DE102005006430B4

DE102005006430B4 - Unbemanntes Unterwasserfahrzeug

Info

Publication number: DE102005006430B4
Application number: DE200510006430
Authority: DE
Inventors: Heinz Habisch
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2005-02-12
Filing date: 2005-02-12
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-02-13
Also published as: WO2006084499A1; DE102005006430A1

Abstract

Unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit einem Druckkörper (11), der eine einen Innenraum (10) umschließende Körperhülle (111) aufweist, und mit einem von der in Schwimmlage des Druckkörpers (11) oben liegenden Oberseite des Druckkörpers (11) emporragenden Dom (18), der auf der Körperhülle (111) befestigt ist und über eine von ihm abgedeckte Durchgangsöffnung (19) in der Körperhülle (111) mit dem Innenraum (10) in Verbindung steht und einen optischen Signalerzeuger (24) mit mindestens einer Blitzlampe (25) sowie einen Transponder (23) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Dom (18) ein topfförmiges Gehäuse (20) aus Kunststoff mit mindestens einem nahe seines druckkörperfernen Stirnendes liegenden, transparenten Gehäusebereich aufweist, dass ein GPS-Empfänger (17) in das druckkörperferne Stirnende des Gehäuses (20) eingesetzt und darin mit dem Gehäuse (20) vergossen ist und dass der optische Signalerzeuger (24) im transparenten Gehäusebereich unterhalb des GPS-Empfängers (17) und oberhalb des im druckkörpernahen Gehäusebereich liegenden Transponders (23) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Ein bekanntes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug zur Minenjagd (MBB: "Das neue Minenvernichtungssystem PINGUIN B3", HANSA-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen Nr. 5, 1989, Seite 305–307) weist einen Druckkörper auf, an dessen Heck vertikale und horizontale Stabilisierungsflossen, zwei Tiefenruderklappen und seitlich befestigte, parallel zur Längsachse ausgerichtete Pylone angeordnet sind, die jeweils einen Propellerantrieb aufnehmen. Im hydrodynamischen Neutralpunkt des Druckkörpers ist ein Vertikalantrieb für Vertikalbewegungen des Fahrzeugs vorgesehen. Am Fuße der vertikalen Stabilisierungsflosse ist auf die in Schwimmlage oben liegende Oberseite des Druckkörpers ein batteriebetriebener Transponder aufgesetzt, der zur akustischen Verfolgung des Unterwasserfahrzeugs durch ein auf einem Mutterschiff installiertes Trackingsonar dient. Im oberen Bereich der vertikalen Stabilisierungsflosse ist ein sog. Flasher angeordnet, der nach seiner Aktivierung Lichtblitze aussendet. Der Flasher wird nach Auftauchen des Unterwasserfahrzeugs automatisch aktiviert und dient zum Markieren des aufgetauchten Unterwasserfahrzeugs zwecks schnellerem Auffinden durch Sichtkontakt. Während seiner Tauchmission wird das Unterwasserfahrzeug über ein mit dem Mutterschiff verbundenes Steuerkabel von einer auf dem Mutterschiff installierten Operationszentrale ferngesteuert.

Bei unbemannten Unterwasserfahrzeugen des Typs SEEFUCHS oder SEEWOLF der Firma ATLAS ELEKTRONIK sind Transponder und Flasher in einem auf die Körperhülle des Druckkörpers aufgesetzten Dom angeordnet. Flasher und Transponder sind über elektrische Verbindungskabel, die durch eine vom Dom abgedeckte Ausnehmung in der Körperhülle hindurchgeführt sind, mit im Innenraum des Druckkörpers angeordneten Elektronikgeräten und Stromversorgungseinheiten verbunden. Solche unbemannten Unterwasserfahrzeuge können auch für einen autonomen Betrieb eingesetzt werden, d.h. dass sie nach Aussetzen von einem Mutterschiff selbsttätig ohne Rückkopplung zum Mutterschiff ihre vorprogrammierte Mission durchführen. Diese Unterwasserfahrzeuge sind daher mit geeigneten Navigationseinrichtungen ausgerüstet, die vorprogrammierte Fahrten unter Wasser ermöglichen.

Ein bekanntes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug ( DE 101 51 279 C2 ) besitzt Navigationssensoren zur Messung von für die Navigation des Fahrzeugs erforderlichen Navigationsdaten, einen Datenspeicher, in dem die während der Fahrt unter Wasser in Zeitintervalle gemessenen Navigationsdaten abgespeichert werden, sowie einen Navigationskern mit einem Navigationsrechner zur Verarbeitung der Navigationsdaten. Zur weiteren Kursbestimmung ist ein Positionssensor, vorzugsweise ein GPS-Empfänger, vorhanden, der im aufgetauchten Zustand des Unterwasserfahrzeugs dessen Position hochgenau vermisst.

Mittels des GPS-Empfängers wird zu Beginn und am Ende einer Fahrstrecke die Position des Unterwasserfahrzeugs gemessen und dem Navigationskern zur Korrektur der Navigationsdaten zugeführt.

Eine bekannte Boje ( DE 101 15 194 A1 ) weist einen kugelartigen Schwimmkörper mit einem druckfesten Dom zur Aufnahme mindestens einer Antenne und mindestens einem Sensor auf. Der Dom ist aus einem für Hochfrequenz durchlässigen Material hergestellt. Die Antenne ist zum Empfang von GPS-Signalen ausgebildet. Als Sensoren sind optische Sensoren, Bildaufnehmer und Drucksensoren zur Tauchtiefenmessung vorgesehen.

Ein bekanntes, fernlenkbares, unbemanntes Aufklärungsfahrzeug, das zum Aussetzen von einem U-Boot aus konzipiert ist ( DE 44 40 150 C2 ) besitzt ein Kopfteil, in dem Sensoren zur Auffassung von akustischen und bildhaften Informationen untergebracht sind. In Aufklärungsstellung des Aufklärungsfahrzeugs weist das Kopfteil nach oben und wird aus dem übrigen Fahrzeugteil ausgefahren, so dass es aus dem Wasser herausragt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Navigation von autonom operierenden, unbemannten Unterwasserfahrzeugen durch räumlich optimal integrierte Zusatzgeräte mit geringem technischen Fertigungsaufwand zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Unterwasserfahrzeug hat den Vorteil, dass das Unterwasserfahrzeug durch Auftauchen in der Lage ist, seine momentane Position mittels des GPS-Empfängers sehr genau zu bestimmen und damit Positionsfehler, die bei Koppelnavigation über längere Wegstrecken auftreten, kompensieren zu können. Die erfindungsgemäße Installation des GPS-Empfängers in den am Druckkörper vorhandenen Dom hilft der Vermeidung eines weiteren mechanischen Eingriffs in die Körperhülle des Druckkörpers zur Montage des GPS-Empfängers und zur Durchführung der Verbindungskabel zu den im Innenraum angeordneten Navigationskomponenten. Die bevorzugte Unterbringung des GPS-Empfängers in dem hüllenfernen, obersten Bereich des Domes, gewährleistet, dass die Empfangsantenne nach Auftauchen des Unterwasserfahrzeugs sicher aus dem Wasser gebracht und damit empfangsbereit ist.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeugs mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs,
2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in 1, teilweise geschnitten.
Das in 1 perspektivisch dargestellte, unbemannte Unterwasserfahrzeug weist einen hohlen Druckkörper 11 mit einer einen Innenraum 10 druckdicht umschließenden Körperhülle 111 (2), ein Antriebsaggregat mit vier elektrischen Propellerantrieben 12, von denen jeweils zwei übereinander auf der Backbord- und Steuerbordseite des Druckkörpers 11 angeordnet sind, sowie je zwei vertikal und zwei horizontal ausgerichtete Stabilisierungsflossen 13, 14 auf. Die Propellerantriebe 12 sind in Antriebsrohren 15 aufgenommen, die am Druckkörper 11 angeflanscht sind, und stehen mit ihren Propellern 16 am heckseitigen Ende der Antriebsrohre 15 vor. Das Unterwasserfahrzeug ist mit verschiedenen Komponenten zur Durchführung von verschiedenartigen Missionen ausgestattet. So ist unterseitig am Bug des Druckkörpers 11 ein Nahbereichssonar 31 angeordnet, in dem bugseitigen Ende eines z.B. backbordseitigen Antriebsrohrs 15 eine Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt und in dem bugseitigen Ende eines weiteren, z.B. steuerbordseitigen Antriebsrohrs 15 eine TV-Kamera integriert. Außerdem können backbord- und steuerbordseitig am Druckkörper 11 noch Seitensichtantennen befestigt werden. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Komponenten bis auf das Nahbereichssonar 31 in 1 nicht dargestellt.
Das Unterwasserfahrzeug verfügt über eine Navigationseinrichtung, die eine autonome Unterwasserfahrt längs einer vorprogrammierten Wegstrecke ermöglicht. Als zusätzliche Navigationshilfe besitzt das Unterwasserfahrzeug einen GPS-Empfänger 17, der nach Auftauchen des Unterwasserfahrzeugs eine exakte Positionsbestimmung des Unterwasserfahrzeugs ermöglicht. Mit Hilfe der aus dem GPS-Empfänger 17 erhaltenen Positionsdaten können Koppelfehler bei der von der Navigationseinrichtung durchgeführten Koppelnavigation, die z.B. durch Drift des Unterwasserfahrzeugs im Wasser hervorgerufen werden, von Zeit zu Zeit kompensiert und so der Wegfehler, der von dem Unterwasserfahrzeug zurückgelegten Missionsstrecke minimiert werden.
Wie in der Schnittdarstellung der 2 zu sehen ist, ist der GPS-Empfänger 17 als baukleiner Komplettmodul in einem Dom 18 angeordnet, der auf der in Schwimmlage des Druckkörpers 11 obenliegenden Oberseite des Druckkörpers 11 von diesem emporragt. Der Dom 18 ist auf der Körperhülle 111 befestigt und steht über eine von ihm abgedeckte Durchgangsöffnung 19 in der Körperhülle 111 mit dem Innenraum 10 in Verbindung. Der Dom 18 hat ein topfförmiges Gehäuse 20 mit einem verstärkten Topfboden, der an die Außenkontur der Körperhülle 111 angepasst und dicht auf der Körperhülle 111 aufgepresst ist. Zum Befestigen des Doms 18 dient ein hohler Schraubzapfen 21, der in ein in die Durchgangsöffnung 19 eingestochenes Innengewinde 22 einschraubbar ist.
Neben dem GPS-Empfänger 17 sind im Dom 18 noch ein in 2 strichliniert angedeuteter Transponder 23 und ein optischer Signalerzeuger 24 mit mehreren Blitzlampen 25 angeordnet, von denen in 2 zwei zu sehen sind. Der Transponder 23, der auf ein vorzugsweise codiertes, akustisches Empfangsignal hin ein vorzugsweise codiertes akustisches Sendesignal aussendet, dient der akustischen Verfolgung des Unterwasserfahrzeugs mittels eines sog. Trackingsonars, das auf einem die Mission leitenden Mutterfahrzeug, z.B. Oberflächenschiff, installiert ist. Der optische Signalerzeuger 24, der nach Auftauchen des Unterwasserfahrzeugs aktiviert wird und über die Blitzlampen 25 Lichtimpulse aussendet, dient zum erleichterten Herstellen des Sichtkontakts zum aufgetauchten Unterwasserfahrzeug zwecks Wiederaufnehmen des Unterwasserfahrzeugs nach beendeter Mission durch das Mutterfahrzeug.
Der Transponder 23 ist im druckkörpernahen, unteren Bereich des Doms 18, der GPS-Empfänger 17 in dem druckkörperfernen, obersten Bereich des Doms 18 und der optische Signalerzeuger 24 unmittelbar unterhalb des GPS-Empfängers 17 angeordnet. Alle elektrischen Verbindungsleitungen 26, 27, 28 zu den genannten Komponenten sind durch den hohlen Schraubzapfen 21 in den Innenraum 10 des Druckkörpers 11 geführt und dort mit entsprechenden Elektronikgeräten verschaltet.
Bei der Montage werden die genannten Komponenten in das topfförmige Gehäuse 20 des Doms 18, das aus einem schalltransparentem Kunststoff besteht, nacheinander eingesetzt und in dem Gehäuse 20 vergossen. Im Bereich des optischen Signalerzeugers 24 besteht das Gehäuse 20 aus einem transparenten Kunststoff, und auch der optische Signalerzeuger 24 ist in einem transparentem Umguss 29 eingebettet. Der GPS-Empfänger 17, der als letzte Komponente montiert wird, ragt teilweise in den Installationsbereich des optischen Signalerzeugers 24 hinein. Das Topfende des topfförmigen Gehäuses 20 ist mit einem Kunststoffumguss 30 wasserdicht verschlossen, der auch den GPS-Empfänger 17 räumlich im Dom 18 festlegt.

Claims

Unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit einem Druckkörper (11), der eine einen Innenraum (10) umschließende Körperhülle (111) aufweist, und mit einem von der in Schwimmlage des Druckkörpers (11) oben liegenden Oberseite des Druckkörpers (11) emporragenden Dom (18), der auf der Körperhülle (111) befestigt ist und über eine von ihm abgedeckte Durchgangsöffnung (19) in der Körperhülle (111) mit dem Innenraum (10) in Verbindung steht und einen optischen Signalerzeuger (24) mit mindestens einer Blitzlampe (25) sowie einen Transponder (23) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Dom (18) ein topfförmiges Gehäuse (20) aus Kunststoff mit mindestens einem nahe seines druckkörperfernen Stirnendes liegenden, transparenten Gehäusebereich aufweist, dass ein GPS-Empfänger (17) in das druckkörperferne Stirnende des Gehäuses (20) eingesetzt und darin mit dem Gehäuse (20) vergossen ist und dass der optische Signalerzeuger (24) im transparenten Gehäusebereich unterhalb des GPS-Empfängers (17) und oberhalb des im druckkörpernahen Gehäusebereich liegenden Transponders (23) angeordnet ist.