DE102016105343B4

DE102016105343B4 - Underwater vehicle

Info

Publication number: DE102016105343B4
Application number: DE102016105343.0A
Authority: DE
Inventors: Heiko Müller; Laurenz Geihsler
Original assignee: Mueller & Geihsler GmbH
Current assignee: Geihsler Laurenz De
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: DE102016105343A1

Abstract

Tauchscooter, aufweisend ein Gehäuse (12), in dem mindestens ein Antrieb, eine Steuerelektronik und ein Energiespeicher angeordnet sind, und eine Steuereinheit (20), die ein separates Gehäuse (30) aufweist, wobei
- das Gehäuse (30) der Steuereinheit (20) außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet und mit dem Gehäuse (12) verbunden ist,
- die Steuereinheit (20) mit Mitteln zum Betrieb des Tauchscooters gekoppelt ist,
- das Gehäuse (12) und das Gehäuse (30) der Steuereinheit (30) jeweils eine optische Schnittstelle aufweisen und zwischen den optischen Schnittstellen mindestens ein Lichtwellenleiter (24) angeordnet ist, über den Signale zwischen der Steuerelektronik und der Steuereinheit (20) über die optischen Schnittstellen hinweg übertragbar sind, und
- die optischen Schnittstellen eine transparente Schicht aufweisen, die in das Gehäuse (12) und in das Gehäuse (30) der Steuereinheit (20) eingegossen ist.

A scooter, comprising a housing (12) in which at least one drive, control electronics and an energy storage are arranged, and a control unit (20) having a separate housing (30), wherein
the housing (30) of the control unit (20) is arranged outside the housing (12) and connected to the housing (12),
the control unit (20) is coupled to means for operating the submersible scooter,
- The housing (12) and the housing (30) of the control unit (30) each having an optical interface and between the optical interfaces at least one optical waveguide (24) is arranged, via the signals between the control electronics and the control unit (20) via the optical interfaces are transmittable, and
- The optical interfaces have a transparent layer which is cast in the housing (12) and in the housing (30) of the control unit (20).

Description

Es wird ein Unterwasserfahrzeug beschrieben, das ein Gehäuse aufweist, in dem mindestens ein Antrieb, eine Steuerelektronik und ein Energiespeicher angeordnet sind. Unterwasserfahrzeuge umfassen bspw. sogenannte DPVs (Diver Propulsion Vehicle), die wiederum sogenannte Tauchscooter umfassen. Mit Hilfe von DPVs kann sich ein Taucher unter Wasser über weitere Strecken bewegen als dies ohne solche Unterwasserfahrzeuge möglich wäre. Zudem muss der Taucher keine Kraft aufbringen, um sich unter Wasser zu bewegen.It is described an underwater vehicle having a housing in which at least one drive, an electronic control system and an energy storage are arranged. Underwater vehicles include, for example, so-called DPVs (Diver Propulsion Vehicle), which in turn include so-called scooters. With the help of DPVs, a diver can move under water over longer distances than would be possible without such underwater vehicles. In addition, the diver has to muster no strength to move underwater.

Tauchscooter werden sowohl von relativ unerfahrenen Tauchern als auch von erfahrenen Tauchern, z.B. beim technischen Tauchen, sowie von militärischen Einheiten verwendet. Beim technischen Tauchen werden verschiedene Gasgemische mitgeführt, um in größere Tiefen tauchen zu können.Diving scooters are used by relatively inexperienced divers as well as experienced divers, e.g. used in technical diving, as well as by military units. In technical diving, various gas mixtures are carried along in order to be able to dive into greater depths.

DPVs weisen in der Regel einen Elektromotor als Antriebseinheit und einen internen Energiespeicher auf, die in einem abgedichteten Gehäuse aufgenommen sind. Aus dem Gehäuse ist ein mit dem Elektromotor gekoppelter Propeller herausgeführt.DPVs usually have an electric motor as a drive unit and an internal energy storage, which are accommodated in a sealed housing. From the housing a coupled to the electric motor propeller is led out.

Über Bedienelemente, wie z.B. Bedienhebel oder ähnliches, wird die Drehzahl zur Geschwindigkeitsregelung eingestellt. Der Energiespeicher bzw. die Energieversorgungseinheit umfasst eine Batterie, die in dem abgedichteten Druckgehäuse angeordnet ist. Die Batterie ist daher vor Wasser, insbesondere Salzwasser, geschützt. Um die Batterie wieder aufzuladen, ist es erforderlich, das Druckgehäuse zu öffnen, um die Batterie freizulegen und mit einer Ladeeinheit zu verbinden. Oftmals muss die Batterie zum Laden auch aus dem Druckgehäuse entnommen werden.Via controls, such as Control lever or the like, the speed is set for speed control. The energy store or the energy supply unit comprises a battery, which is arranged in the sealed pressure housing. The battery is therefore protected from water, especially salt water. To recharge the battery, it is necessary to open the pressure housing to expose the battery and connect to a charging unit. Often the battery must also be removed from the pressure housing for charging.

Ein derartiger Tauchscooter ist beispielsweise in DE 20 2013 000 182 U1 beschrieben.Such a scooter is for example in DE 20 2013 000 182 U1 described.

Tauchscooter weisen zusätzlich eine Steuereinheit auf, die insbesondere im Bereich eines Haltegriffs angeordnet ist. Über die Steuereinheit werden Befehle wie Ein- und Ausschalten des Antriebs und die Geschwindigkeit des Antriebs zur Steuerung der Geschwindigkeit des Unterwasserfahrzeugs geregelt. Ein solches Unterwasserfahrzeug in Form eines Unterwasserscooters ist beispielsweise in DE 20 2013 000 182 Ul beschrieben.Diving scooters additionally have a control unit, which is arranged in particular in the region of a grab handle. The control unit regulates commands such as switching the drive on and off and the speed of the drive to control the speed of the underwater vehicle. Such an underwater vehicle in the form of an underwater scooter is for example in DE 20 2013 000 182 Ul described.

Probleme bestehen bei herkömmlichen Unterwasserfahrzeugen, wie beispielsweise Tauchscootern darin, eine sichere Übertragung der Signale der Steuereinheit von dem Haltegriff zu der Steuerelektronik in dem Gehäuse eines Unterwasserfahrzeugs zu gewährleisten. In der Regel wird ein Kabel verwendet, das elektrische Signale von der Steuereinheit durch das Gehäuse der Steuereinheit zu der Steuerelektronik des Antriebs durch das Gehäuse des Tauchscooters führt. Das Kabel ist über Dichtungen in dem Gehäuse der Steuereinheit und in dem Gehäuse des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Jedoch kann es trotzdem zu einem Wassereintritt kommen, da die Dichtungen unter dem aggressiven Salzwasser leiden und auch durch weitere Einflüsse wie Sonneneinstrahlung porös werden. Auch eine elektrische Einkopplung über elektrische Kontaktstellen an den Gehäusen ist schwierig. Für die Stromübertragung zur Energieversorgung gibt es robuste Kontaktsteckdosen. Bei der Steuerung werden jedoch Steuersignale im Niederspannungsbereich mit geringen Stromstärken übertragen. Geringe Störungen durch einen Wassereintritt können große Fehler in den übertragenen Steuersignalen bereitstellen. Störungen bei Steuersignalen treten vor allem dann auf, wenn die Kontaktstellen Salzwasser ausgesetzt sind. Für die meisten Taucher ist aber gerade das Tauchen in salzwaserhaltigen Gewässern interessant.Problems exist with conventional underwater vehicles, such as scuba scooters in ensuring a secure transmission of the signals of the control unit from the handle to the control electronics in the housing of a submersible. In general, a cable is used which carries electrical signals from the control unit through the housing of the control unit to the control electronics of the drive through the housing of the submersible scooter. The cable is disposed over seals in the housing of the control unit and in the housing of the underwater vehicle. However, it can still come to a water entry, as the seals suffer from the aggressive salt water and are also porous by other influences such as sunlight. An electrical coupling via electrical contact points on the housings is difficult. There are robust contact sockets for power transmission to the power supply. In the control, however, control signals are transmitted in the low voltage range with low currents. Low water ingress disturbances can provide large errors in the transmitted control signals. Disturbances in control signals occur especially when the contact points are exposed to salt water. For most divers but just diving in salzwaserhaltigen waters is interesting.

EP 1 255 671 B1 offenbart ein ferngesteuertes Unterwassergerät, das über einen Lichtwellenleiter mit einem zusätzlichen Gerät zur Übertragung von Daten verbunden werden kann. EP 1 255 671 B1 discloses a remote-controlled underwater device that can be connected via an optical fiber with an additional device for transmitting data.

US 6,366,533 B1 offenbart ein Erkundungs- und Überwachungsunterseeboot, das kleinere Erkundungs- und Überwachungsunterseeboote trägt und mit diesen über Lichtwellenleiter kommuniziert. Die Lichtwellenleiter sind über herkömmliche Mittel an den Gehäusen der Unterseeboote angeordnet. US 6,366,533 B1 discloses an exploration and surveillance submarine carrying smaller exploration and surveillance submarines and communicating with them via fiber optic cables. The optical fibers are arranged by conventional means on the housings of the submarines.

US 2002/0024594 A1 offenbart ein Unterwasserkameraboot, das über eine Versorgungsleitung mit einem Schiff verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung eine Leitung zur Energieversorgung und einen Lichtwellenleiter zur Datenübertragung aufweist. US 2002/0024594 A1 discloses an underwater camera boat connected to a ship via a supply line, the supply line having a power supply line and an optical fiber for data transmission.

US 5,503,145 A offenbart eine rechnergestützte Steuerung für eine Tauchausrüstung mit einer Versorgungsleitung. US 5,503,145 A discloses a computerized controller for dive equipment having a service line.

GB 2 524 338 A offenbart eine Unterwasserinspektionseinrichtung für Taucher mit einer Konverterbox, welche mehrere Anschlüsse für Lichtwellenleiter aufweist. GB 2 524 338 A discloses an underwater inspector for divers with a converter box having multiple fiber optic connectors.

US 6,304,289 B1 offenbart eine Unterwasserbildübertragungseinrichtung mit einer herkömmlichen Versorgungsleitung zur Übertragung von elektrischen Signalen. US 6,304,289 B1 discloses an underwater image transmission device having a conventional supply line for transmitting electrical signals.

CA 2 794 327 AI offenbart eine Verbindungsstelle für einen Lichtwellenleiter, wobei der Lichtwellenleiter über eine transparente Platte Licht einbringt und die transparente Platte über Dichtungsmittel in einem Gehäuse aufgenommen ist. CA 2 794 327 AI discloses a connection point for an optical waveguide, wherein the optical waveguide introduces light via a transparent plate and the transparent plate is received in a housing via sealing means.

Es ist daher Aufgabe, einen Tauchscooter anzugeben, welcher eine sichere Signalübertragung von einer Steuereinheit außerhalb des Gehäuses eines Tauchscooters zu einer im Tauchscooter angeordneten Steuerelektronik bereitstellt. It is therefore an object to provide a scooter, which provides a secure signal transmission from a control unit outside the housing of a scuba scooter to an arranged in the scooter control electronics.

Die Aufgabe wird durch einen Tauchscooter mit den in Anspruch 1 angegebenen technischen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.The object is achieved by a scooter with the specified in claim 1 technical characteristics. Advantageous developments are specified in the dependent claims in detail.

Ein Tauchscooter, der die vorstehend genannte Aufgabe löst, weist ein Gehäuse, in dem mindestens ein Antrieb, eine Steuerelektronik und ein Energiespeicher angeordnet sind, und eine Steuereinheit auf, die ein separates Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse der Steuereinheit außerhalb des Gehäuses angeordnet und mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei die Steuereinheit mit Mitteln zum Betrieb des Tauchscooters gekoppelt ist, wobei das Gehäuse und das Gehäuse der Steuereinheit jeweils eine optische Schnittstelle auf weisen und zwischen den optischen Schnittstellen mindestens ein Lichtwellenleiter angeordnet ist, über den Signale zwischen der Steuerelektronik und der Steuereinheit über die optische Schnittstelle hinweg übertragbar sind, und wobei die optischen Schnittstellen eine transparente Schicht aufweisen, die in das Gehäuse und in das Gehäuse der Steuereinheit eingegossen sind.A scooter, which achieves the above object, has a housing in which at least one drive, an electronic control unit and an energy storage are arranged, and a control unit, which has a separate housing, wherein the housing of the control unit disposed outside of the housing and with is connected to the housing, wherein the control unit is coupled to means for operating the submersible scooter, wherein the housing and the housing of the control unit each have an optical interface and between the optical interfaces at least one optical waveguide is arranged via the signals between the control electronics and the Control unit can be transmitted across the optical interface, and wherein the optical interfaces have a transparent layer, which are molded into the housing and into the housing of the control unit.

Über den Lichtwellenleiter können Informationen und Steuersignale bidirektional übertragen werden. Bspw. werden Steuersignale für Drehzahl und Ein-/Aus-Signale von der Steuereinheit zu der Steuerelektronik des Antriebs übertragen und Anzeigesignale für eine Batteriekapazität des internen Energiespeichers des Tauchscooters von der Steuerelektronik der Steuereinheit übermittelt. Bspw. können auch Informationen über den Ladezustand einer externen Energieversorgungseinheit, eines internen Energiespeichers des Tauchscooters, Temperaturen der Energiespeicher bzw. Energieversorgungseinheiten und Informationen bezüglich der Strategie zur Energieversorgung übertragen werden. Zwischen dem als geschlossenen Druckbehälter ausgebildeten Gehäuse des Tauchscooters und der Steuereinheit können Informationen übertragen werden, ohne dass es zu Störungen des Signals aufgrund von Wassereintritt oder elektromagnetischen Feldern kommt. Durch die Ausbildung der optischen Schnittstelle kann auf eine besondere Abdichtung verzichtet werden. Die optische Schnittstelle ist hierzu in das Gehäuse des Tauchscooters eingegossen.Information and control signals can be transmitted bidirectionally via the optical waveguide. For example. Control signals for speed and on / off signals are transmitted from the control unit to the control electronics of the drive and transmits display signals for a battery capacity of the internal energy storage of the submersible scooter from the control electronics of the control unit. For example. It is also possible to transmit information about the state of charge of an external energy supply unit, an internal energy store of the submersible scooter, temperatures of the energy storage units or energy supply units and information relating to the energy supply strategy. Information can be transmitted between the housing of the submersible scooter designed as a closed pressure vessel and the control unit, without any disturbance of the signal due to water ingress or electromagnetic fields. Due to the design of the optical interface can be dispensed with a special seal. For this purpose, the optical interface is cast into the housing of the submersible scooter.

Die Steuereinheit weist ein separates Gehäuse und eine separate optische Schnittstelle auf, die mit dem mindestens einen Lichtwellenleiter gekoppelt ist. Die von der Steuereinheit zu der Steuerelektronik im Gehäuse des Tauchscooters übertragenen Signale unterliegen dabei keinen Beeinträchtigungen durch das Medium Wasser, insbesondere Salzwasser.The control unit has a separate housing and a separate optical interface, which is coupled to the at least one optical waveguide. The signals transmitted from the control unit to the control electronics in the housing of the submersible scooter are not impaired by the medium of water, in particular salt water.

Insbesondere werden digitale Signale übermittelt. Der Lichtwellenleiter überträgt dabei optische Signale. Selbst bei einem Wassereintritt zwischen den optischen Schnittstellen und der entsprechenden Ankoppelstelle des Lichtwellenleiters geht der Informationsgehalt des Signals nicht verloren oder wird verfälscht.In particular, digital signals are transmitted. The optical fiber transmits optical signals. Even with a water inlet between the optical interfaces and the corresponding coupling point of the optical waveguide, the information content of the signal is not lost or falsified.

Das Gehäuse des Tauchscooters kann in weiteren Ausführungen einen Anschluss zur Energieversorgung aufweisen.The housing of the submersible scooter may have a connection to the power supply in other embodiments.

In weiteren Ausführungen kann auch die Steuereinheit einen Anschluss zur Energieversorgung aufweisen. Über die Anschlüsse zur Energieversorgung können externe Energieversorgungseinheiten angeschlossen werden. Darüber hinaus ist es über die Anschlüsse möglich, die Energieversorgung für die Steuereinheit hierüber bereitzustellen. Die Anschlüsse können als sogenannte Nass-Steckkontaktdose ausgebildet sein. Eine Nass-Kontaktsteckdose weist einen Aufnahmeraum mit einer elektrischen Kontaktstelle und eine Öffnung auf, die von einem Dichtelement verschlossen ist. Ein korrespondierender Stecker weist einen elektrisch leitenden Stift und eine Isolierung auf. Der elektrisch leitende Stift wird in den Aufnahmeraum der Nass-Kontaktsteckdose eingebracht und verdrängt das Dichtelement. In dem Aufnahmeraum enthaltenes Wasser wird durch den Stift verdrängt. Ist der Stift vollständig aufgenommen, liegt das Dichtelement der Nass-Kontaktsteckdose an der Isolierung des Steckers an. Damit ist die elektrische Verbindung nach außen geschützt.In further embodiments, the control unit may also have a connection to the power supply. External energy supply units can be connected via the connections to the power supply. In addition, it is possible via the connections to provide the power supply for the control unit via this. The connections can be designed as a so-called wet plug-in contact socket. A wet contact socket has a receiving space with an electrical contact point and an opening which is closed by a sealing element. A corresponding plug has an electrically conductive pin and insulation. The electrically conductive pin is inserted into the receiving space of the wet contact socket and displaces the sealing element. In the receiving space contained water is displaced by the pin. When the pin is fully inserted, the sealing element of the wet contact socket is connected to the insulation of the plug. This protects the electrical connection to the outside.

Entsprechend ausgebildete Kabel werden auch als E/O-Cords und die Verbindungen als E/O-Connector bezeichnet.Correspondingly designed cables are also referred to as E / O cords and the connections as an E / O connector.

In weiteren Ausführungen kann eine Energieübertragung erst dann erfolgen, wenn der Stecker vollständig aufgenommen worden ist. Dies kann durch Betätigen eines Schaltmittels oder automatisch erfolgen. Die Anschlüsse sind beispielsweise ebenfalls in dem Gehäuse des Tauchscooters und in dem Gehäuse der Steuereinheit des Tauchscooters eingegossen. Die Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem Tauchscooter besteht dabei nur über die Anschlüsse und einem mit den Anschlüssen verbundenen Kabel. Ein Lichtwellenleiter kann auch in dem Kabel aufgenommen sein und eine Übertragung von Informationen zur Energieversorgung bidirektional ermöglichen.In further embodiments, an energy transfer can take place only when the plug has been completely absorbed. This can be done by operating a switching means or automatically. The connections are, for example, also cast in the housing of the submersible scooter and in the housing of the control unit of the submersible scooter. The connection between the control unit and the scooter only consists of the connections and a cable connected to the connections. An optical fiber may also be accommodated in the cable and allow bidirectional transmission of power supply information.

Der mindestens eine Lichtwellenleiter kann mindestens eine Glasfaser oder eine Kunststofffaser aufweisen. Zusätzlich kann der Lichtwellenleiter verschiedene Ummantelungen und Schutzschichten aufweisen. Beispielsweise ist eine zusätzliche Beschichtung vorgesehen, welche eine Beschädigung des Lichtwellenleiters durch das Salzwasser verhindert.The at least one optical waveguide may comprise at least one glass fiber or a plastic fiber. In addition, the optical fiber can have different sheaths and protective layers. For example, an additional coating is provided which prevents damage to the optical waveguide by the salt water.

Die optische Schnittstelle kann ferner mindestens eine lichtemittierende Diode oder eine Laserdiode und ein Fotoelement oder ein anderweitig ausgebildetes Einkoppelelement aufweisen. Nach außen hin sind die optischen Schnittstellen über die transparente Schicht verschlossen. Dadurch ist sichergestellt, dass kein Wasser zu den Bestandteilen der optischen Schnittstellen gelangen kann und in das Gehäuse des Tauchscooters oder der Steuereinheit eindringt.The optical interface may further comprise at least one light emitting diode or a laser diode and a photoelement or an otherwise formed coupling element. Outwardly, the optical interfaces are closed by the transparent layer. This ensures that no water can get to the components of the optical interfaces and penetrates into the housing of the submersible scooter or the control unit.

Die optische Schnittstelle kann ferner mit mindestens einem Analog/Digital-Wandler oder einem Digital/Analog-Wandler und/oder einem Verstärker verbunden sind. Vorzugsweise werden digitale Signale über den Lichtwellenleiter übertragen. Der Vorteil eines Lichtwellenleiters gegenüber einem herkömmlichen elektrischen Leiter besteht darin, dass äußere magnetische und elektromagnetische Einflüsse keine Auswirkung auf die übertragenen Signale haben.The optical interface can also be connected to at least one analog / digital converter or a digital / analog converter and / or an amplifier. Preferably, digital signals are transmitted via the optical waveguide. The advantage of an optical waveguide over a conventional electrical conductor is that external magnetic and electromagnetic influences have no effect on the transmitted signals.

Der mindestens eine Antrieb des Tauchscooters ist vorzugsweise ein Elektromotor. Der Elektromotor ist mit der Steuerelektronik im Gehäuse des Tauchscooters verbunden. Über die Steuerelektronik werden die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors und eines damit gekoppelten Propellers sowie der Zustand des Elektromotors geregelt. Der Elektromotor ist in weiteren Ausführungen ein bürstenloser Elektromotor.The at least one drive of the submersible scooter is preferably an electric motor. The electric motor is connected to the control electronics in the housing of the submersible scooter. About the control electronics, the rotational speed of the electric motor and a propeller coupled thereto and the state of the electric motor are controlled. The electric motor is in further embodiments, a brushless electric motor.

Die optische Schnittstelle und der Lichtwellenleiter können einander korrespondierende Verbindungselemente aufweisen. Beispielsweise kann der Lichtwellenleiter ein Verbindungselement aufweisen, das mit der Schnittstelle über eine Schraubverbindung verbunden wird. Anstelle von Schraubverbindungen können auch Steckverbindungen mit Verriegelungsmechanismen vorgesehen sein.The optical interface and the optical waveguide may have mutually corresponding connection elements. For example, the optical waveguide may have a connecting element which is connected to the interface via a screw connection. Instead of screw and plug connections can be provided with locking mechanisms.

Das Gehäuse kann aus Carbon, POM (Polyoxymethylen), PVC (Polyvinylchlorid), GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) und/oder CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) bestehen oder mindestens eines der Materialien aufweisen. Die Wandstärke des Gehäuses des Tauchscooters aller Ausführungsformen wird in Abhängigkeit des gewählten Materials oder Materialgemischs bzw. der gewählten Materialzusammensetzung und dem Einsatzgebiet des Tauchscooters bestimmt. Insbesondere sind die Auswahl der Materialen und deren Ausbildung (Wandstärke etc.) in Abhängigkeit des Drucks zu bestimmen, der im Einsatz des Tauchscooters auf das Gehäuse wirkt. Leichte Materialien für das Gehäuse resultieren in einem geringen Gewicht, was sich auch positiv auf den Energieverbrauch eines Tauchscooters auswirkt, welches die gesamte Last durch das Wasser bewegen muss. Dadurch kann die Reichweite des Tauchscooters erheblich erhöht werden.The housing may be made of carbon, POM (polyoxymethylene), PVC (polyvinyl chloride), GRP (glass fiber reinforced plastic) and / or CFRP (carbon fiber reinforced plastic) or at least one of the materials. The wall thickness of the housing of the submersible scooter of all embodiments is determined depending on the selected material or material mixture or the selected material composition and the field of application of the submersible scooter. In particular, the choice of materials and their formation (wall thickness, etc.) are to be determined as a function of the pressure acting on the housing in the use of the submersible scooter. Light weight materials for the housing result in a low weight, which also has a positive effect on the energy consumption of a submersible scooter, which must move the entire load through the water. This can significantly increase the range of the scooter.

Weitere Vorteile, Merkmale sowie Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels.Further advantages, features and design options will become apparent from the following description of a non-limiting embodiment to be understood.

In den Zeichnungen zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines als Tauchscooters ausgebildeten Unterwasserfahrzeugs mit einer Steuereinheit, die getrennt vom Gehäuse des Unterwasserfahrzeugs angeordnet ist sowie eine vergrößerte Teilansicht.

In the drawings shows:

1 a schematic representation of a trained as a submersible submersible with a control unit, which is arranged separately from the housing of the underwater vehicle and an enlarged partial view.

In 1 werden Komponenten, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind, nicht beschrieben.In 1 For example, components that are not essential to understanding the teachings disclosed herein are not described.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines als Tauchscooter ausgebildeten Unterwasserfahrzeugs 10, insbesondere eines DPVs (Diver Propulsion Vehicle). Das Unterwasserfahrzeug 10 ist ein sogenannter Duo-Scooter und weist zwei Antriebseinheiten auf. Das Unterwasserfahrzeug 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem die beiden Antriebseinheiten mit jeweils einem Elektromotor und einer Steuerelektronik angeordnet sind. Die Elektromotoren sind jeweils mit einer Antriebswelle verbunden, welche mit aus dem Gehäuse 12 herausgeführten Propellern 14 verbunden sind. Die Flügel der Propeller 14 sind von einer Abdeckung 16 umgeben, welche zusätzlich ein Gitter umfassen kann, damit keine Gegenstände oder Körperteile im Betrieb des Unterwasserfahrzeugs 10 zwischen die Flügel der Propeller 14 geraten können. 1 shows a schematic representation of an underwater vehicle designed as a scooter 10 , in particular a DPV (Diver Propulsion Vehicle). The underwater vehicle 10 is a so-called duo scooter and has two drive units. The underwater vehicle 10 has a housing 12 on, in which the two drive units are each arranged with an electric motor and control electronics. The electric motors are each connected to a drive shaft, which with out of the housing 12 led out propellers 14 are connected. The wings of the propellers 14 are from a cover 16 which may additionally comprise a grid, so that no objects or body parts in the operation of the underwater vehicle 10 between the wings of the propellers 14 advised.

Das Gehäuse 12 kann aus Carbon, POM (Polyoxymethylen), PVC (Polyvinylchlorid), GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) und/oder CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) bestehen oder mindestens eines der Materialien aufweisen. Die Wandstärke des Gehäuses 12 wird in Abhängigkeit des gewählten Materials oder Materialgemischs bzw. der gewählten Materialzusammensetzung und dem Einsatzgebiet des Unterwasserfahrzeugs 10 bestimmt. Insbesondere sind die Auswahl der Materialen und deren Ausbildung (Wandstärke etc.) in Abhängigkeit des Drucks zu bestimmen, der im Einsatz des Unterwasserfahrzeugs 10 auf das Gehäuse 12 wirkt. Leichte Materialien für das Gehäuse 12 resultieren in einem geringen Gewicht, was sich auch positiv auf den Energieverbrauch des Unterwasserfahrzeugs 10 auswirkt.The housing 12 may consist of carbon, POM (polyoxymethylene), PVC (polyvinyl chloride), GRP (glass fiber reinforced plastic) and / or CFRP (carbon fiber reinforced plastic) or at least one of the materials. The wall thickness of the housing 12 Depending on the selected material or material mixture or the selected material composition and the field of application of the underwater vehicle 10 certainly. In particular, the choice of materials and their training (wall thickness, etc.) are to be determined as a function of the pressure in use of the underwater vehicle 10 on the case 12 acts. Lightweight materials for the case 12 result in a low weight, which also has a positive effect on the energy consumption of the underwater vehicle 10 effect.

Das Gehäuse 12 ist druckfest ausgebildet und weist an den Verbindungsstellen zwischen inneren und äußeren Komponenten Dichtungen auf. Bei dem in 1 gezeigten als Tauchscooter ausgebildeten Unterwasserfahrzeug 10 weist dieses nur zwei solche Übergänge auf. Diese betreffen den Durchtritt der Antriebswelle aus dem Gehäuse 12 zu den Propellern 14. Um einen Wassereintritt in das Gehäuse 12 bei den Antriebseinheiten mit den Elektromotoren und den Propellern 14 zu verhindern, können die Elektromotoren als Spalttopfmotoren ausgebildet sein. Insbesondere sind die Elektromotoren bürstenlose Elektromotoren.The housing 12 is pressure-resistant and has at the joints between inner and outer components seals on. At the in 1 shown underwater vehicle designed as a scooter 10 this has only two such transitions. These relate to the passage of the drive shaft from the housing 12 to the propellers 14 , To prevent water from entering the housing 12 at drive units with electric motors and propellers 14 To prevent the electric motors can be designed as a gap pot motors. In particular, the electric motors are brushless electric motors.

In dem Gehäuse 12 ist ferner mindestens eine interne Energieversorgungseinheit angeordnet, die mit der Steuerelektronik für die Elektromotoren und den Elektromotoren gekoppelt ist. Die interne Energieversorgungseinheit ist als wiederaufladbare Batterieeinheit ausgebildet.In the case 12 Furthermore, at least one internal power supply unit is arranged, which is coupled to the control electronics for the electric motors and the electric motors. The internal power supply unit is designed as a rechargeable battery unit.

An den Abdeckungen 16 ist ein Steuergriff 18 angeordnet. Über den Steuergriff 18 wird das Unterwasserfahrzeug 10 während eines Tauchgangs von einem Taucher gehalten. Zusätzlich sind an dem Steuergriff 18 Bedienelemente vorgesehen, die zum Ein- und Ausschalten der Elektromotoren sowie zur Regelung der Drehzahl der Elektromotoren vorgesehen sind. Die Bedienelemente können über ein Kabel 22 sowie über einen entsprechenden Seilzug (analog zu dem Kabel 22) und/oder einer Mechanik gekoppelt sein. Die mit den Bedienelementen gekoppelte Mechanik sowie die elektronische Steuerung sind ferner mit der Steuereinheit 20 verbunden. Die Steuereinheit 20 weist ein Gehäuse 30 auf, in welchem die übertragenen elektrischen Signale von den Bedienelementen oder deren mechanische Betätigung in elektronische Signale umgewandelt werden. Diese Signale werden von der Steuereinheit 20 zu der Steuerelektronik innerhalb des Gehäuses 12 des Unterwasserfahrzeugs 10 übertragen. Um einen Wassereintritt sowohl in das Gehäuse 30 der Steuereinheit 20 sowie in das Gehäuse 12 des Unterwasserfahrzeugs 10 zu verhindern, weisen das Gehäuse 12 und das Gehäuse 30 Verbindungselemente 26 und 28 auf, die mit einem Lichtwellenleiter verbunden sind. Zusätzlich weisen das Gehäuse 30 und das Gehäuse 12 optische Schnittstellen auf. Die optischen Schnittstellen sind fest mit den jeweiligen Gehäusen 12, 30 verbunden und dichten damit das Gehäuse ab. Die Verbindungselemente 26 und 28 weisen Einkoppelstellen auf. Diese Einkoppelstellen können als spezielle optische Verbindungspunkte ausgebildet sein. Diese optischen Verbindungspunkte werden dann auf die korrespondierenden optischen Einkoppelstellen der Schnittstellen gesetzt und über die Verbindungselemente 26 und 28 mit korrespondierenden Verbindungselementen an den Gehäusen 12 und 30 verbunden. Die Verbindungselemente 26 und 28 können als Schraubverbindung oder als Steckverbindungen ausgebildet sein.At the covers 16 is a control handle 18 arranged. About the control handle 18 becomes the underwater vehicle 10 held by a diver during a dive. Additionally are at the control handle 18 Provided controls that are provided for switching on and off of the electric motors and for controlling the speed of the electric motors. The controls can be connected via a cable 22 and via a corresponding cable (analogous to the cable 22 ) and / or a mechanism be coupled. The coupled with the controls mechanism and the electronic control are also with the control unit 20 connected. The control unit 20 has a housing 30 on, in which the transmitted electrical signals from the controls or their mechanical operation are converted into electronic signals. These signals are from the control unit 20 to the control electronics within the housing 12 of the underwater vehicle 10 transfer. To allow water to enter both the housing 30 the control unit 20 as well as in the housing 12 of the underwater vehicle 10 prevent the housing 12 and the case 30 fasteners 26 and 28 on, which are connected to an optical waveguide. Additionally have the housing 30 and the case 12 optical interfaces. The optical interfaces are fixed to the respective housings 12 . 30 connected and thus seal the housing. The connecting elements 26 and 28 have coupling points. These coupling-in points can be designed as special optical connection points. These optical connection points are then set to the corresponding optical coupling points of the interfaces and via the connecting elements 26 and 28 with corresponding connecting elements on the housings 12 and 30 connected. The connecting elements 26 and 28 can be designed as a screw or plug connections.

Der Lichtwellenleiter 24 ist mit den Einkoppelelementen verbunden, sodass eine optische Übertragung von Signalen durch eine Schnittstelle an der Steuereinheit 20 ein optisches Signal für die Steuerelektronik im Gehäuse 12 bereitstellt. Das optische Signal wird dann über entsprechende Einrichtungen in ein digitales oder analoges Signal für die Steuerelektronik und den Elektromotor umgewandelt. Da die optischen Schnittstellen an den Gehäusen 12 und 30 ohne zusätzliche Dichtmittel isolierend angeordnet sind, kann kein Wasser, insbesondere kein salzhaltiges Meerwasser, in das Gehäuse 30 oder in das Gehäuse 12 eindringen. Zudem würde Wasser, welches in die Verbindungsbereiche zwischen dem Lichtwellenleiter 24 und den optischen Schnittstellen gelangt, keine Beeinflussung der übertragenen Signale bewirken. Insbesondere wird das Wasser zwischen den Kontaktstellen durch deren Verbindung verdrängt. Bei einer elektrischen Übertragung über elektrische Leiter würde das Wasser die übertragenen Signale verfälschen oder eliminieren. Bei konventionellen Tauchscootern stellt die Übertragung der Steuersignale zwischen einer extern angeordneten Steuereinheit und einer in einem Gehäuse angeordneten internen Steuerelektronik ein Problem dar. Auf der einen Seite können die Dichtungen im Laufe der Zeit ihre Dichteigenschaften verlieren, was sowohl einen Eintritt von Wasser in das Gehäuse 12 bzw. das Gehäuse 30 als auch eine Verfälschung der übertragenen Signale bewirkt. Um dem entgegenzutreten müssen die Dichtungen oftmals ausgetauscht werden. Jedoch ist der Austausch der Dichtungen mit verschiedenen Nachteilen behaftet, sodass die Funktionstüchtigkeit der Unterwasserfahrzeuge darunter leidet. Beispielsweise können neue Dichtungen die ursprünglichen Durchgangsöffnungen nicht mehr richtig abdichten oder eine Versprödung der Oberfläche und des Material im Bereich der Dichtungen verhindern ein direktes Anliegen der Dichtungen. Darüber hinaus können auch Kleberückstände das Anbringen neuer Dichtungen erschweren. Diese müssen dann erst entfernt werden, wobei darauf zu achten ist, dass das Gehäuse und die Durchtrittsöffnungen keinen Schaden nehmen.The optical fiber 24 is connected to the coupling elements, so that an optical transmission of signals through an interface to the control unit 20 an optical signal for the control electronics in the housing 12 provides. The optical signal is then converted via appropriate means into a digital or analog signal for the control electronics and the electric motor. Because the optical interfaces on the housings 12 and 30 Without additional sealing means are arranged insulating, no water, especially no salty seawater, in the housing 30 or in the case 12 penetration. In addition, water, which in the connection areas between the optical waveguide 24 and the optical interfaces, cause no influence on the transmitted signals. In particular, the water between the contact points is displaced by their connection. In an electrical transmission via electrical conductors, the water would distort or eliminate the transmitted signals. In conventional submersible scooters, the transmission of the control signals between an externally located control unit and an internal control electronics located in a housing poses a problem. On the one hand, the seals may lose their sealing properties over time, causing both ingress of water into the housing 12 or the housing 30 as well as a distortion of the transmitted signals causes. To counter this, the seals often have to be replaced. However, the replacement of the seals with various disadvantages, so that the functionality of the underwater vehicles suffers. For example, new seals may no longer properly seal the original ports, or embrittlement of the surface and material in the region of the seals may prevent the seals from directly contacting. In addition, adhesive residues can make attaching new seals difficult. These must then be removed, taking care that the housing and the openings are not damaged.

Weist das Unterwasserfahrzeug 10 wie in 1 gezeigt, optische Schnittstellen auf, so kann eine Übertragung von Signalen ohne Wassereintritt in die Gehäuse 12 oder 30 und eine Verfälschung der übertragenen Signale durchgeführt werden. Die Übertragung von optischen Signalen über Lichtwellenleiter 24 bietet zudem den Vorteil, dass die übertragenen Signale durch magnetische oder elektromagnetische Felder nicht gestört werden.Indicates the underwater vehicle 10 as in 1 shown optical interfaces on, so can transmit signals without water entering the housing 12 or 30 and corrupting the transmitted signals. The transmission of optical signals via optical fibers 24 offers the additional advantage that the transmitted signals are not disturbed by magnetic or electromagnetic fields.

In der Steuereinheit 20 ist eine elektronische Schaltung aufgenommen, welche die über die Bedienelemente empfangenen Steuerbefehle in elektronische Signale umwandelt. Zusätzlich sind ein Verstärker und ein Analog/Digital-Wandler vorgesehen, der verstärkte digitale Signale bildet. Diese digitalen Signale werden von einer lichtemittierenden Diode oder einer Laserdiode in optische Signale umgewandelt. Zwischen der lichtemittierenden Diode oder der Laserdiode ist eine transparente Schutzschicht angeordnet, die fest mit dem restlichen Gehäuse 30 verbunden ist. In dem Bereich der optischen Schnittstelle wird der Lichtwellenleiter 24 angeordnet und so auf die optische Schnittstelle aufgesetzt, dass die von der lichtemittierenden Diode oder der Laserdiode ausgegebenen Lichtimpulse in den Lichtwellenleiter 24 gelangen. Das andere Ende des Lichtwellenleiters 24 ist mit einer analog ausgebildeten weiteren optischen Schnittstelle des Gehäuses 12 verbunden. Über eine transparente Schicht, die ebenfalls fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, gelangt das optische Signal auf ein Fotoelement, welche die empfangenen optischen Signale in digitale Signale umwandelt. Die digitalen Signale werden über einen Digital/Analog-Wandler in analoge Signale umgewandelt und über die Steuerelektronik oder direkt den elektrischen Antrieben zugeführt.In the control unit 20 an electronic circuit is included, which converts the control commands received via the controls into electronic signals. In addition, an amplifier and an analog / digital converter are provided, the amplified digital signals forms. These digital signals are converted into optical signals by a light emitting diode or a laser diode. Between the light-emitting diode or the laser diode, a transparent protective layer is arranged, which is fixed to the rest of the housing 30 connected is. In the area of the optical interface becomes the optical waveguide 24 arranged and placed on the optical interface, that the light emitted from the light emitting diode or the laser diode light pulses into the optical waveguide 24 reach. The other end of the fiber optic cable 24 is with an analog formed further optical interface of the housing 12 connected. Over a transparent layer, which also firmly with the housing 12 is connected, the optical signal passes to a photo element, which converts the received optical signals into digital signals. The digital signals are converted into analog signals via a digital / analog converter and fed via the control electronics or directly to the electrical drives.

Die optischen Schnittstellen und der Lichtwellenleiter 24 sind so ausgebildet, dass eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20 und einer internen Steuerelektronik in dem Gehäuse 12 des Unterwasserfahrzeugs 10 möglich ist. So kann beispielsweise der Ladezustand eines als Batterie ausgebildeten Energiespeichers aus dem Gehäuse 12 über den Lichtwellenleiter 24 zu der Steuereinheit 20 übertragen werden. Die Steuereinheit 20 weist an ihrem Gehäuse 30 ferner eingegossene Leuchtdioden auf, die beispielsweise über eine Balkenanzeige oder eine Farbanzeige den Ladezustand des Energiespeichers anzeigen.The optical interfaces and the optical fiber 24 are designed so that bi-directional communication between the control unit 20 and an internal control electronics in the housing 12 of the underwater vehicle 10 is possible. For example, the state of charge of a battery designed as energy storage from the housing 12 over the optical fiber 24 to the control unit 20 be transmitted. The control unit 20 points to her case 30 Furthermore, cast-LEDs, which indicate, for example, a bar graph or a color display the state of charge of the energy storage.

Wie in 1 weiter dargestellt, weist das Gehäuse 12 einen Anschluss 32 auf. Über den Anschluss 32 kann beispielsweise eine externe Energieversorgungseinheit angeschlossen werden. As in 1 further shown, the housing has 12 a connection 32 on. About the connection 32 For example, an external power supply unit can be connected.

Über die externe Energieversorgungseinheit kann die Reichweite des Unterwasserfahrzeugs 10 vergrößert werden. Über den als Nass-Steckkontaktdose ausgebildeten Anschluss 32 ist es zudem möglich, eine elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit 20 und dem internen Energiespeicher des Unterwasserfahrzeugs 10 herzustellen. Die Steuereinheit 20 weist in der Regel eine eigene Energieversorgung auf. Jedoch kann auch die Steuereinheit 20 Energie von dem Energiespeicher im dem Gehäuse 12 benötigen. Da über den Lichtwellenleiter 24 keine Stromversorgung möglich ist, wird diese Stromversorgung über den Anschluss 32 und einen analog dazu ausgebildeten Anschluss in dem Gehäuse 30 der Steuereinheit 20 durchgeführt. Vorzugsweise ist der Energiespeicher in dem Gehäuse 30 der Steuereinheit 20 ein wiederaufladbarer Energiespeicher.Via the external power unit, the range of the underwater vehicle can 10 be enlarged. About the trained as a wet plug contact socket 32 In addition, it is possible to have an electrical connection between the control unit 20 and the internal energy storage of the underwater vehicle 10 manufacture. The control unit 20 usually has its own energy supply. However, the control unit can also 20 Energy from the energy storage in the housing 12 need. Da over the fiber optic cable 24 No power supply is possible, this power supply is via the connector 32 and a similarly formed in the housing connection 30 the control unit 20 carried out. Preferably, the energy storage is in the housing 30 the control unit 20 a rechargeable energy storage.

Über den Anschluss 32 kann auch ein Laden des internen Energiespeichers durchgeführt werden, ohne dass das Gehäuse 12 geöffnet werden muss. In weiteren nicht dargestellten Ausführungen weist ein Ladekabel oder eine andere Versorgungsleitung mit stromführenden Leitungen ebenfalls mindestens einen Lichtwellenleiter auf, über den Informationen zwischen einem Unterwasserfahrzeug 10 und einer Ladestation oder einer externen Energieversorgungseinheit bidirektional übertragen werden können.About the connection 32 It is also possible to charge the internal energy store without removing the case 12 must be opened. In further embodiments, not shown, a charging cable or another supply line with current-carrying lines also has at least one optical waveguide on the information between an underwater vehicle 10 and a charging station or an external power supply unit can be transmitted bidirectionally.

Dabei können Informationen über den Ladezustand einer externen Energieversorgungseinheit an das Unterwasserfahrzeug 10 übermittelt werden, Informationen über den Ladezustand eines internen Energiespeichers des Unterwasserfahrzeugs 10 empfangen werden, und/oder Informationen darüber empfangen werden, ob und wann ein Laden des internen Energiespeichers des Unterwasserfahrzeugs 10 oder eine Energieversorgung des mindestens einen Antriebs durchgeführt wird.In this case, information about the state of charge of an external power supply unit to the underwater vehicle 10 Information about the state of charge of an internal energy storage of the underwater vehicle 10 are received, and / or information about whether and when charging the internal energy storage of the underwater vehicle 10 or a power supply of the at least one drive is performed.

Über die Signalleitung kann einer externen Energieversorgungseinheit von der Steuereinheit 20 oder einer Steuerelektronik des Unterwasserfahrzeugs 10 mitgeteilt werden, ob ein Laden eines internen Energiespeichers des Unterwasserfahrzeugs 10 oder eine direkte Energieversorgung eines Antriebs des Unterwasserfahrzeugs 10 durchgeführt werden soll. Zudem kann bei mehreren an einem Unterwasserfahrzeug 10 angeschlossenen externen Energieversorgungseinheiten über die Steuerelektronik des Unterwasserfahrzeugs 10 geregelt werden, in welcher Reihenfolge die externen Energieversorgungseinheiten zur Energieversorgung herangezogen werden. Dazu kann über die Steuerelektronik des Unterwasserfahrzeugs 10 eine Aktivierung von Schaltmitteln der externen Energieversorgungseinheiten oder von Schaltmitteln des Unterwasserfahrzeugs 10 durchgeführt werden.Via the signal line can an external power supply unit from the control unit 20 or control electronics of the underwater vehicle 10 be notified whether charging an internal energy storage of the underwater vehicle 10 or a direct power supply of a drive of the underwater vehicle 10 to be carried out. In addition, with several at an underwater vehicle 10 connected external power supply units via the control electronics of the underwater vehicle 10 be regulated, in which order the external power supply units are used for energy supply. This can be done via the control electronics of the underwater vehicle 10 an activation of switching means of the external power supply units or switching means of the underwater vehicle 10 be performed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: UnterwasserfahrzeugUnderwater vehicle
1212: Gehäusecasing
1414: Propellerpropeller
1616: Abdeckungcover
1818: Steuergriffcontrol handle
2020: Steuereinheitcontrol unit
2222: Kabelelectric wire
2424: Lichtwellenleiteroptical fiber
2626: Verbindungselementconnecting element
2828: Verbindungselementconnecting element
3030: Gehäusecasing
3232: Anschlussconnection

Claims

Diving scooter after Claim 1 wherein the housing (12) of the submersible scooter has a connection (32) for power supply.

Diving scooter after Claim 1 or 2 wherein the control unit (20) has a connection to the power supply.

Diving scooter after one of the Claims 1 to 3 wherein the at least one optical waveguide (24) comprises at least one glass fiber or a plastic fiber.

Diving scooter after one of the Claims 1 to 4 , wherein the optical interface - at least one light-emitting diode or a laser diode and a photoelement, or - has a coupling element.

Diving scooter after one of the Claims 1 to 5 wherein the optical interface is connected to at least one analog / digital converter or a digital / analog converter and / or an amplifier.

Diving scooter after one of the Claims 1 to 6 wherein the at least one drive comprises an electric motor.

Diving scooter after one of the Claims 1 to 7 wherein the optical interface and the optical waveguide (24) have corresponding connecting elements (26; 28).

Diving scooter after one of the Claims 1 to 8th , wherein the housing (12) made of carbon, POM (polyoxymethylene), PVC (polyvinyl chloride), GRP (glass fiber reinforced plastic) and / or CFK (carbon fiber reinforced plastic) is or has.