DE102017203516A1

DE102017203516A1 - Außenintegrierte Reformer-Steuereinheit für ein Unterseeboot

Info

Publication number: DE102017203516A1
Application number: DE102017203516.1A
Authority: DE
Inventors: Armin Quante; Lasse Wetzel
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-06
Also published as: WO2018158071A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reformer für ein Unterseeboot, wobei der Reformer ein Reformergehäuse 10 aufweist, wobei innerhalb des Reformergehäuses 10 die chemische Umsetzung erfolgt, wobei der Reformer zusätzlich ein Steuergehäuse 20 aufweist, wobei innerhalb des Steuergehäuses 20 Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist, wobei das Reformergehäuse 10 und das Steuergehäuse 20 voneinander beabstandet sind, wobei das Reformergehäuse 10 und das Steuergehäuse 20 schockelastisch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reformer mit einer Steuerelektronik für ein Unterseeboot.
In einem Unterseeboot sind sehr viele Komponenten integriert. Hierdurch ist insbesondere die Verkabelung innerhalb des Unterseebootes sehr komplex. Leitungen unterliegen für die Integration in ein Unterseeboot den Verteidigungsgerätenormen und werden in vier Kategorien klassifiziert. Dieses ist wichtig, um bei der extrem großen Zahl eine Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Leitungen zu vermeiden. Daher werden nur Leitungen gleicher Kategorien benachbart verlegt.
Auf der anderen Seite ist es in einem Unterseeboot notwendig, die vitalen Funktionen vom Leitstand des Unterseeboots aus kontrollieren zu können. Dadurch wird es notwendig, die entsprechenden elektronischen Verbindungen durch das Unterseeboot zu verlegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reformer für den Einsatz in einem Unterseeboot zu schaffen, welcher der hohen Integrationsdichte und den Sicherheitsanforderungen gerecht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Reformer mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Der erfindungsgemäße Reformer für ein Unterseeboot weist ein Reformergehäuse auf, wobei innerhalb des Reformergehäuses die chemische Umsetzung erfolgt. Der Reformer weist zusätzlich ein Steuergehäuse auf, wobei innerhalb des Steuergehäuses Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist. Das Reformergehäuse und das Steuergehäuse sind voneinander beabstandet. Das Reformergehäuse und das Steuergehäuse sind schockelastisch miteinander verbunden.
Durch die Beabstandung des Reformergehäuses vom Steuergehäuse werden primär drei Dinge erreicht. Zum einen führt dieses zu einer thermischen Entkopplung. Der eigentliche Reformer arbeitet bei hohen Temperaturen, die für Elektronik zu hoch sind. Eine Integration der Steuerelektronik in das Reformergehäuse ist daher thermisch problematisch. Durch die Beabstandung wird weiter erreicht, dass im Schockfall Reformergehäuse und Steuergehäuse sich getrennt voneinander bewegen können und so der Reformer als Ganzes besser schocksicher ausgebildet werden kann. Durch eine Beabstandung müssen jedoch elektronische Verbindungen zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse verlegt werden. Dieser dritte Punkt ist jedoch nachteilig, da für die Verlegung elektronischer Leitungen auf Unterseebooten zum einen strikte Regeln gelten, zum anderen auf Grund der hohen Anzahl an notwendigen Verbindungen die zusätzliche Integration weiterer Leitungen immer problematisch ist. Somit beeinflussen weitere Leitungen die konstruktive Betrachtung des Unterseebootes. Dieser dritte Punkt wird erfindungsgemäß dadurch kompensiert, dass das Reformergehäuse und das Steuergehäuse schockelastisch miteinander verbunden sind. Hierdurch besteht eine große räumliche Nähe, wodurch die elektrischen Leitungen zwischen diesen nicht den strengen Vorschriften der Verlegung an Bord eines Unterseeboots unterliegen. Durch die schockelastische Verbindung können sich das Reformergehäuse und das Steuergehäuse im Schockfall getrennt und unabhängig voneinander bewegen.
Ein Reformer für ein Unterseeboot ist zum Einsatz auf einem Unterseeboot geeignet. Insbesondere ist der Reformer geeignet, in den Umgebungsbedingungen eines Unterseebootes eingesetzt zu werden. Dieses bedeutet insbesondere die Verwendbarkeit bei einem variablen Umgebungsdruck von etwa 600 hPa bi 1400 hPa, möglich geringe thermische Signatur, für die Besatzung des Unterseeboots ungefährliche Emission von Gasen und insbesondere auch schocksicherer Aufbau sowie extreme Zuverlässigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse über wenigstens ein Drahtseil-Federelement miteinander verbunden. Drahtseil-Federelement bestehen beispielsweise aus einem zu einer Spirale gewickeltem Drahtseil, welches an einer Längsseite mit dem Reformergehäuse und an der gegenüberliegenden Längsseite mit dem Steuergehäuse verbunden ist. Es sind jedoch auch komplexere Ausführungen denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Steuergehäuse eine Auswerteelektronik insbesondere für eine Gasüberwachung und wenigstens ein Leistungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Reformergehäuse Sensoren angeordnet. Die Sensoren sind elektronisch mit der Auswerteelektronik verbunden. Für die Überwachung werden regelmäßig eine große Anzahl an Sensoren benötigt, wobei es sich zum einen um die Überwachung von Prozessparameters handeln kann, zum anderen aber auch um die Gaszusammensetzung im Reformergehäuse. Hierdurch ist eine hohe Anzahl an Leitungen notwendig.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Reformergehäuse schockelastisch mit dem Unterseeboot verbunden und das Steuergehäuse ist schockelastisch mit dem Unterseeboot verbunden. Hierdurch sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse auch schwingungsentkoppelt vom restlichen Unterseeboot.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerelektronik zur autarken Ansteuerung des Reformers ausgelegt. Bei einer Beschädigung des Unterseeboots, beispielsweise durch eine Schockbelastung, ist es vorteilhaft, wenn möglichst viele Komponenten weiterhin funktionieren, um einen Notbetrieb und somit die Manövrierfähigkeit des Unterseebootes zu ermöglichen. Daher ist die Steuerelektronik vorzugsweise so ausgelegt, dass diese auch ohne eine Verbindung zum Leitstand des Unterseeboots noch funktionsfähig ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse mit wenigstens einer ersten elektronischen Leitung miteinander verbunden, wobei die wenigstens eine erste elektronische Leitung nicht konstruktiv für die Bootsverkabelung in einen Unterseeboot berücksichtigt werden muss. Insbesondere Verbindungen zwischen Sensoren und der Steuerelektronik fallen regelmäßig in diese Gruppe.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Reformergehäuse und das Steuergehäuse über wenigstens eine erste Kabelbahn miteinander verbunden. Bevorzugt ist diese Kabelbahn zumindest teilweise zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt ist diese Kabelbahn vollständig zwischen dem Reformergehäuse und dem Steuergehäuse angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Reformergehäuse wenigstens im Bereich, welcher dem Steuergehäuse benachbart ist, eine thermische Isolation oder das Steuergehäuse wenigstens im Bereich, welcher Reformergehäuse benachbart ist, eine thermische Isolation auf. Hierdurch kann die thermische Entkopplung optimiert und die Zuverlässigkeit der Steuerelektronik optimiert werden. Bevorzugt weist das Reformergehäuse eine thermische Isolierung auf. Es ist auch denkbar, dass Reformergehäuse und Steuergehäuse eine Isolation aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in den Zwischenraum zwischen dem Steuergehäuse und dem Reformergehäuse Luft eingeblasen. Dieses geschieht, um die Erhitzung des Steuergehäuses zu verringern.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Unterseeboot mit einem erfindungsgemäßen Reformer und einem Leitstand, wobei der Leitstand mit dem Steuergehäuse mittels einer Bootsleitung elektronisch verbunden ist.
Bevorzugt weist die Bootsleitung zwischen dem Leitstand und dem Steuergehäuse eine höhere Qualität auf als die Leitung zwischen dem Steuergehäuse und dem Reformergehäuse, wobei die höhere Qualität eine höhere Güte in mindestens einer Eigenschaften ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Isolationsstärke, Abschirmung, Entflammbarkeit, Brandfortleitung, Abgabe von korrosiven oder toxischen Gasen, spezifischer Widerstand und Spannungsfestigkeit.
Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Reformer anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 Querschnitt durch ein Unterseeboot mit einem Reformer

In 1 ist ein Querschnitt durch einen Druckkörper 40 eines Unterseeboots mit einem Reformer gezeigt. Im Inneren des Druckkörpers 40 ist ein Reformergehäuse 10 angeordnet, welches über schockelastische Lagerungen 80 mit dem Deck 90 des Unterseeboots verbunden ist. Das Reformergehäuse 10 ist über Drahtseil-Federelemente 50 mit einem Steuergehäuse 20 verbunden. Durch eine Kabelbahn 60 laufen elektronische Leitungen zwischen dem Reformergehäuse 10 und dem Steuergehäuse 20. Hierdurch werden diese Leitungen nicht direkt in das Unterseeboot an sich eingebaut und unterliegen daher nicht den strengen Anforderungen. Das Steuergehäuse 20 ist über schockelastische Lagerungen 80 ebenfalls mit dem Deck 90 des Unterseeboots verbunden. Zusätzlich ist das Steuergehäuse 20 über eine Unterseebootkonforme Bootsleitung 70 mit einem Leitstand 30 verbunden. Der Leitstand kann sich auch in einer anderen Sektion des Unterseeboots befinden. Der Leitstand 30 kann zur ausschließlichen Überwachung und Steuerung des Reformers dienen, es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Leitstand 30 weitere Funktionen des Unterseeboots überwacht und steuert.
Bezugszeichenliste

10: Reformergehäuse
20: Steuergehäuse
30: Leitstand
40: Druckkörper
50: Drahtseil-Federelement
60: Kabelbahn
70: Bootsleitung
80: schockelastische Lagerung
90: Deck

Claims

Reformer für ein Unterseeboot, wobei der Reformer ein Reformergehäuse (10) aufweist, wobei innerhalb des Reformergehäuses (10) die chemische Umsetzung erfolgt, wobei der Reformer zusätzlich ein Steuergehäuse (20) aufweist, wobei innerhalb des Steuergehäuses Steuerelektronik zur Ansteuerung des Reformers angeordnet ist, wobei das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) voneinander beabstandet sind, wobei das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) schockelastisch miteinander verbunden sind.
Reformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) über wenigstens ein Drahtseil-Federelement (50) miteinander verbunden sind.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergehäuse (20) eine Auswerteelektronik insbesondere für eine Gasüberwachung und wenigstens ein Leistungs-Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler angeordnet sind.
Reformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Reformergehäuse (10) Sensoren angeordnet sind und die Sensoren elektronisch mit der Auswerteelektronik verbunden sind.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) schockeleastisch mit dem Unterseeboot verbunden ist und das Steuergehäuse (20) schockeleastisch mit dem Unterseeboot verbunden ist.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik zur autarken Ansteuerung des Reformers ausgelegt ist.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) mit wenigstens einer ersten elektronischen Leitung miteinander verbunden ist, wobei die wenigstens eine erste elektronische Leitung nicht konstruktiv für die Bootsverkabelung in einen Unterseeboot berücksichtigt werden muss.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) und das Steuergehäuse (20) über wenigstens eine erste Kabelbahn (60) miteinander verbunden sind.
Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reformergehäuse (10) wenigstens im Bereich, welcher dem Steuergehäuse (20) benachbart ist, eine thermische Isolation aufweist oder dass das Steuergehäuse (20) wenigstens im Bereich, welcher Reformergehäuse (10) benachbart ist, eine thermische Isolation aufweist.
Unterseeboot mit einem Reformer nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem Leitstand (30), wobei der Leitstand (30) mit dem Steuergehäuse (20) elektronisch verbunden ist.