(19)
(11) EP 2 106 998 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
07.10.2009  Patentblatt  2009/41

(21) Anmeldenummer: 09002562.8

(22) Anmeldetag:  24.02.2009
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B63G 8/08(2006.01)
B63H 21/17(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA RS

(30) Priorität: 05.04.2008 DE 102008017460

(71) Anmelder: Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH
24143 Kiel (DE)

(72) Erfinder:
  • Angenendt, Hartmut, Dipl.- Ing.
    23627 Groß-Grönau (DE)

(74) Vertreter: Vollmann, Heiko 
Patentanwälte Vollmann & Hemmer Bei der Lohmühle 23
23554 Lübeck
23554 Lübeck (DE)

   


(54) Unterseeboot


(57) Das Unterseeboot weist einen Druckkörper (2) auf und ist mit einem von einem elektrischen Antriebsmotor (4) angetriebenen Propeller ausgestattet. Der Antriebsmotor (4) ist außerhalb des Druckkörperinneren angeordnet.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

[0002] Zum Stand der Technik zählen Unterseeboote, die von einem in dem Druckkörper des Unterseeboots angeordneten elektrischen Antriebsmotor angetrieben werden. Die von dem Antriebsmotor erzeugte mechanische Leistung wird über eine Welle von dem Antriebsmotor zu einem außenseitig des Druckkörpers des Unterseeboots angeordneten Propeller übertragen. Eine solche Welle ist in der Regel über eine elastische Kupplung mit dem Antriebsmotor verbunden und durch eine Druckkörperdurchführung durch den Druckkörper des Unterseeboots zu dem Propeller geführt.

[0003] Typischerweise muss die Welle an der Druckkörperdurchführung gegenüber dem bei maximaler Tauchtiefe anstehenden Außendruck abgedichtet werden, was mit einem großen konstruktiven Aufwand verbunden ist. Darüber hinaus hat die hierzu erforderliche Dichtung den Nachteil, dass sie, um die Druckdichtigkeit auch in maximaler Tauchtiefe zu gewährleisten, mit erheblicher Kraft auf die Welle drückt, was wiederum zu verhältnismäßig großen energetischen Verlusten bei der Leistungsübertragung von dem Antriebsmotor zu dem Propeller führt.

[0004] Diese mit der Druckkörperdurchführung der Propellerwelle verbundenen Probleme ergeben sich auch bei Stelleinrichtungen für Seiten- und Tiefenruder von Unterseebooten, bei denen bewegliche Bauteile zum Stellen der Ruderblätter durch den Druckkörper geführt sind. Zwar ist aus DE 103 49 591 B4 eine Rudereinrichtung bekannt, bei der der Stellantrieb außerhalb des Druckkörpers angeordnet ist, so dass keine Druckkörperdurchführung erforderlich ist, allerdings hat diese Rudereinrichtung, wie alle mit Ruderblättern ausgerüstete Rudereinrichtungen den Nachteil, dass zum Rudern eine Bewegung des Unterseeboots entlang seiner Längsachse erforderlich ist, da Ruderkräfte nur bei einer Anströmung der Ruderblätter entstehen können.

[0005] Aus DE 2 302 062 A, DE 2 001 510 sowie DE 1 895 486 sind Antriebe für Unterseeboote bekannt, die außerhalb des Druckkörpers angeordnet sind. Für diese Antriebe sind jeweils Behälter vorgesehen, die beabstandet von dem Druckkörper angeordnet sind. Insbesondere für militärisch genutzte Unterseeboote sind diese Antriebe nicht geeignet, da ihre Anordnung große Signaturen erzeugt, die gegebenenfalls zu einer Entdeckung des Unterseeboots führen kann.

[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Unterseeboot zu schaffen, das gegenüber den bislang bekannten Unterseebooten mit einem elektrischen Antrieb einen verbesserten Antrieb aufweist und in Weiterbildung der Erfindung auch verbesserte Rudereigenschaften aufweist.

[0007] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben sind.

[0008] Das erfindungsgemäße Unterseeboot, bei dem es sich insbesondere um ein militärisches Unterseeboot handelt, weist einen Druckkörper auf und ist mit einem von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Propeller ausgestattet. Gemäß der Erfindung ist dieser Antriebsmotor außerhalb des Druckkörperinneren angeordnet. Insofern ist es bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot nicht erforderlich, eine die Druckkörperstruktur schwächende Druckkörperdurchführung für die Propellerwelle vorzusehen. Hierdurch wird auch die bislang notwendige Abdichtung der Propellerwelle gegenüber dem Druckkörper im Bereich einer Druckkörperdurchführung überflüssig, wodurch auch die damit verbundenen Leistungsverluste bei der Leistungsübertragung von dem Antriebsmotor zu dem Propeller entfallen. Darüber hinaus bedeutet die Anordnung des Antriebsmotors außerhalb des Inneren des Druckkörpers einen erheblichen Platzgewinn in dem Druckkörper, was vor dem Hintergrund des in Unterseebooten an sich begrenzten Raumangebots von besonders vorteilhafter Bedeutung ist.

[0009] Der Antriebsmotor des erfindungsgemäßen Unterseeboots ist als ein Außenläufer ausgebildet. D. h., der drehbewegliche Rotor des elektrischen Antriebsmotors, mit dem typischerweise der Propeller wirkungsverbunden ist, umschließt umfänglich dessen feststehenden Stator. Grundsätzlich kann der elektrische Antriebsmotor sowohl als Asynchronmotor als auch als Synchronmotor ausgebildet sein. Da zur Energieversorgung in Unterseebooten üblicherweise ein Gleichstromnetz verwendet wird, ist der Antriebsmotor allerdings bevorzugt als ein Synchronmotor und besonders vorteilhaft als ein Synchronmotor in Außenläufer-Bauform ausgebildet, bei dem der ringförmige Außenläufer bzw. Rotor permanent magnetisiert ist und vorzugsweise mehrere über seinen Umfang verteilt angeordnete Permanentmagnete zur Erzeugung des Erregerfelds aufweist, während der Stator mehrere über seinen Außenumfang verteilt angeordnete bestrombare Spulen trägt. Der Synchronmotor bzw. die Spulen des Stators werden zweckmäßigerweise über einen Wechselrichter aus dem Gleichstromnetz des Unterseeboots mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Wechselrichter sowohl mit dem Synchronmotor eine bauliche Einheit bilden kann als auch beabstandet von dem Synchronmotor angeordnet sein kann.

[0010] Vorteilhaft bildet bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot der Rotor des Antriebsmotors einen Teil des Propellers. Hierbei können an der äußeren Umfangsseite des drehbaren Rotors über dessen Umfang verteilt mehrere vorzugsweise radial zu dem Rotor ausgerichtete Propellerblätter zur Erzeugung eines Vorschubs angeordnet sein. D. h. bei dieser Weiterbildung der Erfindung bilden der Antriebsmotor und der Propeller quasi eine Baueinheit, so dass vorteilhafterweise keine zusätzlichen Mittel zur Übertragung der Motorleistung des Antriebsmotors auf den Propeller erforderlich sind.

[0011] Besonders vorteilhaft ist der Stator des Antriebsmotors in die Druckkörperwandung eingegliedert. Dementsprechend kann der Druckkörper bei dieser Ausgestaltung an seiner Außenseite eine sich über den gesamten Umfang des Druckkörpers erstreckende ringförmige Ausnehmung aufweisen, in der der ebenfalls ringförmig ausgebildete Stator, der vorzugsweise mehrere nebeneinander angeordnete Spulen zur Erzeugung eines auf dem Umfang des Stators wandernden magnetischen Feldes aufweist, bevorzugt mittels einer Schweißverbindung befestigt ist.

[0012] Außenseitig des Stators, d. h. außenseitig des Außenumfangs des Stators ist typischerweise der Rotor des Antriebsmotors angeordnet, wobei der Rotor vorteilhaft auch in die Druckkörperwandung eingreift. Zur Herstellung möglichst guter Signatureigenschaften des Unterseeboots ist hierbei bevorzugt vorgesehen, dass die Außenseite des Rotors mit der Außenseite des Druckkörpers fluchtet, d. h., der Rotor und die den Rotor umgebenden Bereiche der Druckkörperwandung bilden gemeinsam eine im Wesentlichen glatte Außenseite des Unterseeboots, an der lediglich die an dem Außenumfang des Rotors angeordneten Propellerblätter radial herausragen. Die Ausnehmung der Druckkörperwandung, in die der auf dem Stator drehbar gelagerte Rotor eingegliedert ist, ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sich der Rotor auch unter maximaler Vorschubkraft des Propellers nicht in axialer Richtung verschieben kann.

[0013] Grundsätzlich können die Propellerblätter starr an dem Rotor angeordnet sein, wobei sie so ausgerichtet sind, dass sie dem Unterseeboot beim Drehen des Rotors einen Vorschub in Richtung seiner Längsachse verleihen. In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, dass das Unterseeboot zusätzlich konventionelle Rudereinrichtungen zur Seiten- und Tiefensteuerung aufweist. Um auf solche zusätzlichen Rudereinrichtungen verzichten zu können, sieht eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterseeboots vor, dass der Propeller selbst Teil einer Rudereinrichtung bildet. Dementsprechend ist der Propeller derart ausgebildet, dass er nicht nur einen Vorschub des Unterseeboots in Richtung dessen Längsachse erzeugt, sondern auch beliebige Bewegungen des Unterseeboots quer zu dieser Längsachse ermöglicht.

[0014] Zu diesem Zweck weist der Propeller vorteilhaft Propellerblätter auf, deren Anstellwinkel, d. h. deren Ausrichtung quer zu ihrer Längsausdehnung veränderbar ist. Zur Änderung ihrer Anstellwinkel sind die einzelnen Propellerblätter vorteilhafterweise jeweils einzeln ansteuerbar. Dies ermöglicht jegliche Bewegung des Unterseeboots quer zu seiner Längsachse, also sowohl Bewegungen in horizontaler als auch in vertikaler Richtung. Dabei sind im Gegensatz zu bislang verwendeten Rudereinrichtungen vorteilhafterweise auch dann Horizontalbewegungen quer zur Längsachse des Unterseeboots möglich, wenn das Unterseeboot keinen Vorschub in Richtung seiner Längsachse erfährt.

[0015] Die für eine bestimmte Seiten- oder Tiefenbewegung erforderlichen Ruderkräfte können bei entsprechendem Anstellwinkel nur von den Propellerblättern erzeugt werden, die sich während der Drehung des Rotors gerade in einem bestimmten Umfangsabschnitt des Rotors befinden, während die übrigen Propellerblätter bei gleichem Anstellwinkel dieser Bewegung entgegenwirken würden. Aus diesem Grund ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Anstellwinkel der Propellerblätter in Abhängigkeit von deren Umfangsposition am Rotor einzeln veränderbar ist. Ähnlich der Rotorblattverstellung eines Hubschraubers erfolgt die Veränderung der Anstellwinkel der einzelnen Propellerblätter wegen der Drehbewegung des Rotors zyklisch.

[0016] Um den Anstellwinkel der Propellerblätter ändern zu können, sind die Propellerblätter vorteilhaft mit einer elektromagnetischen Verstelleinrichtung bewegungsgekoppelt. Bevorzugt ist jedes Propellerblatt jeweils mit einer eigenen Verstelleinrichtung bewegungsgekoppelt, d. h. jedes Propellerblatt ist jeweils mit einem Permanentmagneten bewegungsgekoppelt, wobei jeder der Permanentmagneten durch Ansteuerung einer von mehreren um den Umfang des Druckkörpers verteilt angeordneten Spulen, die jeweils von einem eigenen Spannungspulsgenerator angeregt werden, verschiebbar ist.

[0017] Zweckmäßigerweise ist auch die Verstelleinrichtung in die Druckkörperwandung eingegliedert. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise möglich, die Spulen der Verstelleinrichtung in der zur Aufnahme des Antriebsmotors dienenden Ausnehmung an der Außenseite des Druckkörpers in Längsrichtung des Unterseeboots beabstandet von dem Stator des Antriebmotors ortsfest anzuordnen, wobei die Permanentmagneten der Verstelleinrichtung mit dem Rotor des Antriebsmotors derart bewegungsgekoppelt angeordnet sind, dass ihre Lage in Richtung der Längsausdehnung des Unterseeboots mit der Lage der Spulen der Verstelleinrichtung korrespondiert.

[0018] Vorteilhaft wird die Verstelleinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot also von mehreren in der Druckkörperwandung ortsfest angeordneten Spulen und von einem außenseitig der Spule an dem Rotor des Antriebsmotors in Umfangsrichtung des Druckkörpers verschiebbar angeordneten Permanentmagneten gebildet, wobei bei dieser Ausgestaltung der Permanentmagnet über ein Getriebemittel mit einem Propellerblatt bewegungsgekoppelt ist. Als Getriebemittel kann z. B. ein Hebelgetriebe in Form eines Kurbeltriebs vorgesehen sein, das die translatorische Bewegung des Permanentmagneten in eine Drehbewegung des Propellerblatts um seine Längsachse umwandelt. Bei der Verstelleinrichtung sind zweckmäßigerweise die Getriebemittel so ausgelegt und der Bewegungsweg des Permanentmagneten so bemessen, dass das Propellerblatt bezogen auf die Bewegungsrichtung des Rotors in einem Winkelbereich von 0° bis 90° verstellt werden kann.

[0019] Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
ein Unterseeboot gemäß der Erfindung in vereinfachter schematischer Seitenansicht,
Fig. 2
einen Bereich einer Druckkörperwandung mit dort angeordnetem Antriebsmotor in einer schematischen Schnittansicht,
Fig. 3.
einen Rotor des Antriebsmotors mit daran angeordneten Propellerblättern und deren Bewegungskopplung mit einer Verstelleinrichtung in stark vereinfachter schematischer Seitenansicht und
Fig. 4
eine Heckansicht des erfindungsgemäßen Unterseeboots in stark vereinfachter schematischer Darstellung.


[0020] Fig. 1 zeigt ein Unterseeboot mit einem Druckkörper 2, wobei außenseitig in die Wandung des Druckkörpers 2 im Bereich des Hecks 3 des Unterseeboots ein elektrischer Antriebsmotor 4 des Unterseeboots eingegliedert ist. Der Antriebsmotor 4 ist als Außenläufermotor ausgebildet, weist also einen drehbeweglichen Rotor 6 auf, der außen um einen feststehenden Stator 8 angeordnet ist.

[0021] Die Außenseite des Rotors 6 fluchtet mit der Außenseite des Druckkörpers 2, wobei die Außenseite des Rotors 6 eine der Außenkontur des Druckkörpers 2 korrespondierende Wölbung aufweist. Durch diese Ausgestaltung beeinflusst der Antriebsmotor 4 im Wesentlichen nicht die Umströmung und somit auch nicht die Signatur des Unterseeboots. An der Außenseite des ringförmigen Rotors 6 sind über dessen Umfang in regelmäßigen Abständen verteilt mehrere Propellerblätter 10 angeordnet, die, wie im folgenden noch ausführlicher erläutert wird, neben dem Antrieb des Unterseeboots in Richtung dessen Längsausdehnung auch zur Steuerung des Unterseeboots dienen und so Bewegungen des Unterseeboots quer zu dessen Längsausdehnung ermöglichen. Die Längsachsen A der Propellerblätter 10 erstrecken sich von dem Rotor 6 etwa radial nach außen.

[0022] Zur Aufnahme des Antriebsmotors 4 ist an der Außenseite der Wandung des Druckkörpers 2 eine sich über den gesamten Umfang des Druckkörpers 2 erstreckende ringförmige Ausnehmung 12 ausgebildet (Fig. 2). In dieser Ausnehmung 12 ist der im Wesentlichen ebenfalls ringförmig ausgebildete Stator 8 des Antriebsmotors 4 ortsfest angeordnet.

[0023] Der Stator 8 weist eine Vielzahl von gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnete Spulen 14 auf. Diese Spulen 14 werden zum Antrieb bzw. zum Steuern des Unterseeboots über einen nicht dargestellten Wechselrichter aus dem Gleichstromnetz des Unterseeboots mit elektrischer Energie versorgt. In radialer Richtung des Druckkörpers 2 außenseitig der Spulen 14 weist der Stator 8 eine nutartige Ausnehmung 16 auf, die sich über den gesamten Umfang des Stators 8 radial in Richtung der Mitte des Druckkörpers 2 erstreckt. In dieser Ausnehmung 16 greift ein Abschnitt des Rotors 6 des Antriebsmotors 4 ein, in dem eine Vielzahl gleichmäßig über den Umfang des Rotors 6 verteilter Permanentmagneten 18 korrespondierend zur Lage der Spulen 14 des Stators 8 angeordnet sind. Zur Bildung eines magnetischen Schlusses mit dem Permanentmagneten 18 des Rotors 6 ist den Spulen 14 des Stators 8 ein Jochbauteil 20 zugeordnet. Der Querschnitt des Jochbauteils 20 hat die Form eines rechteckigen, einseitig offenen Rahmens, in dessen Inneren die Spulen 14 angeordnet sind, wobei die freien Schenkel des Jochbauteils 20 auch die außenseitig der Spulen 14 angeordneten Permanentmagneten 18 seitlich umfassen. Von dem Wechselrichter werden die Spulen 14 des Stators 8 so mit Spannung versorgt, dass sich ein um den Umfang des Stators 8 wanderndes magnetisches Feld bildet, welches die Permanentmagneten 18 und damit einhergehend den Rotor 6 mit den daran angeordneten Propellerblättern 10 zu einer Rotationsbewegung anregt. Die Drehzahl und der Drehsinn dieser Rotationsbewegung können durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters eingestellt werden. Derartige elektromagnetische Anordnungen sind bei Außenläufern grundsätzlich bekannt, auf die insoweit verwiesen wird.

[0024] Die Propellerblätter 10 sind über eine Welle 22, die eine Verlängerung der Längsachse A der Propellerblätter 10 bildet, an dem Rotor 6 des Antriebsmotors 4 befestigt. Die Welle 22 ist in dem Rotor 6 um die Längsachse A drehbar gelagert. Die Propellerblätter 10 sind jeweils über eine Verstelleinrichtung, die ein Getriebe aufweist, das mit einem elektromagnetisch angetriebenen Linearmotor 24 bewegungsgekoppelt ist, um ihre Längsachse A drehbar.

[0025] Die Linearmotoren 24, die jeweils einem Propellerblatt 10 zugeordnet sind, weisen einen Stator 26 auf, der in Richtung der Längsausdehnung des Druckkörpers 2 an der von dem Heck 3 des Unterseeboots abgewandten Seite des Antriebsmotors 4 ortsfest in der Ausnehmung 12 angeordnet ist. Entsprechend der Anzahl der Propellerblätter 10 sind also in der Ausnehmung 12 mehrere Statoren 26 um den Umfang des Druckkörpers 2 verteilt nebeneinander in Reihe angeordnet. Die Statoren 26 weisen jeweils eine Spule 28 auf. Dieser Spule 28, die zur Spannungsversorgung mit einem nicht dargestellten Spannungspulsgenerator verbunden ist, ist jeweils ein in Richtung der Außenseite des Druckkörpers 2 außenseitig angeordneter Permanentmagnet 30 zugeordnet, der in Umfangsrichtung des Druckkörpers 2 in einer an dem Stator 26 ausgebildeten Ausnehmung 32 beweglich geführt ist. Die Linearmotoren 24 weisen zur Bildung eines magnetischen Schlusses mit dem Permanentmagneten 30 ein Jochbauteil 36 auf, dessen Querschnittskontur bei kleinerer Baugröße im Wesentlichen der Querschnittskontur des Jochbauteils 20 des Antriebsmotors 4 entspricht.

[0026] Die Permanentmagneten 30 sind an einem an der von dem Heck 3 des Unterseeboots abgewandten Seite auskragenden Abschnitt 34 des Rotors 6 des Antriebsmotors 4 angeordnet, also zusammen mit dem Rotor 6 drehbeweglich angeordnet. An der von der Spule 28 abgewandten Seite des Permanentmagneten 30 ist ein stabförmiges Bauteil 38 angeordnet, das sich in radialer Richtung des Druckkörpers 2 in Richtung der Außenseite des Rotors 6 erstreckt. An dem von dem Permanentmagneten 30 abgewandten Ende des Bauteils 38 ist ein Gestänge 40 in Form eines Kurbelstriebs angelenkt, das den Permanentmagneten 30 über das Bauteil 38 mit der Welle 22 des Propellerblatts 10 bewegungskoppelt.

[0027] Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der Anstellwinkel der Propellerblätter 10 mit Hilfe der Linearmotoren 24 in einem Winkelbereich von 0° bis 90° verstellbar. In dieser Fig. 3 ist ein Abschnitt eines Rotors 6 des Antriebsmotors 4 des erfindungsgemäßen Unterseeboots mit drei daran angeordneten Propellerblättern 10a, 10b und 10c dargestellt. Jedes der Propellerblätter 10a, 10b und 10c ist über ein Gestänge 40 mit einem Permanentmagneten 30 bewegungsgekoppelt. Der Rotor 6 dreht sich beim Antrieb in Richtung X um seinen Umfang. Entsprechend drehen sich auch die an dem Abschnitt 34 des Rotors 6 angeordneten Permanentmagneten 30 in der ringförmigen Ausnehmung 32 in Richtung X. Hierbei wird der mit dem Propellerblatt 10a gekoppelte Permanentmagnet 30 durch Bestromung der ihm zugeordneten Spulen 28 über einen Spannungspulsgenerator derart angeregt, dass er der Bewegung des Rotors 6 vorauseilt. Hierbei stellt das Gestänge 40 das Propellerblatt 10a in einen Anstellwinkel, bei dem das Propellerblatt 10a bezogen auf seine Breite parallel zum Umfang des Rotors 6 ausgerichtet ist. In dieser Stellung erzeugt das Propellerblatt 10a bei Drehung des Rotors 6 weder einen Vorschub in Richtung Y der Längsausdehnung des Unterseeboots noch einen Vorschub quer zu dieser Längsausdehnung.

[0028] Der mit dem Propellerblatt 10b gekoppelte Permanentmagnet 30 wird so angeregt, dass er mit dem Rotor 6 in einer Stellung mitläuft, in der das Gestänge 40 das Propellerblatt 10b in eine Stellung stellt, in der die Breitseiten des Propellerblatts 10b in einem Winkel von 45° bezogen auf die Längsausdehnung des Unterseeboots ausgerichtet sind. In dieser Stellung erzeugt das Propellerblatt 10b einen Vorschub in Richtung Y der Längsausdehnung des Unterseeboots, ermöglicht also eine Geradeausfahrt des Unterseeboots.

[0029] Der mit dem Propellerblatt 10c gekoppelte Permanentmagnet 30 läuft dem Rotor 6 bezogen auf die mit den Propellerblättern 10a und 10b gekoppelten Permanentmagneten 30 nach, wodurch der Anstellwinkel des Propellerblatts 10c so gestellt wird, dass die Breitseiten des Propellerblatts 10c im Wesentlichen parallel zur Richtung Y der Längsausdehnung des Unterseeboots ausgerichtet sind. In dieser Stellung erzeugt das Propellerblatt 10c den maximalen Schub in einer Richtung quer zur Richtung Y, wobei die genaue Ruderwirkung des Propellerblatts 10c davon abhängt, in welcher Umfangsposition des Rotors 6 es sich gerade befindet.

[0030] Dies wird aus Fig. 4 deutlich, in der ein Rotor 6 dargestellt ist, über dessen Umfang verteilt acht Propellerblätter 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i, 10j und 10k mit dem Anstellwinkel des Propellerblatts 10c in Fig. 3 angeordnet sind. In Fig. 4 wirken die Propellerblätter 10d, 10f, 10e, 10h, 10j und 10k als Seitenruder und die Propellerblätter 10e und 10i als Tiefenruder. Hierbei ist die Ruderkraft in der als Seitenruder wirkenden Propellerblätter 10d, 10j und 10k nach Steuerbord und die Ruderkraft der Propellerblätter 10f, 10g und 10h nach Backbord gerichtet. Von den als Tiefenruder wirkenden Propellerblättern 10e und 10i wird von dem Propellerblatt 10e eine nach unten ausgerichtete und von dem Propellerblatt 10i eine nach oben gerichtete Ruderkraft ausgeübt. Um eine bestimmte Ruderwirkung erzielen zu können, ist der Anstellwinkel jedes Propellerblatts 10 bei dem erfindungsgemäßen Unterseeboot einzeln veränderbar. Soll das Unterseeboot beispielsweise nach Steuerbord fahren, werden die Propellerblätter 10, sobald sie die Position des Propellerblatts 10f in Fig. 4 erreichen, z. B. in den Anstellwinkel des Propellerblatts 10c in Fig. 3 gestellt. Dieser Anstellwinkel kann bis in die Umfangsposition des Propellerblatts 10h in Fig. 4 beibehalten werden. Nach Verlassen dieser Position werden die Propellerblätter 10 in die einen Vortrieb in Längsrichtung des Unterseeboots erzeugende Stellung des Propellerblatts 10b in Fig. 3 gestellt, die bis zum Erreichen der Position des Propellerblatts 10f in Fig. 4 beibehalten wird. Entsprechend kann auch die Tiefensteuerung erfolgen, wobei auch eine Kombination beider Steuerungen denkbar ist, sodass jedes Propellerblatt 10 nur über einen Umfangsabschnitt verstellt werden muss, wodurch die Zahl der Verstellbewegungen klein gehalten wird.

Bezugszeichenliste



[0031] 
2
Druckkörper
3
Heck
4
Antriebsmotor
6
Rotor
8
Stator
10, 10a-10k
Propellerblatt
12
Ausnehmung
14
Spule
16
Ausnehmung
18
Permanentmagnet
20
Jochbauteil
22
Welle
24
Linearmotor
26
Stator
28
Spule
30
Permanentmagnet
32
Ausnehmung
34
Abschnitt
36
Jochbauteil
38
Bauteil
40
Gestänge
A
Längsachse
X
Richtung
Y
Bauteil



Ansprüche

1. Unterseeboot mit einem Druckkörper (2) und mit einem von einem elektrischen Antriebsmotor (4) angetriebenen Propeller, wobei der Antriebsmotor (4) außerhalb des Druckkörperinneren angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) als Außenläufer ausgebildet ist.
 
2. Unterseeboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) als Synchronmotor ausgebildet ist.
 
3. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (6) des Antriebsmotors (4) einen Teil des Propellers bildet.
 
4. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (8) des Antriebsmotors (4) in die Druckkörperwandung eingegliedert ist.
 
5. Unterseeboot nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Rotors (6) mit der Außenseite des Druckkörpers (2) fluchtet.
 
6. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller eine Rudereinrichtung bildet.
 
7. Unterseeboot nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller Propellerblätter (10) aufweist, deren Anstellwinkel veränderbar ist.
 
8. Unterseeboot nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel der Propellerblätter (10) in Abhängigkeit von deren Umfangsposition am Rotor (6) veränderbar ist.
 
9. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerblätter (10) mit einer elektromagnetischen Verstelleinrichtung bewegungsgekoppelt sind.
 
10. Unterseeboot nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung in die Druckkörperwandung eingegliedert ist.
 
11. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung von mehreren in der Druckkörperwandung ortsfest angeordneten Spulen (28) und von einem außenseitig der Spulen (28) an dem Rotor (6) des Antriebsmotors (4) in Umfangsrichtung des Druckkörpers (2) verschiebbar angeordneten Permanentmagneten (30) gebildet wird, wobei der Permanentmagnet (30) über Getriebemittel mit einem Propellerblatt (10) bewegungsgekoppelt ist.
 




Zeichnung










Recherchenbericht










Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente