elektromotor kann ein innerhalb der Teleskopantenne liegender Kolben betrieben werden, welcher der Antenne die Ausfahrkraft aufprägt.Both via the hydraulic system and via the electric motor, a piston located inside the telescopic antenna can be operated, which impresses the extension force on the antenna.
Mittels der Pneumatik kann die Antenne kolbenfrei mit der Ausfahrkraft beaufschlagt werden, wobei insbesondere der Hohlraum der Teleskopantenne mit einem Druck beaufschlagt wird.By means of pneumatics, the antenna can be acted piston-free with the extension force, in particular, the cavity of the telescopic antenna is subjected to a pressure.
Beim Verringern des Volumens (bei der Hydrauliklösung oder Pneumatiklösung) des Hohlraums durch die Gegenkraft, kann ein Einwegeventil den Druck nach Außen, beispielsweise in eine Reservoir, leiten.When reducing the volume (in the hydraulic solution or pneumatic solution) of the cavity by the counterforce, a one-way valve can direct the pressure to the outside, for example in a reservoir.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Unterwasserantennenvorrichtung einen Antennenpositionssensor auf.In a further embodiment, the underwater antenna device comprises an antenna position sensor.
Dabei kann die Position der Antenne sowohl direkt als auch indirekt bestimmt werden. Beim direkten Bestimmen kann mittels eines Abstandmessers oder optisch die Position der Antenne bestimmt werden. Beim indirekten Bestimmen, können beispielsweise die Schrittdaten der Seilrolle und des zugehörigen Schrittmotors ausgewertet werden.The position of the antenna can be determined both directly and indirectly. In direct determination, the position of the antenna can be determined by means of a distance meter or optically. In indirect determination, for example, the step data of the pulley and the associated stepping motor can be evaluated.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Unterwasserfahrzeug, insbesondere ein Unterwasserläufer, welches eine zuvor beschriebene Unterwasserantennenvorrichtung aufweist.In a further aspect of the invention, the object is achieved by an underwater vehicle, in particular an underwater runner, which has a subsea antenna device described above.
Somit kann eine verlässliche ein- und ausfahrbare Antenne bereitgestellt werden.Thus, a reliable retractable and extendable antenna can be provided.
Im weiteren werden allgemeine Aspekte der Erfindung dargelegt, wobei insbesondere auf die pneumatische Lösung eingegangen wird, wobei die Aspekte, welche nicht speziell für die Pneumatiklösung gelten, auch für die Hydrauliklösung oder die Elektromotorlösung gelten:In addition, general aspects of the invention are presented, with particular attention to the pneumatic solution, the aspects which do not apply specifically to the pneumatic solution also apply to the hydraulic solution or the electric motor solution:
Mittels eines (Zug-)Seils, welches auf einer rotierend antreibbaren Seiltrommel aufgenommen ist, kann mit geringem Platzbedarf ein sicheres und rasches Einfahren der Funkantenne über das Zugseil sichergestellt werden.By means of a (pull) rope, which is accommodated on a rotating drivable cable drum, a safe and rapid retraction of the radio antenna can be ensured via the traction cable with a small footprint.
Das Ausfahren der Funkantenne kann hingegen pneumatisch über einen pneumatisch/hydraulisch betätigten Teleskopzylinder erfolgen. Dabei wird insbesondere an dem Teleskopzylinder ein ständig wirkender statischer Druck angelegt, wobei das Zugseil den Teleskopzylinder in der eingefahrenen Stellung hält. Sobald die Seiltrommel das Zugseil nachgibt, wird die Funkantenne/Antenne unter der Wirkung des statischen Drucks pneumatisch geöffnet.The extension of the radio antenna, however, can be done pneumatically via a pneumatically / hydraulically actuated telescopic cylinder. In this case, a constantly acting static pressure is applied in particular to the telescopic cylinder, wherein the pull cable holds the telescopic cylinder in the retracted position. As soon as the cable drum gives way to the pull cable, the radio antenna is pneumatically opened under the effect of the static pressure.
Durch die erfindungsgemäße Kombination einer pneumatisch/hydraulisch initiierten Ausfahrbewegung der Antenne und einem Einfahren mittels eines Zugseils kann in dem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum eines Torpedos oder einer Antennensektion des Torpedos eine sichere und dauerhaft betriebsfähige Betätigungseinrichtung für die Funkantenne bereitgestellt werden.The combination according to the invention of a pneumatically / hydraulically initiated extension movement of the antenna and retraction by means of a pull cable can provide a safe and permanently operable actuating device for the radio antenna in the small space available for a torpedo or an antenna section of the torpedo.
Unter einem Teleskopzylinder ist dabei insbesondere ein Bauteil mit mehreren parallel in sich geführten Teleskoprohren zu verstehen, welche beispielsweise unter statischem Druck, d.h. pneumatisch betätigt, auseinanderfahren. In der eingefahrenen Stellung (Einfahrstellung) des Teleskopzylinders sind dabei die Teleskoprohre ineinandergeschoben.A telescopic cylinder is to be understood in particular as meaning a component having a plurality of telescopic tubes guided in parallel, which may be under static pressure, i. pneumatically operated, move apart. In the retracted position (retracted position) of the telescopic cylinder while the telescopic tubes are pushed into each other.
In der eingefahrenen Stellung kann das Zugseil so weit auf die Seiltrommel aufgespult werden, dass die dadurch auf das Zugseil ausgeübte Zugkraft größer oder wenigstens gleich groß ist, wie die vom Druck auf den Teleskopzylinder in Öffnungsrichtung ausgeübte Zugkraft.In the retracted position, the traction cable can be wound onto the cable drum so far that the tensile force exerted on the traction cable is greater or at least equal to the traction exerted by the pressure on the telescopic cylinder in the opening direction.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Teleskopzylinder mehrere parallel in sich geführte Teleskoprohre, welche aus einem fest angeordneten äußeren Zylinderrohr ausfahrbar sind, wobei das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr die Funkantenne trägt.In one embodiment of the invention, the telescopic cylinder comprises a plurality of telescoping tubes guided in parallel, which are extendable from a fixedly arranged outer cylinder tube, wherein the telescopic telescopic tube carries the radio antenna.
Das fest angeordnete äußere Zylinderrohr ist bei der Hydrauliklösung dabei druckdicht in dem Gehäuse des Torpedos oder der Antennensektion des Torpedos befestigt, sodass sich im Inneren des Zylinderrohrs statischer Druck aufbaut, mittels welchem die Teleskoprohre ausgefahren werden. Das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr, welches in einer Ausführungsform der Erfindung das innen liegende Teleskoprohr ist, trägt die Funkantenne, welche somit über die volle Ausfahrlänge des Teleskopzylinders aus dem Torpedo oder der Antennensektion ausgefahren werden kann.The fixedly arranged outer cylinder tube is thereby pressure-tightly secured in the housing of the torpedo or the antenna section of the torpedo in the hydraulic solution, so that static pressure builds up inside the cylinder tube, by means of which the telescopic tubes are extended. The most extendable telescopic tube, which is the inner telescopic tube in one embodiment of the invention, carries the radio antenna, which can thus be extended over the full extension length of the telescopic cylinder from the torpedo or the antenna section.
Die Anordnung einer Funkantenne an dem ausfahrbaren Ende des Teleskopzylinders kann vorteilhaft sein, wenn in einem Innenraum der Teleskoprohre ein Antennenkabel der Funkantenne verläuft. Die innen liegende Führung des Antennenkabels kann eine hochwertige Signalübertragung bieten, sodass auf fehleranfällige Kontakte zwischen den Zylinderrohren, bspw. Schleifkontakte, verzichtet werden kann. Das Antennenkabel ist vorteilhaft ein Hochfrequenz-Koaxialkabel.The arrangement of a radio antenna at the extendable end of the telescopic cylinder may be advantageous if an antenna cable of the radio antenna extends in an inner space of the telescopic tubes. The internal guide of the antenna cable can provide a high-quality signal transmission, so that error-prone contacts between the cylinder tubes, for example sliding contacts, can be dispensed with. The antenna cable is advantageously a high-frequency coaxial cable.
Eine kompakte Bauweise ist gegeben, wenn die Seiltrommel zum Auf- und Abspulen des Zugseils auf einer innen liegenden Seite des Teleskoprohrs angeordnet ist, wobei das Zugseil durch das Teleskoprohr verläuft. Das Zugseil ist dabei mit dem am weitesten ausfahrbaren Teleskoprohr, d.h. bevorzugt mit dem innen liegenden Teleskoprohr, verbunden. Bei einem Aufwickeln des Zugseils wird daher zunächst das am weitesten ausfahrbare Teleskoprohr eingeholt, wobei dieses Teleskoprohr die anderen Teleskoprohre mitnimmt.A compact design is given when the cable drum is arranged for winding and unwinding of the pull rope on an inner side of the telescopic tube, wherein the pull rope passes through the telescopic tube. The traction cable is with the telescopic telescopic tube, i. preferably connected to the inside telescopic tube. In a winding of the pull rope, therefore, the most extensible telescopic tube is first obtained, this telescopic tube entrains the other telescopic tubes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Funkantenne in einem tellerförmigen Antennenträger aufgenommen, welcher mit dem am weitesten ausfahrbaren Teleskoprohr verbunden ist und die weiteren ausfahrbaren Teleskoprohre wenigstens abschnittsweise radial überdeckt, wodurch das Zugseil den Antennenträger einholt und dieser durch seine radiale Überdeckung die anderen Teleskoprohre mitnimmt. Die Aufnahme der Funkantenne in einem tellerförmigen Antennenträger kann zudem den Vorteil haben, dass die Funkantenne sehr klein ausgebildet werden kann, bspw. als Antennenplatine oder Patch-Antenne, und über das innen liegende Antennenkabel mit einer Empfangs- oder Sendeeinrichtung des Torpedos verbunden werden kann.In a further embodiment of the invention, the radio antenna is received in a dish-shaped antenna carrier, which is connected to the telescopic telescopic tube and the other extendable telescopic tubes at least partially radially overlaps, whereby the traction cable overtakes the antenna carrier and this entrains the other telescopic tubes by its radial overlap , The inclusion of the radio antenna in a dish-shaped antenna carrier can also have the advantage that the radio antenna can be made very small, For example, as an antenna board or patch antenna, and can be connected via the inside antenna cable with a receiving or transmitting device of the torpedo.
Vorteilhaft ist wenigstens das äußere Teleskoprohr, welches in dem fest angeordneten Zylinderrohr geführt ist, mit einer größeren Querschnittslänge in Längsrichtung des Torpedos als einer Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos ausgebildet, sodass bei hoher Steifigkeit eine vergleichsweise geringe Referenzfläche bei der Anströmung des Teleskoprohrs gegeben ist. Das äußere Teleskoprohr befindet sich im ausgefahrenen Zustand der Funkantenne im Wasser und wird entsprechend der Geschwindigkeit des Torpedos umströmt, sodass auf den Teleskopzylinder strömungsmechanische Kräfte wirken. Durch die strömungsgünstige Gestaltung des Querschnitts des äußeren Teleskoprohrs mit einer möglichst geringen Breite, jedoch einer großen Querschnittslänge, wird eine hohe Biegesteifigkeit erreicht, wobei gleichzeitig der Strömungswiderstand reduziert ist.Advantageously, at least the outer telescopic tube, which is guided in the fixed cylindrical tube, formed with a larger cross-sectional length in the longitudinal direction of the torpedo as a cross-sectional width in the transverse direction of the torpedo, so that with high rigidity, a comparatively small reference surface is given in the flow of the telescopic tube. The outer telescopic tube is in the extended state of the radio antenna in the water and is circulated according to the speed of the torpedo, so act on the telescopic cylinder fluid mechanical forces. Due to the aerodynamic design of the cross section of the outer telescopic tube with the smallest possible width, but a large cross-sectional length, a high bending stiffness is achieved, at the same time the flow resistance is reduced.
In weiteren Weiterbildungen der Erfindung ist der Querschnitt des äußeren Teleskoprohrs mit anderen strömungsgünstigen Querschnitten gestaltet, beispielsweise mit einer ovalen Form mit geringer Querschnittsbreite. Dabei kann eine Querschnittsgestaltung mit zwei etwa parallelen ebenen Abschnitten und in Längsrichtung des Torpedos vorn und hinten gerundeten Flächen eingesetzt werden.In further developments of the invention, the cross section of the outer telescopic tube is designed with other aerodynamic cross sections, for example, with an oval shape with a small cross-sectional width. In this case, a cross-sectional configuration with two approximately parallel planar sections and in the longitudinal direction of the torpedo front and rear rounded surfaces can be used.
Das Antennenkabel kann in einem Abschnitt des Innenraums als Spiralkabel ausgebildet sein, welches im entspannten Zustand kurz ist und sich bei Zug während des Ausfahrvorgangs der Funkantenne ausdehnt. Zudem sichert die Ausbildung als Spiralkabel eine definierte Rückkehr des Antennenkabels in die Ausgangsstellung während des Einfahrvorgangs der Antenne. Das Spiralkabel kann mit einem Verdrehschutz versehen sein, um einem Verhaken der Windungen des Spiralkabels oder gar einer Knotenbildung entgegenzuwirken. Der Verdrehschutz ist beispielsweise eine Wicklung einer elastischen Feder längs des Antennenkabels.The antenna cable may be formed in a portion of the interior as a spiral cable, which is short in the relaxed state and expands at train during the extension of the radio antenna. In addition, the training secures as a spiral cable a defined return of the antenna cable to the starting position during the retraction of the antenna. The spiral cable can be provided with a twist protection, to counteract a hooking of the turns of the spiral cable or even a knot formation. The twist protection is, for example, a winding of an elastic spring along the antenna cable.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft das Zugseil innerhalb der Wicklungen des Spiralkabels. Das Zugseil führt dadurch die Wicklungen des Spiralkabels, sodass ein Einklemmen des Antennenkabels zwischen Zugseil und den Teleskoprohren insbesondere während der Bewegung des Teleskopzylinders vermieden werden kann.In a further embodiment of the invention, the traction cable runs within the windings of the spiral cable. The pull cable thereby guides the windings of the spiral cable, so that trapping of the antenna cable between the pull cable and the telescopic tubes can be avoided, in particular during the movement of the telescopic cylinder.
Die Seiltrommel ist vorteilhaft über eine Antriebseinrichtung in beiden Drehrichtungen antreibbar, sodass der Teleskopzylinder, unter der Wirkung der Ausfahrkraft kontrolliert und in Abhängigkeit der Drehbewegung der Antriebseinrichtung oder der Seiltrommel ausfahrbar ist. Der Teleskopzylinder fährt synchron mit der Bewegung der Seiltrommel aus, da die ständige Zugkraft im Zugseil eine unkontrollierbare, schnelle Ausfuhrbewegung aufgrund der pneumatischen Betätigung des Teleskopzylinders verhindert.The cable drum can advantageously be driven by a drive device in both directions of rotation, so that the telescopic cylinder is controlled under the action of the extension force and can be extended in dependence on the rotational movement of the drive device or the cable drum. The telescopic cylinder moves synchronously with the movement of the cable drum, since the constant tensile force in the pull rope prevents uncontrollable, rapid export movement due to the pneumatic actuation of the telescopic cylinder.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Seiltrommel über ein selbsthemmendes Getriebe antreibbar, wodurch die Seiltrommel ausschließlich durch Betätigung über die Antriebseinrichtung bewegbar ist, da die Selbsthemmung der Getriebeverzahnung einer Bewegung des Getriebes aufgrund von Seilkräften an der Seiltrommel entgegenwirkt. Damit ist ein Stillstand der Seiltrommel gewährleistet, wenn kein Antrieb erfolgt, und ein unkontrolliertes Bewegen der Seiltrommel ausgeschlossen.In a further development of the invention, the cable drum is drivable via a self-locking gear, whereby the cable drum is movable exclusively by actuation via the drive means, since the self-locking of the gear teeth counteracts movement of the transmission due to cable forces on the cable drum. This ensures a standstill of the cable drum, if no drive, and precluded an uncontrolled movement of the cable drum.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe ein Schneckengetriebe, dessen selbsthemmendes Gewinde eine genaue Übertragung der Drehkräfte und Drehwinkel der Antriebseinrichtung ermöglicht.In another embodiment of the invention, the transmission is a worm gear whose self-locking thread allows accurate transmission of the rotational forces and rotation angle of the drive device.
Das selbsthemmende Getriebe sichert insbesondere die Seiltrommel gegen eine Rückdrehung aufgrund der Zugkraft im Zugseil, wenn der Teleskopzylinder mit einem vorgespannten Zugseil in der eingefahrenen Stellung gehalten ist.The self-locking gear ensures in particular the cable drum against a reverse rotation due to the tensile force in the pull rope when the telescopic cylinder is held with a prestressed pull rope in the retracted position.
Die Vorspannung im Zugseil kann dadurch erreicht werden, dass beim Einfahren des Teleskopzylinders eine größere Seillänge aufgespult wird, als die die der Auszugslänge des Teleskopzylinders entspricht.The bias in the traction cable can be achieved by winding a larger cable length when retracting the telescopic cylinder, as that corresponds to the extension length of the telescopic cylinder.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Antriebseinrichtung und der Seiltrommel eine Rutschkupplung angeordnet. Die Rutschkupplung ist eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung. Sie öffnet bei einer bestimmten Spannung im Zugseil, bei der das Nenndrehmoment der Rutschkupplung erreicht wird, welche die Rutschkupplung auslöst und die Übertragung von Antriebsleistung trennt.In a further embodiment of the invention, a slip clutch is arranged between the drive device and the cable drum. The slip clutch is a torque-switching safety clutch. It opens at a certain tension in the pull rope, at which the rated torque of the slip clutch is reached, which the Slip clutch triggers and separates the transmission of drive power.
Die Rutschkupplung kann eine Magnetkupplung sein, welche verschleißfrei ist und auch nach längerer Zeit ohne Betätigung ihr Nenndrehmoment beibehält. Die Magnetkupplung vermeidet dabei das bei mechanischen Rutschkupplungen nach längerer Lagerzeit mögliche Verkleben der Kupplungsbeläge.The slip clutch can be a magnetic clutch, which is wear-free and maintains its rated torque even after a long time without actuation. The magnetic coupling avoids the possible in mechanical sliding clutches after prolonged storage time bonding the clutch linings.
Ein mit einer Unterwasserantennenvorrichtung versehendes Unterwasserfahrzeug mit einer Magnetkupplung im Antriebsstrang ist daher auch nach langer Zeit unmittelbar einsatzbereit. Durch die Vorspannung wird das Zugseil in der eingefahrenen Stellung des Teleskopzylinders straff gehalten, sodass eine genaue Steuerung der abgespulten Seillänge möglich ist und zudem ein Kontakt des Zugseils mit der Innenwand des Teleskopzylinders ausgeschlossen werden kann.An underwater vehicle provided with an underwater antenna device underwater with a magnetic coupling in the drive train is therefore immediately ready for use even after a long time. Due to the bias of the pull rope is kept taut in the retracted position of the telescopic cylinder, so that a precise control of the unwound rope length is possible and also a contact of the pull cable can be excluded with the inner wall of the telescopic cylinder.
Die Antriebseinrichtung kann einen Schrittmotor aufweisen, sodass über den Winkel (Schritt) der Motorbewegung ein Rückschluss auf die damit einhergehende Bewegung der Seiltrommel gezogen werden kann. Dabei kann der Schrittmotor über eine vorgegebene Schrittzahl in Betrieb genommen werden, welche der vorgesehenen Seillänge zum Ausfahren der Funkantenne entspricht. Für das Einfahren der Funkantenne wird der Schrittmotor in entgegengesetzter Drehrichtung über eine ebenfalls bestimmte Schrittzahl bewegt, wobei die Schrittzahl beim Einfahren der Funkantenne mit der Anzahl der Schritte des Schrittmotors beim Ausfahren der Funkantenne abgestimmt sein kann.The drive device may comprise a stepping motor, so that a conclusion can be drawn about the angle of the motor movement (step) on the associated movement of the cable drum. In this case, the stepping motor can be put into operation over a predetermined number of steps, which corresponds to the intended cable length for extending the radio antenna. For the retraction of the radio antenna, the stepping motor is moved in the opposite direction of rotation over a likewise determined number of steps, wherein the number of steps when retracting the radio antenna with the number of steps of the stepping motor when extending the radio antenna can be tuned.
Die beim Einfahren der Funkantenne aufgespulte Seillänge kann um einen bestimmten Betrag höher als die Auszugslänge des Teleskopzylinders sein, wodurch Bauteiltoleranzen sowie Längenänderungen des Zugseils aufgrund veränderter äußerer Bedingungen ausgeglichen werden können. Der Antrieb der Funkantenne über ein Aufspulen und Abspulen des stets gespannten Zugseils kann dadurch stets angepasst werden, z.B. an temperaturbedingte Änderungen des Drucks in der Pneumatiklösung oder auch an eine betriebsbedingte oder altersbedingte Längung des Zugseils, beispielsweise aufgrund von Reibung oder Fließerscheinungen aufgrund der Zugbelastung.The rope length wound up during retraction of the radio antenna can be higher by a certain amount than the extension length of the telescopic cylinder, whereby component tolerances and changes in length of the traction cable due to changed external conditions can be compensated. The drive of the radio antenna via a winding and unwinding of the always tensioned pull rope can thereby always be adjusted, e.g. to temperature-induced changes in the pressure in the pneumatic solution or to an operational or age-related elongation of the pull rope, for example due to friction or flow phenomena due to the tensile load.
Die Rutschkupplung kann die Steuerbarkeit der ausfahrbaren Funkantenne über die Seillänge sichern, da das Zugseil beim Abspulen unter Zugspannung gesetzt wird, jedoch eine überhöhte Zugspannung durch das Auslösen der Rutschkupplung verhindert wird. In dieser Ausführungsform der Erfindung bestimmt das Nenndrehmoment der Rutschkupplung die von der Seiltrommel während des Einfahrvorgangs der Funkantenne aufgespulte Seillänge. Das Nenndrehmoment der Rutschkupplung wird somit mit der gewünschten Seillänge beim Aufspulen derart abgestimmt, dass eine Zugspannung im Zugseil gegeben ist.The slip clutch can ensure the controllability of the retractable radio antenna over the rope length, since the pull rope is set under tension during unwinding, but excessive tension is prevented by the triggering of the slip clutch. In this embodiment of the invention, the nominal torque of the slip clutch determines the rope length wound up by the cable drum during the running-in process of the radio antenna. The nominal torque of the slip clutch is thus matched with the desired cable length during winding such that a tensile stress is given in the pull rope.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Seiltrommel längsverschiebbar auf einer Antriebswelle geführt und mit einem unabhängig von der Antriebswelle längsverschiebbar geführten Synchronisationselement derart gekoppelt, dass ein Seilabgang der Seiltrommel einem festen Abgangspunkt auf Höhe des Zentrums des Teleskopzylinders nachgeführt ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass während des Betriebs der Seiltrommel das Zugseil in jeder Drehwinkelstellung der Seiltrommel in der vorgesehenen Vertikallage im Innenraum des Teleskopzylinders liegt.In one embodiment of the invention, the cable drum is guided longitudinally displaceable on a drive shaft and coupled to a independently guided longitudinally displaceable synchronization element such that a cable outlet of the cable drum a fixed point of departure at the level of the center of the telescopic cylinder is tracked. In this way it can be ensured that during the operation of the cable drum, the pull rope is in each angular position of the cable drum in the intended vertical position in the interior of the telescopic cylinder.
Der Abgangspunkt des Zugseils liegt dabei vorteilhaft im Zentrum des Querschnitts des Teleskopzylinders, sodass eine vertikale Führung des Zugseils gewährleistet ist. Die Nachführung des Seilabgangs stellt sicher, dass die ab- oder aufgespulte Seillänge genau mit der Drehung der Seiltrommel einhergeht. Die Genauigkeit der Steuerung der ab- oder aufgespulten Seillänge kann weiter verbessert werden, wenn das Zugseil in einer am Umfang der Seiltrommel umlaufenden Seilrille aufgenommen ist.The departure point of the traction cable is advantageously located in the center of the cross section of the telescopic cylinder, so that a vertical guidance of the traction cable is guaranteed. The tracking of the rope outlet ensures that the unwound or wound rope length is exactly in line with the rotation of the rope drum. The accuracy of the control of the unwound or wound rope length can be further improved if the pull rope is accommodated in a circulating on the circumference of the cable drum rope groove.
Insbesondere wirkt das Synchronisationselement mit der Antriebswelle über ein Gewinde zusammen, welches die gleiche Steigung aufweist, wie eine Seilrille der Seiltrommel. Die Seilrille ist eine am Umfang der Seiltrommel umlaufende Nut, in der das Zugseil mit einer definierten Steigung aufgewickelt ist.In particular, the synchronization element cooperates with the drive shaft via a thread which has the same pitch as a rope groove of the cable drum. The rope groove is a circumferential groove on the circumference of the cable drum, in which the pull rope is wound with a defined pitch.
Haben das Synchronisationselement und das Gewinde der Antriebswelle, auf der das Synchronisationselement geführt ist, die gleiche Steigung wie die Seilrille der Seiltrommel, so wird die längsbeweglich geführte Seiltrommel von dem Synchronisationselement mit der Drehbewegung der Antriebswelle hin- und hergeschoben und dabei der Seilabgang in jeder Stellung der Seiltrommel dem festen Abgangspunkt nachgeführt.Have the synchronization element and the thread of the drive shaft on which the synchronization element is guided, the same pitch as the rope groove of the cable drum, the longitudinally movably guided cable drum is pushed back and forth by the synchronization element with the rotational movement of the drive shaft while the cable outlet in each position the rope drum tracked the fixed departure point.
Ein Druckraum des Teleskopzylinders in der Pneumatiklösung ist vorteilhaft mit einer Gasquelle verbunden, welche ein unter Druck stehendes Gas bereitstellt. Die Gasquelle kann dabei derart ausgebildet sein, dass im Betrieb eines Unterwasserfahrzeugs ständig statischer Druck auf den Teleskopzylinder wirkt. Das Zugseil hält den Teleskopzylinder gegen die pneumatischen Kräfte in Einfahrstellung (im Weiteren auch Schließstellung genannt), wobei das Ausfahren und das Einfahren der Funkantenne präzise über den Antrieb der Seiltrommel steuerbar ist.A pressure chamber of the telescopic cylinder in the pneumatic solution is advantageously connected to a gas source, which provides a pressurized gas. The gas source can be designed such that during operation of an underwater vehicle constantly static pressure acts on the telescopic cylinder. The traction cable holds the telescopic cylinder against the pneumatic forces in the retracted position (hereinafter also referred to as the closed position), wherein the extension and retraction of the radio antenna can be controlled precisely via the drive of the cable drum.
Die Druckquelle kann ein Gasspeicher sein, in dem komprimiertes Gas gespeichert ist, wobei der Gasspeicher über eine Druckmindereinheit mit dem Druckraum verbunden ist. Das Gas für die pneumatische Beaufschlagung des Teleskopzylinders wird in dem Gasspeicher unter einem höheren Druck als dem Betriebsdruck bereitgestellt, wobei die Druckmindereinheit den Betriebsdruck reguliert. Durch den höheren Druck im Gasspeicher können für eine Vielzahl von Öffnungsvorgängen der Funkantenne Gasvolumen nachgeführt werden, um den Betriebsdruck im Druckraum im Wesentlichen konstant zu halten. Dabei hat sich ein Betriebsdruck von etwa 4,5 bar als vorteilhaft herausgestellt.The pressure source may be a gas storage, is stored in the compressed gas, wherein the gas storage is connected via a pressure reducing unit with the pressure chamber. The gas for the pneumatic actuation of the telescopic cylinder is provided in the gas reservoir at a pressure higher than the operating pressure, wherein the pressure reducing unit regulates the operating pressure. Due to the higher pressure in the gas storage gas volume can be tracked for a variety of opening operations of the radio antenna to keep the operating pressure in the pressure chamber substantially constant. An operating pressure of about 4.5 bar has been found to be advantageous.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung sind anstelle eines Gasspeichers Druckquellen vorgesehen, welche auf physikalischem oder chemischem Wege bedarfsweise Gase bereitstellen und dadurch den für die Betätigung des Teleskopzylinders erforderlichen Druck erzeugen.In alternative embodiments of the invention, instead of a gas reservoir, pressure sources are provided which, if required, provide gases by physical or chemical means and thereby generate the pressure required for actuating the telescopic cylinder.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Druckraum mit einem Ausgleichsbehälter verbunden. Die Druckluft für die Betätigung des Teleskopzylinders wird aufgrund der Erweiterung des Druckvolumens durch den Ausgleichsbehälter rückgespeichert und wirkt beim nächsten Ausfahren der Funkantenne. Eine Entlüftung ist nicht erforderlich, sodass ein Arbeitsvolumen des Betriebsgases, abgesehen von Leckverlusten oder Verlusten durch Undichtigkeiten, dauerhaft erhalten bleibt. Nach einem Kommunikationsvorgang der Funkantenne muss allenfalls wenig Gasvolumen zum Ausgleich von etwaigen Leckverlusten und Undichtigkeiten des Systems zur Aufrechterhaltung des vorgesehenen Betriebsdrucks nachgefördert werden.In a further embodiment of the invention, the pressure chamber is connected to a surge tank. The compressed air for the actuation of the telescopic cylinder is stored back due to the expansion of the pressure volume through the expansion tank and acts on the next extension of the radio antenna. Venting is not required, so that a working volume of the working gas, except for leakage or leakage through leaks, is permanently maintained. After a communication process of the radio antenna at most little gas volume to compensate for any leakage and leaks of the system to maintain the intended operating pressure must be nachgefördert.
Der Teleskopzylinder kann druckfest mit einem Druckgehäuse des Torpedos verbunden sein, dessen Innenraum Teil des Druckraums ist, wobei die Seiltrommel in dem Druckgehäuse angeordnet ist. Das Zugseil befindet sich daher auf seiner gesamten Länge innerhalb des Druckraums, sodass eine einfache Abdichtung des Druckraums möglich ist. Zudem kann die Seiltrommel besonders nahe am inneren Ende des Teleskopzylinders angeordnet werden, sodass eine kompakte Bauweise in dem innerhalb des Torpedos zur Verfügung stehenden Bauraum möglich ist.The telescopic cylinder may be pressure-tightly connected to a pressure housing of the torpedo, the interior of which is part of the pressure chamber, wherein the cable drum is arranged in the pressure housing. The pull rope is therefore located over its entire length within the pressure chamber, so that a simple sealing of the pressure chamber is possible. In addition, the cable drum can be arranged particularly close to the inner end of the telescopic cylinder, so that a compact design in the available space inside the torpedo space is possible.
Das Druckgehäuse kann ein Druckablassventil aufweisen, sodass eine Entlüftung des Druckgehäuses möglich ist, beispielsweise nach Durchführung einer Übung mit einem Torpedo. Zudem erlaubt das Druckablassventil eine Spülung des Druckraums mit einem geeigneten Medium, um Feuchtigkeit aus dem Druckraum zu entfernen und eine längere Lagerung des Torpedos zu ermöglichen.The pressure housing may have a pressure relief valve, so that a vent of the pressure housing is possible, for example, after performing an exercise with a torpedo. In addition, the pressure relief valve allows a flushing of the pressure chamber with a suitable medium to moisture Remove from the pressure chamber and allow a longer storage of the torpedo.
Die erfindungsgemäße Unterwasserantennenvorrichtung mit einer ausfahrbaren Antenne lässt sich insbesondere mit geringem Aufwand in einen sektionsweise aufgebauten Unterwasserläufer, insbesondere Torpedo, einbauen, sodass keine vollständige Neukonstruktion des Unterwasserläufers erforderlich ist. In einer weiteren Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Unterwasserantennenvorrichtung zum Einfahren und Ausfahren einer Funkantenne in einem integral konstruierten Unterwasserfahrzeug eingebaut.The underwater antenna device according to the invention with an extendable antenna can be installed, in particular with little effort, into a submerged rotor, in particular torpedo, constructed in a section, so that no complete redesign of the underwater rotor is required. In a further embodiment, the underwater antenna device according to the invention for retracting and extending a radio antenna is installed in an integrally constructed underwater vehicle.
Mit vorliegend dargestellter Unterwasserantennenvorrichtung können vorliegende Verfahren durchgeführt werden.With the underwater antenna apparatus shown here, present methods can be performed.
Ein Verfahren zum Ausfahren und Einfahren einer Antenne eines Unterwasserfahrzeugs, insbesondere eines Torpedos, wobei die Antenne über eine Ausfahrkraft und einer entgegengesetzt wirkenden Gegenkraft ausgefahren wird, wobei die Gegenkraft insbesondere mittels eines Zugseils aufgebracht und die Antenne in einer eingefahrenen Stellung gehalten wird, wobei ein Antrieb einer Seiltrommel bei einem Ausfahren und einem Einfahren des Teleskopzylinders derart gesteuert wird, dass die Seiltrommel eine bestimmte Seillänge eines Zugseils (auch Seil genannt) abspult oder aufspult.A method for extending and retracting an antenna of an underwater vehicle, in particular a torpedo, wherein the antenna is extended via an extension force and an opposing counterforce, wherein the counterforce applied in particular by means of a pull rope and the antenna is held in a retracted position, wherein a drive a cable drum during extension and retraction of the telescopic cylinder is controlled such that the cable drum unwinds or reels a certain pitch of a pull rope (also called rope).
In einer diesbezüglichen Ausführungsform wird eine größere Seillänge des Zugseils (48) als eine Auszugslänge des Teleskopzylinders beim Einfahren der Funkantenne aufgespult.In a related embodiment, a longer cable length of the hauling rope (48) than an extension length of the telescopic cylinder wound when retracting the radio antenna.
Weiterhin wird der Antrieb der Seiltrommel über eine Rutschkupplung gesteuert, wobei das Zugseil beim Einfahren der Funkantenne bis zum Auslösen der Rutschkupplung aufgespult wird.Furthermore, the drive of the cable drum is controlled by a slip clutch, wherein the pull rope is wound up during the retraction of the radio antenna until the triggering of the slip clutch.
In einer weiteren Ausführungsform wird beim Ausfahren der Funkantenne bis zum Auslösen der Rutschkupplung eine kürzere Seillänge des Zugseils abgespult als die Seillänge des Zugseils.In a further embodiment, when the radio antenna is extended until the release of the slip clutch, a shorter cable length of the cable is unwound than the cable length of the cable.
Weiterhin kann die abzuspulende Seillänge des Zugseils mit der Auszugslänge des Teleskopzylinders abgestimmt werden und kürzer als die Auszugslänge sein.Furthermore, the abzuspulende rope length of the pull rope can be matched with the extension length of the telescopic cylinder and be shorter than the extension length.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Seiltrommel mittels eines Schrittmotors angetrieben, wobei die auf- oder abzuspulende Seillänge über die Anzahl der Schrittwinkel des Schrittmotors gesteuert wird.In a further embodiment, the cable drum is driven by means of a stepping motor, wherein the ascending or descending cable length is controlled by the number of step angles of the stepping motor.
Zudem kann der Schrittmotor beim Ausfahren der Antenne über eine vorgegebene Ausfahrschrittzahl für die abzuspulende Seillänge bewegt werden.In addition, the stepping motor can be moved when extending the antenna over a predetermined Ausfahrschrittzahl for abzuspulende rope length.
In einer weiteren Ausführungsform können beim Einfahren der Antenne die Schrittwinkel des Schrittmotors bis zum Auslösen der Rutschkupplung gezählt werden und der dadurch ermittelte Zählwert bei der Bestimmung der Ausfahrschrittzahl für die abzuspulende Seillänge beim folgenden Ausfahren der Antenne berücksichtigt werden.In a further embodiment, when the antenna is moved in, the stepping angles of the stepping motor can be counted until the slip clutch is triggered and the count value determined thereby can be taken into account in determining the extension step number for the rope length to be scarfed during the subsequent extension of the antenna.
Weiterhin kann bei der Bestimmung der Ausfahrschrittzahl von dem Zählwert der Schrittwinkel beim vorhergehenden Einfahren der Funkantenne ein vorgegebener Adaptionswert abgezogen werden.Furthermore, in the determination of the extension step number of the count value, the step angle during the previous retraction of the radio antenna can be subtracted from a predetermined adaptation value.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Seiltrommel über ein selbsthemmendes Getriebe angetrieben.In a further embodiment, the cable drum is driven by a self-locking gear.
Zudem kann das Zugseil in einer Seilrille der Seiltrommel aufgespult werden.In addition, the pull rope can be wound in a rope groove of the rope drum.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Seiltrommel auf einer Antriebswelle längsverschiebbar geführt werden und durch ein Synchronisationselement (62) einen Seilabgang der Seiltrommel einem festen Abgangspunkt auf Höhe des Teleskopzylinders nachführt werden.In a further embodiment, the cable drum can be guided longitudinally displaceably on a drive shaft and by a synchronization element (62) a cable outlet of the cable drum can be tracked to a fixed point of departure at the level of the telescopic cylinder.
Weiterhin kann das Synchronisationselement mit der Antriebswelle über ein Stellgewinde zusammenwirken, welches die gleiche Steigung aufweist wie die Seilrille der Seiltrommel.Furthermore, the synchronization element can interact with the drive shaft via an adjusting thread, which has the same pitch as the rope groove of the cable drum.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- Fig.1
- eine Seitenansicht eines sektionsweise ausgebildeten Torpedos,
- Fig.2
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Antennensektion eines Torpedos gemäß
Fig.1 , - Fig.3
- eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Antennensektion gemäß
Fig.2 , - Fig.4
- eine geschnittene Ansicht der Antennensektion gemäß
Fig.2 in der Schnittebene A-A inFig.3 , - Fig. 5 und 6
- vergrößerte Darstellungen der gegenüberliegenden Wandabschnitte der Antennensektion gemäß
Fig.3 , - Fig.7
- eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene R-R in
Fig.3 , - Fig.8
- eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene P-P in
Fig.3 , - Fig.9
- eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene M-M in
Fig.3 . - Fig.10
- eine Schnittdarstellung gemäß Schnittebene N-N in
Fig.3 .
- Fig.1
- a side view of a sectioned torpedo,
- Fig.2
- a partially sectioned side view of an antenna section of a torpedo according to
Fig.1 . - Figure 3
- an enlarged view of a section of the antenna section according to
Fig.2 . - Figure 4
- a sectional view of the antenna section according to
Fig.2 in the section plane AA inFigure 3 . - FIGS. 5 and 6
- enlarged views of the opposite wall sections of the antenna section according to
Figure 3 . - Figure 7
- a sectional view according to sectional plane RR in
Figure 3 . - Figure 8
- a sectional view according to sectional plane PP in
Figure 3 . - Figure 9
- a sectional view according to sectional plane MM in
Figure 3 , - Figure 10
- a sectional view according to sectional plane NN in
Figure 3 ,
Die Antennensektion 9 lässt sich mit geringem Aufwand in einen sektionsweise ausgebildeten Torpedo 1 einbauen, sodass keine vollständige Neukonstruktion von Torpedos erforderlich ist. Die Antennensektion 9 weist eine nicht dargestellte Schnittstelle auf, mittels der über die Funkantenne 10 erhaltenen Positionsdaten der Steuersektion 8 zuführbar sind. Unter Berücksichtigung der erhaltenen Positionsdaten erzeugt die Steuersektion 8 Steuersignale zum Steuern der Rudereinrichtungen 11, 12 des Torpedos 1 zur Kursbestimmung bzw. Tiefenbestimmung des Torpedos 1.The
Der Torpedo 1 umfasst ferner eine Nachrichtenleitersektion 13 und eine Antriebssektion 14, in der ein Motor zum Antrieb zweier gegenläufiger Propeller 15, 16 angeordnet ist. Die Rudereinrichtungen 11, 12 sind Bestandteil einer Rudersektion 17. Die Antennensektion 9 ist nachstehend anhand der
Die Antennensektion 9 umfasst ein Torpedogehäuse 18 mit dem vorgesehen Kaliber des Torpedos 1. An die Stirnseiten 19, 20 sind die jeweils benachbart liegenden Sektionen des Torpedos 1 anschließbar. Die Antennensektion 9 weist eine Funkantenne 10 auf, welche über einen pneumatisch zu betätigenden Teleskopzylinder 21 ausfahrbar ist. In der eingefahrenen Stellung der Funkantenne 10 ist dabei Bündigkeit mit dem Torpedogehäuse 18 gegeben bzw. ist die Funkantenne 10 über die Oberfläche des Torpedogehäuses 18 hinaus eingefahren, sodass die Funkantenne 10 das Kaliber des Torpedos nicht beeinträchtigt.The
Der Teleskopzylinder 21 umfasst mehrere parallel in sich geführte Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, welche in einer radialen Richtung in der Antennensektion 9 angeordnet sind. Der Teleskopzylinder 21 ist dabei in radialer Richtung des Torpedos 1 derart angeordnet, dass die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 in der vorgesehenen Orientierung des Torpedos 1 nach oben, d.h. in Richtung der Wasseroberfläche, ausfahrbar sind.The
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind in einem fest angeordneten äußeren Zylinderrohr 26 aufgenommen, welches durch eine Öffnung in dem Torpedogehäuse 18 ins Innere der Antennensektion 9 reicht und druckdicht in das Torpedogehäuse 18 eingesetzt ist. Hierzu ist ein topfförmiger Einsatz 27 mit einer konischen Auflagefläche in die Öffnung des Torpedogehäuses 18 eingesetzt. Mit dem Einsatz 27 ist ein Lagerträger 28 verschraubt, welcher ein Gleitlager 29 für das außen liegende Teleskoprohr 22 aufweist und auf der Stirnseite des Zylinderrohrs 26 aufliegt. Der Lagerträger 28 ist mittels eines Dichtungsrings 28a gegenüber dem Einsatz 27 abgedichtet.The
Das innen liegende Zylinderrohr 25, welches am weitesten ausfahrbar ist, trägt einen tellerförmigen Antennenträger 30, in welchem die Funkantenne 10 aufgenommen ist. Die Funkantenne 10 ist über ein Antennenkabel 31, welches den Antennenträger 30 durchsetzt, mit einer nicht dargestellten Signalverarbeitungseinrichtung verbunden. Das Antennenkabel 31 verläuft durch den Innenraum 32 des innen liegenden Zylinderrohrs 25.The
Die Funkantenne 10 ist auf der Außenseite des Antennenträgers 30 angeordnet und ist insbesondere eine Antennenplatine. Die Funkantenne 10 ist mit einer Fassung 32 unter einer für Funksignale durchlässigen Vergussmasse 33 an dem Antennenträger 30 gehalten. Der Antennenträger 30 ist mit einem Zapfen 39 in das innen liegende Teleskoprohr 25 eingeführt und dort befestigt, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Gewinde. Der Antennenträger 30 überdeckt die ausfahrbaren Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 und legt sich daher beim Einfahren des Teleskopzylinders 21 nacheinander an die ausgefahrenen Enden der jeweiligen Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 und schiebt diese ineinander.The
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind in sich geführt, wobei jeweils an den in Ausfahrrichtung hinten liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 ein 30 radial nach außen geführter Anschlag 34 (
Die Einlegeringe 35 liegen bei den jeweiligen Teleskoprohren 22, 23, 24, 25 in unterschiedlichen Abständen zu den jeweils zugeordneten Anschlägen der innen liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, sodass geringfügig unterschiedliche Ausziehlängen gebildet sind und einem Verkanten der Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 beim Einziehen der Funkantenne 10 entgegengewirkt ist.The
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind jeweils an beiden Enden geführt, wobei an den in Ausfahrrichtung vorn liegenden Enden der Teleskoprohre 22, 23, 24 jeweils ein innen liegendes Gleitlager 36 angeordnet ist. Das äußere Teleskoprohr 22 ist in dem Gleitlager 29 geführt, welches in den Lagerträger 28 eingesetzt ist. Die Gleitlager 36 für die inneren Teleskoprohre 23, 24, 25 sind als umlaufende Gleitlagerbuchsen ausgebildet.The
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind als Gleitlager Gleitlagerstreifen vorgesehen. Die jeweils in Ausfahrrichtung hinten liegenden Enden der ausziehbaren Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind über die radialen Anschläge 34 geführt, welche bis an die Innenfläche des benachbart liegenden Rohres reichen und Führungsmittel aufweisen.In a further embodiment, sliding bearing strips are provided as plain bearings. The respective ends of the telescopic
Die Teleskoprohre 22, 23, 24, 25 sind als Drehteile aus einem Halbzeug hergestellt, sodass optimale Wandstärken und präzise angeordnete Nuten zur Anordnung der Gleitlager 36 bzw. der Nuten für die Einlegeringe 35 ausgebildet werden können.The
Der Teleskopzylinder 21 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier konzentrisch angeordnete Teleskoprohre 22, 23, 24, 25, wobei die innen liegenden drei Teleskoprohre 23, 24, 25 mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet sind. Das außen liegende Teleskoprohr 22, welches in dem fest angeordneten Zylinderrohr 26 geführt ist, ist mit einer größeren Querschnittslänge in Längsrichtung des Torpedos 1 als einer Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos 1 ausgebildet, vgl.
Das außen liegende Teleskoprohr 22 weist einen länglichen Querschnitt auf mit einer größeren Länge in Längsrichtung des Torpedos als eine Querschnittsbreite in Querrichtung des Torpedos. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das außen liegende Teleskoprohr 22 dafür einen ovalen Querschnitt mit zwei parallelen ebenen Seiten auf, welche durch runde Stirnflächen verbunden sind. Auf diese Weise ist in Längsrichtung des Torpedos eine hohe Biegesteifigkeit gegeben bei gleichzeitig reduzierter Anströmfläche, sodass die vom anströmenden Wasser bei ausgefahrenem Teleskopzylinder auf das Teleskoprohr 22 wirkenden strömungsmechanischen Kräfte reduziert sind. In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist das äußere Teleskoprohr 22 mit anderen von der Kreisform abweichenden, strömungsgünstigen Querschnitten ausgebildet.The outer
Zur Lagerung des äußeren Teleskoprohrs 22 mit dem von der Kreisform abweichenden Querschnitt ist der am Torpedogehäuse 18 festliegende Lagerträger 28 in einem entsprechenden von der Kreisform abweichenden Querschnitt ausgebildet, wobei das Gleitlager 29 des Lagerträgers 28 als Lagerstreifen ausgebildet ist.For storage of the outer
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Gleitlager 29 ein Bauteil aus Gleitlagermaterial mit einem dem Teleskoprohr 22 entsprechenden Querschnitt.In an alternative embodiment, the sliding
Der Druckraum 38 des Teleskopzylinders 21 ist durch den Zapfen 39 des Antennenträgers 30 sowie durch einen kreisringförmig ausgebildeten Kolben 40 begrenzt, der an dem innen liegende Ende des von der Kreisform abweichenden Teleskoprohrs 22 angebracht ist. Der Druckraum 38 weist daher eine pneumatische Wirkfläche auf, welche aus einer kreisförmigen Teilfläche des Zapfens 39 und einer kreisringförmigen Teilfläche des Kolbens 40 des außenliegenden Teleskoprohrs 22 gebildet ist. Der Kolben 40 dichtet den Druckraum 38 gegenüber dem fest angeordneten Zylinderrohr 26 ab und bildet zugleich einen Anschlag, welcher mit dem Anschlag des Lagerträgers 28 zusammenwirkt und den Auszugsweg des äußeren Teleskoprohrs 22 begrenzt.The
Die Antennensektion 9 weist ferner einen Gasspeicher 41 auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Gasspeicher 41 eine in der Antennensektion 9 montierte Gasflasche, in der ein komprimierter Gasvorrat bereitgestellt ist. Der Gasspeicher 41 ist über eine Hochdruckleitung 42 an eine Druckmindereinheit 43 angeschlossen, welche über eine Niederdruckleitung 44 mit dem Druckraum 38 kommuniziert. Die Hochdruckleitung 42 und die Niederdruckleitung 44 sind jeweils über eine Muffe 45 an die Druckmindereinheit 43 angeschlossen. Die Druckmindereinheit 43 ist auf den vorgesehenen Betriebsdruck im Druckraum 38 eingestellt, mit dem der Teleskopzylinder 21 betrieben wird. Die Druckmindereinheit 43 senkt den vergleichsweise hohen statischen Druck in der Gasflasche von bspw. 200 bar auf den Betriebsdruck von bspw. 4,5 bar. Durch den hohen Druck in der Gasflasche wird ein großer Gasvorrat für eine Vielzahl von pneumatischen Betätigungen des Teleskopzylinders 21 bereitgestellt.The
An den Druckraum 38 ist ferner ein Ausgleichsbehälter 46 angeschlossen, welcher das Volumen des Druckraums 38 wesentlich erhöht. Daher führt eine Verdichtung beim Einfahren des Teleskopzylinders 21 zu einem deutlich geringeren Anstieg des Betriebsdrucks in dem Druckraum 38 als ohne einen solchen Ausgleichsbehälter 46. Der Anstieg des Betriebsdrucks beträgt durch die Anordnung des Ausgleichsbehälters 46 etwa 30%, wobei das komprimierte Betriebsgas im Ausgleichsbehälter 46 beim nächsten Ausfahrmanöver das Ausfahren der Funkantenne 10 unterstützt.To the
Anders ausgedrückt ist durch die Anordnung des Ausgleichsbehälters 46 und der damit einhergehenden wesentlichen Vergrößerung des Volumens des Druckraums 38 eine verbesserte Rückspeicherung des Arbeitsfluids gegeben.In other words, the arrangement of the
Der statische Druck im Druckraum 38 wirkt sowohl auf die ringförmige Fläche des Kolbens 40 des äußeren Teleskoprohrs 22 als auch auf die kreisförmige Wirkfläche des Zapfens 39 des Antennenträgers 30. Die ringförmige Wirkfläche des Kolbens 40 ist dabei größer als die Wirkfläche des Antennenträgers 30, sodass bei einem Ausfahren des Teleskopzylinders 21 zunächst das außenliegende Teleskoprohr 22 pneumatisch bewegt wird. Die in der Mitte zwischen dem innen liegenden Teleskoprohr 25 und dem äußeren Teleskoprohr 22 angeordneten Teleskoprohre 23, 24 sind jeweils über Koppelringe 47 mit den jeweils benachbart liegenden Teleskoprohren gekoppelt und werden während der Ausfahrbewegung über die Koppelringe 47 mitgenommen. Die Koppelringe 47 greifen dabei jeweils in eine Nut am freien Ende des jeweiligen Teleskoprohrs 23, 24 ein und sind in einem Hinterschnitt am jeweils außen benachbart liegenden Teleskoprohr 22, 23 aufgenommen. Bei einem Ausfahren des Teleskopzylinders 21 wird somit zunächst das außen liegende Teleskoprohr 22 mit dem von der Kreisform abweichenden, strömungsgünstigen Querschnitt ausgefahren, wobei die drei konzentrisch innen angeordneten Teleskoprohre 23, 24, 25 mitgenommen werden. Nachdem das außen liegende Teleskoprohr seine Auszugslänge erreicht hat, drückt der statische Druck im Druckraum 38 das innen liegende Teleskoprohr 25 hinaus, welches seinerseits nach Erreichen seiner Auszugslänge nacheinander die beiden verbleibenden mittigen Teleskoprohre 23, 24 auszieht.The static pressure in the
Der Teleskopzylinder wird von einem Zugseil 48 gegen den statischen Druck im Druckraum in der eingefahrenen Ruheposition gehalten. Das Zugseil 48 ist ein textiles Seil, welches an dem Antennenträger 30 befestigt ist. Zur Befestigung des Zugseils 48 ist in dem Zapfen 39 des Antennenträgers 30 ein Bolzen 37 vorgesehen.The telescopic cylinder is held by a
Durch Zug am Seil 48 wird der Teleskopzylinder 21 aus der ausgefahrenen Stellung eingefahren und in der eingefahrenen Stellung gehalten. Hierzu ist das Zugseil 48 auf einer Seiltrommel 49 aufgewickelt, welche benachbart des innen liegenden Endes des Teleskopzylinders 21 angeordnet ist, d.h. auf derjenigen Seite des Teleskopzylinders 21, welche seiner Ausziehrichtung gegenüberliegt.By train on the
Das Antennenkabel 31 ist in einem innerhalb des Teleskopzylinders 21 liegenden Abschnitt als Spiralkabel 50 ausgebildet, wodurch einerseits sichergestellt ist, dass das Antennenkabel 31 beim Ausfahren des Teleskopzylinders 21 über die vorgesehene Ausfahrlänge des Teleskopzylinders 21 dehnbar ist. Andererseits bildet das Spiralkabel 50 eine Führung für das Zugseil, welches durch die umgebenden Wicklungen des Spiralkabels 50 geführt ist. Die dehnbare Auszugslänge des Spiralkabels 50 ist dabei mit der Auszugslänge der drei konzentrischen, innen liegenden Teleskoprohre 24, 25, 26 abgestimmt. Zusätzlich ist im Bereich des Kolbens 40 des außen liegenden, von der Kreisform abweichenden, Teleskoprohrs 22 das Antennenkabel 31 zu einem weiteren Spiralkabel 51 geformt. Die dehnbare Länge des zweiten Spiralkabels 51 des Antennenkabels 31 ist dabei mit der Auszugslänge des außen liegenden Teleskoprohrs 22 abgestimmt. Um ungewollte Schlaufenbildung im Antennenkabel 31 zu vermeiden, ist das Antennenkabel im Bereich der Spiralkabel 50, 51 mit einem Verdrehschutz versehen. Als Verdrehschutz ist das Antennenkabel 31 im Bereich der Spiralkabel 50, 51 mit einem elastischen Draht umwickelt oder alternativ mit einer Spiralfeder verstärkt.The
Die Seiltrommel 49 ist in einem Druckgehäuse 52 aufgenommen, dessen Innenraum mit dem Druckraum 38 kommuniziert, sodass das Zugseil 48 vollständig im Druckraum 38 aufgenommen ist. Aufwändige Druckdichtungen des Zugseils 48 sind daher entbehrlich. Das Druckgehäuse 52 mit der darin angeordneten Seiltrommel 49 bildet gemeinsam mit dem Teleskopzylinder 21 eine bauliche Einheit, welche in einer Querschnittsebene des Torpedos 1 angeordnet ist, d.h. sich zwischen den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Torpedogehäuses 18 erstreckt. Das Druckgehäuse 52 weist dabei einen Montagezapfen 53 auf, welcher druckdicht unter Anordnung eines gefetteten O-Rings 54 in dem Torpedogehäuse 18 aufgenommen ist. Zur genauen Einstellung und Einpassung des kombinierten Bauteils aus Teleskopzylinder 21 und Druckgehäuse 52 ist an dem Montagezapfen 53 eine Stellschraube 55 und eine von außerhalb des Torpedos 1 zugängliche Sonderschraube 56 angeordnet.The
Die Seiltrommel 49 ist über eine Antriebswelle 57 rotierend antreibbar, welche in dem Druckgehäuse 52 gelagert ist. Die Antriebswelle 57 ist Teil des Triebstrangs einer Antriebseinrichtung 58, welche ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 59, eine Rutschkupplung 60 sowie einen elektrischen Motor 61 aufweist. Die Rutschkupplung 60 spricht bei Erreichen ihres Nenndrehmoments an und trennt die Leistungsübertragung vom Motor 61 zur Seiltrommel 49. Die Rutschkupplung 60 ist als Magnetkupplung ausgebildet und umfasst Permanentmagnete, wodurch die Rutschkupplung 60 auch nach längerer Lagerzeit ohne Verkleben von Bauteilen unmittelbar einsatzbereit ist.The
Zum Ausfahren des Teleskopzylinders 21 treibt der elektrische Motor 61 die Seiltrommel 49 in einer Drehrichtung an, dass das Zugseil 48 abgegeben wird und dadurch der Teleskopzylinder 21 vom Betriebsdruck im Druckraum 38 pneumatisch verdrängt wird. Zum Einfahren des Teleskopzylinders 21 treibt der elektrische Motor 61 die Seiltrommel 49 in der entgegengesetzten Drehrichtung an, sodass das Zugseil auf der Seiltrommel 49 aufgespult wird und dabei der Antennenträger 30 eingezogen wird.To extend the
Die Ausfahrvorgänge und die Einfahrvorgänge der Funkantenne 10 werden über die Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung 58 gesteuert, wobei durch die Antriebseinrichtung 58 die Seiltrommel 49 um einen solchen Drehwinkel bewegt wird, bei dem der dabei abgewickelte Umfang der vorgesehenen Seillänge entspricht. Das selbsthemmende Schneckengetriebe 59 gewährleistet dabei, dass Bewegungen der Seiltrommel 49 nur bei einem motorischen Antrieb erfolgen können.The extension operations and the retraction operations of the
Das Nenndrehmoment der Rutschkupplung 60, bei dem die Rutschkupplung 60 auslöst, wird mit der gewünschten Seillänge des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 abgestimmt. Das Nenndrehmoment wird derart gewählt oder eingestellt, dass die Rutschkupplung 60 bei Erreichen einer bestimmten aufgespulten Seillänge des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 anspricht und die Leistungsübertragung trennt. Auf diese Weise wird das Aufspulen des Zugseils 48 beim Einfahren der Funkantenne 10 gestoppt, sobald das Nenndrehmoment der Rutschkupplung 60 erreicht ist.The nominal torque of the
Die Steuerung der abzuspulenden Seillänge beim Ausfahren der Funkantenne erfolgt über den Motor 61. Hierzu ist der Motor 61 zum Antrieb der Seiltrommel 49 vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet. Dabei wird der Schrittmotor um eine solche Anzahl Schritte bewegt, welche dem Umfangswinkel der Seiltrommel 49 mit der vorgesehenen Seillänge entspricht. Die abzuspulende Seillänge, die beim Schrittmotor einhergeht mit der Anzahl der Schritte, ist mit der aufzuspulenden Seillänge derart abgestimmt, dass das Zugseil 48 in jeder Betriebsstellung der Funkantenne 10 unter Zugspannung steht. Vorteilhaft wird dabei der Motor 61 über eine geringere Anzahl Schritte bewegt als beim Aufspulen des Zugseils 48, sodass beim Ausfahren der Funkantenne 10 immer Zugspannung 25 im Zugseil verbleibt. Beim anschließenden Einfahrmanöver gewährleistet die Rutschkupplung 60 ein Aufspulen bis zu der gewünschten Zugspannung im Zugseil 48.The control of the cable length abzuspulenden when extending the radio antenna via the
Das Zugseil 48 ist frei und ohne Berührung mit dem Teleskopzylinder angeordnet und wird stets von der Seiltrommel 49 unter Spannung gehalten, sodass der Antennenträger 30 abgedichtet in Schließstellung gehalten ist. Um das Zugseil stets in vertikaler Ausrichtung zu halten, ist die Seiltrommel 49 längsverschiebbar auf der Antriebswelle 57 geführt und ist mit einem nachstehend näher erläuterten Synchronisationselement 62 derart gekoppelt, dass der Seilabgang der Seiltrommel einem festen Abgangspunkt im Zentrum des Teleskopzylinders 21 nachgeführt ist.The
Die auf die Seiltrommel 49 wirkende Mechanik zur Nachführung des Seilabgangs ist nachstehend anhand von
Die Seiltrommel 49 ist längsverschiebbar auf der Antriebswelle 57 angeordnet. Dabei ist eine formschlüssige Mitnahme vorgesehen, sodass die Seiltrommel 49 über die Antriebswelle 57 rotierend antreibbar ist. Eine solche formschlüssige Mitnahme bei gleichzeitiger Längsverschiebbarkeit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine gleitend angeordnete Passfederverbindung 65 vorgesehen. Dabei ist eine Passfeder in die Seiltrommel 49 eingearbeitet. In der Antriebswelle 57 ist eine mit der Passfeder abgestimmte Passfedernut vorgesehen.The
Die Seiltrommel 49 ist mit einer umlaufenden Seilrille versehen, in der das Zugseil 48 in definierter Lage aufgespult wird. In jeder Betriebsstellung der Funkantenne 10 steht das Zugseil 48 unter Spannung, sodass das Zugseil 48 sicher in der Seilrille gehalten ist.The
Das freie Ende der Antriebswelle 57 ist über eine Länge, welche etwa der Länge des Spulenkörpers der Seiltrommel 49 entspricht, mit einem Stellgewinde 66 versehen. Die axiale Länge des mit dem Stellgewinde 66 versehenen Abschnitts der Antriebswelle 57 entspricht dabei etwa dem vorgesehenen Verschiebeweg der Seiltrommel 49 bei der Nachführung des Seilabgangs. Auf dem Stellgewinde 66 ist ein scheibenförmiges Synchronisationselement 62 angeordnet, welches unabhängig von der Seiltrommel 49 in Richtung der Antriebswelle 57 längsverschiebbar geführt ist.The free end of the
Die axiale Führung des Synchronisationselements 62 ist durch eine Führungsschiene 67 vorgesehen, welche parallel zur Antriebswelle 57 durch das Druckgehäuse 52 geführt ist. Wie in der Draufsicht auf das Synchronisationselement 62 in
Die Steigung des Stellgewindes 66 der Antriebswelle 57 ist gleich der Steigung der Seilrille der Seiltrommel. Bei einer vollen Umdrehung der Antriebswelle 57 wird demnach das Synchronisationselement 62 über einen Weg verschoben, welcher der Steigung zwischen den aufgewickelten Windungen des Zugseils 48 entspricht.The pitch of the adjusting
Das Synchronisationselement 62 wirkt in Richtung der Längsrichtung der Antriebswelle 57 auf die längsverschiebbar angeordnete Seiltrommel 49 und bewirkt daher entsprechend seiner Führung auf dem Stellgewinde 66 bei einer Drehung der Antriebswelle 57 eine Nachführung des Seilabgangs der Seiltrommel 49.The
Um dem Synchronisationselement 62 eine Ziehbewegung beim Aufspulen des Zugseils 48 auf der Seiltrommel 49 zu ermöglichen, weist das Synchronisationselement 62 einen axialen Mitnehmer 68 auf, welcher bis nahe der zugewandt liegenden Trommelwange 69 der Seiltrommel 49 reicht. Der axiale Mitnehmer 68 ist über eine Koppelscheibe 70 kinematisch mit der Trommelwange 69 verbunden. Die Koppelscheibe 70 ist zweiteilig mit zwei in etwa halbkreisförmigen Segmenten 70a, 70b ausgeführt (
Der innere Radius der Scheibensegmente 70a, 70b, welcher in montierten Zustand der Scheibensegmente 70a, 70b den Durchmesser der Koppelscheibe 70 bestimmt, hat einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 57, sodass die Koppelscheibe 70 ohne Eingriff in das Stellgewinde 66 in Längsrichtung der Antriebswelle 57 verschiebbar ist. Die zweiteilige Koppelscheibe 70 ist leicht an der Seiltrommel 49 montierbar, indem die Scheibensegmente 70a, 70b im Zwischenraum der Trommelwange 69 und dem Mitnehmer 68 um die Antriebswelle 57 gelegt werden und an der Trommelwange 69 fixiert werden.The inner radius of the
In Längsrichtung der Antriebswelle 57 ist in dem Druckgehäuse 52 ein Trennblech 71 angeordnet, welches den Teil des Druckgehäuses 52, in welchem die Seiltrommel 49 bewegbar angeordnet ist, vom Rest des Druckgehäuses 52 trennt. Die Trennwand 71 ist in Führungen 72 eingeschoben, welche an den jeweils gegenüberliegenden Wandabschnitten des Druckgehäuses 52 ausgebildet sind. Zur Fixierung des Trennblechs 71 sind im Bereich der Stirnwand 64, in der die Antriebswelle 57 gelagert ist, Laschen 73 vorgesehen, welche an der Stirnwand 64 befestigt sind.In the longitudinal direction of the
Im gezeigten Ausführungsbeispiel deckt die Stirnwand 64, in der die Antriebswelle 57 gelagert ist, den Teil des Druckraums 38 mit der darin angeordneten Seiltrommel 49 ab. Das Druckgehäuse 52 ist durch eine Abschlusswand 74 druckdicht verschlossen, welches den gesamten Querschnitt des Druckgehäuses 52 abdeckt.In the exemplary embodiment shown, the
Die Abschlusswand 74 ist lösbar montiert, sodass der Innenraum des Druckgehäuses 52 zugänglich ist. Auf diese Weise ist eine Kabeldurchführung 75 zugänglich, welche in dem jenseits der Seiltrommel 49 liegenden Teilraum 76 des Druckgehäuses 52 angeordnet ist. Die Kabeldurchführung 75 nimmt das Antennenkabel 31 auf und ist abgedichtet zum Druckraum 38.The
Über ein Druckablassventil 77 ist eine Entlüftung des Druckraums des Teleskopzylinders 21 möglich, sodass Feuchtigkeit abgeführt werden kann. Eine Entlüftung des Druckraums ist bspw. Unmittelbar nach Montage der Antennensektion 9 zur Abführung von Feuchtigkeit oder aber nach Testvorgängen des Torpedos 1 vorteilhaft, um den ggf. durch mehrere Antennenbetätigungen erhöhten Betriebsdruck im Druckraum zu reduzieren. In einem Normalbetrieb des Torpedos 1 ist eine Entlüftung des Druckraums nicht erforderlich bzw. nicht erwünscht. Das Druckablassventil 77 wird bspw. Nach einem Übungsschuss betätigt, um das System drucklos zu machen. Dadurch werden Gefahren, die von dem unter Druck stehenden Torpedo ausgehen könnten, nach Ende eines Übungs-/Erprobungsschusses sicher ausgeschlossen, wie z. B. ein Reißen des textilen Seils. Außerdem ist durch den Druckausgleich über das Druckablassventil 77 eine Gefährdung von Tauchern ausgeschlossen.Via a
Sämtliche in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar, insbesondere können wesentliche Merkmale auf die Hydrauliklösung oder Elektromotorlösung angepasst werden. Die Offenbarung der Erfindung ist deshalb nicht auf die beschriebenen oder beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt.All mentioned in the foregoing description and in the claims features according to the invention can be used individually as well as in any combination with each other, in particular essential features can be adapted to the hydraulic solution or electric motor solution. The disclosure of the invention is therefore not limited to the described or claimed combinations of features.
Claims (13)
- Underwater antenna apparatus (9) comprising a variable-position antenna (10), which is extendable in a above water region, an extension device and a repositioning device (48, 49), wherein an extension force in an extension force direction can be impressed by the extension device of the antenna, and an opposing force in an opposing force direction, acting in opposition to the extension force, can be impressed by the repositioning device of the antenna, wherein a position of the antenna resulting from an interaction of the extension force and the opposing force, wherein the repositioning device having a cable drum (49) with a pull cable (48), and the repositioning device or part of the repositioning device is configured such that its position can be varied in a defined manner, so that, as a result of the defined variation of the position, the antenna can be positioned in a retracted position, an extended position or an intermediate position, wherein the antenna is extended pneumatically via a pneumatically/hydraulically actuated telescopic cylinder (21), wherein a pressure chamber (38) of the telescopic cylinder is connected to a gas source (41),
characterized in that the gas source is designed to provide a gas under pressure, in order to arrange for a continuously acting static pressure to act on the telescopic cylinder, wherein the pull cable is designed to hold the telescopic cylinder counter to the pneumatic forces in the retracted position, and wherein the extension and the retraction of the antenna can be controlled via a drive of the cable drum. - Underwater antenna apparatus according to Claim 1, characterized in that the extension force direction and the opposing force direction are arranged parallel to each other or form an angle with an angular value greater than 0° or greater than 5° or greater than 15° or greater than 45° or greater than 65° or greater than 90°.
- Underwater antenna apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the pull cable is arranged on the antenna and the cable drum is arranged at a fixed location of the underwater antenna apparatus, and the cable drum is assigned a drive device, by means of which a rotation can be impressed on the cable drum, so that winding or unwinding is carried out by the rotation.
- Underwater antenna apparatus according to Claim 3, characterized in that the drive device has a stepping motor (61) and/or the cable drum has a slipping clutch (60).
- Underwater antenna apparatus according to either of Claims 3 and 4, characterized in that the repositioning device has a drive shaft, on which the cable drum is displaceably arranged, and a synchronization element, wherein cable drum, drive shaft and synchronization element (62) are arranged in such a way that a cable exit point is guided at a height of the antenna.
- Underwater antenna apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna is configured as a telescopic antenna comprising at least one first section (22) and a second section (23) displaceable relative thereto, and only one section forms a radio antenna.
- Underwater antenna apparatus according to Claim 6, characterized in that the telescopic antenna has a third section (24), a fourth section (25), a fifth section or further sections.
- Underwater antenna apparatus according to either of Claims 6 and 7, characterized in that a signal and/or power supply of the radio antenna is arranged within the telescopic antenna.
- Underwater antenna apparatus according to one of Claims 3 to 8, characterized in that the cable is guided within the telescopic antenna.
- Underwater antenna apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the extension device has a hydraulic device and/or a pneumatic device and/or an electric motor, which impress the extension force on the antenna permanently or switchably.
- Underwater antenna apparatus according to one of the preceding claims, characterized by an antenna position sensor.
- Underwater vessel (1) which has an underwater antenna apparatus according to one of the preceding claims.
- Method for extending and retracting an antenna of an underwater vessel, wherein the antenna is extended via an extension force and an opposing force acting in opposition thereto, wherein the opposing force is applied by means of a pull cable and the antenna is held in a retracted position, wherein, during an extension and a retraction of a telescopic cylinder, a drive of a cable drum is controlled in such a way that the cable drum unwinds or winds in a specific cable length of a pull cable, wherein, by means of the magnitude and direction of the opposing force and the magnitude and direction of the extension force, the position of the antenna can be varied in a defined manner, so that a desired position can be achieved or obtained in a controlled or regulated manner.
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