DE102013016645B3 - System for energy transmission from ship to submarine vehicle i.e. torpedo, has optical fiber for transmitting energy from platform to another platform, where transmitted energy is partially used for driving heat engine of latter platform - Google Patents

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Abstract

The system (1) has a platform (12a) i.e. ship, and another platform (12b) moved relative to the former platform. The former platform is designed for providing and/or generating energy, and an optical fiber (18) is arranged between the platforms. The optical fiber is designed for optical transmission of energy from the former platform to the latter platform, where the optically transmitted energy is partially used for driving a heat engine of the latter platform. The optical fiber is provided for connecting the platforms, where the heat engine is designed with a closed process gas guide.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebstechnologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Aufbau zur Energieversorgung bzw. Energieübertragung von einer ersten Plattform zu einer zweiten Plattform. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Energieübertragung zu einem Unterwasserfahrzeug, insbesondere unbemannt, auch: Torpedo, zu dessen Betrieb, insbesondere zu dessen Antrieb, wobei die Energieübertragung von einer Basisstation, z. B. einem Träger zu dem genannten Unterwasserfahrzeug mittels durch einen Lichtwellenleiter (LWL) geleiteter, optischer Strahlungsenergie erfolgt.The present invention relates to drive technology. In particular, the present invention relates to a structure for power supply or energy transfer from a first platform to a second platform. In particular, the present invention relates to the transmission of energy to an underwater vehicle, in particular unmanned, also: torpedo, for its operation, in particular for its drive, wherein the energy transfer from a base station, for. B. a carrier to said underwater vehicle by means of an optical waveguide (LWL) guided, optical radiation energy.

Der Stand der Technik im Bereich der Laserquellen, insbesondere im Bereich der elektrisch gepumpten Halbleiterlaser („Diodenlaser”), der Festkörper-Laserquellen („Faserlaser”) und der zugehörigen Optik ermöglichen es, optische Leistungen im Bereich vieler Kilowatt, bis zu 100 kW und mehr, mit hohem Wirkungsgrad, elektrisch bzw. optisch von 25% und mehr, zu erzeugen, zu handhaben und zu fokussieren. Dabei entspricht es dem Stand der Technik, dass solche Halbleiter- bzw. Festkörper-Laserquellen höchster Leistung und Wirkungsgrades vorzugsweise im nahen Infrarotbereich, d. h. bei Wellenlängen von ca. 800 nm bis ca. 1,5 μm, arbeiten.The state of the art in the field of laser sources, in particular in the field of electrically pumped semiconductor lasers ("diode laser"), the solid-state laser sources ("fiber") and the associated optics allow optical power in the range of many kilowatts, up to 100 kW and more, with high efficiency, electrical or optical of 25% or more, to produce, handle and focus. It corresponds to the prior art that such semiconductor or solid-state laser sources highest power and efficiency, preferably in the near infrared range, d. H. at wavelengths of about 800 nm to about 1.5 microns, work.

Weiter ermöglicht es der Stand der Technik im Bereich der Lichtwellenleiter (LWL) bzw. optischen Fasern, insbesondere durch die Entwicklung von Lichtwellenleitern mit geringer Dämpfung, einerseits große Datenmengen zuverlässig im Duplexverfahren über viele km zu übertragen („optische Telekommunikation”). Andererseits mögen hohe optische Strahlungsleistungen im Multi-kW-Bereich von einer optischen Quelle zu einem abgesetzt von dieser angeordneten Stelle übertragen werden. Anwendungen solcher Hochleistungslichtwellenleiter liegen z. B. im Bereich von fasergeführten Materialbearbeitungsanlagen, wobei übliche Übertragungswege im Bereich von einigen Metern liegen. Der begrenzende Faktor für diese Übertragungswege liegt, neben der Anwendungsanforderung, im Bereich der für die beabsichtigte Anwendung negativen Veränderung der Strahleigenschaften durch Modenmischung, Dispersion und nichtlineare optische Effekte.Furthermore, the state of the art in the field of optical waveguides (optical fiber) or optical fibers, in particular by the development of optical waveguides with low attenuation, on the one hand reliably transmit large amounts of data in the duplex method over many kilometers ("optical telecommunications"). On the other hand, high optical radiation powers in the multi-kW range may be transmitted from an optical source to a remote location. Applications of such high-power optical fibers are z. As in the field of fiber-guided material processing equipment, with conventional transmission paths are in the range of a few meters. The limiting factor for these transmission paths, apart from the application requirement, lies in the range of the beam properties due to mode mixing, dispersion and nonlinear optical effects, which is negative for the intended application.

Denkbar ist, optische Strahlungsleistungen im hohen Multi-kW-Bereich über große Entfernungen, z. B. mehrere Kilometer, zu übertragen. Beim sogenannten „laser drilling” wird beim Bohren im Gestein, z. B. bei der Öl- und Gasprospektion, die Strahlung eines Lasers dazu benutzt, auszubohrendes Gestein stark zu erwärmen und dadurch dessen mechanische Festigkeit herabzusetzen, um das anschließende Fördern mittels eines Bohrgestänges zu erleichtern. Dabei wird die Strahlung des Lasers über eine Lichtleitfaser zum Kopf eines Bohrgestänges geführt und dort verwendet wird.It is conceivable optical radiation power in the high multi-kW range over long distances, z. B. several miles to transfer. When so-called "laser drilling" when drilling in the rock, z. As in the oil and gas prospecting, the radiation of a laser used to strongly heat auszubohrendes rock and thereby reduce its mechanical strength to facilitate the subsequent conveying by means of a drill string. The radiation of the laser is guided via an optical fiber to the head of a drill pipe and used there.

Bereits in der Vergangenheit hat es Bestrebungen gegeben, das Prinzip der Energieübertragung mittels von durch Hochleistungslaser erzeugter und im Freistrahl übertragener Strahlungsleistung für Antriebszwecke zu nutzen. Dieses als „laser propulsion” bezeichnete Prinzip beruht darauf, an dem anzutreibenden Objekt mittels Ablation oder durch Plasmabildung an einem Hilfsmedium einen Rückstoß zu erzeugen, welcher das Objekt in der Folge reaktiv antreibt. Eine andere Abart einer solchen Energieübertragung geht von dem Versuch aus, die optische Strahlungsenergie eines auf ein Luftfahrzeug im Freiraum gerichteten Laserstrahls mittels photovoltaischer Elemente, z. B. Solarzellen, zunächst in elektrische Energie und im Weiteren mittels elektromotorischer Antriebe in Auftrieb oder Vortrieb umzusetzen, sowie ggf. vorhandene Hilfsaggregate damit zu speisen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in US 6,364,253 B1 beschrieben.Already in the past there have been attempts to use the principle of energy transfer by means of generated by high-power laser and transmitted in the free jet radiation power for drive purposes. This principle, referred to as "laser propulsion", is based on generating a recoil on the object to be driven by means of ablation or by plasma formation on an auxiliary medium, which reactively drives the object in the sequence. Another variant of such energy transfer is based on the attempt, the optical radiation energy of a directed to an aircraft in the free space laser beam by means of photovoltaic elements, eg. As solar cells, first in electrical energy and then implement by means of electric motor drives in buoyancy or propulsion, and possibly to feed existing auxiliary equipment with it. Such a method is for example in US 6,364,253 B1 described.

Da die vorher genannten Laserquellen vorzugsweise im nahen Infrarotbereich arbeiten, verhindert eine solche Freistrahlübertragung auch im Wasser bzw. Unterwasser. Einerseits ist die intrinsische Absorption des Wassers für solche Wellenlängen bereits viel zu hoch, andererseits käme es zu erheblichen Streuverlusten durch in natürlichem Wasser enthaltenen Schwebstoffe.Since the aforementioned laser sources operate preferably in the near infrared range, such a free jet transmission also prevents water or underwater. On the one hand, the intrinsic absorption of the water for such wavelengths is already too high, on the other hand, there would be considerable wastage due to suspended matter contained in natural water.

DE 10 2009 058 879 A1 beschreibt ein elektrisches Energiespeichersystem eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Das Energiespeichersystem weist mehrere elektrische Komponenten auf, welche ausgeführt sind, Datensignale wie Sensormesswerte über eine Übertragungsstrecke zu übertragen. Die Übertragungsstrecke kann eine optische Faser sowie einen elektrischen Leiter aufweisen, wobei die Datensignale über die optische Faser und elektrische Leistung über den elektrischen Leiter übertragen werden. DE 10 2009 058 879 A1 describes an electrical energy storage system of an electric or hybrid vehicle. The energy storage system has a plurality of electrical components, which are designed to transmit data signals such as sensor measured values over a transmission path. The transmission path may comprise an optical fiber and an electrical conductor, wherein the data signals are transmitted via the optical fiber and electrical power via the electrical conductor.

US 2012/0256005 A1 beschreibt ein Verbindungskabel für eine elektrische und optische Verbindung von zwei Vorrichtungen, zwischen denen über das Verbindungskabel elektrische Energie oder Datensignale übertragen werden können. US 2012/0256005 A1 describes a connecting cable for an electrical and optical connection of two devices, between which electrical energy or data signals can be transmitted via the connecting cable.

DE 10 2011 115 657 A1 beschreibt ein maritimes Rechenzentrum, welches unter Wasser angeordnet ist um die Kühlleistung bzw. thermische Leitfähigkeit des umgebenden Wassers zum Kühlen von Komponenten des Rechenzentrums zu nutzen. Das Rechenzentrum erhält seine Energieversorgung von einem Strömungskraftwerk, welches in der Umgebung des Rechenzentrums installiert ist. Die Datenübertragung zu bzw. von dem Rechenzentrum erfolgt über eine optische Datenleitung. DE 10 2011 115 657 A1 describes a marine datacenter that is placed underwater to use the cooling power or thermal conductivity of the surrounding water to cool components of the data center. The data center receives its power from a hydroelectric power station installed in the data center environment. The data transmission to or from the data center takes place via an optical data line.

DE 41 23 489 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur leitungsgebundenen Daten- und Energieübertragung mittels Lichtenergie über einen Lichtwellenleiter. Der Lichtwellenleiter verbindet eine Sensoreinheit mit einer Datenverwerteinrichtung. Die Sensoreinheit weist einen optisch-elektrischen Energiewandler auf, welcher einen Meßwertaufnehmer der Sensoreinheit mit elektrischer Energie versorgt. DE 41 23 489 C2 describes a device for conducted data and energy transmission by means of light energy via an optical waveguide. The optical waveguide connects a sensor unit to a data processing device. The sensor unit has an optical-electrical energy converter, which supplies a transducer of the sensor unit with electrical energy.

DE 10 2007 043 888 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Versorgung eines Verbrauchers mit Energie über ein Versorgungsnetzwerk. Eine Verbraucherabnahmestelle kann zur speiseseitigen Steuerung der Energieversorgung des Verbrauchers über eine Kommunikationsübertragungseinheit mit einer Energieversorgungseinheit verbunden sein. Diese Verbindung ist eine übliche Datenkommunikationsverbindung und kann eine Glasfaserleitung aufweisen. DE 10 2007 043 888 A1 describes a device for supplying power to a consumer via a utility network. A consumer acceptance point can be connected to the supply-side control of the power supply of the consumer via a communication transmission unit with a power supply unit. This connection is a common data communication connection and may include a fiber optic cable.

Erfindungsgemäß wird ein System bereitgestellt das insbesondere zum Antrieb einer Plattform Energie unter Verwendung einer optischen Faser überträgt und so der Plattform zur Verwendung der Energie bereitstellt.According to the invention, a system is provided which, in particular for driving a platform, transfers energy using an optical fiber and thus provides the platform for the use of the energy.

Demgemäß wird ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Accordingly, a system according to the independent claims is indicated. Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.

Gemäß einer exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein System angezeigt, aufweisend eine ersten Plattform und eine zweite Plattform, wobei die ersten Plattform eingerichtet ist zur Bereitstellung und/oder Erzeugung von Energie, wobei eine optische Faser zwischen der ersten Plattform und der zweiten Plattform vorgesehen ist, wobei die optische Faser eingerichtet ist zur Übertragung der Energie von der ersten Plattform zur zweiten Plattform und wobei die übertragenen Energie zumindest teilweise zum Antrieb der zweiten Plattform verwendet wird.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is shown a system comprising a first platform and a second platform, the first platform configured to provide and / or generate energy, wherein an optical fiber is provided between the first platform and the second platform wherein the optical fiber is configured to transfer the energy from the first platform to the second platform, and wherein the transmitted energy is at least partially used to drive the second platform.

Die Durchführung von Tätigkeiten unter Wasser, speziell in großen Tiefen und über längere Zeiträume stellt für den Menschen trotz der Fortschritte im Bau von Unterwasserfahrzeugen eine Herausforderung, eine Unbequemlichkeit wegen der damit verbundenen physischen Einschränkungen und auch eine große Gefahr dar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Tätigkeit selbst mit weiteren Gefahren verbunden ist, z. B. beim Minenlegen oder -räumen, bei der Erkundung und Bergung gefährlicher Stoffe, bis hin zu dem Extrem eines Torpedos, der die Aufgabe hat, einen Sprengkopf zu einem Ziel zu verbringen und sich im Zuge der Mission selbst zu zerstören. Es existieren unbemannte Unterwasserfahrzeuge, welche solche Aufgaben teilweise autonom, teilweise ferngesteuert von einer Basisstation bzw. einem Träger, auf jeden Fall aber ohne Besatzung wahrnehmen können.Performing underwater activities, especially at great depths and over long periods of time, is a challenge, an inconvenience due to the physical constraints involved and also a great danger to humans, despite the progress made in the construction of submersibles the activity itself is associated with other risks, eg. As in mine laying or clearing, in the exploration and recovery of dangerous substances, to the extreme of a torpedo, which has the task to spend a warhead to a target and to destroy itself in the course of the mission itself. There are unmanned underwater vehicles, which can perform such tasks partially autonomous, partly remotely controlled by a base station or a carrier, but in any case without crew.

Bekannt sind solche unbemannten Unterwasserfahrzeuge (UUV) heute in mehreren Ausprägungen. Zur Erkundung, d. h. der Hauptzweck eines solchen Fahrzeuges liegt in der Erfassung der Situation/Umwelt, welche wg. schlechter Sicht, mangelhaftem Lagebild und dergleichen nicht aus der Entfernung möglich ist. Weiterhin können UUVs zur Manipulation verwendet werden, d. h. der Hauptzweck eines solchen Fahrzeuges liegt in der Verrichtung einer praktischen Handhabung (z. B. Schweißen, Schneiden, Bergen, Räumen, Verbringen), welche eine physische Anwesenheit am Ort der Verrichtung erfordert. Auch Torpedos stellen eine spezielle Ausprägung von UUVs dar, wobei auch Mischformen der genannten Ausprägungen denkbar sind.Such unmanned underwater vehicles (UUV) are known today in several forms. To explore, d. H. the main purpose of such a vehicle is the detection of the situation / environment, which wg. poor visibility, poor situation and the like is not possible from a distance. Furthermore, UUVs can be used for manipulation, i. H. the main purpose of such a vehicle is to perform a practical operation (eg welding, cutting, salvaging, clearing, moving) which requires a physical presence at the place of performance. Also, torpedoes represent a special expression of UUVs, whereby mixed forms of the mentioned forms are conceivable.

Die Einsatzdauer eines solchen unbemannten Unterwasserfahrzeuges für eine Mission wird, da es von einem Träger aus ferngesteuert wird, nicht mehr durch die Durchhaltefähigkeit einer Besatzung (einschließlich der Kapazität der für deren Lebenserhaltung erforderlichen Ressourcen) begrenzt. Vielmehr stellt die Menge der für dessen Betrieb selbst in diesem Fahrzeug vorgehaltenen Ressourcen den begrenzenden Faktor dar. Eine wesentliche solche Ressource ist dabei die für den Antrieb oder die Versorgung von Hilfssystemen (z. B. Sensorik) verfügbare Energiemenge. Die mögliche Einsatzdauer ließe sich also erheblich ausdehnen, evtl. sogar bis zum Dauerbetrieb, wenn ein solches Fahrzeug von außerhalb, z. B. von einem zu dessen Kontrolle eingesetzten Träger, mit Energie versorgt wird.The mission time of such an unmanned underwater vehicle for a mission, as it is remotely controlled from a carrier, is no longer limited by the stamina of a crew (including the resources required to maintain it). Rather, the amount of resources reserved for its operation, even in this vehicle, is the limiting factor. An essential such resource is the amount of energy available for driving or supplying auxiliary systems (eg, sensors). The possible duration of use could thus be extended considerably, possibly even to continuous operation, if such a vehicle from outside, z. B. from a carrier used to control, is supplied with energy.

Je nach Art des Unterwasserfahrzeugs wirkt sich die begrenzte Einsatzdauer dabei in unterschiedlicher Weise aus, z. B. durch begrenzte Reichweite (oft in Verbindung mit einer Einschränkung der Maximalgeschwindigkeit, durch begrenzte Verharrungszeit an einem vorgesehenen Ort/in einem bestimmten Gebiet bzw. durch eine begrenzte Suchstrecke oder eine Begrenzung des möglichen Suchprofils. Hinzu kommt, dass beim Betrieb eines solchen Unterwasserfahrzeugs nach Erschöpfung der vorhandenen, z. B. elektrischen Energiespeicher und Rückkehr zum Träger am Ende einer solchen Mission eine gewisse Zeitspanne erforderlich ist, um dieses z. B. durch Aufladen oder auch Austausch der Energiespeicher für den nächsten Einsatz vorzubereiten. Hierdurch wird die Verfügbarkeit eines solchen Systems stark eingeschränkt.Depending on the type of underwater vehicle affects the limited duration of use in different ways, z. Limited range (often in conjunction with maximum speed limitation, limited time spent in a designated location / area or limited search distance or limitation on the possible search profile) Exhaustion of existing, eg electrical energy storage and return to the carrier at the end of such a mission a certain period of time is required to prepare this, for example, by charging or exchange of energy storage for the next use Systems severely restricted.

Unabhängig von der Frage der begrenzten Einsatzdauer ist weiter festzustellen, dass speziell elektrochemische Energiespeicher einen erheblichen Bedarf an Platz und Masse aufweisen, welche bei einer vorgegebenen Gesamtmasse und/oder vorgegebenem Bauraum zu erheblichen Einschränkungen hinsichtlich der möglichen Nutzlast mit sich bringen mag. Eine Speicherung elektrischer Energie mag grundsätzlich z. B. mittels Schwungradspeichern, elektrochemischen Akkumulatoren oder auch hochkapazitiven Kondensatoren („Supercaps”) erfolgen. Dabei erreichbar sind gravimetrische Speicherdichten von 100 Wh/kg (entsprechend 360 kJ/kg) bis hin zu 500–1000 Wh/kg (entsprechend 1800–3600 kJ/kg), im Vergleich zu einer gravimetrischen Energiedichte von typ. 40 MJ/kg bei auf direkten chemischen Speichern („Treibstoffe”) basierenden Antrieben.Irrespective of the question of the limited duration of use, it should also be noted that especially electrochemical energy stores have a considerable need for space and mass, which at a given total mass and / or predetermined installation space is considerable Restrictions on the possible payload. A storage of electrical energy may basically z. B. by flywheel storage, electrochemical batteries or high capacity capacitors ("supercaps"). Achievable are gravimetric storage densities of 100 Wh / kg (corresponding to 360 kJ / kg) up to 500-1000 Wh / kg (corresponding to 1800-3600 kJ / kg), compared to a gravimetric energy density of typically 40 MJ / kg on direct chemical storage ("fuels") based drives.

Trotz weitgehender Automatisierung solcher unbemannten Unterwasserfahrzeuge durch Fortschritte in der Sensorik, Signalverarbeitung und der auf Algorithmen gestützten Entscheidungsfindung existiert nach wie vor eine große Anzahl von Aufgaben, bei denen auf die menschliche Urteilsfähigkeit nicht verzichtet werden kann oder soll. Da eine Besatzung, welche eine solche Aufgabe übernehmen kann, auf dem unbemannten Fahrzeug der Natur der Sache nach nicht vorhanden ist, kann diese nur von Bedienern, welche sich z. B. auf dem Träger, auf jeden Fall aber an anderer Stelle aufhalten, übernommen werden. Um solchen Bedienern eine Entscheidungsfindung und eine Einflussnahme auf das Geschehen zu ermöglichen, ist der Austausch von Daten zwischen dem Unterwasserfahrzeug und der zu dessen Kontrolle vorhandenen Bedieneinheit vonnöten. Hierbei handelt es sich regelmäßig um am Ort des Fahrzeugs/vom Fahrzeug aus erfasste Sensordaten, welche den Bedienern eine Zustands- und Lagebeurteilung ermöglichen sollen, sowie um Steuerdaten, welche den Bedienern eine Kontrolle über das zukünftige Verhalten dieses Fahrzeugs ermöglichen sollen, welche im einfachsten Fall in einer Lenkung, d. h. einer Einflussnahme auf die Bewegungsrichtung im Raum besteht.Despite extensive automation of such unmanned underwater vehicles through advances in sensor technology, signal processing, and algorithm-based decision making, a large number of tasks still exist or can not be dispensed with in human judgment. Since a crew who can take on such a task on the unmanned vehicle of the nature of the thing is not present, this can only be done by operators who z. B. on the carrier, but in any case at other locations, be adopted. In order to allow such operators to make decisions and to influence what is happening, it is necessary to exchange data between the underwater vehicle and the control unit for controlling it. These are typically sensor data collected at the vehicle location / vehicle to provide operators with a condition and attitude assessment, as well as control data to allow operators to control the future behavior of that vehicle, which in the simplest case in a steering, d. H. an influence on the direction of movement in the room exists.

Für den Datenaustausch sind verschiedene, jeweils mit spezifischen Vor- und Nachteilen behaftete Technologien bekannt, z. B. über sich im Wasser ausbreitenden (Ultra-)Schall, (Laser-)Licht, elektromagnetische Wellen (sehr großer Wellenlänge), durch Leitungen übertragene elektrische Signale („drahtgelenkt”) bzw. optische Signale („fasergelenkt”). Diese Ansätze sind dabei jedoch meist detektierbar, störbar/störanfällig, weisen eine begrenzte Reichweite, eine begrenzte bis sehr geringe Datenrate auf und erfordern, je nach Technologie, sehr große/lange Antennen. Hierbei hat sich der Datenaustausch über Lichtwellenleiter in vielen Fällen als brauchbarer Kompromiss herausgestellt, so dass sowohl Torpedos als auch UUVs zur Erkundung oder Manipulation mit solchen Datenübertragungssystemen ausgestattet werden.For the data exchange different, each with specific advantages and disadvantages associated technologies are known, for. B. (water) propagating in the water (ultra) sound, (laser) light, electromagnetic waves (very large wavelength), transmitted through lines electrical signals ("wire-steered") or optical signals ("fiber-steered"). However, these approaches are usually detectable, disturbing / prone to failure, have a limited range, a limited to very low data rate and require, depending on the technology, very large / long antennas. Here, the data exchange via optical fibers has proven in many cases as a useful compromise, so that both torpedoes and UUVs are equipped for exploration or manipulation with such data transmission systems.

Ein typisches Torpedo hat einen Durchmesser von ca. 50 cm. Bei einer typ. Geschwindigkeit von 90 km/h, entsprechend 25 m/s, ergibt sich damit eine dynamische Wasserverdrängung von ca. 5 m3/s. Selbst wenn davon nur 1%, also 50 l/s, als Teilstrom abgezweigt und zur Kühlung bzw. Abfuhr der Verlustwärme eingesetzt wird, ergibt sich eine Kühlleistung von 200 kW/K. Auch Verlustleistungen von mehr als 100 kW führen also nur zu einer Erwärmung des Kühlwasserstroms von weniger als einem Grad Celsius. Das untere Temperaturniveau einer Wärmekraftmaschine mag damit als konstant und der Wassertemperatur (4–10°C) entsprechend angenommen werden.A typical torpedo has a diameter of about 50 cm. At a typical speed of 90 km / h, corresponding to 25 m / s, this results in a dynamic displacement of about 5 m 3 / s. Even if only 1%, ie 50 l / s, is branched off as a partial flow and used for cooling or dissipation of the lost heat, this results in a cooling capacity of 200 kW / K. Even power losses of more than 100 kW thus only lead to a warming of the cooling water flow of less than one degree Celsius. The lower temperature level of a heat engine may thus be assumed as constant and the water temperature (4-10 ° C) accordingly.

Bei zur Erkundung eingesetzten Unterwasserfahrzeugen sind die Geschwindigkeiten deutlich geringer, dementsprechend auch die daraus resultierenden Volumenströme und Kühlleistungen. Allerdings sind auch die hierfür einzusetzenden Antriebsleistungen deutlich reduziert, so dass sich insgesamt kein ungünstigeres Bild ergibt.In underwater vehicles used for exploration, the speeds are significantly lower, and accordingly, the resulting volume flows and cooling capacities. However, the drive powers to be used for this purpose are also significantly reduced, so that overall no less unfavorable picture results.

Bei Unterwasserfahrzeuge mag es auftreten, wenn sich mit dem Verbrauch eines vorhandenen Energievorrates auch die Masse des Fahrzeuges ändert, dass damit das Auftriebsgleichgewicht aus der Balance gerät. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn die Medien eines als Druckgasspeicher oder als chemischer Treibstoff mitgeführten Energievorrates während des Betriebs nach außen abgegeben werden, sei es, weil auf diese Weise die Verlustwärme einer Wärmekraftmaschine ganz oder teilweise abgeführt wird, oder weil es, z. B. aus Platzgründen, unmöglich ist, die am Auslass einer Antriebsmaschine anfallenden Medien, z. B. Abgase, auf dem vorliegenden Druckniveau an Bord des Fahrzeuges bis zur Beendigung der Mission weiter mitzuführen. Bei Unterwasserfahrzeugen, welche ihre Energie aus einem elektrischen Energiespeicher, z. B. Akku, beziehen, ist das Problem in der Regel nicht gegeben ebenso wie bei Fahrzeugen, welche ihre Energie über eine Versorgungsleitung von außen, z. B. von einer Basisstation beziehen mögen.In underwater vehicles, it may occur when the consumption of an existing energy supply also changes the mass of the vehicle, so that the buoyancy balance is out of balance. This can be the case, for example, when the media of a stored as compressed gas storage or as chemical fuel power reserve are discharged during operation to the outside, either because in this way the heat loss of a heat engine is completely or partially dissipated, or because it, z. B. for reasons of space, is impossible, the resulting at the outlet of a prime mover media, eg. As exhaust gases, carry on the present pressure level on board the vehicle until the end of the mission on. For underwater vehicles, which use their energy from an electrical energy storage, eg. As battery, refer, the problem is not usually given as well as in vehicles, which use their energy through a supply line from the outside, eg. B. from a base station like.

Unabhängig von der Art der Ausführung des eigentlichen laseraktiven Mediums als Stab-, Slab-, Faser- oder Scheibenlaser einer Laserquelle, mag es sich bei einem solchen System um sogenannte diodengepumpte Laser handeln, meist Festkörperlaser, wobei auch Flüssigkeits-, Gas- oder Metalldampflaser realisiert werden mögen). D. h. die Umwandlung der primären Energie in Form elektrischer Energie in Strahlungsenergie zur optischen Anregung des laseraktiven Mediums findet durch eine (große) Anzahl von Halbleiterlasern bzw. Diodenlaser statt. Auch eine direkte Verwendung der von den Halbleiterlasern ausgesandten Strahlung kommt in Betracht. Hierbei liegt der Wirkungsgrad für die Umwandlung elektrischer Energie in Strahlungsenergie zur optischen Anregung einerseits und für die Umwandlung dieser Strahlungsenergie zur optischen Anregung in die optische Ausgangsleistung des Lasersystems andererseits aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten unter eins. In der Praxis werden für beide Vorgänge jeweils Wirkungsgrade von ca. 50% erreicht, so dass der häufig als Steckdosenwirkungsgrad bezeichnete Gesamtwirkungsgrad der Umwandlung elektrischer Energie in Strahlungsenergie eines Lasers je nach Art der Ausführung im Bereich von 25–50% liegt. Hierzu kommen ggf. noch optische Verluste bei der Übertragung der Strahlungsenergie, sowie elektrische Verluste in Leitungen sowie in üblicherweise zur kontrollierten Steuerung der Halbleiterlaser sowie zur Energiewandlung angewandten elektronischen Schaltungen.Regardless of the type of execution of the actual laser-active medium as a rod, slab, fiber or disk laser of a laser source, such a system may be so-called diode-pumped lasers, usually solid-state lasers, whereby liquid, gas or metal vapor lasers are also realized to be like). Ie. the conversion of the primary energy in the form of electrical energy into radiation energy for the optical excitation of the laser-active medium takes place by means of a (large) number of semiconductor lasers or diode lasers. A direct use of the radiation emitted by the semiconductor laser radiation comes into consideration. Here, the efficiency for the conversion of electrical energy into radiation energy for optical excitation on the one hand and for the conversion of this radiation energy to the optical Excitation in the optical output power of the laser system on the other hand due to physical laws below one. In practice, efficiencies of about 50% are achieved for both processes, so that the overall efficiency, often referred to as socket efficiency, of the conversion of electrical energy to radiant energy of a laser is in the range of 25-50%, depending on the type of implementation. Optionally, there are also optical losses in the transmission of radiation energy, as well as electrical losses in lines and in electronic circuits usually used for the controlled control of semiconductor lasers and for energy conversion.

Auf der Seite des Unterwasserfahrzeuges ist die übertragene, optische Strahlungsenergie zunächst wieder in eine für die Anwendung, z. B. den Antrieb geeignete Energieform umzuwandeln, z. B. in mechanische Energie. Hierfür kommen mehrere Methoden in Betracht. So mag eine Umwandlung der optischen Strahlungsenergie mittels photovoltaischer Zellen in elektrische Energie vorgesehen sein um diese dann mittels eines elektromotorischen Antriebes in mechanische Energie umzuwandeln. Die optische Strahlungsleistung, welche bei der Anwendung für die Nutzung der Solarenergie auftreten, betragen ca. 1 kW/m2, der mittels mehrschichtiger Zellenstrukturen erreichte Wirkungsgrad optisch-elektrisch erreicht dabei im Wesentlichen 40%. Auch denkbar sind sogenannte konzentrierende Solarzellen, welche mittels eines optischen Konzentrators die Strahlungsleistung gegenüber der natürlichen Strahlungsdichte um einen Faktor, z. B. bis 500×, erhöhen, um mit weniger des teuren Substratmaterials auszukommen. Hierbei ergeben sich damit Leistungsdichten von 50 W/cm2 Substratfläche.On the side of the underwater vehicle, the transmitted optical radiation energy is first in one for the application, for. B. convert the drive suitable form of energy, z. B. in mechanical energy. For this purpose, several methods are considered. Thus, a conversion of the optical radiation energy by means of photovoltaic cells may be provided in electrical energy to then convert them by means of an electric motor drive into mechanical energy. The optical radiation power, which occur in the application for the use of solar energy, amount to about 1 kW / m 2 , achieved by means of multi-layer cell structures optically-electrically achieved thereby substantially 40%. Also conceivable are so-called concentrating solar cells, which by means of an optical concentrator, the radiation power over the natural radiation density by a factor, for. B. to 500 ×, increase to get along with less of the expensive substrate material. This results in power densities of 50 W / cm 2 substrate area.

Bei der Anwendung von photovoltaischen Zellen für die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie für Anwendungen hoher Leistung liegt im Bereich der auftretenden Ströme eine Begrenzung. Die generierte Spannung einzelner Zellen liegt regelmäßig im Bereich von unter 1 V. Selbst bei der Serienschaltung etlicher solcher Zellen, z. B. 100, ergibt sich ein Gesamtpotential von nur wenigen zehn Volt, z. B. 50 V. Für Leistungen von vielen Kilowatt, z. B. 10 kW, ergeben sich Ströme von mehreren hundert Ampere, z. B. 200 A, was für photovoltaische Zellen ein zumindest unüblicher Betriebszustand ist.In the application of photovoltaic cells for the conversion of radiant energy into electrical energy for high power applications, there is a limit to the currents that occur. The generated voltage of individual cells is regularly in the range of less than 1 V. Even in the series connection of several such cells, eg. B. 100, results in a total potential of only a few tens of volts, z. B. 50 V. For services of many kilowatts, z. B. 10 kW, currents of several hundred amperes, z. B. 200 A, which is an at least unusual operating state for photovoltaic cells.

Für die Bereitstellung von hohen mechanischen Leistungen bei begrenzter Masse und begrenztem Bauraum mögen sogenannte Wärmekraftmaschinen zum Einsatz kommen. Solche Wärmekraftmaschinen setzen ihrer Bezeichnung nach Wärmeenergie in mechanische Energie um, wobei die Wärmeenergie meist aus Verbrennungsprozessen stammt. Dabei sind Wärmekraftmaschinen, auch für mobilen Betrieb, in den unterschiedlichsten Leistungsklassen von wenigen Watt bis vielen Megawatt denkbar. Da die überwiegende Anzahl der heute bekannten und im Einsatz befindlichen Wärmekraftmaschinen mit chemischen Energieträgern fossilen Ursprungs unter Verbrennung mit der Umgebungsluft betrieben werden, handelt es sich dabei um sogenannte innere Wärmekraftmaschinen mit interner Verbrennung, Ottomotor, Dieselmotor, Strahlturbine, etc. Dabei wird der chemische Energieträger, der Brennstoff, innerhalb der Wärmekraftmaschine mit der Umgebungsluft zur Reaktion gebracht, die freiwerdende Verbrennungswärme führt dabei zu einer Temperaturerhöhung, Druck- und/oder Volumenvergrößerung des Verbrennungsgases, welches in einem nachfolgenden Schritt entspannt wird und dabei Arbeit verrichtet. Die entspannten Verbrennungsgase werden anschließend meist als Abgas in die Umgebung abgegeben.For the provision of high mechanical performances with limited mass and limited installation space, so-called heat engines may be used. Such heat engines put their name according to heat energy into mechanical energy, the heat energy usually comes from combustion processes. Heat engines, even for mobile operation, are conceivable in a wide range of power classes from just a few watts to many megawatts. Since the vast majority of today known and in use heat engines are operated with chemical energy sources of fossil origin under combustion with the ambient air, this involves so-called internal heat engines with internal combustion, gasoline engine, diesel engine, jet turbine, etc. This is the chemical energy , the fuel, reacted within the heat engine with the ambient air to the reaction, the heat of combustion released leads to a temperature increase, pressure and / or increase in volume of the combustion gas, which is relaxed in a subsequent step and doing work. The expanded combustion gases are then discharged into the environment mostly as exhaust gas.

Erfindungsgemäß Verwendung finden sogenannte äußere Wärmekraftmaschinen mit externer Verbrennung. Die bekannteste Wärmekraftmaschine eines solchen Typs ist dabei der als zyklische (Kolben-)Kraftmaschinen ausgeführte Stirlingmotor. Bekannt sind aber auch nicht-zyklische Turbinenkraftmaschinen, z. B. Brayton- oder Ericsson-Turbine. Allen diesen ist gemein, dass das Prozessgas der Wärmekraftmaschine nicht Bestandteil des Verbrennungsvorganges ist, dass also eine Wärmezufuhr, z. B. aus einem Verbrennungsvorgang, auf dieses Prozessgas „von außen” erfolgt. Hierbei kann das Prozessgas, nach einer auf die Arbeitsleistung folgenden Regeneration bzw. Kühlung in einem geschlossenen Kreis geführt werden.According to use find so-called external heat engines with external combustion. The best known heat engine of such a type is designed as a cyclic (piston) engines Stirling engine. But are also known non-cyclic turbine engines, z. B. Brayton or Ericsson turbine. All of these is common that the process gas of the heat engine is not part of the combustion process, ie that a heat supply, eg. B. from a combustion process, this process gas "from outside" takes place. Here, the process gas can be performed in a closed circuit after a regeneration or cooling following the work.

Allerdings ist es nicht zwingend erforderlich, dass bei solchen äußeren Wärmekraftmaschinen die zugeführte Wärme aus einem Verbrennungsprozess stammt, auch wenn das oft der Fall ist. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Energieversorgung eines Unterwasserfahrzeuges so zu gestalten, dass die Energie, z. B. in Form von elektrischer Energie, auf einem Träger bzw. einer ersten Plattform erzeugt bzw. bereitgestellt, dort mittels eines Lasers in optische Strahlungsenergie umgewandelt, über einen Lichtwellenleiter zu dem Unterwasserfahrzeug übertragen und dort in nutzbare Energie umgewandelt wird.However, it is not absolutely necessary that in such external heat engines the heat supplied comes from a combustion process, even if that is often the case. According to the invention it is now proposed to make the power supply of an underwater vehicle so that the energy, eg. B. in the form of electrical energy, generated or provided on a support or a first platform, where it is converted by means of a laser into optical radiation energy, transmitted via an optical waveguide to the underwater vehicle and converted there into usable energy.

Im Sinne einer Optimierung des Gesamtwirkungsgrades ist es vorteilhaft, bei dem für die Erzeugung der optischen Strahlungsenergie eingesetzten Laser einen oder eine Vielzahl von Halbleiterlaser(n) zu verwenden, sofern es aufgrund der benötigten Leistung und der für die Einkopplung in den Lichtwellenleiter nötigen Brillanz möglich ist. Auch mag es sich bei dem zur ursprünglichen Erzeugung der optischen Strahlungsenergie eingesetzten Laser um einen Festkörperlaser, z. B. Faserlaser, handeln, welcher dann insbesondere zur Brillanzerhöhung der zum Pumpen eingesetzten Halbleiterlaser verwendet wird.In order to optimize the overall efficiency, it is advantageous to use one or a multiplicity of semiconductor lasers in the laser used for the generation of the optical radiation energy, insofar as it is possible on account of the required power and the brilliance necessary for the coupling into the optical waveguide , Also, it may be in the laser used for the original generation of the optical radiation energy to a solid state laser, z. B. fiber laser, act, which then in particular to increase the brilliance of used for pumping semiconductor laser is used.

Bei einem Unterwasserfahrzeug als zweite Plattform mag es sich bei dem zugehörigen Träger bzw. der ersten Plattform regelmäßig um ein weiteres Wasserfahrzeug bzw. Schiff oder eine an Land befindliche oder dort verankerte Plattform handeln. Es ist auch denkbar, dass es sich bei dem Träger um eine fliegende Plattform oder ein weiteres Unterwasserfahrzeug handelt.In the case of an underwater vehicle as a second platform, the associated carrier or the first platform may regularly be another vessel or ship or a platform anchored or anchored on land. It is also conceivable that the carrier is a flying platform or another underwater vehicle.

Das System mag dabei weiter so ausgeführt werden, dass das Unterwasserfahrzeug bei einer Unterbrechung der Daten- und/oder Energieübertragung automatisch, sofort oder nach einer vorbestimmten Wartezeit, in einen bestimmten Modus übergeht und dabei z. B. auftaucht, auf den Grund sinkt oder in der letzten Tiefe verharrt.The system may continue to be carried out so that the underwater vehicle in an interruption of data and / or energy transfer automatically, immediately or after a predetermined waiting time, in a certain mode, while z. B. emerges, sinks to the bottom or remains in the last depth.

Zur Nutzbarmachung der über den Lichtwellenleiter übertragenen, optischen Energie in Form von Energie für den Betrieb eines Antriebssystems oder anderer Hilfseinrichtungen bestehen verschiedene Möglichkeiten. Zum einen ist die direkte Umwandlung des Lichtes in elektrische Energie mittels photovoltaischer, photothermovoltaischer Elemente und anschließende Nutzung der elektrischen Energie möglich. Auch denkbar für den Betrieb eines Antriebssystems mit hoher Leistung ist es, dieses mittels einer Wärmekraftmaschine zu betreiben, wobei die zum Betrieb dieser Maschine benötigte Wärme der nahezu verlustfreien Umwandlung der über den Lichtwellenleiter übertragenen, optischen Energie in Wärme entstammt. Bei der Wärmekraftmaschine handelt es sich vorteilhaft um eine Wärmekraftmaschine mit geschlossener Prozessgasführung. Abhängig von der Art des Prozessgases mag es sinnvoll sein, solches nach der Arbeitsleistung an die Umgebung abzugeben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich hierbei um Wasserdampf handelt, welcher aus dem ein Unterwasserfahrzeug natürlicherweise umgebenden Wasser durch Wärmezufuhr erzeugt werden kann und problemlos und ohne Tarierprobleme an die Umgebung wieder abgegeben werden kann, ggf. nach vorheriger Kondensation.There are various possibilities for making use of the optical energy in the form of energy transmitted via the optical waveguide for the operation of a drive system or other auxiliary devices. On the one hand, the direct conversion of the light into electrical energy by means of photovoltaic, photothermovoltaic elements and subsequent use of electrical energy is possible. It is also conceivable for the operation of a drive system with high power to operate this by means of a heat engine, wherein the heat required for the operation of this machine comes from almost lossless conversion of transmitted via the optical fiber, optical energy into heat. The heat engine is advantageously a heat engine with closed process gas guidance. Depending on the type of process gas, it may make sense to deliver it to the environment after work performance. This is especially the case when it is water vapor, which can be generated from the water naturally surrounding an underwater vehicle by supplying heat and can be discharged without problems and without Tarierprobleme to the environment again, possibly after previous condensation.

Bei einem solchen System ist es erforderlich, die optische Energie möglichst effizient und mit hoher Leistungsdichte in das Prozessgas einzukoppeln, was beispielsweise auf folgende Arten geschehen kann. Beispielsweise mag eine Absorption der Strahlungsenergie in einer Strahlungsfalle („Absorber”) erfolgen, wodurch dieser erwärmt wird und als Wärmetauscher diese Wärme wiederum an das Prozessgas abgibt; hierbei kann das Prozessgas sowohl auf der aktiven, bestrahlten, als auch auf der passiven, durch die Absorberwand von der Strahlung getrennten Seite der Strahlungsfalle geführt werden. Die Leistungsfähigkeit wird im Wesentlichen durch den Absorptionsgrad, die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturbeständigkeit des Absorbers begrenzt. Alternativ mag Absorption der Strahlungsenergie direkt in dem Prozessgas oder in einem Precursor für dieses, z. B. dessen Kondensat oder auch einer Dispersion von absorbierenden Teilchen darin, erfolgen. Dies mag eine entsprechende Absorption der Strahlung mit der entsprechenden Wellenlänge in dem Prozessmedium voraussetzen. Auch denkbar ist die Absorption der Strahlungsenergie in einem in dem Prozessgas gebildeten Plasma, z. B. mittels optischem Lichtbogen, wobei auch Mischformen dieser Ausführungen denkbar sind.In such a system, it is necessary to couple the optical energy as efficiently and with high power density in the process gas, which can be done for example in the following ways. For example, absorption of the radiation energy may take place in a radiation trap ("absorber"), whereby it is heated and, as a heat exchanger, in turn delivers this heat to the process gas; Here, the process gas can be performed both on the active, irradiated, as well as on the passive, separated by the absorber wall of the radiation side of the radiation trap. The efficiency is essentially limited by the degree of absorption, the thermal conductivity and the temperature resistance of the absorber. Alternatively, absorption of the radiant energy may occur directly in the process gas or in a precursor for this, e.g. B. its condensate or a dispersion of absorbent particles in it, take place. This may presuppose a corresponding absorption of the radiation with the corresponding wavelength in the process medium. Also conceivable is the absorption of the radiation energy in a plasma formed in the process gas, for. B. by means of optical arc, with mixed forms of these embodiments are conceivable.

Für die Regelung der Tauchtiefe eines Unterwasserfahrzeugs über größere Bereiche oder Zeiträume mag es erforderlich sein, dessen mittlere Dichte zu verändern, so dass sich ein Auftrieb oder Abtrieb im Vergleich zur mittleren Dichte des umgebenden Wassers einstellt. Dies wird herkömmlich durch Fluten oder Lenzen von Ballasttanks erreicht, was wiederum kann durch Pumpen und/oder durch Ausblasen mit einem Medium erheblich geringerer Dichte, z. B. einem Gas unter erhöhtem Druck geschehen kann, wobei ein solches Medium bei einem erneuten Fluten oft verlorengeht. Vorteilhaft für die hier beschriebene Erfindung ist ein Ausblasen mit Wasserdampf, welcher wegen der im praktischen Sinne nahezu unbegrenzten Energiemenge aus der Übertragung durch die erste Plattform aus dem umgebenden Wasser erzeugt werden mag. Auch eine photoinduzierte Spaltung des Wassers mag denkbar sein. Dabei muss für diesen Zweck k ein Hilfsmedium, z. B. Druckluft, mitgeführt werden.For the regulation of the depth of an underwater vehicle over larger areas or periods, it may be necessary to change its mean density, so that there is a buoyancy or downforce compared to the mean density of the surrounding water. This is conventionally achieved by flooding or lashing ballast tanks, which in turn can be achieved by pumping and / or blowing with a medium of significantly lower density, e.g. B. a gas can be done under elevated pressure, such medium is often lost in a renewed flooding. Advantageous for the invention described herein is a purging with water vapor, which may be generated from the surrounding water due to the practically unlimited amount of energy from the transmission through the first platform. Also, a photoinduced cleavage of the water may be conceivable. It must for this purpose k an auxiliary medium, for. B. compressed air, be carried.

Die vorgeschlagene Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen Einsatzradius eines Unterwasserfahrzeugs von mehreren Kilometern bei gleichzeitig nahezu unbegrenzter Einsatzdauer ermöglicht. Weiter ergibt sich durch die vorgeschlagene Lösung eine erhöhte Zuverlässigkeit und Einsatzbereitschaft des Gesamtsystems, da durch den weitgehenden Verzicht auf (elektro-)chemische Energiespeicher im Unterwasserfahrzeug sowohl dessen Lagerfähigkeit verbessert wird als auch einige inhärent fehleranfällige Komponenten entfallen. Schließlich ist nicht unerheblich, dass insbesondere solche elektrochemischen Energiespeicher mit hoher gravimetrischer Energiedichte ein erhebliches Gefahrenpotential, z. B. durch spontane Umsetzung oder bei Beschädigung, beinhalten, so dass sich schließlich ein Sicherheitsgewinn realisieren lässt.The proposed solution is characterized in particular by the fact that it allows a radius of use of an underwater vehicle of several kilometers with almost unlimited duration of use. Next results from the proposed solution increased reliability and operational readiness of the overall system, since by the substantial waiver of (electro) chemical energy storage in the underwater vehicle both its shelf life is improved and account for some inherently error-prone components. Finally, it is not irrelevant that in particular such electrochemical energy storage with high gravimetric energy density a significant hazard, z. As by spontaneous implementation or damage, so that ultimately can be realized a security gain.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:Hereinafter, reference will be made to embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 einen schematischen Aufbau eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 a schematic structure of a system according to the present invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 bestehend aus einer ersten Plattform 12a, exemplarisch ausgebildet als ein Schiff, sowie eine zweite Plattform 12b, exemplarisch ausgebildet als ein Unterwasserfahrzeug. Das Unterwasserfahrzeug kann dabei zurückkehrend oder nicht zurückkehrend, z. B. ein Torpedo oder dergleichen, ausgebildet sein. Auch denkbar, jedoch nicht explizit dargestellt, ist die Ausgestaltung der ersten Plattform 12a als eine an Land befindliche oder dort verankerte Plattform, als fliegende Plattform oder selbst als Unterwasserfahrzeug, z. B. ein Unterseeboot, wobei die zweite Plattform 12b auch ausgebildet sein mag als ein Schiff oder fliegende Plattform. 1 shows a system according to the invention 1 consisting of a first platform 12a , exemplified as a ship, and a second platform 12b exemplified as an underwater vehicle. The underwater vehicle may be returning or not returning, z. As a torpedo or the like may be formed. Also conceivable, but not explicitly shown, is the design of the first platform 12a as an onshore or anchored platform, as a flying platform or even as an underwater vehicle, e.g. B. a submarine, the second platform 12b may also be designed as a ship or flying platform.

Die erste Plattform 12a und die zweite Plattform 12b sind unter Verwendung einer optischen Faser 18 verbunden, welche einerseits auf der ersten Plattform 12a erzeugte Energie an die zweite Plattform 12b leiten mag, und möglicherweise weiterhin eine Datenkommunikation zwischen der ersten und der zweiten Plattform bereitstellen mag. Die bereitgestellte Energie mag in/von der zweiten Plattform 12b verwendet werden um einen Antrieb, Vortrieb und auch Auftrieb bzw. Abtrieb zu realisieren.The first platform 12a and the second platform 12b are using an optical fiber 18 connected on the one hand on the first platform 12a generated energy to the second platform 12b may and may continue to provide data communication between the first and second platforms. The energy provided may be in / from the second platform 12b be used to drive, propulsion and lift or output to realize.

Da die optische Faser vergleichsweise dünn ausgebildet sein mag, z. B. mit einem Kern im 100 μm-Bereich bei einer Gesamtabmessung im Bereich von 300 μm, ist eine vergleichsweise große Länge der optischen Faser denkbar, im Bereich von mehreren Kilometer, z. B. 2 km, 3 km, 4 km oder auch 5 km und mehr. Insbesondere mag eine Länge im Bereich von bis zu 5 km, insbesondere bis zu 4 km oder bis zu 3 km für einen vergleichsweise großen Aktionsradius ausreichen. Im Fall von nicht zurückkehrenden zweiten Plattformen 12b mag die Länge auch signifikant länger sein, z. B. 10 km, 20 km oder mehr betragen.Since the optical fiber may be formed comparatively thin, z. B. with a core in the 100 micron range with a total dimension in the range of 300 microns, a comparatively long length of the optical fiber is conceivable in the range of several kilometers, z. 2 km, 3 km, 4 km or even 5 km and more. In particular, a length in the range of up to 5 km, in particular up to 4 km or up to 3 km may be sufficient for a comparatively large operating radius. In the case of non-returning second platforms 12b may the length be significantly longer, z. B. 10 km, 20 km or more.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend” oder „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und dass „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "having" or "comprising" does not exclude other elements or steps, and that "a" or "an" does not exclude a plurality. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Systemsystem
12a, b12a, b
erste, zweite Plattformfirst, second platform
1818
optische Faseroptical fiber

Claims (11)

System (1), aufweisend eine ersten Plattform (12a); und eine zweite Plattform (12b), welche relativ zur ersten Plattform (12a) beweglich ist; wobei die ersten Plattform (12a) eingerichtet ist zur Bereitstellung und/oder Erzeugung von Energie; wobei eine optische Faser (18) zwischen der ersten Plattform (12a) und der zweiten Plattform (12b) vorgesehen ist; wobei die optische Faser (18) eingerichtet ist zur optischen Übertragung der Energie von der ersten Plattform (12a) zur zweiten Plattform (12b); und wobei die optisch übertragene Energie zumindest teilweise zum Antrieb der zweiten Plattform (12b) verwendet wird.System ( 1 ), comprising a first platform ( 12a ); and a second platform ( 12b ), which relative to the first platform ( 12a ) is movable; the first platform ( 12a ) is arranged for the provision and / or generation of energy; wherein an optical fiber ( 18 ) between the first platform ( 12a ) and the second platform ( 12b ) is provided; the optical fiber ( 18 ) is arranged for optical transmission of energy from the first platform ( 12a ) to the second platform ( 12b ); and wherein the optically transmitted energy is at least partially for driving the second platform ( 12b ) is used. System gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Energie zur Realisierung des Antriebes verwendet wird zum Betrieb einer Wärmekraftmaschine, einer Wärmekraftmaschine mit geschlossener Prozessgasführung, einer äußeren Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung, einem Stirlingmotor, einer Brayton-Turbine, einer Ericsson-Turbine oder zur direkten Umwandlung in elektrische Energie mittels photovoltaischer, photothermovoltaischer Elemente.System according to the preceding claim, wherein the energy for realizing the drive is used to operate a heat engine, a closed-cycle heat engine, an external combustion engine with external combustion, a Stirling engine, a Brayton turbine, an Ericsson turbine or for direct conversion into electrical energy by means of photovoltaic, photothermovoltaic elements. System gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die übertragene optische Energie in das Prozessgas eingekoppelt wird durch Absorption der Strahlungsenergie in einer Strahlungsfalle, welche als Wärmetauscher die Wärme an ein Prozessgas abgibt, insbesondere wobei das Prozessgas auf der aktiven, bestrahlten Seite oder auf der passiven Seite der Strahlungsfalle geführt wird; durch Absorption der Strahlungsenergie direkt im Prozessgas, in einem Precursor des Prozessgases, einer Dispersion von absorbierenden Teilchen und/oder in einem in dem Prozessgas gebildeten Plasma.A system according to the preceding claim, wherein the transmitted optical energy is coupled into the process gas by absorbing the radiant energy in a radiation trap which, as a heat exchanger, transfers the heat to a process gas, in particular wherein the process gas is on the active, irradiated side or on the passive side of the process gas Radiation trap is performed; by absorption of the radiation energy directly in the process gas, in a precursor of the process gas, a dispersion of absorbent particles and / or in a plasma formed in the process gas. System gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Prozessgas nach der Arbeitsleistung an die Umgebung abgebbar ist.System according to one of claims 2 or 3, wherein the process gas is deliverable to the working environment to the environment. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Faser (18) weiterhin eingerichtet ist zur Übertragung von Daten zwischen der ersten Plattform (12a) und der zweiten Plattform (12b), insbesondere unidirektional oder bidirektional.System according to one of the preceding claims, wherein the optical fiber ( 18 ) is further adapted to transfer data between the first platform ( 12a ) and the second platform ( 12b ), in particular unidirectional or bidirectional. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energie auf der ersten Plattform (12a) erzeugt wird mittels eines Laserelementes, insbesondere eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterlaserelementen, eines Festkörperlasers, eines Faserlasers, insbesondere zusätzlich vorgesehen ist zur Brillanzerhöhung der eingesetzten Halbleiterlaserelemente.System according to one of the preceding claims, wherein the energy on the first platform ( 12a ) is generated by means of a laser element, in particular one or a plurality of semiconductor laser elements, a solid-state laser, a fiber laser, in particular additionally provided for increasing the brilliance of the semiconductor laser elements used. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Plattform (12a) ausgebildet ist als eine Plattform aus der Gruppe bestehend aus Schiff, an Land befindliche oder dort verankerte Plattform, fliegende Plattform oder Unterwasserfahrzeug; und/oder wobei die zweite Plattform (12b) ausgebildet ist als eine Plattform aus der Gruppe bestehend aus Schiff, fliegende Plattform oder Unterwasserfahrzeug.System according to one of the preceding claims, the first platform ( 12a ) is formed as a platform from the group consisting of ship, onshore or anchored platform, flying platform or underwater vehicle; and / or wherein the second platform ( 12b ) is formed as a platform from the group consisting of ship, flying platform or underwater vehicle. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das System (1) derart ausgebildet ist, dass die zweite Plattform (12b) als Unterwasserfahrzeug ausgeführt ist und bei einer Unterbrechung der Daten- und/oder Energieübertragung automatisch, sofort oder nach einer vorbestimmten Wartezeit, in einen bestimmten Modus übergeht, insbesondere auftaucht, auf den Grund sinkt oder in der letzten Tiefe verharrt.System according to one of claims 1 to 6, wherein the system ( 1 ) is designed such that the second platform ( 12b ) is designed as an underwater vehicle and automatically, immediately or after a predetermined waiting time, in a certain mode, in particular pauses, in particular pauses, sinks to the bottom or remains at the last depth in an interruption of the data and / or energy transfer. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Auftrieb oder Abtrieb der zweiten Plattform (12b) einstellbar ist, insbesondere ein Auftrieb durch Lenzen zumindest eines Ballasttanks mit einem Medium geringerer Dichte als das umgebende Medium einstellbar ist, weiter insbesondere ein Ausblasen mit Wasserdampf.System according to one of the preceding claims, wherein a buoyancy or downforce of the second platform ( 12b ) is adjustable, in particular a buoyancy by Lenzen at least one ballast tank with a medium of lower density than the surrounding medium is adjustable, further in particular a purging with water vapor. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmekraftmaschine eine Wasserkühlung aufweist, wobei das Wasser insbesondere der Umgebung der zweiten Plattform (12b) entnommen wird.System according to one of the preceding claims, wherein the heat engine has a water cooling, wherein the water in particular the environment of the second platform ( 12b ) is taken. System (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Faser (18) eine Länge im Bereich von bis zu 8 km, insbesondere bis zu 7 km, weiter insbesondere bis zu 6 km, weiter insbesondere bis zu 5 km, weiter insbesondere bis zu 4 km, weiter insbesondere bis zu 4 km, weiter insbesondere bis zu 3 km, weiter insbesondere bis zu 2 km, weiter insbesondere bis zu 1 km aufweist.System ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the optical fiber ( 18 ) a length in the range of up to 8 km, in particular up to 7 km, further in particular up to 6 km, further in particular up to 5 km, more particularly up to 4 km, more particularly up to 4 km, further in particular up to 3 km, more particularly up to 2 km, more particularly up to 1 km.
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