DE2901442A1

DE2901442A1 - Model submarine with simplified submerge mechanism - comprises two bidirectional electric motors driving pump pistons that feed or expel water from two tanks

Info

Publication number: DE2901442A1
Application number: DE19792901442
Authority: DE
Inventors: Peter Preisenhammer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-16
Filing date: 1979-01-16
Publication date: 1980-07-17

Abstract

The model submarine has two flood tanks filled and emptied with water by pumps driven by electric motors. Each tank and pump consists of a cylinder (4), closed at one end by a cover (5), in which a piston (6) moves. The piston rod (7) is threaded (7a) and passes through a nut (8) driven by a bidirectional electric motor (15) via gearing (8a, 16). The space (4a) in the cylinder between the cover and the piston is connected via a line to the outside of the submarine hull. The inside of the hull is completely sealed. Each piston rod has a threadless section near the piston and at its free end. The diameter of this section is less than the core diameter of the thread.

Description

Titel: Modell-Unterseeboot.Title: Model Submarine.

Die Erfindung betrifft ein Modell-Unterseeboot mit mindestens zwei im Bootsrumpf angeordneten Tauchzellen, die mittels elektr motorisch betriebener Pumpen mit Wasser fiillbar bzw. entleerbar sind.The invention relates to a model submarine with at least two in the boat hull arranged diving cells, which are operated by means of an electric motor Pumps can be filled or emptied with water.

Bei bekannten Modell-Unterseebooten dieser Art werden die Tauchzellen durch Kreiselpumpen oder Membranpumpen zur Erhöhung des Ballastes mit Wasser gefüllt bzw. zur Verringerung des Ballastes wieder entleert. Für åede der Tauchzellen sind zwei Pumpen erforderlich, nämlich eine zum Füllen und eine zum Entleeren. Hierdurch ist der Aufbau verhältnismäßig aufwendig. Nachteilig ist es auch, daß sich die in die Tauchzellen eingepumpte bzw. ausgepumpte Wassermenge nicht genau steuern läßt und daß deshalb auch die Tauchtiefe sowie die Trimmung des Modell-Unterseebootes nicht exakt steuerbar ist. Dies ist zum Teil auch darauf zurückzuführen, daß bei den bekannten Modell-Unterseebooten die Tauchzellen huber Leitungen, die zum Turm des Unterseebootes gefiihrt sind, während des Einpumpens des Wassers in die Tauchzellen entliiftet werden. Diese Entlüftungsleitungen werden nach dem vollständigen Untertauchen des Unterseebootes durch automatisch wirkende Ventile geschlossen. Sollen jedoch die Tauchzellen zum Auftauchen des Unterseebootes wieder entleert werden, so entsteht in den Tauchzellen solange ein Unterdruck, bis der Turm wieder aus dem Wasser auftaucht.In known model submarines of this type, the diving cells filled with water by centrifugal pumps or diaphragm pumps to increase the ballast or emptied again to reduce the ballast. For each of the dive cells are two pumps required, one for filling and one for draining. Through this the structure is relatively complex. It is also disadvantageous that the in the immersion cells can not precisely control the amount of water pumped in or pumped out and that therefore also the diving depth and the trimming of the model submarine is not exactly controllable. This is partly due to the fact that at the well-known model submarines, the diving cells over lines that lead to the tower of the submarine while the water is being pumped into the diving cells be deflated. These vent lines are after complete submersion of the submarine closed by automatically acting valves. However, should the diving cells are emptied again for the submarine to surface, this is how a negative pressure in the diving cells until the tower emerges from the water again.

Je nach der vorher in die Tauchzellen eingepumpten Wassermenge kann das Vakuum so groß werden, daß die Pumpen nicht mehr imstande sind, geniigend Wasser aus den Tauchzellen herauszupumpen, um ein Auftauchen des Unterseebootes zu ermöglichen. Dies kann dann zu einem vollständigen Verlust des gesamten Modells führen.Depending on the amount of water previously pumped into the diving cells the vacuum become so great that the pumps are no longer able to supply enough water from the diving cells to pump out a surfacing of the submarine to enable. This can then lead to a complete loss of the entire model to lead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modell-Unterseeboot der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Tauchmechanismus einfach im Aufbau ist, zuverlässig arbeitet und eine wirklichkeitsgetreue Steuerung des Tauchvorganges ermöglicht.The invention is based on the object of a model submarine of the type mentioned at the outset, the immersion mechanism of which is simple in structure is, works reliably and a realistic control of the diving process enables.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß åede der Tauchzellen und Pumpen durch einen einseitig mit einem Deckel geschlossenen Zylinder gebildet ist, in welchem ein Kolben verschiebbar ist, dessen Kolbenstange eine Gewindespindel aufweist, daß die Gewindespindel von einer gegenihrer dem Zylinder axial unverschiebbar gelagerten Spindelmutter umgeben ist, die von einem drehrichtungsumsteuerbaren Elektromotor einer ein Getriebe antreibbar ist und daß der zwischen Deckel und Kolben liegende Zylinderraum iiber eine Leitung mit der Außenseite des Bootsrumpfes in Verbindung steht.This is achieved according to the invention in that each of the immersion cells and pumps formed by a cylinder closed on one side with a cover is, in which a piston is displaceable, the piston rod of which is a threaded spindle has that the threaded spindle is axially immovable from one against the cylinder mounted spindle nut is surrounded by a reversible electric motor one a gear can be driven and that the one between the cover and the piston Cylinder space in connection with the outside of the boat hull via a line stands.

Das neue Modell-Unterseeboot ist einfach in seinem Aufbau.The new model submarine is simple in its construction.

Die als Tauchzellen verwendeten Zylinder und die zugehörigen Kolben sind als Drehteile verhältnismäßig billig herstellbar. Jeder Zylinder bildet nicht nur die Tauchzelle, sondern gleichzeitig auch einen Teil der zum Befüllen und Entleeren notwendigen Pumpe. Der Kolben dieser Pumpe wird in einfacher Weise durch die als Gewindespindel ausgebildete Kolbenstange bewegt. Dank dieser Gewindespindel, der Spindelmutter und dem zwischen dieser und dem Elektromotor vorgesehenen Getriebe wird eine verhältnismäßig große Übersetzung erreicht, die ein feinfühliges Verschieben des Kolbens in dem Zylinder ermöglicht. Hierdurch ist es möglich, die in den Kolben eingessugte bzw. aus dem Kolben verdrängte Wassermenge genau zu dosieren und damit die Tauchtiefe und auch die Trimmung des Bootes genau zu steuern. Durch die verhältnismäßig kleine Gewinde steigung und Übersetzung des Getriebes wird eine sehr große Kolbenkraft erreicht, ohne daß der Elektromotor besonders leistungsfähig sein muß. Die erzielbaren Drücke sind etwa 19mal größer als die bei vorbekannten Modell-Unterseebooten, sodaß größere Tauchtiefen erreichbar sind bzw. bei einer gegebenen gegebenen Tauchtiefe eine größere Sicherheit vorhanden ist.The cylinders used as diving cells and the associated pistons are relatively cheap to produce as turned parts. Every cylinder does not make only the diving cell, but also part of the filling and emptying cells necessary pump. The piston of this pump is in a simple manner by the than Threaded spindle trained piston rod moves. Thanks to this threaded spindle, the Spindle nut and the gear provided between this and the electric motor a relatively large translation is achieved, which requires a sensitive shift of the piston in the cylinder allows. This makes it possible to get into the piston to precisely dose the amount of water sucked in or displaced from the flask and thus to precisely control the diving depth and also the trim of the boat. By the proportionate small The thread pitch and translation of the gearbox create a very large piston force achieved without the electric motor having to be particularly powerful. The achievable Pressures are about 19 times greater than those in previously known model submarines, so that greater diving depths can be achieved or at a given given diving depth there is greater security.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Innenraum des Bootsrumpfes vollkommen nach außen abgedichtet ist und daß der Teil des Zylinderraumes, welcher an der dem Deckel abgewandten Seite des Kolbens liegt, mit dem Innenraum in direkter Verbindung steht. Hierdurch wird einerseits die Be und Entlüftung der Tauchzellen in einfachster Weise gelöst und anderer seits werden darüber hinaus weitere Vorteile erreicht.A particularly advantageous embodiment of the invention consists in that the interior of the boat hull is completely sealed to the outside and that the part of the cylinder space which is on the side of the piston facing away from the cover is in direct connection with the interior. This is on the one hand the ventilation of the diving cells solved in the simplest way and on the other hand further advantages are also achieved.

Durch den bei der Befüllung der Zylinder zurSickbewegten Kolben wird die Luft im Innenraum des Bootsrumpfes komprimiertO An Durchführungen für das Rudergestänge, die Antriebswellen und an anderen kritischen Stellen sorgt dieser Überdruck dafür, daß kein Wasser eindringen kann.When the cylinder is filled, the piston moves backwards the air in the interior of the boat hull is compressed the drive shafts and other critical points, this overpressure ensures that no water can penetrate.

Bei richtiger Bemessung der Volumina entspricht der im Inneren des Bootsrumpfes herrschende Druck etwa dem Wasserdruck bei normaler Tauchtiefe von etwa 1 m.If the volumes are correctly dimensioned, that corresponds to the inside of the The prevailing pressure of the boat hull is about the same as the water pressure at normal diving depth about 1 m.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den iibrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous refinements of the invention are given in the remaining Characterized subclaims.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in folgendem näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail below.

Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Modell-Unterseeboot Fig.2 einen Längaschnitt durch einen der Zylinder mit Kolben und Antrieb Fig.3 einen Teillängsschnitt des Kolbens.They show: FIG. 1 a longitudinal section through the model submarine according to the invention 2 shows a longitudinal section through one of the cylinders with piston and drive Fig. 3 a partial longitudinal section of the piston.

Der Schiffsrumpf 1 weist einen abnehmbaren Deckel 2 auf, der gegeniiber dem Schiffsrumpf vollkommen abgedichtet ist. Nach hinten ist der Schiffsrumpf durch ein Schott 3 abgeschlossen. Als Tauchzellen und Pumpen ist im Bug und Heck des Schiffsrumpfes äe ein Zylinder 4 vorgesehen, der in etwa in Schiffslängsrichtung angeordnet ist. Da beide Zylinder 4 samt der mit ihnen zusammenwirkenden Teile gleichartig ausgebildet sind, ist in folgendem jeweils nur einer dieser Zylinder näher beschrieben.The hull 1 has a removable cover 2, which is opposite the hull is completely sealed. The hull is through to the rear a bulkhead 3 completed. As diving cells and pumps is in the bow and stern of the ship's hull äe a cylinder 4 is provided which is arranged approximately in the longitudinal direction of the ship. Since both cylinders 4 together with the parts interacting with them are designed in the same way only one of these cylinders is described in more detail below.

Der Zylinder 4 ist an einer Seite mit einem Deckel 5 geschlossen. In den Zylinder ist ein Kolben 6 angeordnet, der gegenüber der Zylinderwandung mit Dichtungen 1 abgedichtet ist. Die Dichtungen sind so ausgebildet, daß ihre Dichtlippen 11a in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, sodaß der Kolben nach beiden Seiten hin abgedichtet ist. Der zwischen dem Deckel 5 und dem Kolben 6 liegende Zylinderraum 4a ist huber eine Schlauchleitung 14 mit der Außenseite des Bootsrumpfes 1 verbunden.The cylinder 4 is closed on one side with a cover 5. A piston 6 is arranged in the cylinder, opposite the cylinder wall with Seals 1 is sealed. The seals are designed so that their sealing lips 11a are arranged in opposite directions, so that the piston after both Sealed towards the sides. The one between the cover 5 and the piston 6 Cylinder space 4a is connected to the outside of the boat hull via a hose line 14 1 connected.

Die mit dem Kolben 6 festverschraubte Kolbenstange 7 weist an einem Teil ihrer Länge eine Gewindespindel 7a auf. Diese Gewindespindel 7a ist von einer Spindelmutter 8 umschlossen, welche ein koaxial angeordnetes Zahnrad 8a aufweist. Dieses Zahnrad 8a wird von einem Elektromotor 15 huber ein Ritzel 16 angetrieben. Die Spindelmutter 8 stützt sich an ihrer dem Kolben 6 abgewandten Seite huber ein Kugellager 17 an einer mit dem Zylinder 4 huber die Stehbolzen 18 verbundenen Lagerplatte 10 ab. An dieser Lagerplatte 10 ist auch der Elektromotor 15 befestigt. Die Stehbolzen 18 sind bei dem gezeigten Ausfflhrungsbeispiel in einem den Zylinder 4 nach hinten abschließenden hinteren Deckel 9 verschraubt. Dieser hintere Deckel 9 weist eine verhältnismäßig große Offnung 9a auf, durch die nicht nur die Kolbenstange 7 hindurchgefiihrt ist, sondern durch die auch eine direkte Liiftungsverbindung zwischen dem Innenraum des Bootsrumpfes A und dem hinter dem Kolben 6 liegenden Zylinderraum 4b besteht.The piston rod 7, which is firmly screwed to the piston 6, has at one Part of its length has a threaded spindle 7a. This threaded spindle 7a is of a Spindle nut 8 enclosed, which has a coaxially arranged gear 8a. This gear 8a is driven by an electric motor 15 via a pinion 16. The spindle nut 8 is supported on its side facing away from the piston 6 huber Ball bearing 17 on a bearing plate connected to the cylinder 4 via the stud bolts 18 10 from. The electric motor 15 is also attached to this bearing plate 10. The studs 18, in the exemplary embodiment shown, the cylinder 4 is in one towards the rear final rear cover 9 screwed. This rear cover 9 has a relatively large opening 9a on, through which not only the piston rod 7, but through which also a direct ventilation connection between the interior of the boat hull A and that lying behind the piston 6 Cylinder space 4b consists.

Bei tiberwasserfahrt befindet sich der Kolben 6 in der Nähe des Deckels 5. Zum Tauchen wird der Kolben 6 durch den Elektromotor »5, das Getriebe 16, 8a, die Spindelmutter 8 und die Gewinde spindel 7a in Richtung B angetrieben. Hierdurch wird durch die Schlauchleitung 14 Wasser von außen in den Zylinderraum 4a eingesaugt. Dieses Wasser wirkt als Ballast und verursacht das Tauchen des Modell-Unterseebootes. Bei Verschiebung des Kolbens in Richtung B wird Luft aus dem hinter dem Kolben liegenden Zylinderraum 4b in den Innenraum des Schiffsrumpfes 1 verdrängt. Da diese Luft nicht entweichen kann, erhöht sich der Druck im Innenraum des Schiffsrumpfes und dieser erhöhte Innendruck wirkt dem von außen auf den Schiffsrumpf 1 wirkenden Wasserdruck entgegen. Der erhöhte Innendruck verhindert nicht nur ein Eindringen von Wasser an irgendwelchen Durchbrechungen des Schiffsrumpfes, sondern er verhindert auch ein mögliches Eindriicken des Schiffsrumpfes. Bei Erreichen der Tauchtiefe wird die Verschiebung des Kolbens in Richtung B eingestellt. Die Tauchtiefe kann durch geringfiigige Verschiebung des Kolbens 6 in Richtung B oder in Richtung A eingestellt werden. Desgleichen ist es auch in einfacher Weise möglich, die Trimmung des Bootes, d.h. seine Lage gegenüber der Waagerechten dadurch zu steuern, daß man die Wassermengen im vorderen und hinteren Zylinder 4 durch Verschieben Ihrer Kolben verändert. Da die Dichtlippen 11a der Dichtungen 4A in entgegengesetzten Richtungen entgegengesetzt zueinander gerichtet sind, dichten sie nicht nur den Zylinderraum 4a gegen den Wasserdruck, sondern auch den Zylinderraum 4b gegen den Luftdruck ab.When driving over water, the piston 6 is located near the cover 5. For diving, the piston 6 is driven by the electric motor »5, the gearbox 16, 8a, the spindle nut 8 and the threaded spindle 7a in direction B driven. Through this water is sucked in through the hose line 14 from the outside into the cylinder space 4a. This water acts as ballast and causes the model submarine to dive. When the piston is moved in direction B, air is released from the air behind the piston The cylinder space 4b is displaced into the interior of the ship's hull 1. Because this air is not can escape, the pressure increases in the interior of the ship's hull and this The water pressure acting on the ship's hull 1 from the outside has an increased internal pressure opposite. The increased internal pressure not only prevents water from entering at any breakthroughs in the hull, but it also prevents a possible crushing of the ship's hull. When the diving depth is reached the displacement of the piston in direction B is set. The diving depth can go through Slight displacement of the piston 6 in direction B or in direction A is set will. It is also possible in a simple manner to trim the boat, i.e. to control its position relative to the horizontal by controlling the amount of water changed in the front and rear cylinder 4 by moving your pistons. There the sealing lips 11a of the seals 4A are opposite in opposite directions are directed towards each other, they not only seal the cylinder space 4a against the water pressure, but also the cylinder space 4b against the air pressure.

Um Beschädigungen des Elektromotors 15 und ein eventuelles Verklemmen der Getriebeteile zu vermeiden ist es zweckmäßig, wenn die Kolbenstange 7 in der Nähe des Kolbens und an ihrem freien Ende äe ein gewindeloses Teilstiick 7b und 7c aufweist, dessen Durchmesser jeweils kleiner ist als der Kerndurchmesser des Gewindes 7a und dessen axiale Länge größer ist als die Länge der Spindelmutter 8. Der Kolben ist ferner beidseitig mit einer in axialer Richtung wirksamen Federanordnung -2 versehen. Diese Federanordnung können beispielsweise elastische Gummiringe 12 oder auch eine Spiralfeder "2' sein. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Gewindespindel 7a jeweils kurz bevor der Kolben 6 eine seiner beiden Endstellungen erreicht hat, aus der Spindelmutter 8 austritt, sodaß eine weitere Verschiebung des Kolbens 6 unterbleibt, die Spindelmutter sich jedoch ungehindert weiterdrehen kann.To avoid damage to the electric motor 15 and possible jamming To avoid the transmission parts, it is advisable to when the piston rod 7 near the piston and at its free end a threadless part 7b and 7c, the diameter of which is each smaller than the core diameter of the thread 7a and whose axial length is greater than the length of the spindle nut 8. The piston is also provided on both sides with a spring arrangement that is effective in the axial direction -2 provided. This spring arrangement can be elastic rubber rings 12, for example or a spiral spring "2". This arrangement ensures that the Threaded spindle 7a each shortly before the piston 6 one of its two end positions has reached, emerges from the spindle nut 8, so that a further shift of the piston 6 is omitted, but the spindle nut continues to rotate unhindered can.

Die Federanordnungen 12 sorgen dafür, daß bei Drehrichtungsumkehr der Spindelmutter 8 die Spindel 7a gegen die Spindelmutter 8 gedeckt und damit wieder in die Spindelmutter eingefiihrt wird. Durch diese einfache Ausgestaltung können irgendwelche Endkontakte entfallen, die den Elektromotor 15 jeweils stillsetzen, wenn der Kolben 6 eine seiner beiden Endstellen erreicht hat.The spring arrangements 12 ensure that when the direction of rotation is reversed the spindle nut 8, the spindle 7a covered against the spindle nut 8 and thus again is introduced into the spindle nut. This simple design allows there are no end contacts that shut down the electric motor 15, when the piston 6 has reached one of its two end points.

Da die tatsächliche Tauchtiefe des Nodell-Unterseebootes in vielen Fällen nicht mehr feststellbar ist, ist es zweckmäßig zur Begrenzung der Tauchtiefe eine Sicherheitsvorrichtung vorzusehen. Diese besteht aus einem handelsijblichen Membranschalter 13, der iiber eine Schlauchleitung t9 ebenfalls mit der Außenseite des Schiffsrumpfes " verbunden ist.Since the actual diving depth of the Nodell submarine in many Cases can no longer be determined, it is useful to limit the diving depth to provide a safety device. This consists of a commercially available one Membrane switch 13, which is also connected to the outside via a hose line t9 of the ship's hull "is connected.

Bei Erreichen einer maximal zulässigen Tauchtiefe schaltet der Membranschalter 13 die beiden Elektromotore 15 automatisch so um, daß die Kolben 6 in Richtung A zu den Deckeln 5 hin verschoben werden, damit das Wasser aus den Zylindern 4a verdrängt wird und das Modell-Unterseeboot automatisch auftaucht.The membrane switch switches when a maximum permissible immersion depth is reached 13 the two electric motors 15 automatically so that the pistons 6 in direction A. be moved towards the covers 5 so that the water is displaced from the cylinders 4a and the model submarine will appear automatically.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e% C Model = Submarine with at least two immersion cells arranged in the boat hull, which are operated by means of an electric motor Pumps can be filled or emptied with water, which means that they are not too expensive e t that each of the submersible cells and pumps through one sided with a lid (5) closed cylinder (4) is formed, in which a piston (6) is displaceable is, the piston rod (7) has a threaded spindle (7a) that the threaded spindle (7a) is surrounded by a spindle nut (8), which is reversible by a direction of rotation Electric motor (15) of a gear (8a, -65 can be driven, and that the between Cover (5) and piston (6) lying cylinder space (4a) via a line (14) with the outside of the hull (-) is in connection.

2. Boat according to claim ", characterized in that the g e k e n n z e i c h n e t Interior (la) of the boat hull (') is completely sealed to the outside and that the part (4b) of the cylinder space which is on the side facing away from the cover (5) of the piston (6) is in direct connection with the interior space (»a).

3. Boot according to claim <or 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the piston rod (7) in the vicinity of the piston (6) and at its free end each has a threadless section (7b, 7c), the diameter of which is smaller in each case is than the core diameter of the thread (7a) and its axial length is greater than the length of the spindle nut (8), the piston (6) on both sides in an axial Has direction effective spring arrangement (12).

4. Boot according to one of claims 1-3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the piston (6) has seals (11) whose sealing lips (lla) are oppositely directed.

5. Boat according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the spindle nut (8) on its side facing away from the piston via a ball bearing (17) is supported on a bearing plate (z0) connected to the cylinder (4).

6. Boat according to claim 5, characterized in that the g e k e n n z e i c h n e t Bearing plate ("0) is arranged at a distance from the rear end of the cylinder (4) and the spindle nut (8) is provided between the rear end and the bearing plate ("0) is.

7. Boot according to claim 5 or 6, characterized in that it k e n n z e i c h -n e t that the electric motor (-5) is attached to the bearing plate ("0).

8. Boat according to claim 1, characterized in that the g e k e n n z e i c h n e t Cylinder (4) essentially in the longitudinal axis of the boat, one in the bow and one are arranged in the stern.