WO2014086336A1 - Device and method for recovering an unmanned underwater vehicle - Google Patents

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WO2014086336A1
WO2014086336A1 PCT/DE2013/100377 DE2013100377W WO2014086336A1 WO 2014086336 A1 WO2014086336 A1 WO 2014086336A1 DE 2013100377 W DE2013100377 W DE 2013100377W WO 2014086336 A1 WO2014086336 A1 WO 2014086336A1
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underwater vehicle
coupling device
coupling
water
underwater
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Sven-Christian Hesse
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Atlas Elektronik Gmbh
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    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
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Definitions

  • the invention relates to a device for retrieving an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle on board a ship with a coupling device which is attached to a support cable of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member having at least one , in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle is frictionally connectable.
  • the invention relates to a method for obtaining an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member with at least one, in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle is non-positively connected.
  • Such underwater vehicles allow the safe execution of difficult underwater work in a range up to some 1 000 m water depth.
  • To meet these submarine application profiles, such underwater vehicles usually require a very complex and therefore expensive technical equipment, which must also withstand very high ambient pressures.
  • Often underwater vehicles have a complex sensor and are equipped with a variety of actuators, such as multi-axis controllable gripping arms or the like.
  • complex position and control systems for position control are integrated into three spatial directions and, if necessary, autonomous course finding, which are supplemented by continuously variable drive and control nozzle systems.
  • the invention solves this problem firstly with a device for collecting an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle floating aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member, which is non-positively connected to at least one, in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle.
  • the mechanical tensile strength of the supporting cable is so high that it can withstand the weight of the coupling device and the underwater vehicle, including a safety margin of up to 300% permanently.
  • the control and / or regulating device is preferably realized with a sufficiently powerful electronic digital computer unit.
  • the usually manoeuvrable, i. fully functional underwater vehicle floats during the collection process preferably below the influence of the wave motion, ie at a depth of up to 30 m below the water surface.
  • the coupling device preferably has the size and the shape or the geometry (see form factor) of a conventional lifting harness.
  • the coupling member has a loop or a hook.
  • a force-locking connection between the two can be created automatically. This is done, for example, by under hooking the coupling member under the holding element.
  • the preferred embodiment of the coupling member as a flexible cable loop or as a hook also ensures a comprehensive compatibility with the various types of holding element of underwater vehicles.
  • the coupling device is substantially buoyancy-neutral under water and / or buoyant on the water.
  • the coupling device floats in different water depths automatically, so that usually no depth correction is necessary. This means that an approximate equilibrium between the hydraulic buoyancy force and the gravitational force of gravity of the coupling device. weight exists.
  • the coupling device may be buoyant, ie it protrudes at least partially beyond the water surface.
  • the coupling device may for example be equipped with an active buoyancy control system, which is then also controlled by the control and / or regulating device.
  • weights can be provided by the buoyancy of the coupling device is adjusted so that the coupling device for the collection either floats on the water or remains below the water surface in a stable floating state at a suitable depth.
  • the coupling device has at least one pivotable drive element, in particular at least one water jet nozzle.
  • the drive members are each designed to pivot about three axes of the space.
  • the coupling device has at least two sensors, in particular at least one camera and at least one sonar.
  • the underwater vehicle may itself have a transmitter for emitting detectable acoustic signals ("ping").
  • ping detectable acoustic signals
  • headlights may be provided to facilitate the detection of the underwater vehicle by means of the camera.
  • the optical sensors and the acoustic location systems allow if necessary. an at least partially automatic sequence of the approaching process of the coupling device to the underwater vehicle under the control of the control and / or regulating device.
  • the coupling device is connected via the carrying cable and / or via lines to a control and / or regulating device and / or to a power supply.
  • the supply of the coupling device is ensured with electrical energy.
  • a data transfer or a signal transmission between the sensors and the control and / or regulating device is possible.
  • the signal transmission takes place via electrical and / or optical lines, whereas the energy transmission takes place with the aid of electrical lines.
  • the electrical and / or optical lines may be integrated in the carrying cable and / or extend outside thereof.
  • the coupling device may have an autonomous electrical power supply, for example in the form of built-in accumulators, so that only lines for data exchange with the control and / or regulating device are to be provided.
  • the invention solves the above-mentioned problem by a method for obtaining an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle floating aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device at least one Coupling member which is frictionally connectable to at least one holding element on the underwater vehicle, comprising the following steps:
  • the coupling device is set into the water with the aid of the lifting device and brought to the underwater vehicle floating under water or floating on the water surface without maneuvering.
  • the production of the frictional connection in method step b) is preferably carried out automatically, by the latching in of, for example, the loop shaped coupling member in a suitably ausgestaltetes holding element when the coupling member is in close proximity to the holding element.
  • the underwater vehicle is brought on board with the aid of the lifting device.
  • the underwater vehicle which is stationarily suspended below the water surface, is kept in a substantially stable suspended state during the approach of the coupling device.
  • the maintenance of the limbo state sets a fully functional, i. a particularly manoeuvrable underwater vehicle ahead.
  • the underwater vehicle floats or drives on the water surface, however, is based on a defect or at least partial inability to maneuver the underwater vehicle.
  • the coupling device is first with the help of at least one sensor, in particular at least one sonar, brought into sight of the underwater vehicle and finally carried by at least one other sensor, in particular a camera, a further approach to the underwater vehicle until the non-positive connection is made between the coupling member and the support member of the underwater vehicle.
  • at least one sensor in particular at least one sonar
  • at least one other sensor in particular a camera
  • the sonar which is preferably not of high resolution, a rapid but only rough approximation is possible, while the optically controlled positioning of the coupling device allows a high degree of precision for producing the non-positive connection necessary for lifting between the coupling member of the coupling device and the eg bow-side holding element of the underwater vehicle is necessary.
  • the entire process sequence can be controlled manually by a human operator with the aid of the control and / or regulating device. Alternatively or additionally, an at least partially automatic process sequence is possible, which is then controlled by the control and / or regulating device.
  • 1 is a device according to the invention integrated into a ship for retrieving an underwater vehicle
  • Fig. 3 is a simplified, enlarged view of a holding element of the underwater vehicle.
  • Fig. 1 shows the exemplary integrated in a ship device for retrieving an underwater vehicle.
  • the ship 10 has an in-vessel pool 12 (see “Moon Pool”). Above the basin 12, the device 14 according to the invention is arranged.
  • the device 14 comprises, inter alia, a lifting device 16 with a traverse 18, on which a winch 20 for winding up a carrying rope 22 is provided, which is guided by means of a preferably centrally above the pelvis 12 arranged deflection roller 24 into the water 26.
  • the lifting device 16 may also be designed as an outer crane positioned on board the ship 10, for example.
  • Attached to an end 28 of the carrying cable 22 unwound from the winch 20 is a coupling device 30 with which an unmanned underwater vehicle 36 that is stationary in the water 26, below a water surface 32 above the seabed 34 can be hauled into the basin 12.
  • the water level in the tank 12 corresponds approximately to the wave surface wavy due to strong water surface 32 outside the ship 10th
  • the underwater vehicle 36 is preferably located so far below the water surface 32, that the swell of the water 26 no significant te more effect. As a result, damage to the underwater vehicle 36 when approaching the coupling device 30 are reliably prevented.
  • the winch 20 By pressing the winch 20, the support cable 22 can be unwound in the desired length and rewound.
  • the buoyancy of the coupling device 30 is so adjustable that it also floats on the water surface 32 and can be brought to the underwater vehicle 36.
  • the coupling device 30 may be e.g. have a buoyancy control system and / or attachable modular weights. Other devices for regulating the hydraulic buoyancy of the coupling device 30 in the water 26 are also conceivable.
  • the coupling device 30 has a frustoconical, pressure-tight housing 38 which is equipped, inter alia, with two pivotable water jet nozzles 40,42 as drive members. With the aid of the two water jet nozzles 40, 42, the coupling device 30, as illustrated by a coordinate system 44, can be maneuvered freely under water in the x direction, the y direction and the z direction of the space.
  • the water jet nozzles 40, 42 are likewise preferably pivotable about all three axes of the coordinate system 44.
  • a loop 46 is attached on the underside of the housing 38 by way of example as a coupling member, which may be formed, for example, with a flexible cable.
  • an unillustrated hook can be provided with a spring-loaded locking tab.
  • the docking device 30 approximates the form factor, ie, in particular, the dimensions and geometry of a conventional lifting harness commonly used to lift loads out of the water 26.
  • a curved eyelet 48 is arranged as a holding element.
  • the eyelet 48 has an opening 50 for inserting the loop 46, which is closed in the illustrated in Fig. 1 rest state of a preferably spring-loaded, pivotable safety strap 52.
  • the safety flap 52 pivots out of the rest position shown, so that the loop 46 can be easily inserted into the eyelet 48. After the loop 46 has passed the safety flap 52, it automatically springs back into the starting position shown in FIG. 1, so that the loop 46 can no longer slip uncontrollably out of the eyelet 48.
  • the carrying cable 22 has the task of conducting electrical energy from a power supply 56 to the coupling device 30 in order to enable its operation, in particular the power supply of the water jet nozzles 40, 42 and the complex sensor system.
  • the support cable 22 preferably allows at the same time the bidirectional exchange of data and control signals between a control and / or regulating device 58 and the coupling device 30.
  • the controlled by the control and / or regulating device 58 water jet nozzles 40,42 allow the high-precision maneuvering of the coupling device 30 in the direction of all three axes of the coordinate system 44, wherein a position control takes place including the data supplied by the sensor.
  • the control and / or regulating device 58 is used for manual control and / or at least partially automatic control of the coupling process between the coupling device 30 and the underwater vehicle 36.
  • the control and / or regulating device 58 includes a plurality of input and output devices, such as a screen, a keyboard, speakers, touch pads and joysticks, and a powerful electronic digital computer unit.
  • the electrical power supply 56 may be connected to the electrical system of the ship 10 or operate autonomously thereof.
  • the necessary electrical connections between the support cable 22 and the Control and / or regulating device for transmitting the operationally required electrical energy and the required electronic control signals can be done for example by means of slip rings or non-contact by an inductive and / or optical coupling.
  • the coupling device 30 comprises, inter alia, the housing 38 with the two water jet nozzles 40, 42, which are preferably pivotable about three axes of the space, and the loop 46 fastened on the underside of the housing 38.
  • the coupling device 30 by way of example additionally has at least one electronic camera 70 and a preferably non-high-resolution sonar 72 as sensors. Both camera 70 and sonar 72 may be pivotable about at least one axis of the space.
  • the data supplied by the camera 70 and the sonar 72 are forwarded by means not shown optical and / or electrical data lines, which are preferably integrated into the supporting cable 22, to the control and / or regulating device of the device according to the invention.
  • Both the camera 70 and the sonar 72 can protect against damage, as indicated by the dotted line, directly into the housing 38 of the coupling device 30th be integrated.
  • underwater lights can be provided to illuminate the field of view of the electronic camera 70 can.
  • this may have an acoustic direction finder, not shown, which can be targeted by means of a (directional) receiver integrated in the coupling device 30 in order to determine the exact spatial position of the coupling device 30 in relation to the underwater vehicle 36 regardless of camera 70 and sonar 72 to be able to capture.
  • 3 shows a simplified, enlarged view of a holding element of the underwater vehicle.
  • the eyelet 48 On the underwater vehicle 36, the eyelet 48 is fixed, which has a slightly curved, curved course. At an unspecified end of the eyelet, the spring-loaded safety flap 52 is pivoted about a pivot point 74, so that in the position indicated by a solid line rest position of the safety tab 52, the opening 50 is closed. If, in the course of a coupling maneuver, the loop 46 of the coupling device 30, not shown here, is guided towards the eyelet 48 in the direction of the black arrow 76, then the loop 46 pushes the safety flap 52 into its release position, indicated by a dotted line, so that the loop 46 can slide into the eyelet 48 into it.
  • step a the coupling device 30 is left in the water 26 by means of the lifting device 16 and successively brought to the underwater vehicle 36. In this case, it is generally necessary to continuously unwind and track the carrying cable 22 from the winch 20 of the lifting device 16.
  • the approach of the coupling device 30 to the submersible underwater vehicle 36 initially takes place roughly with the aid of the sonar 72 until the underwater vehicle 36 can be detected by the electronic camera 70.
  • the further approach of the coupling device 30 to the underwater vehicle 36 and the threading of the loop 46 into the eyelet 48 for producing the necessary non-positive connection in step b) takes place from this
  • the underwater vehicle 36 by means of the lifting device 16 on board the ship 10, in the illustrated embodiment, in particular in the pool 12, spent.
  • control of the entire process sequence can take place manually by an operator and / or at least partially automatically under the control of the control and / or regulating device 58. It should be emphasized at this point that, even in the case of manual control of the procedure by an operator, it preferably uses the control and / or regulating device 58 to monitor and control the approach of the coupling device 30 to the underwater vehicle 36.
  • the coupling device 30 is brought to the underwater vehicle 36 in the manner explained above, but floating on the water 26.
  • the coupling device 30 corresponds in terms of its shape factor with conventional lifting harnesses, such as hooks or loops, a ship 10 can be equipped or retrofitted with the device 14 in a simple manner.

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Abstract

The invention relates to a device (14) and a method for recovering an unmanned underwater vehicle (36), which stays in a fixed position under water (26) or floats, unable to manoeuvre, on the surface (32) of the water, on board a ship (10). The device has a coupling device (30), which is attached to a bearer cable (22) of a lifting device (16), wherein said coupling device (30) has at least one coupling element (46), which can be connected, in a force-fitting manner, to at least one retaining element (48), more particularly a retaining element on the bow side, on the underwater vehicle (36). The coupling device (30) can be manoeuvred in the water (26) and/or under water (26) for introduction to the underwater vehicle (36) and for ensuring the force-fitting connection.

Description

Vorrichtung sowie Verfahren zum Einholen eines unbemannten  Device and method for soliciting an unmanned
Unterwasserfahrzeugs Underwater vehicle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs an Bord eines Schiffes mit einer Ankopplungseinrichtung, die an einem Tragseil einer Hebeeinrichtung befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem, insbesondere bugseitigen, Halteelement am Unterwasserfahrzeug kraftschlüssig verbindbar ist. The invention relates to a device for retrieving an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle on board a ship with a coupling device which is attached to a support cable of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member having at least one , in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle is frictionally connectable.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs an Bord eines Schiffes mit einer Ankopplungseinrichtung, die an einem Tragseil einer Hebeeinrichtung befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem, insbesondere bugseitigen, Halteelement am Unterwasserfahrzeug kraftschlüssig verbindbar ist.  In addition, the invention relates to a method for obtaining an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member with at least one, in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle is non-positively connected.
In der Offshore-Technik kommen zunehmend ferngelenkte sowie autonom agierende Unterwasserfahrzeuge zum Einsatz (s.g. Remote Underwater Vehicle = "RUV" oder Autonomous Underwater Vehicle = "AUV"). Derartige Unterwasserfahrzeuge erlauben die gefahrlose Durchführung von schwierigen Unterwasserarbeiten in einem Bereich bis hin zu einigen 1 .000 m Wassertiefe. Um diesen submarinen Anwendungsprofilen gerecht zu werden, erfordern solche Unterwasserfahrzeuge in der Regel eine sehr aufwändige und damit teure technische Ausstattung, die zudem sehr hohen Umgebungsdrücken widerstehen muss. Häufig weisen Unterwasserfahrzeuge eine komplexe Sensorik auf und sind mit einer Vielzahl von Aktoren, wie zum Beispiel mehrachsig steuerbaren Greifarmen oder dergleichen ausgestattet. Darüber hinaus sind komplexe Mess- und Regelsysteme zur Lageregelung in drei Raumrichtungen und gegebenenfalls autonomen Kursfindung integriert, die von stufenlosen Antriebs- und Steuerdüsensystemen ergänzt werden. Remote-controlled and autonomously acting underwater vehicles are increasingly being used in offshore technology (see Remote Underwater Vehicle = "RUV" or Autonomous Underwater Vehicle = "AUV"). Such underwater vehicles allow the safe execution of difficult underwater work in a range up to some 1 000 m water depth. To meet these submarine application profiles, such underwater vehicles usually require a very complex and therefore expensive technical equipment, which must also withstand very high ambient pressures. Often underwater vehicles have a complex sensor and are equipped with a variety of actuators, such as multi-axis controllable gripping arms or the like. In addition, complex position and control systems for position control are integrated into three spatial directions and, if necessary, autonomous course finding, which are supplemented by continuously variable drive and control nozzle systems.
Problematisch gestaltet sich vor allem das Herausheben und Bergen der Unterwasserfahrzeuge aus dem Wasser mit Hilfe eines Krans, um diese wieder sicher an Bord eines Einsatzschiffes zurück zu bringen. Vielfach kommt es, insbesondere wenn stärkerer Seegang auftritt, beim Absenken der Kranhaken zu Beschädigungen an den empfindlichen Unterwasserfahrzeugen. Especially problematic is the lifting and recovery of the underwater vehicles from the water with the help of a crane to secure them again to bring back aboard a service ship. In many cases, especially when stronger swell occurs, when lowering the crane hooks damage to the delicate underwater vehicles.
Um diesem Problem zu begegnen, ist es weiterhin üblich, eine schwimmende und daher der Bewegung des Wellengangs folgende Rampe z.B. heckseitig aus dem Missionsschiff herabzulassen, auf die das Unterwasserfahrzeug aufschwimmen kann, so dass es anschließend sicher und ohne die Gefahr einer Beschädigung beispielsweise durch einen Kranhaken oder dergleichen geborgen werden kann. Eine ausklappbare, aufschwimmende Rampe bedingt jedoch einen hohen Kostenaufwand, da sie aufwändig in die Schiffskonstruktion integriert werden muss. Darüber hinaus kann das an Bord jedes Missionsschiffes üblicherweise vorhandene Standard-Bergungsgeschirr, zum Beispiel in der Form eines Bordkrans, einer Winde, eines Auslegers oder dergleichen, nicht eingesetzt werden. In order to address this problem, it is also common to have a floating and, therefore, ramp following the movement of the swell e.g. Lowering the stern side of the mission vessel on which the underwater vehicle can float, so that it can then be recovered safely and without the risk of damage, for example by a crane hook or the like. However, a fold-out, floating ramp requires a high cost, since it must be elaborately integrated into the ship's design. In addition, the standard salvage harness commonly used on board each mission vessel, for example in the form of an on-board crane, a winch, a jib, or the like, can not be used.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Einholen von unbemannten Unterwasserfahrzeugen anzugeben, bei der die Gefahr einer Beschädigung des Unterwasserfahrzeugs durch das zum Einsatz kommende Hebegeschirr bzw. Hebezeug nicht gegeben ist. It is therefore an object of the invention to provide a device for collecting unmanned underwater vehicles, in which the risk of damage to the underwater vehicle is not given by the coming to use lifting harness or hoist.
Die Erfindung löst dieses Problem zunächst mit einer Vorrichtung zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs an Bord eines Schiffes mit einer Ankopplungseinrichtung, die an einem Tragseil einer Hebeeinrichtung befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem, insbesondere bugseitigen, Halteelement am Unterwasserfahrzeug kraftschlüssig verbindbar ist. The invention solves this problem firstly with a device for collecting an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle floating aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device has at least one coupling member, which is non-positively connected to at least one, in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle.
Dadurch, dass die Ankopplungseinrichtung zum Heranführen an das Unterwasserfahrzeug und zum Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung im Wasser und/oder unter Wasser manövrierbar ist, Characterized in that the coupling device for maneuvering to the underwater vehicle and for establishing the non-positive connection in the water and / or under water is maneuverable,
kann diese leicht an das unter Wasser im Schwebezustand verharrende oder im Bereich der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmende Unterwasserfahrzeug herangeführt werden, wobei der gesamte Ablauf rein manuell gesteuert und/oder zumindest teilweise von einer elektronischen Steuer- und/oder Re- geleinrichtung überwacht werden kann. Infolge des bevorzugt weit unterhalb der Wasseroberfläche schwebenden Unterwasserfahrzeugs werden Beschädigungen desselben, insbesondere bei stärkerem Seegang, durch die Ankopplungseinrichtung zuverlässig vermieden. Mindestens ein Halteelement zur kraftschlüssigen Anbindung der Ankopplungseinrichtung ist bevorzugt im Bereich des Bugs des Unterwasserfahrzeugs platziert. This can easily be brought to the underwater floating or underwater floating in the water surface floating underwater vehicle, the entire process purely manually controlled and / or at least partially by an electronic control and / or Re- geleinrichtung can be monitored. As a result of the underwater vehicle, which preferably floats far below the water surface, damage thereof, especially in the case of stronger swell, is reliably prevented by the coupling device. At least one retaining element for non-positive connection of the coupling device is preferably placed in the region of the bow of the underwater vehicle.
Die mechanische Zugfestigkeit des Tragseils ist so hoch bemessen, dass dieses der Gewichtskraft der Ankopplungseinrichtung und des Unterwasserfahrzeugs einschließlich eines Sicherheitszuschlags von bis zu 300 % dauerhaft widersteht. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist bevorzugt mit einer hinreichend leistungsfähigen elektronischen Digitalrechnereinheit realisiert. Das in der Regel manövrierfähige, d.h. voll funktionsfähige Unterwasserfahrzeug schwebt während des Einholvorgangs vorzugsweise unterhalb des Einflussbereichs der Wellenbewegung, also in einer Tiefe von bis zu 30 m unterhalb der Wasseroberfläche. Die Ankopplungseinrichtung weist bevorzugt die Größe sowie die Formgebung bzw. die Geometrie (s.g. Formfaktor) eines konventionellen Hebegeschirrs auf.  The mechanical tensile strength of the supporting cable is so high that it can withstand the weight of the coupling device and the underwater vehicle, including a safety margin of up to 300% permanently. The control and / or regulating device is preferably realized with a sufficiently powerful electronic digital computer unit. The usually manoeuvrable, i. fully functional underwater vehicle floats during the collection process preferably below the influence of the wave motion, ie at a depth of up to 30 m below the water surface. The coupling device preferably has the size and the shape or the geometry (see form factor) of a conventional lifting harness.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kopplungsorgan eine Schlaufe oder einen Haken auf. In an advantageous embodiment, the coupling member has a loop or a hook.
Hierdurch kann bei einer ausreichenden Annäherung der Ankopplungseinrichtung an das Halteelement des Unterwasserfahrzeugs bevorzugt selbsttätig eine kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden geschaffen werden. Dies erfolgt zum Beispiel durch das Unterhaken des Kopplungsorgans unter das Halteelement. Die bevorzugte Ausgestaltung des Koppelungsorgans als flexible Seilschlaufe oder als Haken gewährleistet zudem eine umfängliche Kompatibilität mit den verschiedensten Halteelementtypen von Unterwasserfahrzeugen.  As a result, when the coupling device is approaching the retaining element of the underwater vehicle, preferably a force-locking connection between the two can be created automatically. This is done, for example, by under hooking the coupling member under the holding element. The preferred embodiment of the coupling member as a flexible cable loop or as a hook also ensures a comprehensive compatibility with the various types of holding element of underwater vehicles.
Vorteilhafterweise ist die Ankopplungseinrichtung unter Wasser im Wesentlichen auftriebsneutral und/oder auf dem Wasser schwimmfähig. Advantageously, the coupling device is substantially buoyancy-neutral under water and / or buoyant on the water.
Hierdurch schwebt die Ankopplungseinrichtung in unterschiedlichen Wassertiefen selbsttätig, so dass in der Regel keine Tiefen korrektur notwendig ist. Dies bedeutet, dass zwischen der hydraulischen Auftriebskraft und der gravitationsbedingten Gewichtskraft der Ankopplungseinrichtung ein ungefähres Gleichge- wicht besteht. Alternativ kann die Ankopplungseinrichtung schwimmfähig sein, d.h. sie ragt zumindest teilweise über die Wasseroberfläche hinaus. Um wahlweise einen stabilen Schwebe- oder Schwimmzustand zu erreichen, kann die Ankopplungseinrichtung z.B. mit einem aktiven Auftriebsregelungssystem ausgerüstet sein, das dann gleichfalls von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung kontrolliert wird. Ferner können modulare, mit der Ankopplungseinrichtung verbindbare Gewichte vorgesehen sein, durch die der Auftrieb der Ankopplungseinrichtung derart einjustierbar ist, dass die Ankopplungseinrichtung für den Einholvorgang entweder auf dem Wasser schwimmt oder unterhalb der Wasseroberfläche in einem stabilen Schwebezustand in geeigneter Tiefe verharrt. As a result, the coupling device floats in different water depths automatically, so that usually no depth correction is necessary. This means that an approximate equilibrium between the hydraulic buoyancy force and the gravitational force of gravity of the coupling device. weight exists. Alternatively, the coupling device may be buoyant, ie it protrudes at least partially beyond the water surface. In order to achieve either a stable floating or floating state, the coupling device may for example be equipped with an active buoyancy control system, which is then also controlled by the control and / or regulating device. Furthermore, modular, connectable with the coupling means weights can be provided by the buoyancy of the coupling device is adjusted so that the coupling device for the collection either floats on the water or remains below the water surface in a stable floating state at a suitable depth.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ankopplungseinrichtung mindestens ein schwenkbares Antriebsorgan, insbesondere mindestens eine Wasserstrahldüse, auf. In an advantageous development, the coupling device has at least one pivotable drive element, in particular at least one water jet nozzle.
Hierdurch ist eine zielgerichtete Fortbewegung - auch im Fall von schwierigen Strömungsverhältnissen - der Ankopplungseinrichtung unter Wasser oder im Wasser schwimmend möglich. Bevorzugt sind die Antriebsorgane jeweils um drei Achsen des Raumes verschwenkbar ausgebildet.  As a result, a targeted movement - even in the case of difficult flow conditions - the coupling device under water or floating in the water possible. Preferably, the drive members are each designed to pivot about three axes of the space.
Im Fall einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ankopplungseinrichtung mindestens zwei Sensoren, insbesondere mindestens eine Kamera und mindestens ein Sonar, auf. In the case of an advantageous embodiment, the coupling device has at least two sensors, in particular at least one camera and at least one sonar.
Hierdurch kann der Annäherungsvorgang der Ankopplungseinrichtung an das Unterwasserfahrzeug von einem menschlichen Operator zu jeder Zeit überwacht werden. Zur weiteren Erleichterung der Ortung kann das Unterwasserfahrzeug selbst einen Sender zur Abgabe von anpeilbaren akustischen Signalen (s.g. "Ping") aufweisen. Ferner kann mindestens ein, bevorzugt in allen Richtungen des Raumes positionierbarer, Scheinwerfer vorgesehen sein, um das Erkennen des Unterwasserfahrzeugs mittels der Kamera zu erleichtern. Darüber hinaus erlauben die optischen Sensoren sowie die akustischen Ortungssysteme ggfls. einen zumindest teilautomatischen Ablauf des Annäherungsvorgangs der Ankopplungseinrichtung an das Unterwasserfahrzeug unter der Kontrolle der Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Vorzugsweise steht die Ankopplungseinrichtung über das Tragseil und/oder über Leitungen mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung und/oder mit einer Energieversorgung in Verbindung. Thereby, the approaching operation of the coupling device to the underwater vehicle by a human operator can be monitored at all times. To further facilitate locating, the underwater vehicle may itself have a transmitter for emitting detectable acoustic signals ("ping"). Furthermore, at least one, preferably positionable in all directions of the room, headlights may be provided to facilitate the detection of the underwater vehicle by means of the camera. In addition, the optical sensors and the acoustic location systems allow if necessary. an at least partially automatic sequence of the approaching process of the coupling device to the underwater vehicle under the control of the control and / or regulating device. Preferably, the coupling device is connected via the carrying cable and / or via lines to a control and / or regulating device and / or to a power supply.
Hierdurch ist die Versorgung der Ankopplungseinrichtung mit elektrischer Energie gewährleistet. Darüber hinaus ist ein Datentransfer bzw. eine Signalübertragung zwischen den Sensoren und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung möglich. Die Signalübertragung geschieht über elektrische und/oder optische Leitungen, wohingegen die Energieübertragung mit Hilfe von elektrischen Leitungen erfolgt. Die elektrischen und/oder optischen Leitungen können in das Tragseil integriert sein und/oder außerhalb desselben verlaufen. Alternativ kann die Ankopplungseinrichtung über eine autonome elektrische Energieversorgung, zum Beispiel in der Form von eingebauten Akkumulatoren, verfügen, so dass nur noch Leitungen zum Datenaustausch mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorzusehen sind.  As a result, the supply of the coupling device is ensured with electrical energy. In addition, a data transfer or a signal transmission between the sensors and the control and / or regulating device is possible. The signal transmission takes place via electrical and / or optical lines, whereas the energy transmission takes place with the aid of electrical lines. The electrical and / or optical lines may be integrated in the carrying cable and / or extend outside thereof. Alternatively, the coupling device may have an autonomous electrical power supply, for example in the form of built-in accumulators, so that only lines for data exchange with the control and / or regulating device are to be provided.
Darüber hinaus löst die Erfindung das eingangs genannte Problem durch ein Verfahren zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs an Bord eines Schiffes mit einer Ankopplungseinrichtung, die an einem Tragseil einer Hebeeinrichtung befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem Halteelement am Unterwasserfahrzeug kraftschlüssig verbindbar ist, umfassend die folgenden Schritte: In addition, the invention solves the above-mentioned problem by a method for obtaining an unmanned and underwater floating or floating on the water surface underwater vehicle floating aboard a ship with a coupling device which is attached to a support rope of a lifting device, wherein the coupling device at least one Coupling member which is frictionally connectable to at least one holding element on the underwater vehicle, comprising the following steps:
a) Ablassen der Ankopplungseinrichtung in das Wasser mittels der Hebeeinrichtung sowie Heranführen der Ankopplungseinrichtung an das Unterwasserfahrzeug,  a) discharging the coupling device into the water by means of the lifting device and bringing the coupling device to the underwater vehicle,
b) Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kopplungsorgan und dem Halteelement des Unterwasserfahrzeugs, und c) Einholen des Unterwasserfahrzeugs mittels der Hebeeinrichtung. b) establishing a frictional connection between the coupling member and the retaining element of the underwater vehicle, and c) recovering the underwater vehicle by means of the lifting device.
Im Verfahrensschritt a) wird die Ankopplungseinrichtung mit Hilfe der Hebeeinrichtung ins Wasser gesetzt und an das unter Wasser schwebende oder auf der Wasseroberfläche manövrierunfähig schwimmende Unterwasserfahrzeug herangeführt. Das Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung im Verfahrensschritt b) erfolgt bevorzugt selbsttätig, durch das Einklinken des zum Beispiel Schlaufen- förmigen Kopplungsorgans in ein entsprechend ausgestaltetes Halteelement, wenn sich das Kopplungsorgan in unmittelbarer Nähe zum Halteelement befindet. Im abschließenden Verfahrensschritt c) wird das Unterwasserfahrzeug mit Hilfe der Hebeeinrichtung an Bord geholt. In method step a), the coupling device is set into the water with the aid of the lifting device and brought to the underwater vehicle floating under water or floating on the water surface without maneuvering. The production of the frictional connection in method step b) is preferably carried out automatically, by the latching in of, for example, the loop shaped coupling member in a suitably ausgestaltetes holding element when the coupling member is in close proximity to the holding element. In the final process step c) the underwater vehicle is brought on board with the aid of the lifting device.
Im Fall einer günstigen Fortbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das unterhalb der Wasseroberfläche ortsfest schwebende Unterwasserfahrzeug während des Heranführens der Ankopplungseinrichtung in einem im Wesentlichen stabilen Schwebezustand gehalten wird. In the case of a favorable further development of the method, it is provided that the underwater vehicle, which is stationarily suspended below the water surface, is kept in a substantially stable suspended state during the approach of the coupling device.
Hierdurch wird eine Beschädigung des Unterwasserfahrzeugs, insbesondere bei stärkerem Seegang, beim Heranführen der Ankopplungseinrichtung zuverlässig vermieden und die Annäherung der Ankopplungseinrichtung erleichtert. Die Aufrechterhaltung des Schwebezustandes setzt jedoch ein voll funktionsfähiges, d.h. ein insbesondere manövrierfähiges Unterwasserfahrzeug voraus. Für den Fall, dass das Unterwasserfahrzeug auf der Wasseroberfläche schwimmt bzw. treibt, ist hingegen von einem Defekt bzw. einer zumindest teilweisen Manövrierunfähigkeit des Unterwasserfahrzeugs auszugehen.  As a result, damage to the underwater vehicle, especially in heavy seas, when approaching the coupling device reliably avoided and facilitates the approach of the coupling device. However, the maintenance of the limbo state sets a fully functional, i. a particularly manoeuvrable underwater vehicle ahead. In the event that the underwater vehicle floats or drives on the water surface, however, is based on a defect or at least partial inability to maneuver the underwater vehicle.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Ankopplungseinrichtung zunächst mit Hilfe mindestens eines Sensors, insbesondere mindestens eines Sonars, bis in Sichtweite an das Unterwasserfahrzeug herangeführt und abschließend erfolgt mittels mindestens eines weiteren Sensors, insbesondere einer Kamera, eine weitere Annäherung an das Unterwasserfahrzeug, bis die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kopplungsorgan und dem Halteelement des Unterwasserfahrzeugs hergestellt ist. In an advantageous embodiment, the coupling device is first with the help of at least one sensor, in particular at least one sonar, brought into sight of the underwater vehicle and finally carried by at least one other sensor, in particular a camera, a further approach to the underwater vehicle until the non-positive connection is made between the coupling member and the support member of the underwater vehicle.
Hierdurch ist mittels des bevorzugt nicht hochauflösend ausgestalteten Sonars zunächst eine schnelle, jedoch nur grobe Annäherung möglich, während die optisch gesteuerte Positionierung der Ankopplungseinrichtung eine hohe Präzision erlaubt, die zum Herstellen der zum Heben notwendigen kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kopplungsorgan der Ankopplungseinrichtung und dem z.B. bugseitigen Halteelement des Unterwasserfahrzeugs notwendig ist. Der gesamte Verfahrensablauf kann hierbei manuell durch einen menschlichen Operator unter Zuhilfenahme der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich ist ein zumindest teilautomatischer Verfahrensablauf möglich, der dann von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung kontrolliert wird. As a result, by means of the sonar, which is preferably not of high resolution, a rapid but only rough approximation is possible, while the optically controlled positioning of the coupling device allows a high degree of precision for producing the non-positive connection necessary for lifting between the coupling member of the coupling device and the eg bow-side holding element of the underwater vehicle is necessary. The entire process sequence can be controlled manually by a human operator with the aid of the control and / or regulating device. Alternatively or additionally, an at least partially automatic process sequence is possible, which is then controlled by the control and / or regulating device.
In der Zeichnung zeigen: In the drawing show:
Fig. 1 eine in ein Schiff integrierte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einholen eines Unterwasserfahrzeugs, 1 is a device according to the invention integrated into a ship for retrieving an underwater vehicle,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Ankopplungseinrichtung, und 2 is an enlarged partial view of the coupling device, and
Fig. 3 eine vereinfachte, vergrößerte Ansicht eines Halteelements des Unterwasserfahrzeugs. Fig. 3 is a simplified, enlarged view of a holding element of the underwater vehicle.
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente die gleichen Bezugsziffern auf. In the drawing, the same constructive elements have the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt die exemplarisch in ein Schiff integrierte Vorrichtung zum Einholen eines Unterwasserfahrzeugs. Fig. 1 shows the exemplary integrated in a ship device for retrieving an underwater vehicle.
Das Schiff 10 verfügt über ein schiffsinternes Becken 12 (s. g. "Moon-Pool"). Oberhalb des Beckens 12 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 14 angeordnet. Die Vorrichtung 14 umfasst unter anderem eine Hebeeinrichtung 16 mit einer Traverse 18, auf der eine Winde 20 zum Aufspulen eines Tragseils 22 vorgesehen ist, das mit Hilfe einer bevorzugt mittig oberhalb des Beckens 12 angeordneten Umlenkrolle 24 ins Wasser 26 geleitet wird. Alternativ kann die Hebeeinrichtung 16 auch als ein beispielsweise an Bord des Schiffes 10 positionierter Außenkran ausgebildet sein. An einem von der Winde 20 abgespulten Ende 28 des Tragseils 22 ist eine Ankopplungseinrichtung 30 befestigt, mit der ein im Wasser 26, unterhalb einer Wasseroberfläche 32 über dem Meeresgrund 34 stationär schwebendes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug 36 in das Becken 12 eingeholt werden kann. Der Wasserstand im Becken 12 korrespondiert ungefähr mit der infolge starken Wellengangs wellenförmigen Wasseroberfläche 32 außerhalb des Schiffes 10.  The ship 10 has an in-vessel pool 12 (see "Moon Pool"). Above the basin 12, the device 14 according to the invention is arranged. The device 14 comprises, inter alia, a lifting device 16 with a traverse 18, on which a winch 20 for winding up a carrying rope 22 is provided, which is guided by means of a preferably centrally above the pelvis 12 arranged deflection roller 24 into the water 26. Alternatively, the lifting device 16 may also be designed as an outer crane positioned on board the ship 10, for example. Attached to an end 28 of the carrying cable 22 unwound from the winch 20 is a coupling device 30 with which an unmanned underwater vehicle 36 that is stationary in the water 26, below a water surface 32 above the seabed 34 can be hauled into the basin 12. The water level in the tank 12 corresponds approximately to the wave surface wavy due to strong water surface 32 outside the ship 10th
Das Unterwasserfahrzeug 36 befindet sich vorzugsweise so weit unterhalb der Wasseroberfläche 32, dass der Wellengang des Wassers 26 keine nennenswer- te Wirkung mehr entfaltet. Hierdurch werden Beschädigungen des Unterwasserfahrzeugs 36 beim Heranführen der Ankopplungseinrichtung 30 zuverlässig verhindert. Durch das Betätigen der Winde 20 kann das Tragseil 22 in der gewünschten Länge abgespult und wieder aufgespult werden. The underwater vehicle 36 is preferably located so far below the water surface 32, that the swell of the water 26 no significant te more effect. As a result, damage to the underwater vehicle 36 when approaching the coupling device 30 are reliably prevented. By pressing the winch 20, the support cable 22 can be unwound in the desired length and rewound.
Z.B. im Fall eines Systemdefektes des Unterwasserfahrzeugs 36 kann die Situation eintreten, dass ein stabiler Unterwasserschwebezustand nicht aufrechterhalten werden kann und das Unterwasserfahrzeug 36 aufschwimmt. Um in einer derartigen Konstellation dennoch das problemlose Einholen des Unterwasserfahrzeugs 36 zu ermöglichen, ist der Auftrieb der Ankopplungseinrichtung 30 so einjustierbar, dass dieses gleichfalls auf der Wasseroberfläche 32 schwimmt und an das Unterwasserfahrzeug 36 herangeführt werden kann. Um die Einjustierung des Auftriebs zu ermöglichen, kann die Ankopplungseinrichtung 30 z.B. über ein Auftriebsregelungssystem und/oder über ansteckbare, modulare Gewichte verfügen. Andere Vorrichtungen zur Regulierung des hydraulischen Auftriebs der Ankopplungseinrichtung 30 im Wasser 26 sind gleichfalls denkbar. For example, in the case of a system failure of the underwater vehicle 36, the situation may arise that a stable underwater floating condition can not be maintained and the underwater vehicle 36 floats. In order to still allow easy retrieval of the underwater vehicle 36 in such a constellation, the buoyancy of the coupling device 30 is so adjustable that it also floats on the water surface 32 and can be brought to the underwater vehicle 36. In order to allow the adjustment of the lift, the coupling device 30 may be e.g. have a buoyancy control system and / or attachable modular weights. Other devices for regulating the hydraulic buoyancy of the coupling device 30 in the water 26 are also conceivable.
Die Ankopplungseinrichtung 30 weist ein kegelstumpfförmiges, druckdichtes Gehäuse 38 auf, das unter anderem mit zwei verschwenkbaren Wasserstrahldüsen 40,42 als Antriebsorgane ausgestattet ist. Mit Hilfe der beiden Wasserstrahldüsen 40,42 kann die Ankopplungseinrichtung 30, wie durch ein Koordinatensystem 44 verdeutlicht, in der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung des Raumes frei unter Wasser manövriert werden. Zu diesem Zweck sind die Wasserstrahldüsen 40,42 gleichfalls bevorzugt um alle drei Achsen des Koordinatensystems 44 herum verschwenkbar. Zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Ankopplungseinrichtung 30 und dem Unterwasserfahrzeug 36 ist unterseitig am Gehäuse 38 exemplarisch eine Schlaufe 46 als Kopplungsorgan befestigt, die z.B. mit einem flexiblen Seil gebildet sein kann. Alternativ kann auch ein nicht dargestellter Haken mit einer federbelasteten Sicherungslasche vorgesehen sein. Damit weist die Ankopplungseinrichtung 30 näherungsweise den Formfaktor, d.h. insbesondere die Abmessungen und die Geometrie eines konventionellen Hebegeschirrs, das üblicherweise zum Herausheben von Lasten aus dem Wasser 26 benutzt wird. Um das bevorzugt selbsttätige Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Unterwasserfahrzeug 36 und der Ankopplungseinrichtung 30 zu ermöglichen, ist beispielsweise oberseitig am Unterwasserfahrzeug 36 eine geschwungene Öse 48 als Halteelement angeordnet. Die Öse 48 verfügt über eine Öffnung 50 zum Einführen der Schlaufe 46, die im in Fig. 1 illustrierten Ruhezustand von einer bevorzugt federbelasteten, verschwenkbaren Sicherheitslasche 52 verschlossen ist. Beim Heranführen der Schlaufe 46 in Richtung des schwarzen Pfeils 54 schwenkt die Sicherheitslasche 52 aus der gezeigten Ruheposition heraus, so dass die Schlaufe 46 leicht in die Öse 48 eingeführt werden kann. Nachdem die Schlaufe 46 die Sicherheitslasche 52 passiert hat, springt diese selbsttätig in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition zurück, so dass die Schlaufe 46 nicht mehr unkontrolliert aus der Öse 48 heraus rutschen kann. The coupling device 30 has a frustoconical, pressure-tight housing 38 which is equipped, inter alia, with two pivotable water jet nozzles 40,42 as drive members. With the aid of the two water jet nozzles 40, 42, the coupling device 30, as illustrated by a coordinate system 44, can be maneuvered freely under water in the x direction, the y direction and the z direction of the space. For this purpose, the water jet nozzles 40, 42 are likewise preferably pivotable about all three axes of the coordinate system 44. To produce a non-positive connection between the coupling device 30 and the underwater vehicle 36, a loop 46 is attached on the underside of the housing 38 by way of example as a coupling member, which may be formed, for example, with a flexible cable. Alternatively, an unillustrated hook can be provided with a spring-loaded locking tab. Thus, the docking device 30 approximates the form factor, ie, in particular, the dimensions and geometry of a conventional lifting harness commonly used to lift loads out of the water 26. In order to enable the preferably automatic production of a non-positive connection between the underwater vehicle 36 and the coupling device 30, for example, on the underside of the underwater vehicle 36, a curved eyelet 48 is arranged as a holding element. The eyelet 48 has an opening 50 for inserting the loop 46, which is closed in the illustrated in Fig. 1 rest state of a preferably spring-loaded, pivotable safety strap 52. When leading the loop 46 in the direction of the black arrow 54, the safety flap 52 pivots out of the rest position shown, so that the loop 46 can be easily inserted into the eyelet 48. After the loop 46 has passed the safety flap 52, it automatically springs back into the starting position shown in FIG. 1, so that the loop 46 can no longer slip uncontrollably out of the eyelet 48.
Das Tragseil 22 hat neben seiner vorrangigen Lasttragfunktion die Aufgabe, elektrische Energie von einer Energieversorgung 56 zur Ankopplungseinrichtung 30 zu leiten, um deren Betrieb, insbesondere die Energieversorgung der Wasserstrahldüsen 40,42 und der komplexen Sensorik zu ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht das Tragseil 22 bevorzugt zugleich den bidirektionalen Austausch von Daten und Steuersignalen zwischen einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58 und der Ankopplungseinrichtung 30. Die von der Steuer-und/oder Regeleinrichtung 58 angesteuerten Wasserstrahldüsen 40,42 erlauben das hochpräzise Manövrieren der Ankopplungseinrichtung 30 in Richtung aller drei Achsen des Koordinatensystems 44, wobei eine Lagekontrolle unter Einbeziehung der von der Sensorik gelieferten Daten erfolgt. In addition to its primary load bearing function, the carrying cable 22 has the task of conducting electrical energy from a power supply 56 to the coupling device 30 in order to enable its operation, in particular the power supply of the water jet nozzles 40, 42 and the complex sensor system. In addition, the support cable 22 preferably allows at the same time the bidirectional exchange of data and control signals between a control and / or regulating device 58 and the coupling device 30. The controlled by the control and / or regulating device 58 water jet nozzles 40,42 allow the high-precision maneuvering of the coupling device 30 in the direction of all three axes of the coordinate system 44, wherein a position control takes place including the data supplied by the sensor.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58 dient zum manuellen Steuern und/oder zur zumindest teilautomatischen Steuerung des Kopplungsvorgangs zwischen der Ankopplungseinrichtung 30 und dem Unterwasserfahrzeug 36. Zu diesem Zweck beinhaltet die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58 eine Vielzahl von Ein- und Ausgabegeräten, wie z.B. einen Bildschirm, eine Tastatur, Lautsprecher, Touchpads sowie Steuerknüppel, und eine leistungsfähige elektronische Digitalrechnereinheit. Die elektrische Energieversorgung 56 kann mit dem elektrischen Bordnetz des Schiffes 10 verbunden sein oder hiervon autonom arbeiten. Die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen dem Tragseil 22 und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Übertragung der betriebsnotwendigen elektrischen Energie sowie der erforderlichen elektronischen Steuersignale kann beispielsweise mithilfe von Schleifringen oder berührungslos durch eine induktive und/oder optische Kopplung erfolgen. The control and / or regulating device 58 is used for manual control and / or at least partially automatic control of the coupling process between the coupling device 30 and the underwater vehicle 36. For this purpose, the control and / or regulating device 58 includes a plurality of input and output devices, such as a screen, a keyboard, speakers, touch pads and joysticks, and a powerful electronic digital computer unit. The electrical power supply 56 may be connected to the electrical system of the ship 10 or operate autonomously thereof. The necessary electrical connections between the support cable 22 and the Control and / or regulating device for transmitting the operationally required electrical energy and the required electronic control signals can be done for example by means of slip rings or non-contact by an inductive and / or optical coupling.
Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Ankopplungseinrichtung. 2 shows an enlarged partial view of the coupling device.
Die Ankopplungseinrichtung 30 umfasst unter anderem das Gehäuse 38 mit den beiden daran bevorzugt jeweils um drei Achsen des Raumes schwenkbar angeordneten Wasserstrahldüsen 40,42 sowie die unterseitig am Gehäuse 38 befestigte Schlaufe 46. Um das Heranführen der Ankopplungseinrichtung 30 an das hier nicht dargestellte Unterwasserfahrzeug zu ermöglichen, verfügt die Ankopplungseinrichtung 30 exemplarisch zusätzlich über mindestens eine elektronische Kamera 70 sowie ein bevorzugt nicht hochauflösendes Sonar 72 als Sensoren. Sowohl die Kamera 70 als auch das Sonar 72 können um mindestens eine Achse des Raums herum verschwenkbar sein. Die von der Kamera 70 sowie dem Sonar 72 gelieferten Daten werden mittels nicht dargestellter optischer und/oder elektrischer Datenleitungen, die bevorzugt in das Tragseil 22 integriert sind, an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitergeleitet. Dasselbe gilt für die Ansteuerung der Wasserstrahldüsen 40,42 durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58. Sowohl die Kamera 70 als auch das Sonar 72 können zum Schutz vor Beschädigungen, wie durch die punktierte Linie angedeutet, unmittelbar in das Gehäuse 38 der Ankopplungseinrichtung 30 integriert sein. Dasselbe gilt für die beiden Wasserstrahldüsen 40,42, die beispielsweise in entsprechend ausgebildeten Vertiefungen des Gehäuses versenkt angeordnet sein können. Darüber hinaus können nicht dargestellte Unterwasserscheinwerfer vorgesehen sein, um das Sichtfeld der elektronischen Kamera 70 ausleuchten zu können. The coupling device 30 comprises, inter alia, the housing 38 with the two water jet nozzles 40, 42, which are preferably pivotable about three axes of the space, and the loop 46 fastened on the underside of the housing 38. In order to enable the coupling device 30 to be brought to the underwater vehicle, which is not shown here , The coupling device 30 by way of example additionally has at least one electronic camera 70 and a preferably non-high-resolution sonar 72 as sensors. Both camera 70 and sonar 72 may be pivotable about at least one axis of the space. The data supplied by the camera 70 and the sonar 72 are forwarded by means not shown optical and / or electrical data lines, which are preferably integrated into the supporting cable 22, to the control and / or regulating device of the device according to the invention. The same applies to the control of the water jet nozzles 40,42 by the control and / or regulating device 58. Both the camera 70 and the sonar 72 can protect against damage, as indicated by the dotted line, directly into the housing 38 of the coupling device 30th be integrated. The same applies to the two water jet nozzles 40,42, which may be arranged, for example sunk in correspondingly formed recesses of the housing. In addition, not shown underwater lights can be provided to illuminate the field of view of the electronic camera 70 can.
Um die Annäherung an das Unterwasserfahrzeug 36 weiter zu erleichtern, kann dieses einen nicht dargestellten akustischen Peilsender aufweisen, der mittels eines in die Ankopplungseinrichtung 30 integrierten (Peil-)Empfängers angepeilt werden kann, um die genaue räumliche Lage der Ankopplungseinrichtung 30 in Relation zum Unterwasserfahrzeug 36 unabhängig von Kamera 70 und Sonar 72 erfassen zu können. Die Fig. 3 zeigt eine vereinfachte, vergrößerte Ansicht eines Halteelements des Unterwasserfahrzeugs. In order to further facilitate the approach to the underwater vehicle 36, this may have an acoustic direction finder, not shown, which can be targeted by means of a (directional) receiver integrated in the coupling device 30 in order to determine the exact spatial position of the coupling device 30 in relation to the underwater vehicle 36 regardless of camera 70 and sonar 72 to be able to capture. 3 shows a simplified, enlarged view of a holding element of the underwater vehicle.
Am Unterwasserfahrzeug 36 ist die Öse 48 befestigt, die einen leicht gekrümmten, geschwungenen Verlauf aufweist. An einem nicht bezeichneten Ende der Öse ist die federbelastete Sicherheitslasche 52 um einen Drehpunkt 74 herum verschwenkbar angelenkt, so dass in der mit einer durchgezogenen Linie angedeuteten Ruhestellung der Sicherheitslasche 52 die Öffnung 50 verschlossen ist. Wird nun im Zuge eines Ankopplungsmanövers die Schlaufe 46 der hier nicht dargestellten Ankopplungseinrichtung 30 in Richtung des schwarzen Pfeils 76 an die Öse 48 heran geführt, so drückt die Schlaufe 46 die Sicherheitslasche 52 in ihre, mit einer punktierten Linie angedeutete Freigabestellung, so dass die Schlaufe 46 in die Öse 48 hinein gleiten kann. Wenn die Schlaufe 46 die federbelastete Sicherheitslasche 52 passiert hat, springt diese in die mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Ruhestellung zurück und bewirkt hierdurch eine zuverlässige Lagesicherung der Schlaufe 46 in der Öse 48, da ein weiteres Zurückschwenken der Sicherheitslasche 52 von der Oberseite 78 des Unterwasserfahrzeugs 36 verhindert wird.  On the underwater vehicle 36, the eyelet 48 is fixed, which has a slightly curved, curved course. At an unspecified end of the eyelet, the spring-loaded safety flap 52 is pivoted about a pivot point 74, so that in the position indicated by a solid line rest position of the safety tab 52, the opening 50 is closed. If, in the course of a coupling maneuver, the loop 46 of the coupling device 30, not shown here, is guided towards the eyelet 48 in the direction of the black arrow 76, then the loop 46 pushes the safety flap 52 into its release position, indicated by a dotted line, so that the loop 46 can slide into the eyelet 48 into it. When the loop 46 has passed the spring-loaded safety tab 52, it springs back into the rest position indicated by a solid line and thereby provides a reliable securing of the loop 46 in the eyelet 48, as further pivoting the safety tab 52 of the upper surface 78 of the underwater vehicle 36th is prevented.
Im weiteren Fortgang der Beschreibung soll der Ablauf des Verfahrens, insbesondere anhand von Fig. 1 , näher erläutert werden. In the further course of the description, the course of the method, in particular with reference to FIG. 1, will be explained in more detail.
Wenn das Unterwasserfahrzeug 36 seine Mission beendet hat, so wird es automatisch oder manuell in den in Figur 1 illustrierten ortsfesten Schwebezustand weit unterhalb der Wasseroberfläche 32 versetzt. When the underwater vehicle 36 has completed its mission, it is automatically or manually offset in the stationary levitation state illustrated in Figure 1, well below the water surface 32.
Im Verfahrensschritt a) wird die Ankopplungseinrichtung 30 mittels der Hebeeinrichtung 16 in das Wasser 26 gelassen und sukzessive an das Unterwasserfahrzeug 36 herangeführt. Hierbei ist es im Allgemeinen erforderlich, stetig das Tragseil 22 von der Winde 20 der Hebeeinrichtung 16 abzuspulen und nachzuführen. Die Annäherung der Ankopplungseinrichtung 30 an das in der Tiefe schwebende Unterwasserfahrzeug 36 erfolgt zunächst grob mithilfe des Sonars 72, bis das Unterwasserfahrzeug 36 von der elektronischen Kamera 70 erfasst werden kann. Das weitere Heranführen der Ankopplungseinrichtung 30 an das Unterwasserfahrzeug 36 und das Einfädeln der Schlaufe 46 in die Öse 48 zum Herstellen der notwendigen kraftschlüssigen Verbindung im Verfahrensschritt b) erfolgt ab die- sem Zeitpunkt unter bevorzugt alleiniger Kontrolle der elektronischen Kamera 70. Im abschließenden Verfahrensschritt c) wird das Unterwasserfahrzeug 36 mittels der Hebeeinrichtung 16 an Bord des Schiffes 10, im gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere in das Becken 12, verbracht. Die Steuerung des gesamten Verfahrensablaufs kann hierbei manuell durch einen Operator und/oder zumindest teilautomatisch unter der Kontrolle der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58 ablaufen. An dieser Stelle sei betont, dass auch im Fall einer manuellen Steuerung des Verfahrensablaufs durch einen Operator dieser bevorzugt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 58 zur Überwachung und Steuerung des Annäherungsvorgangs der Ankopplungseinrichtung 30 an das Unterwasserfahrzeug 36 benutzt. In method step a), the coupling device 30 is left in the water 26 by means of the lifting device 16 and successively brought to the underwater vehicle 36. In this case, it is generally necessary to continuously unwind and track the carrying cable 22 from the winch 20 of the lifting device 16. The approach of the coupling device 30 to the submersible underwater vehicle 36 initially takes place roughly with the aid of the sonar 72 until the underwater vehicle 36 can be detected by the electronic camera 70. The further approach of the coupling device 30 to the underwater vehicle 36 and the threading of the loop 46 into the eyelet 48 for producing the necessary non-positive connection in step b) takes place from this In the final step c), the underwater vehicle 36 by means of the lifting device 16 on board the ship 10, in the illustrated embodiment, in particular in the pool 12, spent. In this case, the control of the entire process sequence can take place manually by an operator and / or at least partially automatically under the control of the control and / or regulating device 58. It should be emphasized at this point that, even in the case of manual control of the procedure by an operator, it preferably uses the control and / or regulating device 58 to monitor and control the approach of the coupling device 30 to the underwater vehicle 36.
Für den Fall, dass das Unterwasserfahrzeug 36, z.B. infolge eines Systemfehlers, manövrierunfähig auf der Wasseroberfläche 32 treibt bzw. schwimmt, wird die Ankopplungseinrichtung 30 in der vorstehend erläuterten Weise - jedoch auf dem Wasser 26 schwimmend - an das Unterwasserfahrzeug 36 herangeführt.  In the event that the underwater vehicle 36, e.g. As a result of a system error, maneuvering unable to float on the water surface 32, the coupling device 30 is brought to the underwater vehicle 36 in the manner explained above, but floating on the water 26.
Dadurch, dass die Annäherung der Ankopplungseinrichtung 30 bevorzugt an das sich in einem stationären Schwebezustand au ßerhalb der Welleneinflusszone befindende Unterwasserfahrzeug 36 erfolgt, sind Beschädigungen infolge von unkontrollierten Bewegungen des Unterwasserfahrzeug 36 in Relation zur Ankopplungseinrichtung 30, die zum Beispiel infolge des Einflusses von Wellen auftreten können, nahezu vollständig ausgeschlossen und ein sicheres Bergen des Unterwasserfahrzeugs 36 ist möglich. Due to the fact that the approach of the coupling device 30 is preferably to the underwater vehicle 36 located in a stationary hovering state outside the wave influence zone, damages due to uncontrolled movements of the underwater vehicle 36 are in relation to the coupling device 30, which may occur, for example, as a result of the influence of waves , almost completely excluded and a safe recovery of the underwater vehicle 36 is possible.
Aufgrund des Umstandes, dass die Ankopplungseinrichtung 30 hinsichtlich ihres Formfaktors mit konventionellen Hebegeschirren, wie zum Beispiel Haken oder Schlaufen, korrespondiert, kann ein Schiff 10 auf einfache Art und Weise mit der Vorrichtung 14 aus- oder nachgerüstet werden. Due to the fact that the coupling device 30 corresponds in terms of its shape factor with conventional lifting harnesses, such as hooks or loops, a ship 10 can be equipped or retrofitted with the device 14 in a simple manner.

Claims

Ansprüche claims
1 . Vorrichtung (14) zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser (26) ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche (32) manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs (36) an Bord eines Schiffes (10) mit einer Ankopplungseinrichtung (30), die an einem Tragseil (22) einer Hebeeinrichtung (16) befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung (30) mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem, insbesondere bugseitigen, Halteelement am Unterwasserfahrzeug (36) kraftschlüssig verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungseinrichtung (30) zum Heranführen an das Unterwasserfahrzeug und zum Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung im Wasser (26) und/oder unter Wasser (26) manövrierbar ist. 1 . Device (14) for collecting an unmanned underwater (26) stationary or floating on the water surface (32) non-manoeuvrable submersible (36) aboard a ship (10) with a coupling device (30) attached to a support cable (22) a lifting device (16) is fastened, wherein the coupling device (30) has at least one coupling member which is frictionally connectable to at least one, in particular bow-side, retaining element on the underwater vehicle (36), characterized in that the coupling device (30) for bringing it to the Underwater vehicle and for establishing the frictional connection in the water (26) and / or under water (26) is maneuverable.
2. Vorrichtung (14) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das2. Device (14) according to claim 1, characterized in that the
Kopplungsorgan eine Schlaufe (46) oder einen Haken aufweist. Coupling member has a loop (46) or a hook.
3. Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungseinrichtung (30) unter Wasser (26) im Wesentlichen auftriebsneutral ist und/oder auf dem Wasser (26) schwimmfähig ist. 3. Device (14) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the coupling device (30) under water (26) is substantially buoyancy neutral and / or floating on the water (26).
4. Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungseinrichtung (30) mindestens ein schwenkbares Antriebsorgan, insbesondere mindestens eine Wasserstrahldüse (40,42), aufweist. 4. Device (14) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling device (30) has at least one pivotable drive member, in particular at least one water jet nozzle (40,42).
5. Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungseinrichtung (30) mindestens zwei Sensoren, insbesondere mindestens eine Kamera (70) und mindestens ein Sonar (72), aufweist. Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplungseinrichtung (30) über das Tragseil (22) und/oder über Leitungen mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (58) und/oder mit einer Energieversorgung (56) in Verbindung steht. 5. Device (14) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling device (30) has at least two sensors, in particular at least one camera (70) and at least one sonar (72). Device (14) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling device (30) via the supporting cable (22) and / or via lines with a control and / or regulating device (58) and / or with a power supply ( 56).
Verfahren zum Einholen eines unbemannten und unter Wasser (26) ortsfest schwebenden oder an der Wasseroberfläche (32) manövrierunfähig schwimmenden Unterwasserfahrzeugs (36) an Bord eines Schiffes (10) mit einer Ankopplungseinrichtung (30), die an einem Tragseil (22) einer Hebeeinrichtung (16) befestigt ist, wobei die Ankopplungseinrichtung (30) mindestens ein Kopplungsorgan aufweist, das mit mindestens einem, insbesondere bugseitigen, Halteelement am Unterwasserfahrzeug (36) kraftschlüssig verbindbar ist, umfassend die folgenden Schritte: Method for collecting an unmanned underwater (26) stationary or floating on the water surface (32) non-manoeuvrable submersible (36) aboard a ship (10) with a coupling device (30) attached to a support cable (22) of a lifting device ( 16) is fastened, wherein the coupling device (30) has at least one coupling member, which is frictionally connectable to at least one, in particular bow-side, holding element on the underwater vehicle (36), comprising the following steps:
a) Ablassen der Ankopplungseinrichtung (30) in das Wasser (26) mittels der Hebeeinrichtung (16) sowie Heranführen der Ankopplungseinrichtung (30) an das Unterwasserfahrzeug (36), a) discharging the coupling device (30) into the water (26) by means of the lifting device (16) and bringing the coupling device (30) to the underwater vehicle (36),
b) Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kopplungsorgan und dem Halteelement des Unterwasserfahrzeugs (36), und b) establishing a frictional connection between the coupling member and the retaining element of the underwater vehicle (36), and
c) Einholen des Unterwasserfahrzeugs (36) mittels der Hebeeinrichtung (16). c) collecting the underwater vehicle (36) by means of the lifting device (16).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das unterhalb der Wasseroberfläche (32) ortsfest schwebende Unterwasserfahrzeug (36) während des Heranführens der Ankopplungseinrichtung (30) in einem im Wesentlichen stabilen Schwebezustand gehalten wird. A method according to claim 7, characterized in that below the water surface (32) stationary submersible (36) is held during the bringing of the coupling device (30) in a substantially stable state of suspension.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieA method according to claim 7 or 8, characterized in that the
Ankopplungseinrichtung (30) zunächst mit Hilfe mindestens eines Sensors, insbesondere mindestens eines Sonars (72), bis in Sichtweite an das Unterwasserfahrzeug (36) herangeführt wird und abschließend mittels mindestens eines weiteren Sensors, insbesondere einer Kamera (70), eine weitere Annäherung an das Unterwasserfahrzeug (36) erfolgt, bis die kraft- schlüssige Verbindung zwischen dem Kopplungsorgan und dem Halteelement des Unterwasserfahrzeugs (36) hergestellt ist. Coupling device (30) first by means of at least one sensor, in particular at least one sonar (72), is brought into sight of the underwater vehicle (36) and finally by means of at least one further sensor, in particular a camera (70), a further approach to the Underwater vehicle (36) until the force conclusive connection between the coupling member and the retaining element of the underwater vehicle (36) is made.
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