EP1468906A2 - Schnorchelvorrichtung für ein U-Boot - Google Patents

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EP1468906A2
EP1468906A2 EP04008808A EP04008808A EP1468906A2 EP 1468906 A2 EP1468906 A2 EP 1468906A2 EP 04008808 A EP04008808 A EP 04008808A EP 04008808 A EP04008808 A EP 04008808A EP 1468906 A2 EP1468906 A2 EP 1468906A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
submarine
pipe
exhaust
exhaust gas
snorkeling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04008808A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1468906A3 (de
Inventor
Ulrich Dipl.-Ing. Wäntig
Friedrich Wiggers
Lorenz Dipl.-Ing. Krüger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gabler Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Gabler Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gabler Maschinenbau GmbH filed Critical Gabler Maschinenbau GmbH
Publication of EP1468906A2 publication Critical patent/EP1468906A2/de
Publication of EP1468906A3 publication Critical patent/EP1468906A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/36—Adaptations of ventilation, e.g. schnorkels, cooling, heating, or air-conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
    • B63H21/34—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels having exhaust-gas deflecting means

Definitions

  • the invention is based on a snorkeling device for a submarine, this device having a fresh air line and an exhaust line as well as one provided in the tower of the submarine and out of the tower retractable head unit from a tubular casing with an inner Fresh air pipe and an inner exhaust pipe.
  • Such snorkeling devices are generally known and are used to this, in particular the exhaust gases of those operated with liquid fuel Drive motors of the submarine to the atmosphere above the water surface dissipate.
  • the submarine is located in a specific one Diving depth below the water surface, the head unit the snorkeling device is extended upwards, that the top of this head device is above the water surface located.
  • the exhaust gases from the drive motor are then by means of the exhaust pipe of the snorkeling device is discharged to the atmosphere.
  • the object of the invention is to improve a snorkeling device of the introductory kind in such a way that for the Crew of the submarine a sufficient and harmless survival atmosphere is ensured. Furthermore, the snorkeling device be designed so that the engine exhaust gases over different Paths can be removed from the submarine.
  • An advantageous embodiment of the invention is that the lateral exhaust gas outlet holes in at least one row with a small one Distance from each other arranged along the circumference of the jacket tube are. These holes can be designed as elongated holes his.
  • the nozzle design can also be constructed to be lockable, the upper one Provide wall area of the inner exhaust pipe with side gas outlets is.
  • a feature in that the exhaust pipe is one inside the submarine provided gas exchange device for exchanging the gas atmosphere is assigned inside the submarine.
  • the gas exchange device can include a fan or compressor and additionally or alternatively, a supply of compressed oxygen and Nitrogen to create a better or artificial atmosphere in include the submarine.
  • the respective supply of oxygen and nitrogen is advantageously carried in gas containers.
  • Fig. 1 is an extended, generally designated 1 head unit a not shown snorkeling device 21 for a submarine shown.
  • the snorkeling device 21 comprises one in the usual way Fresh air line 2 and an exhaust gas line 3.
  • the fresh air line has one vertically movable fresh air pipe 4 and a vertically movable exhaust pipe 5, both arranged inside a casing tube 6 and are movable together with this.
  • the fresh air pipe 4 and the exhaust pipe 5 together with the casing tube 6 form the head unit 1, the in the usual way by means of a hydraulic cylinder stroke drive (not shown) vertically extendable and retractable from the tower of the submarine is.
  • the upper end of the is in the extended state Head unit 1 above the sea surface 7 (Fig. 1), so that fresh air about the openable, closable fresh air pipe 4 and the additional fresh air line 2 are inserted into the interior of the submarine can.
  • the casing tube 6 in its upper peripheral area with a plurality of lateral Provide exhaust gas outlet holes 8. These exhaust outlet holes are in the casing pipe below the upper end 9 of the inner fresh air pipe 4 arranged.
  • the inner exhaust pipe 5 ends with its upper end 10 in the area of the lateral gas outlet holes 8, as shown in FIG. 1. This Formation of the head unit 1 allows the side to exit the exhaust gas 11 flowing out of the casing pipe 6, as indicated by the arrows 12.
  • exhaust gas outlet holes 8 in the casing 6 are arranged, as shown in FIG. 1.
  • the exhaust holes are themselves preferably designed as elongated holes in order to take up little space to ensure the largest possible gas outlet area.
  • An alternative embodiment for the non-impairing derivation of exhaust gases 11 from the exhaust pipe 5 is that Upper end 10 of the exhaust pipe 5 an upward-acting exhaust gas acceleration device 14 has.
  • the acceleration device 14 consists of a nozzle formation 15. This nozzle formation can be designed so that the upper end region the exhaust pipe is designed as a taper. Thereby the exhaust gas 11 is accelerated when it exits the exhaust pipe 5 and in this way develops a considerably increased outflow rate and thus an increased outflow force.
  • Such a configuration of the upper end 10 of the exhaust pipe 5 ensures in calm or weak winds also that the Exhaust gases flowing out of the exhaust pipe 5 do not again have the Fresh air tube 4 are sucked into the interior of the submarine.
  • the taper 15a can have an inner body 15b, which is designed to accelerate the flow, z. B. plug-shaped, as shown in Fig. 3.
  • This inner body 15 b is in Tapered area positioned so that a strong outflow rate the exhaust gases from the exhaust pipe 5 takes place.
  • the inner body 15b can be translational be designed to be movable up and down. Then he also has that Function of a closing body to close the exhaust pipe 5, when the submarine dives.
  • the nozzle design can 15 to create an annular gap 16 from a pipe section 17 for a supply air mixing into that from the nozzle formation 15 escaping exhaust gas to be surrounded.
  • the Exhaust pipe 5 outflowing gas diluted so that, if exhaust gas in the fresh air tube 4 arrives, the degree of danger of the so sucked Exhaust gas is very low and can be neglected.
  • FIG. 4 A third embodiment for preventing exhaust gas from being sucked back is shown in Figures 4 and 5.
  • the upper end 10 of the exhaust pipe 5 is designed to be closable, and the upper wall area of the Exhaust pipe is with side gas outlets 18 which are at the level of the side Gas outlet holes 8 of the casing tube 6 are provided.
  • this will be the top one Formation of the exhaust pipe 5, as described in connection with FIG. 3 is applied; that is, the top end 10 of the exhaust pipe 5 has a nozzle configuration 15.
  • a vertically movable closing body 19 is provided, which is preferably aerodynamically designed, as shown in the figures 4 and 5 can be seen.
  • the exhaust pipe is closed at the top shown.
  • This operating state is applied when the winch 13 have a higher wind speed, e.g. from wind force 3 Beaufort.
  • the exhaust gases 11 flow through the side gas outlets 18 from the exhaust pipe 5 and are due to the wind forces immediately deflected laterally and the side gas outlet holes 8 of the jacket tube 6 blown so that they laterally from these holes emerge from the jacket tube.
  • the exhaust pipe 5 is shown in the open position. This mode of operation is used when there is no wind or light winds (e.g. below wind force 3 Beaufort) applied. It can be seen that the exhaust gases 11 essentially vertically and accelerates upwards from the exhaust pipe 5 into the Exude atmosphere. Small portions of the exhaust gas can enter the exhaust pipe 5 also leave and close via its side gas outlets 18 the lateral gas outlet holes 8 of the casing tube 6 flow around to leave the snorkel this way.
  • FIG. 6 Another embodiment of the snorkeling device 21 is shown in FIG. 6 shown.
  • the entire snorkeling device is shown so that you have the full fresh air line 2 and the full Exhaust pipe 3 recognizes.
  • About the fresh air line 2 is more common Way, the entire interior of the submarine 20 and its drive motor 22 supplied with fresh air.
  • the exhaust pipe 3 the exhaust gases of the engine 22 via the snorkeling device 21 from the Submarine escaped.
  • 6 shows the snorkeling device 21 with extended head unit 1 so that fresh air gets into the submarine, while the exhaust gases from the engine 22 are discharged to the atmosphere.
  • Figures 1 to 5 trained top of the snorkeling device 21 used are used.
  • the head unit 1 is in the tower 23 of the submarine 20 retracted, both the fresh air pipe 4 and the exhaust pipe 5 the head unit 1 are closed at its upper end.
  • the exhaust pipe 3 with an additional exhaust system 24 provided which has a switching valve device 25.
  • a conventional outlet line connects to this switchover valve device 26 at the outlet end with outlet distribution means 26a, e.g. B. outlet strips with outlet holes is provided.
  • the outlet distribution means 26a are usually located in an upper one Area in the tower 23 of the submarine 20, as shown in FIG. 6.
  • the shaft 27 is a usual, vertically movable Information device, e.g. B. a radio 27a arranged. Still is there is enough free space in this shaft to allow exhaust gases to pass through this shaft to be able to discharge into the atmosphere.
  • the switching valve device 25 allows, depending on the depth of submarine 20 either the exhaust pipe 3 or to commission the additional exhaust gas outlet system 24.
  • the exhaust pipe 3 with an additional exhaust system 24 to use the head unit 1 with lateral Gas outlet holes 8 and / or with an exhaust gas acceleration device 14 is provided, a head unit 1 can also be used are formed at their top end in a conventional manner is, ie has no training according to Figures 1 to 5.
  • Snorkeling device 21 can be supplemented such that it is a gas exchange device for exchanging the gas atmosphere inside of the submarine 20.
  • the gas exchange device has a fan 28 or alternatively a compressor, which is preferably in the Exhaust pipe 3 is incorporated.
  • This fan or compressor is in Put into operation when the submarine 20 is at snorkeling depth and / or periscope depth, d. H. that the head unit 1 is extended is and can start operating.
  • With the help of the fan 28 or the compressor can have a more intense air exchange inside the submarine take place, because in this way fresh air is delivered more quickly through the fresh air line 2 got into the submarine.
  • Snorkeling device 21 can be the gas exchange device 28 a supply of compressed oxygen and nitrogen for Include creating an artificial atmosphere in the submarine 20.
  • This supply of oxygen and nitrogen is each in corresponding Contain gas containers 30 and 31, respectively, in a suitable place in the Submarine are mounted.
  • These gas containers are connected to a device 32 for Establish and distribute the artificial atmosphere that comes from oxygen and nitrogen of the gas tanks 30 and 31 is connected.
  • the submarine 20 can also be complete submerged condition, d. H. in a diving state in which the Head unit 1 of the snorkeling device 21 is retracted, ventilated become.
  • the additional exhaust gas outlet system 24 in Connection to the fan 28 or alternatively the compressor used.
  • the stock 29 and the device 32 is in the submarine created an artificial atmosphere in which, for example, less Oxygen is present than in the natural atmosphere, however enough oxygen for the crew to work and survive of the submarine is present.
  • the Oxygen content 12 to 16 volume percent, with the nitrogen content has a correspondingly higher value.
  • Another advantage of artificial atmosphere is that most fires at one suffocate such an atmosphere, because in the event of a fire, 21 percent by volume Oxygen are required.
  • FIG. 7 shows a further embodiment, which compared to that in Fig. 6 is simplified. It can be seen that FIG. 7 relates to its exhaust system is simpler.
  • This exhaust system has one Snorkeling device 21 a, whose vertically movable head unit 1 has a conventionally formed upper end 33. That top end is thus not designed as it is in connection with the figures 1 to 5 is described.
  • the exhaust pipe 3 is not included an additional exhaust gas outlet system 24.
  • the Exhaust line 3 on a gas exchange device, both a Fan 28 (or alternatively a compressor) and a gas supply 29 from Has oxygen and nitrogen. Gas supply 29 and the facility 32 are designed to produce an artificial boat atmosphere, as described in connection with FIG. 6.
  • This embodiment the snorkeling device 21 a will be chosen if the Gas exchange device should only be used when the submarine 20 is at snorkeling depth or periscope depth.

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Abstract

Die vorliegende Schnorchelvorrichtung (21) für ein U-Boot (20) umfasst eine Frischluftleitung (2) und eine Abgasleitung (3) sowie eine in dem Turm (23) des U-Bootes (20) vorgesehene, aus dem Turm (23) aus- und einfahrbare Kopfeinheit (1) aus einem Mantelrohr (6) mit einem inneren Frischluftrohr (4) und einem inneren Abgasrohr (5). Der obere Umfangsbereich des Mantelrohres (6) ist mit einer Vielzahl von seitlichen Abgasaustrittslöchern (8) versehen, die in dem Mantelrohr (6) unterhalb des Oberendes (9) des inneren Frischluftrohres (4) angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich weist das Oberende (10) des inneren Abgasrohres (5) eine nach oben wirkende Abgasbeschleunigungseinrichtung (14) auf.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schnorchelvorrichtung für ein U-Boot, wobei diese Vorrichtung eine Frischluftleitung und eine Abgasleitung sowie eine in dem Turm des U-Bootes vorgesehene, aus dem Turm ausund einfahrbare Kopfeinheit aus einem Mantelrohr mit einem inneren Frischluftrohr und einem inneren Abgasrohr aufweist.
Derartige Schnorchelvorrichtungen sind allgemein bekannt und dienen dazu, insbesondere die Abgase der mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Antriebsmotoren des U-Bootes an die Atmosphäre über der Wasseroberfläche abzuführen. Hierzu befindet sich das U-Boot in einer bestimmten Tauchtiefe unterhalb der Wasseroberfläche, wobei die Kopfeinheit der Schnorchelvorrichtung nach oben ausgefahren ist, derart, dass sich das Oberende dieser Kopfeinrichtung über der Wasseroberfläche befindet. Die Abgase des Antriebsmotors werden dann mittels der Abgasleitung der Schnorchelvorrichtung an die Atmosphäre abgeführt.
Es besteht hierbei jedoch das Problem, dass insbesondere bei Windverhältnissen mit stärkeren und richtungsmäßig ungünstig wehenden Winden die Gefahr gegeben ist, dass ein Teil der Abgase wieder über das neben dem Abgasrohr befindliche Frischluftrohr der ausgefahrenen Kopfeinheit zurückgesaugt wird und so wieder in das Innere des U-Bootes gelangt. Dadurch verschlechtert sich die Atmosphäre im Inneren des U-Bootes, was insbesondere für die Besatzung des U-Bootes gefährlich werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung einer Schnorchelvorrichtung der einleitend angeführten Art in der Weise, dass für die Besatzung des U-Bootes eine ausreichende und ungefährliche Überlebensatmosphäre sichergestellt ist. Weiterhin soll die Schnorchelvorrichtung so ausgestaltet sein, dass die Motorabgase über verschiedene Wege aus dem U-Boot abgeführt werden können.
Die Lösung der Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 und 10 definiert.
Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass innerhalb des U-Bootes eine ungefährliche Überlebensatmosphäre für die Besatzung des U-Bootes sichergestellt ist, die der Besatzung das Erfüllen ihrer Aufgaben gewährleistet. Die Besatzung ist also insbesondere nicht durch einen wieder eingesaugten Teil der Abgase gefährdet, da es nun verhindert ist, dass ein Teil der Abgase aufgrund ungünstiger Windverhältnisse über der Meeresoberfläche durch die Schnorchelvorrichtung wieder in das Innere des U-Bootes gelangt. Des Weiteren ist der in Bezug auf die Luftatmosphäre in dem U-Boot sichere Aufenthalt der Besatzung in dem U-Boot auch dadurch gewährleistet, dass in dem U-Boot eine künstliche Luftatmosphäre geschaffen werden kann, indem aus einem mitgeführten Vorrat an Sauerstoff und Stickstoff eine Atmosphäre gewünschter Zusammensetzung aus diesen Gasen geschaffen werden kann, so dass das U-Boot auch bei tiefgetauchtem Zustand ausreichend belüftet ist.
Stehen somit an Bord eines U-Bootes ein Abgasschnorchel mit einem Zuluftkanal und unterschiedlichen Abgasführungen zur Verfügung, kann ein intelligentes Abgasmanagement die äußere Signaturausbildung am Schnorchel im Sinne kleinerer Signaturen wesentlich besser steuern als bisher. Von der Besatzung nicht beeinflussbare Gegebenheiten, wie z. B. Umweltparameter, die auf das augenblicklich vorgefundene Wetter zurückzuführen sind, können ebenso berücksichtigt werden wie von der Besatzung abhängige Gegebenheiten, wie z. B. Unzulänglichkeit bei der Handhabung des U-Bootes, die sich auf die Qualität der Tiefenhaltung auswirken, und auch taktische Erwägungen der Bootskommandantur. Zudem wird die Bootssicherheit erheblich verbessert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die seitlichen Abgasaustrittslöcher in wenigstens einer Reihe mit kleinem Abstand voneinander entlang des Umfangs des Mantelrohres angeordnet sind. Diese Löcher können hierbei als Langlöcher ausgebildet sein.
In alternativer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann so vorgegangen werden, dass die Abgasbeschleunigungseinrichtung aus einer Düsenausbildung besteht. Hierdurch werden die aus dem inneren Abgasrohr ausströmenden Abgase bei ihrem Austritt aus diesem Abgasrohr beschleunigt und entwickeln durch ihre dadurch erzeugte höhere Strömungsgeschwindigkeit eine größere Widerstandskraft gegen stärkere Winde, so dass aufgrund dieser größeren Widerstandskraft ein Wiedereinsaugen in das Frischluftrohr vermieden ist.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann die Düsenausbildung auch verschließbar konstruiert sein, wobei der obere Wandbereich des inneren Abgasrohres mit seitlichen Gasauslässen versehen ist. Durch diese Ausbildung ist es wählbar, ob die Abgase sämtlich über das Abgasrohr mit relativ starker Strömungskraft vertikal aus dem Abgasrohr austreten oder seitlich aus dem Mantelrohr abgeführt werden sollen. Die betreffende Wahl wird im Wesentlichen von den herrschenden Windverhältnissen abhängen.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann so vorgegangen werden, dass die Abgasleitung mit der verfahrbaren Kopfeinheit mit einem zusätzlichen Abgasauslasssystem versehen ist, wobei die Abgasleitung eine Umschaltventileinrichtung zum wahlweisen Auslassen des Abgases über die verfahrbare Kopfeinheit oder über das zusätzliche Abgasauslasssystem aufweist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, dass die Abgase der Antriebsmotoren des U-Bootes auch unter Wasser aus dem U-Boot abgeführt werden können, wenn das U-Boot vollständig abgetaucht ist.
In noch weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht ein Merkmal darin, dass der Abgasleitung eine im Inneren des U-Bootes vorgesehene Gasaustauschvorrichtung zum Austauschen der Gasatmosphäre im Inneren des U-Bootes zugeordnet ist. Die Gasaustauschvorrichtung kann einen Lüfter oder einen Kompressor einschließen und zusätzlich oder alternativ einen Vorrat an komprimiertem Sauerstoff und Stickstoff zum Herstellen einer besseren oder künstlichen Atmosphäre in dem U-Boot beinhalten. Der jeweilige Vorrat an Sauerstoff und Stickstoff wird vorteilhaft in Gasbehältern mitgeführt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 tung,
einen Längsschnitt eines oberen Abschnittes einer Schnorchelvorrichtung,
Fig. 2
einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3
einen Längsschnitt des oberen Endabschnittes einer zweiten Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung,
Figuren 4 und
5 einen Längsschnitt des oberen Abschnittes einer dritten Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung,
Fig. 6
eine Seitenansicht auf ein teilweise aufgeschnitten dargestelltes U-Boot, in dem eine vierte Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung dargestellt ist,
Fig. 7
eine weitere Seitenansicht auf ein teilweise aufgeschnittenes U-Boot, in dem eine zu der Ausführungsform nach Fig. 6 alternative, fünfte Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung gezeigt ist.
In Fig. 1 ist eine ausgefahrene, allgemein mit 1 bezeichnete Kopfeinheit einer nicht weiter dargestellten Schnorchelvorrichtung 21 für ein U-Boot gezeigt. Die Schnorchelvorrichtung 21 umfasst in üblicher Weise eine Frischluftleitung 2 und eine Abgasleitung 3. Die Frischluftleitung weist ein vertikal verfahrbares Frischluftrohr 4 und ein vertikal verfahrbares Abgasrohr 5 auf, die beide im Inneren eines Mantelrohres 6 angeordnet und zusammen mit diesem verfahrbar sind. Das Frischluftrohr 4 und das Abgasrohr 5 bilden zusammen mit dem Mantelrohr 6 die Kopfeinheit 1, die in üblicher Weise mittels eines hydraulischen Zylinderhubantriebes (nicht dargestellt) aus dem Turm des U-Bootes vertikal aus- und wieder einfahrbar ist. Im ausgefahrenen Zustand befindet sich das Oberende der Kopfeinheit 1 oberhalb der Meeresoberfläche 7 (Fig. 1), so dass Frischluft über das oben geöffnete, verschließbare Frischluftrohr 4 und die weitere Frischluftleitung 2 in das Innere des U-Bootes eingeführt werden kann.
Wie in den Figuren 1 und 2 deutlich zu erkennen ist, ist das Mantelrohr 6 in seinem oberen Umfangsbereich mit einer Mehrzahl von seitlichen Abgasaustrittslöchern 8 versehen. Diese Abgasaustrittslöcher sind in dem Mantelrohr unterhalb des Oberendes 9 des inneren Frischluftrohres 4 angeordnet. Das innere Abgasrohr 5 endet mit seinem Oberende 10 im Bereich der seitlichen Gasaustrittslöcher 8, wie Fig. 1 zeigt. Diese Ausbildung der Kopfeinheit 1 ermöglicht ein seitliches Austreten der aus dem Abgasrohr 5 ausströmenden Abgase 11 aus dem Mantelrohr 6, wie dies durch die Pfeile 12 angedeutet ist. Wenn stärkere Winde herrschen, vorwiegend natürliche Winde, die mittels des Pfeils 13 schematisch angedeutet sind, treten diese Winde auf derjenigen Seite des Mantelrohres 6, welche den Winden zugekehrt ist (Luvseite), über die auf dieser Seite befindlichen Löcher 8 in das Mantelrohr 6 ein und bewirken, dass die aus dem Oberende 10 des Abgasrohres 5 ausströmenden Abgase sofort umgelenkt werden und über diejenigen Gasaustrittslöcher 8, die sich auf der dem Wind abgewandten Seite (Leeseite) des Mantelrohres 6 befinden, austreten. Die Abgase gelangen somit nicht zu dem Oberende 9 des Frischluftrohres 4 und werden daher auch nicht in das Frischluftrohr eingesaugt.
Eine vorteilhafte Anordnung der Abgasaustrittslöcher 8 in dem Mantelrohr 6 besteht darin, dass diese Löcher in wenigstens einer Reihe mit kleinem Abstand voneinander entlang des Umfangs des Mantelrohres angeordnet sind, wie Fig. 1 zeigt. Die Abgasaustrittslöcher selbst sind vorzugsweise als Langlöcher ausgebildet, um bei geringer Platzbeanspruchung eine größtmögliche Gasaustrittsfläche zu gewährleisten.
Eine alternative Ausführungsform zur nicht beeinträchtigenden Ableitung von Abgasen 11 aus dem Abgasrohr 5 besteht darin, dass das Oberende 10 des Abgasrohres 5 eine nach oben wirkende Abgasbeschleunigungseinrichtung 14 aufweist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Beschleunigungseinrichtung 14 besteht aus einer Düsenausbildung 15. Diese Düsenausbildung kann so gestaltet sein, dass der obere Endbereich des Abgasrohres als eine Verjüngung ausgestaltet ist. Dadurch wird das Abgas 11 bei seinem Austritt aus dem Abgasrohr 5 beschleunigt und entwickelt auf diese Weise eine beträchtlich erhöhte Ausströmungsgeschwindigkeit und somit eine verstärkte Ausströmungskraft. Eine derartige Ausgestaltung des Oberendes 10 des Abgasrohres 5 gewährleistet bei Windstille oder schwachen Winden ebenfalls, dass die aus dem Abgasrohr 5 ausströmenden Abgase nicht wieder über das Frischluftrohr 4 in das Innere des U-Bootes eingesaugt werden.
Zur Erhöhung der Düsenwirkung kann der Verjüngung 15a ein Innenkörper 15b zugeordnet sein, der strömungsbeschleunigend ausgebildet ist, z. B. pfropfenförmig, wie es Fig. 3 zeigt. Dieser Innenkörper 15 b ist im Bereich der Verjüngung so positioniert, dass eine starke Ausströmungsgeschwindigkeit der Abgase aus dem Abgasrohr 5 erfolgt.
Zusätzlich zur Düsenfunktion kann der Innenkörper 15b translatorisch auf- und abwärts verfahrbar ausgebildet sein. Er hat dann auch die Funktion eines Verschließkörpers, um das Abgasrohr 5 zu verschließen, wenn das U-Boot abtaucht.
In weiterer Ausgestaltung der Ausführungsform nach Fig. 3 kann die Düsenausbildung 15 zur Schaffung eines Ringspaltes 16 von einem Rohrstück 17 für eine Zulufteinmischung in das aus der Düsenausbildung 15 ausströmende Abgas umgeben sein. Auf diese Weise wird das aus dem Abgasrohr 5 ausströmende Gas verdünnt, so dass, falls doch Abgas in das Frischluftrohr 4 gelangt, der Gefährlichkeitsgrad des so eingesaugten Abgases sehr gering ist und vernachlässigt werden kann.
Eine dritte Ausführungsform zur Vermeidung des Rücksaugens von Abgas ist in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Das Oberende 10 des Abgasrohres 5 ist verschließbar ausgebildet, und der obere Wandbereich des Abgasrohres ist mit seitlichen Gasauslässen 18, die in Höhe der seitlichen Gasaustrittslöcher 8 des Mantelrohres 6 vorgesehen sind, versehen. Vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt erforderlich, wird hierzu die obere Ausbildung des Abgasrohres 5, wie sie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben ist, angewendet; das heißt, das Oberende 10 des Abgasrohres 5 weist eine Düsenausbildung 15 auf. Zum Verschließen dieser Düsenausbildung ist ein vertikal bewegbarer Schließkörper 19 vorgesehen, der vorzugsweise strömungsgünstig ausgebildet ist, wie es aus den Figuren 4 und 5 zu erkennen ist. In Fig. 5 ist das Abgasrohr oben geschlossen gezeigt. Dieser Betriebszustand wird angewendet, wenn die Winde 13 eine höhere Windgeschwindigkeit aufweisen, etwa ab Windstärke 3 Beaufort. In diesem Fall strömen die Abgase 11 über die seitlichen Gasauslässe 18 aus dem Abgasrohr 5 aus und werden aufgrund der Windkräfte sofort seitlich umgelenkt und den seitlichen Gasaustrittslöchern 8 des Mantelrohres 6 zugeweht, so dass sie aus diesen Löchern seitlich aus dem Mantelrohr austreten.
In Fig. 5 ist das Abgasrohr 5 in Offenstellung gezeigt. Diese Betriebsweise wird bei Windstille oder Schwachwinden (etwa unterhalb Windstärke 3 Beaufort) angewendet. Man erkennt, dass die Abgase 11 im Wesentlichen vertikal und beschleunigt nach oben aus dem Abgasrohr 5 in die Atmosphäre ausströmen. Kleine Anteile des Abgases können das Abgasrohr 5 auch über dessen seitliche Gasauslässe 18 verlassen und zu den seitlichen Gasaustrittslöchern 8 des Mantelrohres 6 strömen, um den Schnorchel auf diese Weise zu verlassen.
Eine weitere Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung 21 ist in Fig. 6 gezeigt. In dieser Figur ist die gesamte Schnorchelvorrichtung dargestellt, so dass man die vollständige Frischluftleitung 2 und die vollständige Abgasleitung 3 erkennt. Über die Frischluftleitung 2 wird in üblicher Weise der gesamte Innenraum des U-Bootes 20 sowie auch dessen Antriebsmotor 22 mit Frischluft versorgt. Über die Abgasleitung 3 werden die Abgase des Motors 22 über die Schnorchelvorrichtung 21 aus dem U-Boot herausgeleitet. Fig. 6 zeigt die Schnorchelvorrichtung 21 mit ausgefahrener Kopfeinheit 1, so dass frische Luft in das U-Boot gelangt, während die Abgase des Motors 22 in die Atmosphäre abgeleitet werden. Je nach Wahl und den herrschen Windverhältnissen oberhalb der Meeresoberfläche 7 wird das gemäß den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 5 ausgebildete Oberende der Schnorchelvorrichtung 21 verwendet.
Wenn sich das U-Boot 20 in einem tieferen Tauchzustand als in Fig. 6 gezeigt befindet, ist die Kopfeinheit 1 in den Turm 23 des U-Bootes 20 eingefahren, wobei sowohl das Frischluftrohr 4 als auch das Abgasrohr 5 der Kopfeinheit 1 an ihrem Oberende geschlossen sind. Um auch bei diesem Tauchzustand die Abgase des Motors 22 aus dem U-Boot 20 herauszuleiten, ist die Abgasleitung 3 mit einem zusätzlichen Abgasauslasssystem 24 versehen, die eine Umschaltventileinrichtung 25 aufweist. An diese Umschaltventileinrichtung schließt sich eine übliche Auslassleitung 26 an, die an ihrem ausströmseitigen Ende mit Auslassverteilungsmitteln 26a, z. B. Auslassleisten mit Austrittslöchern, versehen ist. Die Auslassverteilungsmittel 26a befinden sich üblicherweise in einem oberen Bereich in dem Turm 23 des U-Bootes 20, wie Fig. 6 zeigt.
Alternativ oder zusätzlich zu der Auslassleitung 26 kann ein in dem Turm 23 vorhandener bekannter Schacht 27 zum Auslassen von Abgasen verwendet werden, der ebenfalls an die Umschaltventileinrichtung 25 angeschlossen ist. In dem Schacht 27 ist ein übliches, vertikal verfahrbares Informationsgerät, z. B. ein Funkgerät 27a, angeordnet. Trotzdem ist in diesem Schacht genug freier Raum, um Abgase über diesen Schacht in die Atmosphäre ableiten zu können. Die Umschaltventileinrichtung 25 ermöglicht es, je nach Tauchtiefe des U-Bootes 20 entweder die Abgasleitung 3 oder das zusätzliche Abgasauslasssystem 24 in Betrieb zu nehmen.
Obwohl es vorteilhaft ist, die Abgasleitung 3 mit einem zusätzlichen Abgasauslasssystem 24 zu verwenden, wobei die Kopfeinheit 1 mit seitlichen Gasaustrittslöchern 8 und/oder mit einer Abgasbeschleunigungseinrichtung 14 versehen ist, kann auch eine Kopfeinheit 1 verwendet werden, die an ihrem Oberende in konventioneller Weise ausgebildet ist, also keine Ausbildung gemäß den Figuren 1 bis 5 aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der in Fig. 6 gezeigten erfindungsgemäßen Schnorchelvorrichtung 21 kann diese so ergänzt sein, dass sie eine Gasaustauschvorrichtung zum Austauschen der Gasatmosphäre im Inneren des U-Bootes 20 aufweist. Die Gasaustauschvorrichtung weist einen Lüfter 28 oder alternativ einen Kompressor auf, der vorzugsweise in der Abgasleitung 3 eingegliedert ist. Dieser Lüfter oder Kompressor wird in Betrieb genommen, wenn das U-Boot 20 sich auf Schnorcheltiefe und/oder Sehrohrtiefe befindet, d. h. dass die Kopfeinheit 1 ausgefahren ist und ihren Betrieb aufnehmen kann. Mit Hilfe des Lüfters 28 bzw. des Kompressors kann ein intensiverer Luftaustausch im Inneren des U-Bootes erfolgen, da auf diese Weise schneller Frischluft über die Frischluftleitung 2 in das U-Boot gelangt.
Ein weiterer Vorteil der Anwendung eines Lüfters oder eines Kompressors in dem vorstehend beschriebenen Abgassystem ist noch dadurch gegeben, dass explosive Anteile in der Luftatmosphäre des U-Bootes schnell aus dem U-Boot herausgefördert werden können. Dies ist z. B. dann wichtig, wenn das U-Boot mit Brennstoffzellen betrieben wird, z. B. in Form eines Brennstoffzellenantriebes. Dies ist besonders dann wichtig, wenn das U-Boot in einer Tauchtiefe fährt, die unterhalb der Sehrohrtiefe liegt, da in diesem Fall die Kopfeinheit 1 der Schnorchelvorrichtung 21 nicht ausgefahren ist. Es besteht somit die Möglichkeit, die gefährliche Bootsatmosphäre mit Hilfe des zusätzlichen Abgasauslasssystems 24 zu beseitigen.
Auch in diesem Fall kann so vorgegangen werden, dass eine herkömmliche Ausbildung des Oberendes der Kopfeinheit 1 vorgesehen ist. Des Weiteren kann hierbei so vorgegangen werden, dass die Abgasleitung 3 alleine oder zusätzlich mit der Auslassleitung 26, 26a und/oder mit dem Schacht 27 vorgesehen ist.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der in Fig. 6 gezeigten erfindungsgemäßen Schnorchelvorrichtung 21 kann die Gasaustauschvorrichtung 28 einen Vorrat an komprimiertem Sauerstoff und Stickstoff zum Herstellen einer künstlichen Atmosphäre in dem U-Boot 20 einschließen. Dieser Vorrat an Sauerstoff und Stickstoff ist jeweils in entsprechenden Gasbehältern 30 bzw. 31 enthalten, die an einem geeigneten Platz im U-Boot montiert sind. Diese Gasbehälter sind an eine Einrichtung 32 zum Herstellen und Verteilen der künstlichen Atmosphäre, die aus dem Sauerstoff und Stickstoff der Gasbehälter 30 und 31 gebildet wird, angeschlossen.
Mit Hilfe des Vorrates 29 kann das U-Boot 20 auch bei seinem vollständig getauchten Zustand, d. h. bei einem Tauchzustand, bei dem die Kopfeinheit 1 der Schnorchelvorrichtung 21 eingefahren ist, belüftet werden. In diesem Fall wird das zusätzliche Abgasauslasssystem 24 in Verbindung mit dem Lüfter 28 oder alternativ dem Kompressor verwendet. Mit Hilfe des Vorrates 29 und der Einrichtung 32 wird in dem U-Boot eine künstliche Atmosphäre geschaffen, in der beispielsweise weniger Sauerstoff vorhanden ist als in der natürlichen Atmosphäre, wobei aber noch ausreichend Sauerstoff zum Arbeiten und Überleben der Besatzung des U-Bootes vorhanden ist. Beispielsweise beträgt hierbei der Sauerstoffgehalt 12 bis 16 Volumenprozent, wobei der Stickstoffgehalt einen entsprechend höheren Wert aufweist. Ein weiterer Vorteil der künstlichen Atmosphäre besteht darin, dass die meisten Brände bei einer solchen Atmosphäre ersticken, da für einen Brandfall 21 Volumenprozent Sauerstoff erforderlich sind.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die gegenüber derjenigen in Fig. 6 vereinfacht ist. Man erkennt, dass Fig. 7 bezüglich seines Abgassystems einfacher ausgestaltet ist. Dieses Abgassystem weist eine Schnorchelvorrichtung 21 a auf, deren vertikal verfahrbare Kopfeinheit 1 ein herkömmlich ausgebildetes Oberende 33 aufweist. Dieses Oberende ist somit nicht derart ausgebildet, wie es in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 beschrieben ist. Des Weiteren ist die Abgasleitung 3 nicht mit einem zusätzlichen Abgasauslasssystem 24 versehen. Jedoch weist die Abgasleitung 3 eine Gasaustauschvorrichtung auf, die sowohl einen Lüfter 28 (oder alternativ einen Kompressor) und einen Gasvorrat 29 aus Sauerstoff und Stickstoff aufweist. Der Gasvorrat 29 und die Einrichtung 32 zur Herstellung einer künstlichen Bootsatmosphäre sind derart ausgebildet, wie es in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben ist. Diese Ausführungsform der Schnorchelvorrichtung 21 a wird man wählen, wenn die Gasaustauschvorrichtung nur dann angewendet werden soll, wenn sich das U-Boot 20 in Schnorcheltiefe bzw. Sehrohrtiefe befindet.

Claims (17)

  1. Schnorchelvorrichtung für ein U-Boot, wobei die Schnorchelvorrichtung (21) eine Frischluftleitung (2) und eine Abgasleitung (3) sowie eine in dem Turm (23) des U-Bootes (20) vorgesehene, aus dem Turm aus- und einfahrbare Kopfeinheit (1) aus einem Mantelrohr (6) mit einem inneren Frischluftrohr (4) und einem inneren Abgasrohr (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Umfangsbereich des Mantelrohres (6) mit einer Mehrzahl von seitlichen Abgasaustrittslöchern (8) versehen ist, die in dem Mantelrohr unterhalb des Oberendes (9) des inneren Frischluftrohres (4) angeordnet sind, und/oder dass das Oberende (10) des inneren Abgasrohres (5) eine nach oben wirkende Abgasbeschleunigungseinrichtung (14) aufweist.
  2. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Abgasaustrittslöcher (8) in wenigstens einer Reihe entlang des Umfangs des Mantelrohres (6) vorgesehen sind.
  3. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Gasaustrittslöcher (8) als Langlöcher ausgebildet sind.
  4. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbeschleunigungseinrichtung (14) aus einer Düsenausbildung (15) besteht.
  5. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenausbildung (15) zur Schaffung eines äußeren Ringspaltes (16) von einem Rohrstück (17) für eine Zulufteinmischung in das aus der Düsenausbildung ausströmende Abgas umgeben ist.
  6. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenausbildung (15) durch eine Verjüngung (15 a) des oberen Endbereiches des Abgasrohres (5) besteht.
  7. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verjüngung (15 a) der Düsenausbildung 15 ein Innenkörper (15 b) zugeordnet ist, der strömungsbeschleunigend ausgebildet ist.
  8. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkörper (15 b) zum zusätzlichen Schließen der Düsenausbildung (15) translatorisch bewgbar ausgestaltet ist.
  9. Schnorchelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberende (10) des Abgasrohres (5) verschließbar ausgebildet ist und dass der obere Wandbereich des Abgasrohres (5) mit seitlichen Gasauslässen (18) versehen ist, um das Zuströmen des Abgases aus dem Abgasrohr (5) zu den seitlichen Gasaustrittslöchern (8) des Mantelrohres (6) zu ermöglichen.
  10. Schnorchelvorrichtung für ein U-Boot, wobei die Schnorchelvorrichtung (21) eine Frischluftleitung (2) und eine Abgasleitung (3) sowie eine in dem Turm (23) des U-Bootes (20) vorgesehene, aus dem Turm aus- und einfahrbare Kopfeinheit (1) aus einem Mantelrohr (6) mit einem inneren Frischluftrohr (4) und einem inneren Abgasrohr (5) aufweist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (3) mit der verfahrbaren Kopfeinheit (1) mit einem zusätzlichen Abgasauslasssystem (24) zum Auslassen von Abgas unter Wasser vorgesehen ist und dass die Abgasleitung (3) mit einer Umschaltventileinrichtung (25) zum wahlweisen Auslassen des Abgases über die verfahrbare Kopfeinheit (1) der Abgasleitung oder über das zusätzliche Abgasauslasssystem (24) versehen ist.
  11. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Abgasauslasssystem (24) eine an die Umschaltventileinrichtung (25) angeschlossene Auslassleitung (26) mit im Turm (23) des U-Bootes (20) vorgesehenen Auslassverteilungsmitteln (26 a) an ihrem Ende aufweist.
  12. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Auslassen von Abgas ein an die Umschaltventileinrichtung (25) angeschlossener, in dem Turm (23) des U-Bootes (20) vorhandener Schacht (27) vorgesehen ist, in dem ein übliches aus- und einfahrbares Informationsgerät angeordnet ist.
  13. Schnorchelvorrichtung für ein U-Boot, wobei die Schnorchelvorrichtung (21) eine Frischluftleitung (2) und eine Abgasleitung (3) sowie eine in dem Turm (23) des U-Bootes (20) vorgesehene, aus dem Turm aus- und einfahrbare Kopfeinheit (1) aus einem Mantelrohr (6) mit einem inneren Frischluftrohr (4) und einem inneren Abgasrohr (3) aufweist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasleitung (3) eine mit ihr zusammenwirkende, im Inneren des U-Bootes (20) vorgesehene Gasaustauschvorrichtung (28, 29) zum Austauschen der Gasatmosphäre im Inneren des U-Bootes zugeordnet ist.
  14. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustauschvorrichtung einen Lüfter (28) oder einen Kompressor einschließt.
  15. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustauschvorrichtung einen Vorrat (29) an komprimiertem Sauerstoff und Stickstoff zum Herstellen einer künstlichen Atmosphäre in dem U-Boot (20) einschließt.
  16. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrat (29) an Sauerstoff und Stickstoff jeweils in Gasbehältern (30, 31 ) enthalten ist.
  17. Schnorchelvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbehälter (30, 31) an eine Einrichtung (32) zum Herstellen und Verteilen der künstlichen Atmosphäre in dem U-Boot (20) angeschlossen sind.
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