notanblasesysteme
Seit Jahrzehnten entwickelt und betreut die Georg Schünemann GmbH ihre Notanblasesysteme, die an Bord vieler U-Boote in der ganzen Welt für die Sicherheit der Besatzungen sorgen. Basierend auf der Kundenspezifikation entwickeln wir Systeme die alle Druck- und Durchflusskriterien erfüllen, bauen diese in unserem Werk und testen sie auf unserem einzigartigen Prüfstand. Mit unserer Erfahrung beraten wir Werften und Marinen während der Integration an Bord.
Hintergrundinformationen
Wenn während der Tauchphase eines U-Bootes ein größeres Problem auftritt, muss das U-Boot schnell und sicher auftauchen. Bei Betätigung des Notanblasesystems werden große Mengen an Gas oder Druckluft in die Tauchzellen gepumpt und dadurch das vorhandene Wasser aus den Tauchzellen gedrückt. Die Verringerung des Gewichts lässt das U-Boot zur Wasseroberfläche auftauchen.
Folgende Faktoren sind dabei von essentieller Bedeutung:
• Das U-Boot sollte so schnell wie möglich auftauchen
• Der Überdruck in den Tauchzellen gegenüber dem umgebenden Seewasser darf die Tauchzellen nicht beschädigen
• Der Auftauchwinkel des U-Bootes sollte innerhalb der vorgesehenen Grenzen bleiben
• Es sollte möglich sein, den Aufstieg zu stoppen
Am Anfang des Anblasezyklus wird der der Druck in der Tauchzelle schnell ansteigen, ehe sich in der Tauchzelle eine Luft-/ Gasblase bildet. Danach wird das Wasser aus der Tauchzelle verdrängt und der Überdruck in der Tauchzelle sollte sich stabilisieren. Während des Aufstieg des U-Bootes wird das Gas in den Tauchzellen je nach Tauchtiefe entspannt, was zu einen erneuten Anstieg des Überdruckes in den Tauchzellen führen kann. Irgendwann sinkt der Überdruck in den Tauchzellen und der Druck in der Tauchzelle gleicht sich dem Umgebungsdruck an.
Stand der Technik
Über viele Jahre hinweg wurde auf Grund der theoretisch sehr hohen Aufstiegsgeschwindigkeiten Raketenantriebe als Notanblasesysteme verwendet. Diese sind jedoch extrem teuer in der Anschaffung, gefährlich in der Handhabung und bieten keine Möglichkeit des Tests bzw. des Trainings. Die sicherste und kostengünstigste Methode ist an Bord befindliche Druckluft aus dem Hochdrucksystem zu nutzen, da diese Methode auch einfach zu testen ist. Mit Druckluft betriebene Notanblasesysteme können als Hauptkomponten entweder einstufige lansam öffnende Notanblaseventile, schnellöffnende Regelventile oder zweistufige Notanblaseventile aufweisen.
Zweistufiges Anblaseregelventil
Ein zweistufiges Anblaseregelventil bietet einen sicheren Betrieb selbst bei sehr hohen Anblasevolumenströmen. Ein solches Ventil besteht aus einem pneumatisch betätigten Drosselventil in der ersten Stufe und einem pneumatisch öffnenden Absperrventil in der zweiten Stufe. Die Durchmesser der ersten Stufe (10-25 mm) werden deutlich niedriger sein als die der zweiten Stufe (50-100mm).
Bei Auslösung des Notablasens öffnet das Ventil der ersten Stufe langsam mittels einer Dämpfung und ermöglich so den Aufbau einer Luftblase in der Tauchzelle. Die erste Stufe wird während des gesamten Notanblasevorgangs geöffnet bleiben. Erst danach öffnet die zweite Stufe des Anblaseventils. Wenn der maximal zulässige Tauchzellenüberdruck erreicht ist, schließt die zweite Stufe, um bei einem festgelegten Tauchzellenüberdruck wieder zu öffnen. Um ein maximum an Sicherheit zu ermöglichen, schließt die zweite Stufe deutlich schneller als sie öffnet. Dies wird über eine im Notanblaseventil integrierte oder mit dem Notanblaseventil verbundene Regeleinheit erreicht.
Auf Kundenwunsch können weitere Komponenten, wie z.B. eine Regeleinheit zum verhindern des Öffnens der zweiten Stufe in kleinen Tauchtiefen, manuelle Zusatzbetätigungen, Endlagenschalter, optische Anzeiger, etc. integriert werden.
Einstufiges langsamöffnendes Ventil
Einstufige langsam öffnende Notanblaseventile werden auf die Anforderungen der Kunden hinsichtlich Durchfluss, Größe und Öffnungszeit hin konstruiert. Eine genaue – meist experimentell nachwiesene – Durchflusscharakteristik ist hier essentiel, da sonst die Tauchzellen überdrückt werden könnten.
Die Georg Schünemann GmbH hat verschieden Typen von langsam öffnenden einstufigen Notanblaseventilen auf unterschiedlichen U-Bootstypen in Betrieb. Diese sind entweder innerhalb des U-Boots oder innerhalb der Tauchzellen eingebautund sind meist mit einer lokalen Nothandbetätigung ausgestattet. Sie können entsprechend der Vorstellungen der Kunden mit Drosseln, hydraulischen Dämpfern, o.ä. ausgerüstet werden.
Wir können diese Ventile auch mit redundanten Betätigungen ausstatten, um eine sichere Betätigung aus unterschiedlichen Teilen des U-Bootes zu erlauben. Die Überwachung kann mittels Endlagenschaltern geschehen.
Einstufiges schnellöffnendes Anblaseregelventil
Ein einstufiges Notanblaseregelventil arbeitet auf dem Prinzip eines Druckminderers, der den Ausgangsdruck regelt, um ein Überdrücken der Tauchzellen zu verhindern. Ein einstufiges Notanblaseregelventil setzt den Ausgangsdruck auf einen festgelegten oberhalb des Wasserdrucks außerhalb des U-Bootes, z.B. 1,0 bar. Die Regeleinheit des Ventils wird über die Drücke aus den Tauchzellen und Wasserdruck angesteuert. Die gesamte Funktion dieser Notanblaseventile wird durch ein pneumatisch/ mechanisches System geregelt, das den Tauchzellenüberdruck unabhängig von Durchfluss, Tauchtiefe und Wasserstand in der Tauchzelle regelt.
Um diese Funktion genau abbilden zu können ist der Hauptkolben dieses Ventils auf komplexe Weise druckausgeglichen hergestellt.
Betätigungsarmaturen
Es gibt vier verschiedene Arten der Betätigung eines Notanblasesystems oder eine Kombination mehrerer von ihnen: pneumatisch mit Hochdruck, pneumatisch mit Niederdruck, elektrisch oder hydraulisch. Die Art der Betätigung wird vom Kunden festgelegt oder, wie meistens der Fall, vom Design Team des Kunden zusammen mit uns festgelegt.
Unsere Empfehlung an unsere Kunden ist eine Betätigung mit Druckluft oder eine eletropneumatische Betätigung. Ein rein elektrische/ hydraulische Betätigung würde ein Funktionieren der Elektro / Hydraulikanlage zum Auslösen des Notanblasesystem voraussetzen und dies kann in solchen Notfällen nicht immer gewährleistet werden.
Für einfachere Systeme und kleinere U-Boote empfehlen wir eine pneumatische Betätigung.
Für komplexere System oder im Falle oder im Falle der Steuerung über das Schiffskontrollzentrum integrieren wir 3/2 Wege Magnetventile mit manueller Notbetätigung mit einer zusätzlichen Notbetätigung am Notanblaseventil. Eine Fail-Safe-Funktion und eine Totmannschaltung kann integriert werden.
Komponenten
Bordventile werden zur Verbindung der Druckluftflaschen, der Tauchzellen und der Seewasserein-/ und auslässe mit dem Notanblasesystem genutzt. Unsere Bordventile sind nach dem „Kingston-Prinzip“ gebaut, d.h. das dann Ventil im Falle einer Fehlfunktion das U-Boote ähnlich eines Rückschlagventil vor einströmendem Wasser schützen würde Unsere ergonomisch verbesserten Bordventile ermöglichen sehr geringe Betätigungskräfte.
Unterschiedliche Verteiler stellen mit ihren integrierten Absperr, Regel und Sicherheitsventilen die sichere Verbindung zwischen Hochdruck-/ Niederdruck-Druckluftsystem und Notanblasesystem her.
Die Druckluft wird mittels unserer Druckminderstationen auf die gewünschte Druckstufe gebracht.
Testanlagen
Die Georg Schünemann GmbH betreibt verschiedenste eigene Prüfstände, um einen kompletten Nachweis der Druckfestigkeit, Dichtigkeit und Funktion unserer Notanblasesysteme zu erbringen.
Hierbei hervorzuheben ist unser Durchflussprüstand, der für Drücke bis 400 bar und Massenströme bis 50 kg/s ausgelegt ist. Er besteht aus einem 400 bar Kompressordoppelaggregat, Druckluftflaschen mit einem Gesamtvolumen von 2400 Litern und einer Blendenmessstrecke entsprechend gesetzlicher Anforderungen.
Unsere Erfahrung mit Notanblasesystemen hat es uns ermöglicht, Prüfstände auch für unsere Kunden zu bauen. Diese können je nach Anforderung von einem „einfachen“ Durchflussprüfstand bis zu einer Komplettsimulation der Begebenheiten auf dem U-Boot reichen.
