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WO1990010927A1 - Verfahren und vorrichtung zur verminderung der schallemission getauchter unterseeboote - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verminderung der schallemission getauchter unterseeboote Download PDF

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Publication number
WO1990010927A1
WO1990010927A1 PCT/DE1990/000195 DE9000195W WO9010927A1 WO 1990010927 A1 WO1990010927 A1 WO 1990010927A1 DE 9000195 W DE9000195 W DE 9000195W WO 9010927 A1 WO9010927 A1 WO 9010927A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wall
interior
space
evacuated
submarine
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.)
Ceased
Application number
PCT/DE1990/000195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther LAUKIEN
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to EP90904237A priority Critical patent/EP0425600B1/de
Publication of WO1990010927A1 publication Critical patent/WO1990010927A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased 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
    • B63G8/28—Arrangement of offensive or defensive equipment
    • B63G8/34—Camouflage
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the noise emission of submarines submerged, in which mechanical elements moving in the interior emit vibrations to an outer shell on a transmission path and the vibrations are damped on the transmission path.
  • the invention further relates to a device for reducing the noise emission of submarines submerged, in which damping means are arranged between a mechanical element moved in the interior of the submarine and an outer shell.
  • both active and passive systems are used to locate the submarines.
  • a search signal generally a sound signal in the sound or infrasound range, is emitted from a searching vehicle, for example a frigate. These sound signals are reflected on the surface of the submarine and reach receivers on board the searching vehicle, so that the position of the submarine can be determined from these received signals by means of suitable evaluation methods.
  • Passive location methods take advantage of physical phenomena that are caused by the submarine itself. For example, it is known to take advantage of the fact that the metallic parts of the submarine disrupt the earth's magnetic field when locating submarines. Positioning probes are therefore known which are based on the principle of nuclear magnetic resonance and are towed by ships or aircraft on a long line over the areas of the sea to be searched in order to detect faults in the earth's magnetic field.
  • Another passive location method is based on the measurement of sound signals which are emitted by the submarine.
  • a submarine in fact radiates sound to the surrounding sea water in the same way as moving parts in the submarine transmit vibrations to the outer skin.
  • Measurable sound signals are primarily generated by moving propulsion elements of the submarine, i.e. by the rotating parts of the propulsion engine and by the shaft, but the rotating screw and the cavitation caused by the screw must also be taken into account as sound sources.
  • sound signals are generated when the elevator and depth rudder are actuated, when deflating air and when shifting trimming masses, which can be detected on board modern frigates using correspondingly sensitive passive location systems.
  • nuclear reactors such as those used on board submarines
  • the control rods are moved in the reactor vessel at a predetermined frequency, the immersion depth of the control rods being adjustable so that the power emitted by the nuclear reactor can be adjusted in this way.
  • a relatively intense sound signal also arises, which can be used to locate such submarines driven by nuclear technology.
  • a method is known from DE-OS 34 06 343 with which sound signals from submarines, the intensity of which is only slightly above that of the ambient noise, can be recognized from the ambient noise. Numerous measures are known for preventing submarines from being recognized by the passive sound location systems described above.
  • the essential measure is, of course, to reduce the overall sound emission of the submarine if possible.
  • particularly low-noise machine parts for example bearings, are used in the drive area of the submarine, so that the total sound energy generated is kept as low as possible.
  • dampers used for this are known elastic and vibration-absorbing components which, together with the mechanical elements to be damped, form a spring-mass system.
  • passive damping Such known measures are referred to in the context of the present invention as "passive damping". It is known, for example, to design the outer shell of the submarine with two shells and to flood the space with a thickness of, for example, 30 cm with sea water, so that as little sound waves as possible can reach the outer shell of the submarine.
  • An electrical system for submarines is known from DE-OS 36 00 258, which has means for camouflaging the submarine.
  • the known system takes into account the fact that an alternating current network of the submarine operates in the frequency range between 60 Hz and 400 Hz and that it is inevitable that frequencies in this frequency range plus their harmonics are emitted to the surrounding water via the hull.
  • a frequency of 30 kHz for example, is provided for the AC network of the submarine, which is far above the reception frequency range of other location systems.
  • this known electrical system has the disadvantage that it can only camouflage the submarine submerged as long as the frequency ranges of enemy passive location systems do not also operate in the range of 30 kHz, for example. So as soon as the measures taken in the known system each enemy is known, this can submerged submarines locations by appropriate redesign its passive tracking systems by 'review of the new frequency range.
  • a device for disrupting the location of submarines in which a body can be ejected from a submarine that emits sound. is equipped. This body is used to mislead a sonar system, ie an active acoustic location system on board an enemy vehicle.
  • EP-OS 237 891 a device for disturbing and deceiving waterborne sound locating systems is known.
  • a supporting body of the known device is provided with pyrotechnic charges, the combustion of which leads to the pulsed release of gas bubbles, which e.g. cause low-frequency structure-borne noise and high-frequency oscillating outer cavitation layers on a housing, from which they also emerge to form a bubble curtain.
  • the known device is intended to distract from an object to be protected and to simulate a reflecting target object due to the slowly floating bubbles.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method and a submarine of the type mentioned at the outset such that the location is made even more difficult or even impossible by passive sound location systems. According to the method mentioned in the introduction, this object is achieved according to the invention in that an evacuated intermediate space is connected in the transmission path.
  • the object on which the invention is based is achieved in that the damping means are designed as an evacuated intermediate space.
  • the object underlying the invention is completely achieved in this way.
  • the invention takes advantage of the fact that the propagation of sound is bound to a medium, so that a pure vacuum for sound represents an infinite resistance. Sound is generally not able to bridge the slightest distance in an evacuated room. If, according to the invention, an evacuated intermediate space is switched into the transmission path of the sound waves from the interior of the submarine to the outer shell, the propagation of sound is completely prevented or considerably reduced if the suspensions and mechanical connections required for practical reasons are taken into account.
  • the evacuated space can be made almost arbitrarily narrow, because, as mentioned, sound cannot be propagated in an evacuated room, regardless of its spatial extent.
  • the ability of sound to propagate in a room drops steeply with the negative pressure in this room, so that it is quite sufficient for practical applications to set a pressure of, for example, 1 bar in the evacuated space.
  • simple rotary pumps, so-called backing pumps and also welding seams are sufficient to set this negative pressure and bushings on the boundary walls are not critical for this suppression.
  • a natural frequency spectrum of the interior is determined, the spatial distribution of the vibration nodes is determined, and a mechanical connection bridging the space between the interior and the outer shell is established at the locations of the vibration nodes.
  • This measure which can also be used without the use of an evacuated space, has the particular advantage that the sound transmission between the interior and the outer shell is further reduced by a clever choice of the articulation points of the support elements.
  • the vibration amplitude at the points of a vibration node is equal to zero, so that the schwingen ⁇ the part can be transmitted at a Anlenkun at the place of 'vibration node, no vibrations.
  • the moving mechanical elements are arranged in the inner wall of a compartment which has an inner wall and an outer wall, between which the evacuated intermediate space is arranged.
  • the outer wall is the outer shell of the submarine.
  • This measure has the advantage that a particularly good use of space is achieved, because in this case the compartment is optimally integrated into the outer shell of the submarine.
  • a vacuum pump is arranged in the interior and connected to the evacuated space.
  • This measure has the advantage that the vacuum pump required to maintain the negative pressure in the evacuated intermediate space is also sound-decoupled from the outer shell of the submarine.
  • the outside of the inside wall and the inside of the outside wall are each at least partially provided with heat conducting plates.
  • This measure takes advantage of the fact that heat radiation, unlike sound waves, is able to overcome evacuated spaces. In this way, heat transfer to the evacuated space is possible, in particular in order to dissipate the waste heat developed in the interior of the moving mechanical elements. This is done in a particularly preferred manner in that the heat-conducting plates of the outer wall are connected to a cooling device.
  • the outside of the inside wall and the inside of the outside wall are each provided in some areas with impact bodies in such a way that the distance between the inside wall and the outside wall is reduced to such an extent that the impact bodies encounter each other when predetermined acceleration acts on the compartment touch.
  • This measure has the advantage that, in the event of a collision of the submarine, the mechanical stability of the compartment is retained, because, due to an elastic deformation of the inner wall and / or the outer wall, only the bumpers first abut one another, so that in this case only sound coupling between the inner wall and the outer wall is restored without mechanical damage occurring.
  • a very small evacuated space is sufficient to prevent the propagation of sound. If, therefore, the effective area of the shock bodies is limited in the area of the shock bodies, the shock bodies can only be spaced apart by millimeters without a sound bridge being created.
  • the inner wall is supported with spring struts in relation to the outer wall.
  • This measure has the advantage that a further decoupling of vibrations between the interior and the outer shell is achieved because damping or other technically favorable influencing is possible by means of the spring struts in such a way that the transmission resistance for sound waves is increased.
  • the struts have a progressive characteristic.
  • This measure also has the advantage that no mechanical damage occurs in the event of a collision because the progressive characteristic curve provides a stiffer support of the inner wall with respect to the outer wall, an increase in the sound conductivity being accepted at this moment.
  • the struts are arranged at the location of vibration nodes of a natural frequency spectrum of the interior.
  • suspension struts are designed as frames that support the interior in relation to the exterior in the manner of a gimbal.
  • This measure has the advantage that a further targeted influencing of the transmission of vibrations is possible via the several nested frames. It is so .
  • possible in an advantageous manner first to record the natural frequency spectrum of the interior, then to couple the interior at its vibrational notes to a first frame, then again to record the natural frequency spectrum of the overall structure and in this way in iterative steps to a complete vibration decoupling across several nested frames to reach.
  • the evacuated intermediate space is bridged by spring struts
  • This feature is that a double benefit is drawn from the spring struts, because not only mechani ⁇ rule supporting the interior, but also to supply the interior with media, ie liquids' or gases or with signals that measuring them or the advantage Control signals or be used with electrical energy.
  • a magnetic coupling with coupling halves is provided on the inside of the inner wall and the outside of the outside wall for the transmission of mechanical energy across the evacuated intermediate space.
  • the inner wall and the outer wall in the area of the coupling halves of the magnetic coupling are formed from an electrically non-conductive material.
  • This measure has the advantage that the occurrence of eddy currents and thus power losses due to the development of heat in the walls are avoided.
  • pipe stubs are arranged in the inner wall and the outer wall, and the pipe stubs are connected to one another by means of a flexible piece of pipe.
  • This measure has the advantage that a continuous transmission of media across the evacuated space is possible without producing a sound bridge worth mentioning.
  • exemplary embodiments of the invention are preferred in which the inner wall and the outer wall are provided with doors, a space surrounding the doors being separable from the evacuated space by means of releasable sealing means.
  • This measure has the advantage that when the sealant is released, there is a uniform evacuated space which ensures optimum sound decoupling, while for short-term access to the interior, the sealant can be closed and the doors can be opened, during which time a sound bridge in the area of the doors is accepted.
  • the intermediate space is bridged by means of a wireless signal transmission device.
  • This measure has the advantage that the transmission of message or control signals or the like is possible across the evacuated space without establishing a further vibration coupling between the interior and the outer shell by means of a signal connection.
  • the wireless signal transmission is preferably achieved by either modulating a constant magnetic field, selecting an optical signal transmission or using electromagnetic waves, for example short waves or microwaves.
  • FIG. 1 shows an extremely schematic side view, partially broken away, of a submarine according to the invention
  • FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a side view, also schematically, of a compartment designed according to the invention in the submarine of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detailed view for explaining a measure according to the invention for transferring heat across an evacuated intermediate space
  • Fig. 6 is a side view, partially in section, one
  • Fig. 7 is a side view, schematized, for explaining a door arrangement with which an interior can be entered through an evacuated space
  • Fig. 8 is a side view, partly in section, for
  • Fig. 9 is an extremely schematic side view for explaining a strut with a progressive characteristic.
  • 10 designates a submarine overall.
  • the submarine has a compartment 11 in the stern area, which is surrounded by an outer wall 12.
  • An inner wall 13 is arranged at a distance from the outer wall 12, so that there is an intermediate space 14 between the outer wall 12 and the inner wall 13, which is evacuated.
  • units 15 of the submarine 10 which have a particularly strong sound radiation, as indicated by arrows 16.
  • aggregates 15 are the drive machine, compressors or similar devices in which rapidly moving machine parts result in a corresponding noise development.
  • the units 15 are arranged in the interior 20 on a base plate 17 which in turn is supported on the inner wall 13 via spring struts 18.
  • the inner wall 13 is also resiliently mounted in the outer wall 12.
  • Fig. 2 shows the compartment 11 with further details.
  • One of the aggregates present in the interior 20 can first be seen as a circulating diesel engine 30 which is connected to the exterior via a cooling oil line 31. In this way, it is possible to supply the circulating diesel engine 30 with cooled oil from the outside.
  • the circuit diesel engine 30 is also connected via a fuel line 32 to a fuel tank 33, which is also located in the interior 20 of the compartment 11.
  • the fuel tank 33 can either contain the entire fuel supply on board the submarine 10, but alternatively it is also possible, for reasons of space, to dimension the fuel tank 33 only so large that its contents are sufficient for one dive trip each. In this case, it is necessary to refill the fuel tank 33 from the outside from a larger storage tank via a line 34 when the submarine 10 is not currently on creeping.
  • the line 34 which e.g. can be designed as a connecting line, be solved completely, so that there is no sound bridge over the evacuated space 14 away.
  • the circuit diesel engine 30 is also connected via an oxygen line 35 to an oxygen tank 36, which is also located in the interior 20 of the compartment 11.
  • the oxygen tank 36 also contains only a certain amount of oxygen for reasons of space, while refilling from a larger storage tank, which is located elsewhere in the submarine 10, is also possible here via a line 37.
  • the circuit diesel engine 30 is also connected to a potash lye tank 39 via an exhaust pipe 38.
  • the exhaust gas is washed in a potassium hydroxide solution so that the carbon dioxide can be released from the exhaust gases in the potassium hydroxide solution. Since the potassium hydroxide solution is continuously enriched in this case, an exchange line 40 is provided, which can remove used potassium hydroxide solution from the tank 39 and convey fresh alkali into this tank.
  • the circuit diesel engine 30 is mechanically connected to a generator 42 via a drive shaft 41.
  • the generator 42 is provided with a power line 43 which is led to the outside through the evacuated intermediate space 14.
  • FIG. 2 shows in the interior 20 of the compartment 11 a vacuum pump 44, which is connected to the evacuated intermediate space 14 via a suction line 45.
  • the vacuum pump 44 serves to maintain the negative pressure in the intermediate space 14, the arrangement of the vacuum pump 44 in the interior 20 of the compartment 11 ensuring that the sound emitted by the vacuum pump 44 does not reach the exterior.
  • the vacuum pump 44 can be of a relatively simple design (for example a fore-vacuum pump) because it is preferably only used to maintain the negative pressure in the intermediate space 14, while another pump can be used for the first evacuation of the intermediate space 14 is outside the compartment il;
  • the consideration is taken into account that the compartment 11 only has to contain those noise-generating units with their respective supply components that are required for a temporary creeping speed.
  • the circuit diesel engine 30, the generator 42 and the vacuum pump 44 are each arranged on a base plate 50 or 51 or 52 as noise-generating units.
  • the base plates 50 to 52 are supported by spring struts 53 or 54 or 55 on the inner wall 13 and this in turn is supported by further spring struts 56 on the outer wall 12.
  • the inner wall 13 can be elastically supported against the outer wall 12 at a number of points, that is to say also on the side walls and on the ceiling.
  • the spring struts 56 which bridge the intermediate space 14, are provided with bushings in preferred exemplary embodiments of the invention, as indicated by 56a in FIG. 2. These bushings 56a can be used to transmit media, i.e. serve liquids or gases across the space 14. The bushings 56a can also be used to transmit electrical energy or signals from the interior 20 to the outside, or vice versa.
  • the struts 56 which bridge the space 14, are also shown at any point. However, it is particularly preferred to select the location where the suspension struts 56 are attached.
  • the natural frequency spectrum of the interior 20 is first measured. This occurs either via an excitation, for example a vibration converter, loudspeaker or the like, the frequency of which is continuously tuned, or via an impulse-shaped excitation, for example a bang, in which the step response of the interior 20 is then via a subsequent Fourier transformation is transmitted from the time domain to the frequency domain.
  • the vibrations occurring in the interior 20 can then be observed in a spatially resolved manner by means of microphones, piezo-electric vibration sensors, optical sensors or the like, so that the spatial-temporal vibration pattern is recorded.
  • the spatial distribution of the antinodes and vibration nodes on the inner wall 13 is now determined.
  • the spring struts 56 or other provided fastening or suspension devices are now brought to the locations of the vibration nodes on. Since the oscillation amplitude is known to be zero at the location of the nodes, this prevents the oscillations of the main oscillation modes from being able to be transmitted at all from the interior 20 via the spring struts 56 or other fastening elements to the outer wall 12 via the evacuated intermediate space 14.
  • the spring struts 56 can also be designed such that the suspension does not lead directly from the inner wall 13 to the outer wall 12, but one or more intermediate frames can be provided.
  • the nodes and then the brackets can now be searched successively for the remaining essential vibration modes on the frame for the connections to the outside to the next outer frame.
  • These brackets can again contain passive or active vibration dampers. In this way, a sound blocking filter is created, which is improved by the iterative steps mentioned, taking into account the influence of the outer frames on the vibration modes of the inner frames.
  • Fig. 3 shows in detail an arrangement which is used to dissipate the heat generated in the interior 20 by the units 15 or 30, 42 and 44 without the need for pipes for a heat exchange medium to be passed through the evacuated intermediate space 14.
  • the inside of the outer wall 12 is provided with heat-conducting plates 60 and the outside of the inner wall 13 with complementary heat-conducting plates 61.
  • the heat-conducting plates 60, 61 are interdigitated, so that the opposite radiation surfaces of the heat-conducting plates 60 and 61 are as large as possible even with a very narrow space 14.
  • the heat-conducting sheets 60, 61 are expediently colored black in order to enable optimal heat radiation.
  • the heat-conducting plates 60 connected to the outer wall 12 are provided with a cooling device 62. In this way it is achieved that the waste heat generated in the interior 20 is first transmitted to the inner wall 13 and then by heat radiation via the evacuated intermediate space 14 without contact to the outer wall 12 and is dissipated there by the cooling device 62.
  • the distance between the walls 12, 13, which is denoted by 72 in FIG. 4 can be kept very small from the start, because a vacuum is not at all conductive for sound waves, regardless of its extent. If the vacuum is set sufficiently low, a very small distance 72 between the outer wall 12 and the inner wall 13 is sufficient to produce very good sound insulation. In practice, naturally, no high vacuum will be created in the interior 14, so that a certain minimum distance 72 must be maintained.
  • the outer wall 12 and the inner wall 13 are preferably each provided with a shock body, which is designated in FIGS. 4 and 5 with 70 and 71, respectively.
  • These bumpers are arranged only in sections on the walls 12 and 13 and mechanically adequately supported on the opposite side of the walls 12 and 13, respectively, in order to enable force to be introduced from the impact bodies 70, 71 into the exterior or interior. Since the impact bodies 70, 71 both protrude into the intermediate space 14, there is a smaller distance in the region of the impact bodies 70, 71, which is designated 73 in FIG. 4. This smaller distance 73 may well have a value of a few millimeters.
  • shock bodies 70, 71 approach one another with elastic deformation of the outer wall 12 and / or the inner wall 13 until they finally touch one another, as shown in FIG. 5.
  • a mechanically rigid structure is created and the acceleration forces that occur can be optimally transmitted from the interior 20 to the exterior.
  • shock bodies 70, 71 at this moment, but this can be accepted for a short time in the event of a shock load (collision or impact).
  • the outer wall 12 and inner wall 13 are partially provided with a non-magnetic insert 80 or 81, for example made of plastic or glass.
  • the drive shaft 83 can be, for example, the output shaft of the circuit diesel engine.
  • the coupling bodies 84 are fitted with magnetic elements, so that when one coupling body 84 rotates, the other coupling body 84 rotates synchronously.
  • The. Non-magnetic inserts 80 and 81 are therefore provided in order to prevent eddy currents from occurring in the otherwise usually metallic walls 12 and 13.
  • the fact is taken advantage of that the distance between the walls 12, 13 can be made very small, so that only a relatively narrow air gap remains between the magnetic coupling bodies 84.
  • FIG. 7 shows an inner door 85 in the inner wall 13 and a somewhat larger outer door 87 overlapping the inner door 85 in the outer wall 12.
  • the outer wall 12 is provided with a box-like projection 86.
  • a frame 88 surrounds the inner door 85 on all four sides.
  • a pinch seal -89 is pivotally mounted on the front of the box-like projection -86 and pivotable with actuating elements 90. In the position of the pinch seal 89 shown in FIG. 7, the space 91 surrounded by the box-like projection 86 is in connection with the evacuated intermediate space 14, while the doors 85 and 87 are closed.
  • the outer door 87 and then the inner door 85 can be opened and the interior 20 is accessible. Only the space 91 surrounded by the box-like projection 86 has to be ventilated and later evacuated, while the entire remaining space 14 remains evacuated.
  • Fig. 8 shows one of many possibilities for a continuous connection between the outside and the inside 20 across the evacuated space 14 for a medium, i.e. to produce a gas or a liquid or for a cage connection.
  • a first pipe 95 is fastened from the outside to the outer wall 12 by means of a first flange 96.
  • the first pipeline 95 extends through a corresponding recess in the outer wall 12, which is covered by the first flange 96 in a pressure-tight manner.
  • the supports of the pipelines 95 and 97 projecting into the intermediate space 14 are connected to one another by means of a flexible pipeline 99.
  • a continuous pipe connection between the outer space and the inner space 20, via which a gas or a liquid can be guided from outside to inside or from inside to outside, or through which a loose cable connection can be guided.
  • the spring struts 18 in FIG. 1 or 53 to 56 in FIG. 2 can also be designed as springs with a progressive characteristic curve, as is indicated in FIG. 9 in a highly schematic and exemplary manner.
  • a connecting line can be used to transmit signals from the interior 20 to the outside, or vice versa.
  • each mechanical connection between the interior 20 and the outer wall 12 represents a sound bridge, wireless signal transmission is used in exemplary embodiments of the invention.
  • signal transmission can be achieved by setting a constant magnetic field between the interior 20 and the outer wall 12, as has already been explained above for a torque transmission with reference to FIG. 6. If this constant magnetic field is modulated, the modulation frequency on the opposite part of the arrangement can be picked up and processed via so-called pickup coils.
  • optical signal transmission can also be used by using light-emitting diodes (LED) on one side and light-sensitive elements on the opposite side.
  • LED light-emitting diodes
  • the sent out or received light beam is then also modulated with a signal frequency.
  • wireless signal transmission is also possible using electromagnetic waves, for example using radio waves in the shortwave or microwave range.
  • Method for influencing a sound source in particular a submerged submarine and submarine

Landscapes

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dienen zur Verminderung der Schallemission getauchter Unterseeboote (10). Im Innenraum bewegte mechanische Elemente geben auf einem Übertragungsweg Schwingungen an eine Aussenhülle ab. Die Schwingungen werden durch Dämpfungsmittel auf dem Übertragungsweg gedämpft. Hierzu sind die Dämpfungsmittel als evakuierter Zwischenraum (14) ausgebildet und in den Übertragungsweg geschaltet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schallemission getauchter Unterseeboote
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Schallemission getauchter Unterseeboote , bei denen im Innenraum bewegte mechanische Elemente auf einem Übertragungsweg Schwingungen an eine Außenhülle abgeben und die Schwingungen auf dem Übertragungsweg gedämpft werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Verminderung der Schallemission getauchter Unterseeboote, bei der Dämpfungs¬ mittel zwischen einem im Innenraum des Unterseebootes bewegten mechanischen Element und einer Außenhülle angeordnet sind.
Im Rahmen der Bekämpfung von Unterseebooten verwendet man zum Orten der Unterseeboote sowohl aktive wie auch passive Systeme.
Bei den aktiven Systemen (z.B. SONAR) wird von Bord eines suchenden Fahrzeugs, beispielsweise einer Fregatte, ein Such¬ signal abgestrahlt, im allgemeinen ein Schallsignal im Schall¬ oder Infraschallbereich. Diese Schallsignale werden an der Oberfläche des Unterseeboots reflektiert und gelangen auf Empfänger an Bord des suchenden Fahrzeugs, so- daß mittels geeigneter Auswerteverfahren aus diesen empfangenen Signalen die Position des Unterseeboots bestimmt werden kann.
Um Unterseeboote gegen solche aktive Ortungsverfahren zu schützen, ist es bekannt, das Unterseeboot an seiner Außenhülle mit einer Beschichtung zu versehen, die auftreffende Schall¬ signale bestmöglich absorbiert.
Aus der DE-OS 33 32 754 ist ein Unterwasserschiff bekannt, das gegen Erkennung durch ein Tieffrequenz-Aktiv-Sonar, d.h. ein passives Schallortungssystem getarnt werden soll. Hierzu sind insbesondere am Bug und am bugseitigen Turmbereich breit- bandige Keilabsorber angeordnet, die ihrerseits an die jewei¬ ligen Schiffskonturen angepaßt sind und selbst keine Schallre¬ flexionseigenschaften aufweisen. Auf diese Weise soll die Erkennbarkeit des Unterseeboots, nämlich das sogenannte Zielmaß um ca. 10 bis 15 dB vermindert werden können. Auch ist bereits vorgeschlagen worden, Turbulenzen an umströmten Ünterwasserteilen von Unterseebooten durch Einbringen chemischer Additive herabzusetzen (DE-OS 23 18 304) .
Bei den passiven Ortungsverfahren werden hingegen physikalische Erscheinungen ausgenutzt, die vom Unterseeboot selbst verursacht werden. So ist es beispielsweise bekannt, zum Orten von Unter¬ seebooten die Tatsache auszunutzen, daß die metallischen Teile des Unterseeboots das Erdmagnetfeld stören. Es sind daher Ortungssonden bekannt, die auf dem Prinzip der kernmagnetischen Resonanz beruhen und von Schiffen oder Flugzeugen an einer langen Leine über den abzusuchenden Bereichen des Meers ge¬ schleppt werden, um Verwerfungen des Erdmagnetfelds zu detek- tieren.
Ein weiteres passives Ortungsverfahren, wie es beispielsweise in der EP-PS 63 517, der EP-OS 120 520 sowie der EP-PS 213 418 beschrieben ist, beruht auf der Messung von Schallsignalen, die vom Unterseeboot abgestrahlt werden. Ein Unterseeboot strahlt nämlich in dem Umfange Schall an das umgebende Meer¬ wasser ab, wie bewegte Teile im Unterseeboot Schwingungen an die Außenhaut übertragen. In erster Linie werden meßbare Schallsignale von bewegten Antriebselementen des Unterseeboots, also von den rotierenden Teilen des Antriebsmotors und von der Welle erzeugt, aber auch die rotierende Schraube und die von der Schraube verursachte Kavitation sind als Schallquellen zu berücksichtigen. Schließlich werden auch bei der Betätigung der Höhen- und Tiefenruder, beim Ablassen von Luft und beim Verschieben von Trimmassen Schallsignale erzeugt, die mit entsprechend empfindlichen passiven Ortungssystemen an Bord moderner Fregatten erfaßt werden können. Bei Unterseebooten mit kerntechnischem Antrieb kommt in diesem Zusammenhang noch die Besonderheit hinzu, daß Kernreaktoren, wie sie an Bord von Unterseebooten eingesetzt werden, üblicher¬ weise mit periodisch betätigten Regelstäben ausgerüstet sind. Die Regelstäbe werden mit einer vorgegebenen Frequenz im Reaktorgefäß bewegt, wobei die Eintauchtiefe der Regelstäbe einstellbar ist, so daß auf diese Weise die vom Kernreaktor abgegebene Leistung eingestellt werden kann. Infolge der periodischen Bewegung relativ großer Massen entsteht jedoch • auch ein verhältnismäßig intensives Schallsignal, das zur Ortung von derartigen kerntechnisch angetriebenen Unterseeboote herangezogen werden kann.
Es ist andererseits bekannt, daß bei modernen, immer empfind¬ licher werdenden passiven Schallortungssystemen in immer größerem Maße auch der Schall berücksichtigt werden muß, der in der Umgebung des Unterseeboots vorhanden ist. Dieser natür¬ liche Schall wird im wesentlichen durch Meeresströmungen, Wellengang, Fischschwärme und dgl. erzeugt.
Beim Betrieb von passiven Schallortungssystemen macht sich dieser Umgebungsschall als Rauschen bemerkbar, das je nach Umgebungsbedingungen eine gleichmäßige oder eine ungleichmäßige Frequenzverteilung annehmen kann.
Aus der DE-OS 34 06 343 ist ein Verfahren bekannt, mit dem Schallsignale von Unterseebooten, deren Intensität nur gering¬ fügig über dem des Umgebungsrauschens liegt, aus dem Umgebungs¬ rauschen heraus erkannt werden können. Um Unterseeboote der Erkennung durch die vorstehend beschrie¬ benen passiven Schallortungssysteme zu entziehen, sind zahl¬ reiche Maßnahmen bekannt.
Die wesentliche Maßnahme besteht naturgemäß darin, die Schall¬ abgabe des Unterseeboots insgesamt nach Möglichkeit zu ver¬ mindern. Um dies zu erreichen werden insbesondere im Antriebs¬ bereich des Unterseeboots möglichst geräuscharme Maschinenteile, beispielsweise Lager, verwendet, damit die gesamthaft erzeugte Schallenergie möglichst gering gehalten wird.
Darüberhinaus ist es aber im Sinne des Verfahrens und der Vorrichtung der eingangs genannten Art auch bekannt, an Bord von Unterseebooten Schalldäm aßnahmen vorzunehmen, um unvermeid¬ baren Schall zumindest nicht an die Außenhülle des Unterseeboots gelangen zu lassen. Die hierzu verwendeten Dämpfer sind bekannte elastische und schwingungsabsorbierende Bauteile, die zusammen mit den zu dämpfenden mechanischen Elementen ein Feder-Masse- System bilden. Derartige bekannte Maßnahmen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als "passive Dämpfung" bezeichnet. Es ist beispielsweise bekannt, die Außenhülle des Unterseeboots zweischalig auszubilden und den Zwischenraum mit einer Dicke von beispielsweise 30 cm mit Meerwasser zu fluten, damit möglichst wenig Schallwellen an die äußere Hülle des Untersee¬ boots gelangen können.
Weiterhin kann in Gefahrensituationen das Ausmaß der abgestrahl¬ ten Schallwellen auch dadurch vermindert werden, daß die Antriebsleistung durch sogenannte "Schleichfahrt" vermindert wird. Allerdings setzt dies naturgemäß die Fähigkeit des Unterseeboots herab, sich der Ortung durch feindliche Schiffe durch Entfernung von denselben zu entziehen. Aus der DE-OS 36 00 258 ist eine elektrische Anlage für Unter¬ seeboote bekannt, die Mittel zum Tarnen des Unterseeboots aufweist. Bei der bekannten Anlage berücksichtigt man die Tatsache, daß ein Wechselstromnetz des Unterseeboots im Fre¬ quenzbereich zwischen 60 Hz und 400 Hz arbeitet und daß es unvermeidbar ist, daß Frequenzen in diesem Frequenzbereich zuzüglich ihrer Oberschwingungen über den Bootskörper an das umgebende Wasser abgegeben werden. Bei der bekannten elektri¬ schen Anlage wird daher für das Wechselstromnetz des Unter¬ seeboots eine Frequenz von beispielsweise 30 kHz vorgesehen, die weit oberhalb des Empfangsfrequenzbereichs fremder Or- tungssysteme liegt.
Allerdings hat diese bekannte elektrische Anlage den Nachteil, daß sie lediglich so lange eine Tarnung des getauchten Unter¬ seeboots bewirken kann, als die Frequenzbereiche feindlicher passiver Ortungssysteme nicht ebenfalls im Bereich von bei¬ spielsweise 30 kHz arbeiten. Sobald also die bei der bekannten Anlage getroffenen Maßnahmen dem jeweiligen Feind bekannt sind, kann dieser durch entsprechende Umgestaltung seiner passiven Ortungssysteme die getauchten Unterseeboote durch' Überprüfung des neuen Frequenzbereichs orten.
Schließlich ist noch bekannt, passive Schallortungssysteme an Bord feindlicher Schiffe dadurch zu stören, daß Objekte ab¬ gesetzt werden, die eine hohe Schalleistung abstrahlen und damit die empfindlichen Empfangsgeräte der passiven Schall¬ ortungssysteme übersteuern.
So ist z.B. aus der DE-OS 33 00 067 eine Vorrichtung zum Stören der Ortung von U-Booten bekannt, bei der von einem Unterseeboot ein Körper ausgestoßen werden kann, der schallabgebend ausge- stattet ist. Dieser Körper dient zum Irreführen eines Sonar- Systems, d.h. eines aktiven akkustischen Ortungssystems an Bord eines feindlichen Fahrzeugs.
Aus der EP-OS 237 891 ist eine Einrichtung zum Stören und Täuschen von Wasserschall-Ortungsanlagen bekannt. Ein Tragkorper der bekannten Einrichtung ist mit pyrotechnischen Ladungen versehen, deren Abbrand zur impulsförmigen Abgabe von Gasblasen führt, die z.B. niederfrequente Kδrperschallschwingungen und hochfrequent schwingende äußere Kavitationsschichten an einem Gehäuse hervorrufen, aus dem sie auch zur Ausbildung eines Blasenvorhanges austreten. Die bekannte Einrichtung soll von einem zu schützenden Objekt ablenken und durch die langsam dahintreibende Blasenansammlung ein reflektierendes Zielobjekt vortäuschen.
Allerdings ist der Einsatzbereich derartiger Stδrobjekte auf den Fall beschränkt, daß die Anwesenheit des Unterseeboots ohnehin an Bord der feindlichen Schiffe bekannt ist und nur noch verhindert werden soll, daß durch die passiven Schall¬ ortungssysteme die präzise Ortung von abgeschossenen Torpedos ermöglicht wird, die ebenfalls unter Schallerzeugung in Bewegung sind. Für den Einsatzfall, daß ein Unterseeboot überhaupt unentdeckt bleiben möchte, sind derartige Stδrobjekte ungeeig¬ net.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Unterseeboot der-eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Ortung durch passive Schallortungs¬ systeme noch weiter erschwert oder sogar unmöglich gemacht wird. Gemäß dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Übertragungsweg ein evakuierter Zwischenraum geschaltet wird.
Gemäß der eingangs genannten Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dämpfungsmittel als evakuierter Zwischenraum ausgebildet sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Erfindung macht sich nämlich die Tatsache zunutze, daß die Ausbreitung von Schall an ein Medium gebunden ist, so daß ein reines Vakuum für Schall einen unend¬ lichen Widerstand darstellt. Schall ist nämlich grundsätzlich nicht in der Lage, in einem evakuierten Raum auch nur die geringste Entfernung zu überbrücken. Schaltet man also erfin¬ dungsgemäß einen evakuierten Zwischenraum in den Übertragungsweg der Schallwellen vom Innenraum des Unterseebootes zur Außen¬ hülle, so wird die Schallausbreitung vollständig unterbunden bzw. erheblich vermindert, wenn man die aus praktischen Gründen erforderlichen Aufhängungen und mechanischen Verbindungen berücksichtigt.
Der evakuierte Zwischenraum kann dabei nahezu beliebig schmal ausgeführt werden, weil Schall, wie erwähnt, in einem evakuier¬ ten Raum überhaupt nicht ausbreitungsfähig ist, unabhängig von dessen räumlicher Ausdehnung. In der Praxis fällt die Ausbreitungsfähigkeit von Schall in einem Raum steil mit dem Unterdruck in diesem Raum ab, so daß es für praktische Anwen¬ dungen durchaus ausreichend ist, in dem evakuierten Zwischenraum einen Druck von beispielsweise 1 bar einzustellen. Zur Einstel¬ lung dieses Unterdrucks genügen in der Praxis einfache Rota¬ tionspumpen, sogenannte Vorvakuumpumpen und auch Schweißnähte und Durchführungen an den begrenzenden Wänden sind bei diesem Unterdr ck unkritisch. In diesem Druckbereich ist es auch nicht erforderlich, ständig eine Pumpe zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks angeschaltet zu lassen, man kann vielmehr die entsprechenden Pumpen auch für längere Zeit abgeschaltet lassen, was für den Betrieb an Bord eines auf Schleichfahrt befindenden Unterseebootes von besonderer Bedeutung ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Eigenfrequenzspektrum des Innenraumes ermittelt, die räumliche Verteilung der Schwingungsknoten festgestellt, und eine mechanische, den Zwischenraum über¬ brückende Verbindung zwischen dem Innenraum und der Außenhülle an den Orten der Schwingungsknoten hergestellt.
Diese Maßnahme, die im übrigen auch ohne Verwendung eines evakuierten Zwischenraumes eingesetzt werden kann, hat den besonderen Vorteil, daß die Schallübertragung zwischen dem Innenraum und der Außenhülle durch geschickte Wahl der An- lenkungspunkte der Abstützungselemente weiter vermindert wird. Bekanntlich ist nämlich die Schwingungsamplitude am Punkte eines Schwingungsknotens gleich Null, so daß bei einer Anlenkun am Orte des 'Schwingungsknotens, keine Schwingungen vom schwingen¬ den Teil übertragen werden können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die bewegten mechanischen Elemente im Innenrau eines Abteiles angeordnet, das eine Innenwand und eine Außenwan aufweist, zwischen denen der evakuierte Zwischenraum angeordnet ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Aggregate mit den bewegten mechanischen Elementen vollständig gekapselt sind.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieses Ausfüh- rungsbeispiels ist die Außenwand die Außenhülle des Unter¬ seebootes.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine besonders gute Raum¬ ausnutzung erreicht wird, weil das Abteil in diesem Falle optimal in die Außenhülle des Unterseebootes integriert ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung ist eine Vakuumpumpe im Innenraum angeordnet und an den evakuierten Zwischenraum angeschlossen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks im evakuierten Zwischenraum erforderliche Vakuumpumpe ebenfalls von der Außenhülle des Unterseebootes schallentkoppelt ist.
Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind die Außenseite der Innenwand und die Innenseite der Außenwand wenigstens teilweise jeweils mit Wärmeleitblechen versehen.
Diese Maßnahme macht sich mit Vorteil die Tatsache zunutze, daß Wärmestrahlung im Gegensatz zu Schallwellen in der Lage ist, evakuierte Zwischenräume zu überwinden. Auf diese Weise ist eine Wärmeübertragung auf über den evakuierten Zwischenraum weg möglich, insbesondere, um die im Innenraum entwickelte Abwärme der bewegten mechanischen Elemente abzuführen. Dies geschieht in besonders bevorzugter Weise dadurch, daß die Wärmeleitbleche der Außenwand mit einer Kühleinrichtung verbunden sind.
Dies ist von besonderem Vorteil insbesondere dann, wenn die Außenwand mit der Außenhülle des Unterseebootes identisch ist, weil dann nämlich die im Innenraum entwickelte Wärme unmittelbar über die Außenhülle an das umgebende- Meerwasser abgegeben werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Außenseite der Innenwand und die Innenseite der Außenwand jeweils bereichsweise mit Stoßkδrpern versehen, derart, daß der Abstand von Innenwand und Außenwand auf ein Maß vermindert wird, das die Stoßkδrper bei Auftreten einer auf das Abteil einwirkenden, vorbestimmten Beschleunigung einander berühren.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei einer Kollision des Unterseebootes die mechanische Stabilität des Abteiles erhalten bleibt, weil infolge einer elastischen Verformung der Innenwand und/oder der Außenwand zunächst nur die Stoßkörper aneinander¬ stoßen, so daß in diesem Falle nur eine Schallkopplung zwischen Innenwand und Außenwand wieder hergestellt wird, ohne daß indes mechanische Beschädigungen auftreten. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung macht man sich daher die Tatsache zunutze, daß bereits ein sehr kleiner evakuierter Zwischenraum ausreicht, um die Schallausbreitung zu verhindern. Wenn man daher im Bereich der Stoßkörper die wirksame Fläche der Stoßkδrper begrenzt, so können die Stoßkδrper nur um Millimeter voneinander beabstandet sein, ohne daß dadurch eine Schallbrücke entsteht. Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Innenwand gegenüber der Außenwand mit Federbeinen abgestützt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine weitere Schwingungsab- kopplung zwischen Innenraum und Außenhülle erzielt wird, weil mittels der Federbeine eine Dämpfung oder sonstige schwingungs¬ technisch günstige Beeinflussung in der Weise möglich ist, daß der Übertragungswiderstand für Schallwellen erhöht wird.
Bei einer besonders bevorzugten Variante dieses Ausführungs¬ beispiels weisen die Federbeine eine progressive Kennlinie auf.
Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im Kollisionsfall keine mechanischen Schäden auftreten, weil die progressive Kennlinie eine steifere Abstützung der Innenwand gegenüber der Außenwand bewirkt, wobei in diesem Augenblick eine Erhöhung der Schalleitfähigkeit in Kauf genommen wird.
Bei weiteren Ausbildungen dieser Varianten sind die Federbeine am Ort von Schwingungsknoten eines Eigenfrequenzspektrums des Innenraumes angeordnet.
Diese Maßnahme hat den bereits weiter oben erläuterten Vorteil, daß eine schwingungstechnisch vollständige Abkopplung möglich ist, weil naturgemäß am Orte eines Schwingungsknotens, an dem die Schwingungsamplitude gleich Null ist, keine Schwingung übertragen werden kann.
Besonders bevorzugt ist dabei ferner, wenn die Federbeine als Rahmen ausgebildet sind, die den Innenraum gegenüber dem Außenraum nach Art einer kardanischen Aufhängung abstützen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine weitere gezielte Beeinflussung der Schwingungsübertragung über die mehreren ineinander verschachtelten Rahmen möglich ist. So ist es. beispielsweise in vorteilhafter Weise möglich, zunächst das Eigenfrequenzspektrum des Innenraumes aufzunehmen, dann den Innenraum an seinen Schwingungs noten an einen ersten Rahmen anzukoppeln, dann wiederum das Eigenfrequenzspektrum des Gesamtgebildes aufzunehmen und auf diese Weise in iterativen Schritten eine vollkommene Schwingungsabkopplung über mehrere ineinander verschachtelte Rahmen hinweg zu erreichen.
Schließlich ist bei weiteren Ausführungsbeispielen, bei denen der evakuierte Zwischenraum von Federbeinen überbrückt wird, bevorzugt, die Federbeine mit Durchführungen zum Leiten von Medien oder Signalen zu versehen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein doppelter Nutzen aus den Federbeinen gezogen wird, weil sie nicht nur zum mechani¬ schen Abstützen des Innenraumes, sondern auch zur Versorgung des Innenraumes mit Medien, d.h. Flüssigkeiten' oder Gasen oder mit Signalen, d.h. Meß- oder Steuersignalen oder mit elektrischer Energie genutzt werden.
Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist zur Über¬ tragung von mechanischer Energie über den evakuierten Zwischen¬ raum hinweg eine Magnetkupplung mit Kupplungshälften auf der Innenseite der Innenwand und der Außenseite der Außenwand vorgesehen.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß eine berührungslose Übertragung mechanischer Energie vom Innenraum in den Außenraum oder umgekehrt möglich ist, ohne den evakuierten Zwischenraum mit mechanischen Elementen durchdringen zu müssen.
Besonders bevorzugt ist in diesem Falle, wenn die Innenwand sowie die Außenwand im Bereich der Kupplungshälften der Magnet¬ kupplung aus einem elektrisch nicht-leitenden Material ausge¬ bildet sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Auftreten von Wirbel¬ strömen und damit Leistungsverluste infolge von Wärmeentwicklung in den Wänden vermieden wird.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind zur Übertragung von Medien über den evakuierten Zwischenraum hinweg Leitungsstutzen in der Innenwand und der Außenwand angeordnet und die Leitungsstutzen sind mittels eines flexiblen Leitungs¬ stücks miteinander verbunden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine kontinuierliche Übertragung von Medien über den evakuierten Zwischenraum hinweg möglich ist, ohne eine nennenswerte Schallbrücke herzustellen.
Weiterhin sind noch Ausführungsbeispiele der Erfindung bevor¬ zugt, bei denen die Innenwand und die Außenwand mit Türen versehen sind, wobei ein die Türen umgebender Raum vom evaku¬ ierten Zwischenraum mittels lösbarer Dichtungsmittel abteilbar ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei gelösten Dichtungsmit¬ teln ein einheitlicher evakuierter Zwischenraum besteht, der eine optimale Schallabkopplung gewährleistet, während für einen kurzzeitigen Zugang zum Innenraum die Dichtungsmittel geschlossen und die Türen geöffnet werden können, wobei während dieser Zeit eine Schallbrücke im Bereich der Türen in Kauf genommen wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Zwischenraum mittels einer drahtlosen Signalübertra¬ gungseinrichtung überbrückt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Übertragung von Nach¬ richten- oder Steuersignalen oder dgl. über den evakuierten Zwischenraum hinweg möglich ist, ohne durch eine Signalver¬ bindung eine weitere Schwingungskopplung zwischen Innenraum und Außenhülle herzustellen.
Bevorzugt wird die drahtlose Signalübertragung dadurch erreicht, daß entweder ein Konstantmagnetfeld moduliert, eine optische Signalübertragung gewählt oder elektromagnetische Wellen, beispielsweise Kurzwellen oder Mikrowellen, verwendet werden.
In sämtlichen Fällen ist es möglich, Signale mit hoher Band¬ breite vom Innenraum nach außen, oder umgekehrt, zu übertragen, ohne daß dies die Schwingungseigenschaften der Anordnung beeinflußt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach¬ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine äußerst schematisierte Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, eines Unterseebootes nach der Erfin¬ dung;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht, eben¬ falls schematisiert, eines erfindungsgemäß ausge¬ bildeten Abteiles in dem Unterseeboot der Fig. 1;
Fig. 3 eine Detailansicht zur Erläuterung einer erfin¬ dungsgemäßeh Maßnahme zur Übertragung von Wärme über einen evakuierten Zwischenraum hinweg;
Fig. 4 und 5 zwei Darstellungen von Stoßkörpern in zwei unter¬ schiedlichen Bewegungszuständen;
Fig. 6 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer
Magnetkupplung zur Übertragung mechanischer Energie über einen evakuierten Zwischenraum hinweg;
Fig. 7 eine Seitenansicht, schematisiert, zur Erläuterung einer Türenanordnung, mit der ein Innenraum durch einen evakuierten Zwischenraum hindurch begangen werden kann; Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, zur
Erläuterung einer Verbindung über einen evakuierten Zwischenraum hinweg zum Übertragen von Medien;
Fig. 9 eine äußerst schematisierte Seitenansicht zur Erläuterung eines Federbeines mit progressiver Kennlinie.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Unterseeboot. Das Unter¬ seeboot weist im heckseitigen Bereich ein Abteil 11 auf, das von einer Außenwand 12 umgeben ist. Eine Innenwand 13 ist im Abstand von der Außenwand 12 angeordnet, so daß zwischen Außenwand 12 und Innenwand 13 ein Zwischenraum 14 besteht, der evakuiert ist. In dem so gebildeten Innenraum 20 befinden sich Aggregate 15 des Unterseebootes 10, die eine besonders starke Schallabstrahlung haben, wie mit Pfeilen 16 angedeutet. In erster Linie kommen als Aggregate 15 die Antriebsmaschine, Kompressoren oder ähnliche Gerätschaften in Frage, bei denen schnell bewegte Maschinenteile eine entsprechende Geräuschent¬ wicklung zur Folge haben.
Die Aggregate 15 sind im Innenraum 20 auf einer Grundplatte 17 angeordnet, die ihrerseits über Federbeine 18 auf der Innenwand 13 abgestützt ist. Auch die Innenwand 13 ist federnd in der Außenwand 12 gelagert.
Durch Evakuieren des Zwischenraums 14 wird erreicht, daß die Schallwellen von den Aggregaten 15 nicht zur Außenhülle 19 des Unterseebootes 10 gelangen und das Unterseeboot 10 damit keine oder nur eine äußerst geringe Schallabstrahlung an das umgebende Meerwasser hat. Fig. 2 zeigt das Abteil 11 mit weiteren Einzelheiten.
Man erkennt als eines der im Innenraum 20 vorhandenen Aggregate zunächst einen Kreislaufdieselmotor 30, der über eine Kühlöl¬ leitung 31 mit dem Außenraum in Verbindung steht. Auf diese Weise ist es möglich, dem Kreislaufdieselmotor 30 gekühltes öl von den Außenraum zuzuführen.
Der Kreislaufdieselmotor 30 ist ferner über eine Treibstoff¬ leitung 32 mit einem Treibstofftank 33 verbunden, der sich ebenfalls im Innenraum 20 des Abteils 11 befindet. Der Treib¬ stofftank 33 kann entweder den gesamten Treibstoffvorrat an Bord des Unterseebootes 10 enthalten, alternativ ist aber auch möglich, den Treibstofftank 33 aus Platzgründen nur so groß zu dimensionieren, daß sein Inhalt für jeweils eine Tauchfahrt ausreicht. In diesem Falle ist es erforderlich, den Treibstofftank 33 über eine Leitung 34 von außen aus einem größeren Vorratstank nachzufüllen, wenn das Unterseeboot 10 sich gerade nicht auf Schleichfahrt befindet. Nach dem Nach¬ füllen des Treibsto ftanks 33 kann darin die Leitung 34, die z.B. als Steckleitung ausgebildet sein kann, vollkommen gelöst werden, so daß keine Schallbrücke über den evakuierten Zwischen raum 14 hinweg besteht.
Der Kreislaufdieselmotor 30 ist ferner über eine Sauerstoff¬ leitung 35 mit einem Sauerstofftank 36 verbunden, der sich ebenfalls im Innenraum 20 des Abteils 11 befindet. Auch hier gilt, daß der Sauerstofftank 36 aus Platzgründen ebenfalls nur eine bestimmte Vorratsmenge an Sauerstoff enthält, während auch hier über eine Leitung 37 ein Nachfüllen aus einem größere Vorratstank möglich ist, der sich an anderer Stelle im Unter¬ seeboot 10 befindet. Schließlich ist der Kreislaufdieselmotor 30 noch über eine Abgasleitung 38 mit einem Kalilaugen-Tank 39 verbunden. Bekannt¬ lich wird nämlich bei Kreislaufdieselmotoren das Abgas in einer Kalilauge gewaschen, damit sich das Kohlendioxid aus den Abgasen in der Kalilauge lösen kann. Da in diesem Falle die Kalilauge kontinuierlich angereichert wird, ist eine Austauschleitung 40 vorgesehen, die verbrauchte Kalilauge aus den Tank 39 entfernen und frische Lauge in diesen Tank fördern kann.
Mechanisch steht der Kreislaufdieselmotor 30 über eine Antriebs¬ welle 41 mit einem Generator 42 in Verbindung. Der Generator 42 ist mit einer Stromleitung 43 versehen, die durch den evakuierten Zwischenraum 14 hinweg nach außen geführt ist.
Schließlich zeigt Fig. 2 im Innenraum 20 des Abteils 11 noch eine Vakuumpumpe 44, die über eine Saugleitung 45 mit dem evakuierten Zwischenraum 14 verbunden ist. Die Vakuumpumpe 44 dient dazu, den Unterdruck im Zwischenraum 14 aufrechtzuerhal¬ ten, wobei die Anordnung der Vakuumpumpe 44 im Innenraum 20 des Abteils 11 sicherstellt, daß der von der Vakuumpumpe 44 abgestrahlte Schall nicht in den Außenraum gelangt. Die Vakuum¬ pumpe 44 kann von verhältnismäßig einfacher Bauart sein (bei¬ spielsweise eine Vorvakuumpumpe) , weil sie vorzugsweise nur dazu verwendet wird, den Unterdruck im Zwischenraum 14 aufrecht¬ zuerhalten, während zum Erstevakuieren des Zwischenraums 14 eine andere Pumpe verwendet werden kann, die sich außerhalb des Abteils il befindet; Auch hier wird also der Überlegung Rechnung getragen, daß in dem Abteil 11 nur diejenigen geräusch¬ erzeugenden Aggregate mit ihren jeweiligen Versorgungskompo¬ nenten enthalten sein müssen, die für eine zeitlich begrenzte Schleichfahrt erforderlich sind. Aus Fig. 2 erkennt man ferner, daß der Kreislaufdieselmotor 30, der Generator 42 sowie die Vakuumpumpe 44 als geräuscherzeugende Aggregate jeweils auf einer Grundplatte 50 bzw. 51 bzw. 52 angeordnet sind. Die Grundplatten 50 bis 52 sind mittels Federbeinen 53 bzw. 54 bzw. 55 auf der Innenwand 13 abgestützt und diese stützt sich wiederum über weitere Federbeine 56 auf der Außenwand 12 ab. Es versteht sich darüberhinaus, daß die Innenwand 13 an einer Vielzahl von Stellen elastisch gegenüber der Außenwand 12 abgestützt sein kann, also auch an den Seiten¬ wänden und an der Decke.
Die Federbeine 56, die den Zwischenraum 14 überbrücken, sind bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Durch¬ führungen versehen, wie mit 56a in Fig. 2 angedeutet. Diese Durchführungen 56a können zur Übertragung von Medien, d.h. von Flüssigkeiten oder Gasen über den Zwischenraum 14 hinweg dienen. Die Durchführungen 56a können ferner dazu verwendet werden, um elektrische Energie oder Signale aus dem Innenraum 20 nach außen zu übertragen, oder umgekehrt.
In Fig. 2 sind die Federbeine 56, die den Zwischenraum 14 überbrücken, ferner an beliebigen Stellen eingezeichnet. Besonders bevorzugt ist jedoch, den Ort der Anbringung der Federbeine 56 gezielt zu wählen. Hierzu wird zunächst das Eigenfrequenzspektrum des Innenraumes 20 gemessen. Dies ge¬ schieht entweder über eine Anregung, beispielsweise einen Schwingungswandler, Lautsprecher oder dgl., deren Frequenz kontinuierlich durchgestimmt wird, oder über eine impulsfδrmige Anregung, beispielsweise einen Knall, bei dem dann die Sprung¬ antwort des Innenraumes 20 über eine anschließende Fourier- transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich übertragen wird. Die sich im Innenraum 20 einstellenden Schwingungen können dann mittels Mikrophonen, piezo-elektrischer Schwingungsauf- nehmer, optischer Aufnehmer oder dgl. , ortsaufgelöst beobachtet werden, so daß das räumlich-zeitliche Schwingungsbild erfaßt wird. Diese Messungen können auch mit laufenden Aggregaten, beispielsweise mit laufendem Kreislaufdieselmotor 30 oder laufender Vakuumpumpe 44 wiederholt werden, um festzustellen, welche Schwingungsmoden im Innenraum 20 an der Innenwand 13 bevorzugt angeregt werden. Es versteht sich dabei, daß bevorzugt die Betriebsfrequenzen der bewegten Aggregate in einem Fre¬ quenzbereich außerhalb der Eigenfrequenzen des Innenraums 20 gelegt wird.
Für die im Innenraum 20 bzw. an der Innenwand 13 noch verblei¬ benden Hauptschwingungsmoden bestimmt man nun die räumliche Verteilung der Schwingungsbäuche und Schwingungsknoten- an der Innenwand 13. Die Federbeine 56 oder sonstige vorgesehene Befestigungs- oder Aufhängeeinrichtungen bringt man nun an den Orten der Schwingungsknoten an. Da die Schwingungsamplitude bekanntlich am Orte der Knoten gleich Null ist, wird auf diese Weise verhindert, daß die Schwingungen der Hauptschwingungsmoden überhaupt über die Federbeine 56 oder sonstige Befestigungs¬ elemente vom Innenraum 20 über den evakuierten Zwischenraum 14 hinweg auf die Außenwand 12 übertragen werden können.
Als Alternative hierzu kann man die Federbeine 56 auch so ausbilden, daß die Aufhängung nicht unmittelbar von der Innen¬ wand 13 auf die Außenwand 12 führt, sondern es können ein oder mehrere Zwischenrahmen vorgesehen werden. Sukzessiv können nun immer für die verbleibenden wesentlichen Schwingungsmoden auf den Rahmen die Knoten gesucht und dort die Halterungen für die Verbindungen nach außen zum jeweils nächst äußeren Rahmen angebracht werden. Diese Halterungen können selbst wieder passive oder aktive Schwingungsdämpfer enthalten. Auf diese Weise entsteht ein Schallsperrfilter, das durch die genannten iterativen Schritte verbessert wird, indem man den Einfluß der äußeren Rahmen auf die Schwingungsmoden der inneren Rahmen berücksichtigt.
Wie sich aus der vorstehenden Überlegung zeigt, kann bereits auf diese Weise eine äußerst gute Schallabkopplung zwischen dem Innenraum 20 und der Außenwand 12 erreicht werden, so daß im Zwischenraum 14 ggf. auch ein äußerst geringfügiger Unter¬ dr ck zur restlichen Schallabkopplung ausreicht oder sogar Umgebungsdruck eingestellt werden kann.
Fig. 3 zeigt im Detail eine Anordnung, die verwendet wird, um die im Innenraum 20 von den Aggregaten 15 bzw. 30, 42 und 44 erzeugte Wärme abzuführen, ohne daß hierzu Rohrleitungen für ein Wärmetauschmedium durch den evakuierten Zwischenraum 14 hindurch geführt werden müssen.
Hierzu ist die Innenseite der Außenwand 12 mit Wärmeleitblechen 60 und die Außenseite der Innenwand 13 mit komplementären Wärmeleitblechen 61 versehen. Die Wärmeleitbleche 60, 61 fassen kammartig ineinander, so daß die einander gegenüberliegenden Strahlungsflächen der Wärmeleitbleche 60 und 61 auch bei sehr schmalem Zwischenraum 14 möglichst groß sind. Die Wärmeleit¬ bleche 60, 61 sind zweckmäßigerweise schwarz eingefärbt, um eine optimale Wärmestrahlung zu ermöglichen. Um die Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeleitblechen 60, 61 möglichst groß zu halten, sind die mit der Außenwand 12 verbundenen Wärmeleitblechen 60 mit einer Kühleinrichtung 62 versehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die im Innenraum 20 erzeugte Abwärme zunächst an die Innenwand 13 und dann durch Wärmestrahlung über den evakuierten Zwischenraum 14 hinweg berührungslos auf die Außenwand 12 übertragen und dort von der Kühleinrichtung 62 abgeführt wird.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Maßnahme, die verhindern soll, daß bei einer Schockbelastung Beschädigungen an den Wänden 12, 13 des Abteils 11 auftreten.
Hierzu muß man sich zunächst vor Augen halten, daß der Abstand der Wände 12, 13, der in Fig. 4 mit 72 bezeichnet ist, bereits von Hause aus sehr klein gehalten werden kann, weil ein Vakuum überhaupt nicht leitfähig für Schallwellen ist, unabhängig von seiner Ausdehnung. Bei genügend niedrig eingestelltem Unterdruck genügt also schon ein sehr geringer Abstand 72 zwischen Außenwand 12 und Innenwand 13, um eine sehr gute Schallisolierung herzustellen. In der Praxis wird man naturgemä im Innenraum 14 kein Hochvakuum herstellen, so daß ein gewisser Mindestabstand 72 eingehalten werden muß.
Um nun im Falle einer Stoßbelastung auf das Unterseeboot 10, also für den Fall eines Zusammenstoßes oder eines Auflaufens zu verhindern, daß die verhältnismäßig labile Anordnung des Abteils 11 mit dem federnd gelagerten Innenraum 20 Schaden nimmt, sind vorzugsweise die Außenwand 12 und die Innenwand 13 jeweils mit einem Stoßkörper versehen, der in den Fig. 4 und 5 mit 70 bzw. 71 bezeichnet ist. Diese Stoßkδrper sind nur berεichsweise auf den Wänden 12 bzw. 13 angeordnet und an der jeweils gegenüberliegenden Seite der Wände 12 bzw. 13 mechanisch ausreichend abgestützt, um eine Krafteinleitung von den Stoßkörpern 70, 71 in den Außenraum bzw. den Innenraum zu ermöglichen. Da die Stoßkörper 70, 71 beide in den Zwischen¬ raum 14 hineinragen, entsteht im Bereich der Stoßkörper 70, 71 ein kleinerer Abstand, der in Fig. 4 mit 73 bezeichnet ist. Dieser kleinere Abstand 73 kann durchaus den Wert von wenigen Millimetern aufweisen.
Wird nun eine extreme Stoßbelastung auf das Unterseeboot 10 ausgeübt, so nähern sich die Stoßkörper 70, 71 unter elastische Verformung der Außenwand 12 und/oder der Innenwand 13- aneinande an, bis sie schließlich einander berühren, wie in Fig. 5 gezeig ist. In diesem Fall entsteht ein mechanisch starres Gebilde und die auftretenden Beschleunigungskräfte können optimal vom Innenraum 20 auf den Außenraum übertragen werden. Naturgemäß besteht in diesem Augenblick zwischen den Stoßkörpern 70, 71 eine Schallbrücke, dies kann jedoch im Falle einer Stoßbelastun (Zusammenstoß oder Auflaufen) kurzzeitig in Kauf genommen werden.
Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit, um mechanische Energie aus dem Innenraum 20 in den Außenraum (oder umgekehrt) berührungslos auszukoppeln.
Hierzu sind die Außenwand 12 und Innenwand 13 bereichsweise mit einem unmagnetischen Einsatz 80 bzw. 81, beispielsweise aus Kunststoff oder Glas, versehen. An die Einsätze 80, 81 grenzen eine Abtriebswelle 82 bzw. eine Antriebswelle 83 jeweil mit einem magnetischen Kupplungskörper 84. Die Antriebswelle 83 kann beispielsweise die Ausgangswelle des Kreislaufdiesel- motors sein. Die Kupplungskörper 84 sind mit magnetischen Elementen besetzt, so daß sich bei Drehung des einen Kupplungskörpers 84 der jeweils andere Kupplungskörper 84 synchron mitdreht. Die. unmagnetischen Einsätze 80 bzw. 81 sind dabei deswegen vor¬ gesehen, um das Entstehen von Wirbelströmen in den ansonsten üblicherweise metallischen Wänden 12 bzw. 13 zu verhindern. Auch hier macht man sich somit die Tatsache zunutze, daß der Abstand der Wände 12, 13 sehr gering gestaltet sein kann, so daß zwischen den magnetischen Kupplungskörpern 84 nur ein verhältnismäßig schmaler Luftspalt verbleibt.
Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit, den Innenraum 20 des Abteils 11 begehbar zu machen, ohne den gesamten evakuierten Zwischen¬ raum 14 belüften und dann wieder evakuieren zu müssen.
Man erkennt in Fig. 7 eine innere Tür 85, in der Innenwand 13 sowie eine etwas größere, die innere Tür 85 überlappende äußere Tür 87 in der Außenwand 12. Hierzu ist die Außenwand 12 mit einem kastenartigen Vorsprung 86 versehen.
Ein Rahmen 88 umgibt die innere Tür 85 auf allen vier Seiten. Eine Quetschdichtung -89 ist schwenkbar an der Vorderseite des kastenartigen Vorsprung -86 gelagert und mit Betätigungselemente 90 verschwenkbar. In der in Fig. 7 dargestellten Stellung der Quetschdichtung 89 steht der vom kastenartigen Vorsprung 86 umgebene Raum 91 in Verbindung mit den evakuierten Zwischenraum 14, während die Türen 85 und 87 geschlossen sind.
Soll nun ein Durchgang vom Außenraum in den Innenraum 20 hergestellt werden, so werden sämtliche über den Umfang des kastenartigen Vorsprunges 86 verteilte Betätigungselemente 90 nach innen verstellt. Die Quetschdichtung 89 legt sich dann allseits an den Rahmen 88 an, so daß der Raum 91 vom übrigen Zwischenraum 14 abgeschottet wird.
Nun kann die äußere Tür 87 und dann die innere Tür 85 geöffnet werden und der Innenraum 20 ist zugänglich. Dabei muß nur der vom kastenartigen Vorsprung 86 umgebene Raum 91 belüftet und später wieder evakuiert werden, während der gesamte übrige Zwischenraum 14 evakuiert bleibt.
Fig. 8 zeigt eine von vielen Möglichkeiten, eine kontinuierliche Verbindung zwischen dem Außenraum und dem Innenraum 20 über den evakuierten Zwischenraum 14 hinweg für ein Medium, d.h. ein Gas oder eine Flüssigkeit oder für eine Käbelverbindung herzustellen.
Hierzu wird vom Außenraum eine erste Rohrleitung 95 mittels eines ersten Flansches 96 von außen an der Außenwand 12 be¬ festigt. Die erste Rohrleitung 95 greift dabei durch eine entsprechende Aussparung in der Außenwand 12, die im übrigen vom ersten Flansch 96 druckdicht abgedeckt wird.
In entsprechender Weise befindet sich eine zweite Rohrleitung 97 an der Innenwand 13 und ein zweiter Flansch 98 sorgt für eine druckdichte Abdichtung der in der Innenwand 13 hierzu erforderlichen Aussparung.
Die in den Zwischenraum 14 vorstehenden St tzen der Rohrlei¬ tungen 95 und 97 sind mittels einer flexiblen Rohrleitung 99 miteinander verbunden. Auf diese Weise besteht eine kontinuierliche Rohrverbindung zwischen dem Außenraum und dem Innenraum 20, über die ein Gas oder eine Flüssigkeit von außen nach innen oder von innen nach außen geführt werden kann oder durch die hindurch eine lose Kabelverbindung geführt sein kann.
Wenn es nicht erforderlich ist, eine derartige Verbindung kontinuierlich herzustellen, bedient man sich einer Steckver¬ bindung, wie sie an sich aus der Vakuumtechnik bekannt ist und daher hier nicht nochmals näher erläutert werden soll.
Es wurde bereits weiter oben anhand der Fig. 4 und 5 erläutert, daß besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um einerseits eine möglichst weiche Kopplung zwischen Innenwand 13 und Außenwand 12 zu erzielen, die andererseits sehr hart sein soll, wenn Stoßbelastungen auf das Abteil 11 ausgeübt werden.
Hierzu können die Federbeine 18 in Fig. 1 bzw. 53 bis 56 in Fig. 2 auch als Federn mit progressiver Kennlinie ausgebildet sein, wie in Fig. 9 höchst schematisch und beispielhaft an¬ gedeutet ist.
Das in Fig. 9 zu erkennende Federbein verfügt nämlich über einen weichen Federabschnitt 100 sowie einen harten Federab¬ schnitt 101, die voneinander über eine Mittelebene 102 getrennt sind. Wird nun beispielsweise die Innenwand 12 in Fig. 9 von oben nach unten infolge einer Stoßbelastung ausgelenkt, so wird zunächst der weiche Federabschnitt 100 mit relativ weicher Dämpfung wirksam, ehe dann nach vollständiger Kompression des weichen Federabschnittes 100 der harte Federabschnitt 101 wirksam wird. Es versteht sich, daß diese Darstellung lediglich beispielhaft zu verstehen ist und daß auch andere, mehrstufige Federanord¬ nungen verwendet werden können, selbstverständlich auch pneu¬ matische oder hydraulische Vorrichtungen, wie dies an sich aus der Federungstεchnik bekannt ist.
Besonders bevorzugt sind für die Federbeine 18 bzw. 53 bis 56 auch sogenannte aktive Federbeine, wie sie Gegenstand der parallelen Patentanmeldung desselben Anmelders mit demselben ■ Anmeldetag (Anwaltsaktenzeichen 1206P101) sind.
Zur Übertragung von Signalen vom Innenraum 20 nach außen, oder umgekehrt, kann man sich einer Verbindungsleitung bedienen. Da jedoch jede mechanische Verbindung zwischen Innenraum 20 und Außenwand 12 eine Schallbrücke darstellt, wird bei Ausfüh¬ rungsbeispielen der Erfindung eine drahtlose Signalübertragung verwendet.
So kann beispielsweise eine Signalübertragung dadurch erreicht werden, daß zwischen Innenraum 20 und Außenwand 12 ein Konstant¬ magnetfeld eingestellt wird, wie dies sinngemäß bereits für eine Drehmomentübertragung anhand der Fig. 6 weiter oben erläutert wurde. Wenn dieses Konstantmagnetfeld moduliert wird, kann über sogenannte Pickup-Spulen die Modulationsfrequenz am jeweils gegenüberliegenden Teil der Anordnung abgenommen und weiterverarbeitet werden.
Alternativ hierzu kann auch eine optische Signalübertragung eingesetzt werden, indem auf der einen Seite lichtaussendende Dioden (LED) und auf der jeweils gegenüberliegenden Seite lichtempfindliche Elemente verwendet werden. Der ausgesendete bzw. empfangene Lichtstrahl wird dann ebenfalls mit einer Signalfrequenz moduliert.
Schließlich ist eine drahtlose Signalübertragung aber auch mittels elektromagnetischer Wellen möglich, beispielsweise mittels Rundfunkwellen im Kurzwellen- oder Mikrowellenbereich.
Die vorliegende Anmeldung hängt zusammen mit den- folgenden Anmeldungen desselben Anmelders vom selben Tage und der Offen¬ barungsgehalt jener Anmeldungen wird durch diesen Verweis auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht:
Patentanmeldung P 39 08 578.3
"Verfahren zum Beeinflussen einer Schallquelle, ins¬ besondere eines getauchten Unterseebootes und Untersee¬ boot"
Patentanmeldung P 39 08 577.5
"Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schall¬ emission getauchter Unterseeboote"
Patentanmeldung P 39 08 576.7
"Verfahren und Vorrichtung zum Lokalisieren von in wasserhaltiger Umgebung befindlichen protonenarmen Gegenständen, insbesondere zum Orten von Unterseebooten oder Seeminen in einem Meer oder einem Binnengewässer"
Patentanmeldung P 39 08 575.9
"Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen
Beobachtungssystem" Patentanmeldung P 39 08 574.0
"Verfahren zum Betreiben getauchter Unterseeboote und
Unterseeboot"
Patentanmeldung P 39 08 573.2
"Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben getauchter
Unterseeboote"

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Verminderung der Schallemission getauchter Unterseeboote (10) , bei dem im Innenraum bewegte mechani¬ sche Elemente auf einem Übertragungsweg Schwingungen an eine Außenhülle (19) abgeben und die Schwingungen auf dem Übertragungsweg gedämpft werden, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in den Übertragungsweg ein evakuierter Zwischenraum (14) geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eigenfrequenzspektrum des Innenraumes ermittelt, die räumliche Verteilung der Schwingungsknoten festge¬ stellt und eine mechanische, den Zwischenraum (14) überbrückende Verbindung zwischen dem Innenraum (20) und der Außenhülle (19) an den Orten der Schwingungs¬ knoten hergestellt wird.
Vorrichtung zur Verminderung der Schallemission ge¬ tauchter Unterseeboote (10) , bei denen Dämpfungsmittel zwischen einem im Innenraum des Unterseebootes (10) angeordneten bewegten mechanischen Element und einer Außenhülle (19) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel als evakuierter Zwischenraum (14) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten mechanischen Elemente im Innenraum (20) eines Abteiles (11) angeordnet sind, das eine Innenwand (13) und eine Außenwand (12) aufweist, zwischen denen der evakuierte Zwischenraum (14) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (12) die Außenhülle (19) des Unter¬ seebootes (10) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß eine Vakuumpumpe (44) im Innenraum (20) an¬ geordnet und an den evakuierten Zwischenraum (14) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Innenwand (13) und die Innenseite der Außenwand (12) wenigstens teilweise jeweils mit Wärmeleitblechen (60, 61) versehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitbleche (60) der Außenwand (12) mit einer Kühleinrichtung (62) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Innenwand (13) und die Innenseite der Außenwand "(12) jeweils bereichsweise mit Stoßkδrpern (70, 71) versehen sind, derart, daß der Abstand (72, 73) von Innenwand (13) und Außenwand (12) auf ein Maß vermindert wird, das die Stoßkörper (70, 71) bei Auftreten einer auf das Abteil (11) einwirkenden, vorbestimmten Beschleuni¬ gung einander berühren.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (13) gegenüber der Außenwand (14) mit Federbeinen (53 bis 56) abgestützt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbeine (53 bis 56) eine progressive Kennlini aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Federbeine (53 bis 56) am Ort von Schwingungsknoten eines Eigenfrequenzspektrums des Innenraumes angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbeine als Rahmen ausgebildet sind, die den Innenraum gegenüber dem Außenraum nach Art einer kardanischen Aufhängung abstützen.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbeine mit Durchführungen (56a) zum Leiten von Medien oder Signalen versehen sind.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von mechanischer Energie über den evakuierten Zwischenraum
(14) hinweg eine Magnetkupplung (84) mit Kupplungshälften auf der Innenseite der Innenwand (13) und der Außenseite der Außenwand (12) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (13) sowie die Außenwand (12) im Bereich der Kupplungshälften der Magnetkupplung (84) aus einem elektrisch nicht-leitenden Material ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Medien über den evakuierten Zwischenraum (14) hineg Leitungsstutzen (95, 97) in der Innenwand (13) und der Außenwand (12) angeordnet sind und daß die Leitungs¬ stutzen (95, 97) mittels eines flexiblen Leitungsstücks (99) miteinander verbunden sind.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (13) und die Außenwand (12) mit Türen (85, 87) versehen sind, und daß ein die Türen (85, 87) umgebender Raum (91) vom evakuierten Zwischenraum (14) mittels lösbarer Dichtungsmittel (88, 89, 90) abteilbar ist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum
(14) mittels einer drahtlosen Signalübertragungsein¬ richtung überbrückt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale mittels eines modulierten Konstantmagnet¬ feldes übertragen werden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale optisch übertragen werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale mittels elektromagnetischer Wellen übertragen werden.
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