DE102017212126A1

DE102017212126A1 - System und Vorrichtung zum Bergen eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017212126A1
Application number: DE102017212126.2A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Brink; Alexei Keller; Eduard Maydanik
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2037-07-15
Also published as: DE102017212126B4; NO20200043A1; WO2019011490A1

Abstract

Ein System umfasst zwei Wasserfahrzeuge und eine Steuerung. Jeweils eines der zwei Wasserfahrzeuge ist Oberflächenfahrzeuge. Das Oberflächenfahrzeug und das andere Fahrzeug umfassen jeweils eine Fangleine, wobei an einer Fangleine eine Fangvorrichtung angeordnet ist. Die Fangvorrichtung ermöglicht bei Eingriffnahme mit der anderen Fangleine eine Verbindung zu derselben aufzubauen. Die Steuerung ist ausgebildet, um ein erstes der zwei Wasserfahrzeuge in einer Kurvenbahn um das zweite der zwei Wasserfahrzeuge zu steuern.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein System mit zumindest zwei Wasserfahrzeugen, das die Bergung eines Fahrzeugs, wie eines autonomen Unterwasserfahrzeugs ermöglicht. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein entsprechendes Bergeverfahren.
Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV) (autonomous underwater vehicle) können auf grundsätzlich zwei unterschiedliche Weisen geborgen werden, nämlich einmal direkt vom Mutterschiff, z. B. mit einem Kran oder mittels Zuhilfenahme eines Beibootes, das speziell zum Bergen des AUVs ausgelegt ist. Die EP2452868 B1 zeigt, dass die Bergung eine der kritischsten Operationen der gesamten Mission eines Tauchfahrzeugs (AUV) darstellt, da jede Beschädigung vermieden werden muss. Bei dieser Patentschrift wird ein Kran beschrieben, der mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden bewegt werden kann, so dass eine Ausrichtung an das aufzunehmende Unterwasserfahrzeug bestmöglich erfolgen kann.
Um weiter zu verhindern, dass Schäden durch die Bergeeinrichtung, z. B. den Haken des Krans, verursacht werden, ist es ein übliches Bergeverfahren, eine Bergungsboje auf AUV (z. B. an der Nase des Rumpfes des AUVs) freizugeben und dann zuerst die Boje zu bergen und das AUV an einer Leine zwischen Boje und AUV einzuholen. Im Detail stellt sich das Verfahren wie folgt dar. Die lösbar an dem AUV angebrachte Bergungsboje ist nach dem Ausstoßen über eine Leine mit demselben verbunden und kann dann z. B. über eine Operationsplattform (ggf. durch manuelle Eingriffe der Besatzung) an ein Bergungssystem angeschlossen werden. Nach dem Anbringen der Bergungsleine an das Bergungssystem (Kran) wird dann die Leine durch das Bergungssystem eingeholt, so dass eine sukzessive Bergung des Unterwasserfahrzeugs erfolgen kann.
Die EP243911 B1 verfolgt den Ansatz, existierende Kräne auf dem Mutterschiff für das Aussetzen und Bergen zu verwenden. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist die Unabhängigkeit des Systems in Bezug auf die Höhenunterschiede zwischen Wasseroberfläche und Deck aufgrund der unterschiedlichen Freibordhöhen verschiedener Schiffe. Solche Aussetz- und Bergesysteme umfassen häufig einen Käfig, der durch Schwimmkörper an der Wasseroberfläche schwimmt und mit einer Leine am Mutterschiff befestigt ist. Das Bedienpersonal zieht beispielsweise unter Verwendung der Lehre der EP2452868 B1 eine Leine vom Tauchfahrzeug in den schwimmenden Käfig ein. Hierzu kann der Käfig beispielsweise eine Trichterform aufweisen, in der dann das AUV (ggf. unter Zuhilfenahme von weiteren Mitteln, wie z. B. Stiften) mechanisch fixiert wird. Wenn das AUV vollständig in den Trichter und dann auch in den Käfig hineingezogen ist, kann in einem letzten Schritt der Käfig zusammen mit dem AUV unter Zuhilfenahme des Kranes aus dem Wasser gezogen werden.
In anderen Konzepten wird das zu bergende Unterwasserfahrzeug nicht extern gegriffen oder gekoppelt, sondern das Fahrzeug manövriert selbstständig in eine Art Käfig, auch Garage genannt, hinein. Hier ist beispielsweise auf die US 6,698,376 zu verweisen, bei der die Garage aus zwei Hebearmen, zwischen denen das AUV gesteuert werden kann, besteht. Bei einem vertikalen Zusammenklappen dieser Hebearme kann das AUV somit gesichert werden.
In der Praxis werden die oben erläuterten Stand der Technik Berge-Ansätze häufig mit einem Fangkonzept (unter Zuhilfenahme der Leine bzw. Fangboje) kombiniert, um hier ein zuverlässiges Einholen zu ermöglichen. Leider sind derzeit keine ausreichend automatisierbaren Konzepte bekannt, wie die Boje bzw. die Fangleine des autonomen Unterwasserfahrzeugs zuverlässig gegriffen werden kann.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zu schaffen, dass ein zuverlässiges Fangen eines Fahrzeugs, wie eines autonomen Unterwasserfahrzeugs oder einer mit dem Fahrzeug verbundenen Fangleine ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein System mit zwei Wasserfahrzeugen, wobei eines der zwei Wasserfahrzeuge ein Oberflächenfahrzeug und ein anderes der zwei Wasserfahrzeuge ein anderes Fahrzeug, wie ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) ist. Das System umfasst eine Steuerung, die beispielsweise auf einem der Wasserfahrzeuge angeordnet sein kann. Beide Wasserfahrzeuge verfügen über eine Fangleine, wobei die des Oberflächenfahrzeugs unter die Wasserlinie absenkbar ist und die des Unterwasserfahrzeugs allgemein ausgezogen werden kann, z. B. durch Absenken oder auch durch Herausziehen, z. B. nach hinten oder nach oben. Eine der Fangleinen, nämlich die des ersten Wasserfahrzeugs ist mit einer Fangvorrichtung (z. B. einem Haken oder anderen Fangmitteln) ausgestattet, so dass die Fangvorrichtung über die Fangleine mit dem ersten Wasserfahrzeug verbunden ist. Diese Fangvorrichtung ist ausgebildet, um bei Eingriff mit der Fangleine des zweiten der zwei Wasserfahrzeuge eine Verbindung zu derselben aufzubauen, z. B. durch Einhaken oder Greifen.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann hierzu die Fangleine des zweiten Wasserfahrzeugs einen Art Endanschlag oder ein Gewicht, in das die Fangvorrichtung eingreift, aufweisen. Damit die zwei Fangleinen und insbesondere die Fangvorrichtung mit der anderen Fanglinie in Berührung kommt, steuert die Steuerung das Wasserfahrzeug mit der Fangvorrichtung in einer Kurvenbahn um das zweite Wasserfahrzeug, bei dem die Fangleine beispielsweise vertikal (im Wesentlichen vertikal, Winkel lotrecht mit einer maximalen Abweichung von +/-15° = 75° bis 105° oder idealerweise senkrecht) nach unten hängt oder nach oben treibt. Durch die Kurvenbahn, wie z. B. eine Kreisbahn oder ein U-Turn, wird die Fangvorrichtung schräg durch das Wasser gezogen, so dass es zu einem Berühren zwischen den zwei Fangleinen bzw. der Fangvorrichtung und einer Fangleine kommt. Infolge dieser Berührung wird dann unter Zuhilfenahme der Fangvorrichtung eine mechanisch feste Verbindung (Eingriffnahme) von dem Oberflächenfahrzeug zu dem autonomen Unterwasserfahrzeug ausgebildet.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass entsprechend Ausführungsbeispielen entweder das Oberflächenfahrzeug oder das autonome Unterwasserfahrzeug die Kurvenbahn fährt kann. Bevorzugterweise wird das Fahrzeug, das nicht in der Kurvenbahn fährt, in seiner Geschwindigkeit reduziert oder sogar angehalten. Deshalb ist entsprechend Ausführungsbeispielen die Steuerung dazu ausgebildet, Steuersignale an das kurvenfahrende Wasserfahrzeug und/oder an das andere Wasserfahrzeug zu senden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist es sinnvoll, dass bei dem nicht kurvenfahrenden Wasserfahrzeug die Fangleine gerade, wie z. B. senkrecht nach oben oder nach unten ragt. Dies kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden, dass an der Fangleine ein Gewicht, welches beispielsweise auch durch einen Art Endanschlag gebildet sein kann, vorgesehen ist. Der Hintergrund ist, dass das kurvenfahrende Fahrzeug so zuverlässiger das nicht kurvenfahrende Fahrzeug einfangen kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ausgehend von einer vorgegebenen Bewegungsbahn, wie z. B. einer Kreisbahn, eine hinter einem Wasserfahrzeug (z.B. dem Oberflächenfahrzeug) hinterhergeschleppte Fangleine mit einem Anker aufgrund des Wasserwiderstands bei der Bewegung schräg durchs Wasser gezogen wird, so dass diese Leine eine Art Schlinge um eine vertikale (nach unten oder nach oben ragende) Fangleine eines zweiten Wasserfahrzeugs (z.B. des Unterwasserfahrzeugs) bildet und die zweite Fangleine aufgrund der Schrägbewegung der ersten Fangleine berührt wird. Infolge der Berührung kommt es zu einem „Verfangen“ der zwei Fangleinen, wobei das Verfangen durch eine Fangvorrichtung unterstützt wird. Ausgehend von dem Verfangen wird eine feste Verbindung zwischen den zwei Leinen hergestellt, so dass dann die Fangleine des autonomen Unterwasserfahrzeugs unter Zuhilfenahme der Fangleine des Oberflächenfahrzeugs eingeholt werden kann, um den Bergevorgang zu vollenden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen hängt ein Radius der Kreisbahn, die das erste der zwei Wasserfahrzeuge fährt, von der Länge der Fangleine des ersten Wasserfahrzeugs ab. Der Radius ist z.B. kleiner als die Länge der Fangleine des ersten Wasserfahrzeugs.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Bergen automatisiert oder sogar vollautomatisiert erfolgen, wobei dann einzelne Schritte durch die Steuerung angesteuert werden. Die Steuerung steuert in erster Linie das erste der zwei Wasserfahrzeuge auf seine Kreisbahn. Weiter kann die Steuerung auch ausgebildet sein, um das zweite Wasserfahrzeug in seiner Geschwindigkeit zu reduzieren oder sogar anzuhalten, so dass das erste der zwei Unterwasserfahrzeuge zuverlässig eine Schlinge mit seiner Fangleine um die Fangleine des zweiten Unterwasserfahrzeugs ziehen kann. Weiterhin kann die Steuerung auch noch das Absinken der Fangleine eines Oberflächenfahrzeugs und das Auslassen der Fangleine des autonomen Unterwasserfahrzeugs steuern. Hierbei kann beispielsweise der Auslösemechanismus dadurch realisiert sein, dass die Fangleine ein Gewicht aufweist bzw. der Fanghaken der Fangvorrichtung ein Gewicht hat, und die Fangleine ausgelöst wird, so dass das Gewicht die Fangleine nach unten zieht. Das Gewicht ermöglicht dann auch das vertikale Ausrichten der Fangleine im Wasser, indem es die Fangleine infolge der Gewichtskraft (lotwärts) nach unten spannt. Das Auslösen kann beispielsweise durch einen mechanischen Verriegelungsmechanismus oder auch durch einen korrodierenden Draht realisiert. Bei dem korrodierenden Draht wird diese Korrosion angeregt, indem er mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Bergen eines Fahrzeugs, wie eines autonomen Unterwasserfahrzeugs mittels eines Oberflächenfahrzeugs unter Zuhilfenahme eines Systems mit zwei Wasserfahrzeugen, wobei eines das Oberflächenfahrzeug und ein anderes das autonome Unterwasserfahrzeug ist. Die Fangleinen sind wie oben erläutert absenkbar oder ausziehbar, wobei an der Fangleine des ersten Wasserfahrzeugs die Fangvorrichtung angeordnet ist. Das Verfahren umfasst den zentralen Schritt des Steuerns des ersten der zwei Wasserfahrzeuge derart, dass dieses in einer Kurvenbahn um das zweite der zwei Wasserfahrzeuge manövriert wird.
Zusätzlich kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen das Verfahren den Schritt des Steuerns des zweiten Wasserfahrzeugs, z. B. derart, dass dieses anhält oder seine Geschwindigkeit reduziert, während das erste Wasserfahrzeuge in einer Kurvenbahn fährt, aufweisen. Entsprechend einer bevorzugten Variante wird die Steuerung so durchgeführt, dass der Radius der Kurvenbahn von der Länge der Fangleine des jeweiligen Wasserfahrzeugs abhängt bzw. kleiner als dieses ist.
Ferner kann entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel das Verfahren den Schritt des Ausziehens bzw. Absenkens der jeweiligen Fangleine umfassen. Hierbei kann der Ausziehvorgang wiederum mittels eines Gewichts unterstützt.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert:
Es zeigen:

1a-1f schematische Darstellungen von zwei Wasserfahrzeugen beim Einfangen zur Illustration eines Systems mit zwei Unterwasserfahrzeugen gemäß Ausführungsbeispielen, wobei 1a bis 1b die Konstellation von der Seite darstellen, während die 1c bis 1f die Konstellation von oben illustrieren.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen im Detail erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sodass die Beschreibung derer austauschbar ist.
1a zeigt ein autonomes Unterwasserfahrzeug 10 sowie ein Oberflächenfahrzeug 20. Das autonome Unterwasserfahrzeug 10 weist eine Fangleine 12 auf, die hier als absenkbare Fangleine, d. h. an einer Unterseite des autonomen Unterwasserfahrzeugs angeordnet ist. Die Fangleine 12 kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eines optionalen Gewichts 14 abgesenkt werden, indem das Gewicht beispielsweise ausgeklinkt wird. Das Oberflächenfahrzeug 20 weist ebenfalls eine Fangleine 22 auf, die unter die Wasserlinie 23 absenkbar ist und am Ende der Fangleine bzw. allgemein an der Fangleine sogenannte Fangmittel 24 aufweist. Diese Fangmittel 24 können beispielsweise durch einen Haken gebildet sein. Dieser Haken hat ein Gewicht, so dass das Absenken hier analog dadurch erfolgen kann, dass der Haken 24 ausgeklinkt wird und mittels eines Gewichts die Fangleine 22 nach unten zieht. Diese Situation ist in 1b dargestellt.
1b zeigt das autonome Unterwasserfahrzeug 10 sowie das Oberflächenfahrzeug 20, bei denen die Fangleinen 12 und 22 ausgefahren, d. h. hier abgesenkt sind. Beispielsweise kann die Fangleine 12 des autonomen Unterwasserfahrzeugs 2 m oder allgemein im Bereich zwischen 1 und 10 m abgesenkt sein, während die Fangleine 22 des Oberflächenfahrzeugs typischerweise weiter abgesenkt wird, d. h. beispielsweise 5 m oder allgemein im Bereich zwischen 2 und 30 m. Wie zu erkennen ist, erfolgt das Absenken und nun auch das Niederhalten der Fangleinen 12 und 22 unter Zuhilfenahme der Gewichtskraft an dem Gewicht 14 bzw. 24. Bei dem autonomen Unterwasserfahrzeug (das zu bergende Fahrzeug) wird davon ausgegangen, dass dieses für den Bergevorgang seine Geschwindigkeit wesentlich reduziert hat bzw. sogar angehalten hat, so dass dieses keine Fahrt durchs Wasser macht. Das hat den Vorteil, dass die Fangleine 12 annäherungsweise senkrecht nach unten ragt, wie auch hier dargestellt. Das Bergefahrzeug 20 fährt nun ein Manöver, so dass sich die Fangleinen 12 und 22 verheddern. Deshalb macht das Bergefahrzeug 20 Fahrt durchs Wasser, infolgedessen die Fangmittel 24 und die Fangleine 22 hinterhergeschleppt werden. Dadurch ergibt sich ein schräger Winkel durchs Wasser.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Tauchtiefe des autonomen Unterwasserfahrzeugs so gewählt ist, dass der Haken 24 sich in derselben Tiefe wie die Leine 12 befindet. Wenn man davon ausgeht, dass die Leine 12 nach unten ragt und ca. 2 m lang ist, während die Leine 24 ca. 5 m lang ist, befindet sich das AUV 10 bevorzugterweise in Nähe der Oberfläche 23, da aufgrund des schrägen Verlaufs der Leine 22 der Haken 24 (je nach Fahrt durchs Wasser) in einer Tiefe von 1 bis 3 m unterhalb der Wasseroberfläche hinter dem Oberflächenfahrzeug 10 hinterhergeschleppt werden wird. Sollte die Leine 22 länger sein oder die Leine 12 z. B. nach oben ragen, kann natürlich dann die Höhe des Unterwasserfahrzeugs 10 angepasst werden. Im Falle einer (vertikal) nach oben ragenden Fangleine, befindet sich das Unterwasserfahrzeug z.B. 5m unter der Wasseroberfläche, während die Fangleine 12 mittels eines Schwimmkörpers (z.B. Boje, nicht dargestellt) infolge der Auftriebskraft nach oben gespannt wird. Die genau Tiefe hängt bei dieser Variante von der Länge des Seiles ab und ist so gewählt, dass die Fangleine beim Schwimmen des Auftriebskörpers an der Wasseroberfläche gespannt bleibt. Nachdem nun erläutert wurde, wie die Fangmittel 24 in derselben Höhe wie die Leine 12 positioniert wurde, wird nachfolgend Bezug nehmend auf 1c bis 1f erläutert, wie durch die laterale Positionierung der Fangmittel 24 gegenüber der Leine 12 ein Eingriff hergestellt werden kann.
1c zeigt das autonome Unterwasserfahrzeug 10, wobei davon ausgegangen ist, dass dieses keine oder kaum Fahrt durchs Wasser macht sowie relativ zu dem autonomen Unterwasserfahrzeug 10 das Oberflächenfahrzeug 20 positioniert, dass das Oberflächenfahrzeug 20 das Unterwasserfahrzeug passieren kann. Hierbei ist die Fangleine 10 des zweiten Wasserfahrzeugs (AUV) im Wesentlichen vertikal im Wasser ausgerichtet. Bei dem Oberflächenfahrzeug 20 ist mittels des Pfeils die Fahrt durchs Wasser dargestellt. Wie zu erkennen ist, passiert das Oberflächenfahrzeug 20 seitlich das autonome Unterwasserfahrzeug in etwa einem Abstand, der der Beabstandung des hinterhergeschleppten Ankers 24 von dem Oberflächenfahrzeug 20 entspricht. Anders ausgedrückt heißt das, dass der Abstand maximal so groß sein kann, wie die Länge der hinterhergeschleppten Fangleine 22.
Kurz nach dem Passieren fährt das ober 20 eine Kurve, um das autonome Unterwasserfahrzeug 10 oder insbesondere um die Fangleine 12 desselben herum. Diese Kurvenfahrt ist in 1d illustriert. Diese Kurvenbahn bzw. Kreisbahn ist mit dem Pfeil symbolisiert. Im Regelfall hat zu diesem Zeitpunkt der Anker 24 die Fangleine 12 noch nicht passiert, wird also nun seitlich mittels der Fangleine 22 geschleppt. Die Situation ist ebenfalls mit einem Pfeil gekennzeichnet.
In der in 1e dargestellten Situation ist dann die Kurvenbahn des Fahrzeugs 20 weiter fortgeschritten, so dass die Leine 22 eine Schlinge um das autonome Unterwasserfahrzeug 10, insbesondere die Leine 12 gezogen. Infolge dieser Schlinge kreuzt die Bewegungsbahn des Ankers 24 die Position der Fangleine 12, so dass sich beispielsweise die Leinen 12 und 22 berühren.
Hierbei kommt es zur Eingriffnahme zwischen den Eingriffnahmemitteln 24 und der Leine 12 bzw. dem Gewicht (Endstopp bei der Leine 12).
Die endgültige Eingriffnahme ist in 1f dargestellt. Wie hier zu erkennen ist, wurde das Gewicht 14 von dem Anker 24 gegriffen, so dass die Leine 12 aus der gerade nach unten ragenden Position schräg ausgelenkt ist und das autonome Unterwasserfahrzeug 10 hinter dem Oberflächenfahrzeug 20 hinterhergeschleppt werden kann. In diesem Stadium ist dann die erste Phase des Bergemanövers, nämlich das Einfangen des autonomen Unterwasserfahrzeugs beendet, so dass dann beispielsweise durch Einholen der Fangleinen 12 und 22 das autonome Unterwasserfahrzeug 10 in einen Käfig, z. B. in einen Käfig des Oberflächenfahrzeugs 20 hineingezogen werden kann.
Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen davon ausgegangen wurde, dass das Oberflächenfahrzeug 20 die Kurvenbahn fährt, so kann es entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen auch genau umgekehrt sein. Demnach umkreist das autonome Unterwasserfahrzeug das in seiner Geschwindigkeit beispielsweise verlangsamte oder angehaltene Oberflächenfahrzeug, bei welchem die Fangleine nach unten abgelassen ist. Bei dieser Variante weist in bevorzugter Weise das autonome Unterwasserfahrzeug die Fangmittel auf, während die Fangleine des Oberflächenfahrzeugs beispielsweise mit einem Gewicht bzw. einem Endanschlag beschwert sein kann.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der optionale Endanschlag 14 dazu ausgebildet, um mit den Eingriffnahmemitteln 24 in Eingriff gebracht zu werden und hier eine mechanische Verbindung ausbildet.
Das Absinken der Fangleine 12 bzw. 22 kann durch unterschiedliche Mechanismen erfolgen. In einem Fall kann beispielsweise die jeweilige Fangleine 12 bzw. 22 einfach herabgelassen werden. Um sicherzugehen, dass die Fangleine 12 bzw. 22 nach unten sinkt, ist es entsprechend Ausführungsbeispielen auch sinnvoll, ein entsprechendes Gewicht 14 bzw. 24 anzubringen. Dieses Gewicht ermöglicht auch das Absenken der Fangleinen 12 und 22, indem das Gewicht beispielsweise über eine mechanische Verriegelung ausgeklinkt wird und so zu Boden sinkt und die aufgewickelte oder zusammengelegte Fangleine 12 bzw. 32 entsprechend herauszieht. Das Gewicht, das beispielsweise ein Kilo wiegt, verbleibt dann an der Leine, z. B. am Ende der Leine 12 und 22 mit dem Wasserfahrzeug (Oberflächenfahrzeug oder AUV) verbunden. Eine Prozedur kann sich entsprechend Ausführungsbeispielen wie folgt darstellen. Das Tauchfahrzeug 10 AUV löst nach Rückkehr zu der Wasseroberfläche ein an einer Leine 12 und mit dem AUV 10 weiterhin verbundenes Gewicht 14 aus. Das kann entsprechend Ausführungsbeispielen über einen Metalldraht oder Edelstahldraht geschehen, an dem das Gewicht 14 innerhalb des Fahrzeugs angebunden wird. Setzt man diesen Draht/Edelstahldraht für wenige Minuten in Salzwasser einer elektrischen Spannung aus, kann der Draht in wenigen Minuten korrodieren und brennt durch. In der Folge fällt das Gewicht nach unten. Wie bereits angedeutet, sind auch andere Verfahren geeignet, um das Gewicht auszulösen, etwa indem ein Wärmemotor einen Hebel dreht, der eine Verriegelung löst, mit dem das Gewicht 14 im AUV 10 befestigt ist.
Auch wenn oben davon ausgegangen wurde, dass die Leine 12 und 22 stets abgesenkt wird, sei an dieser Stelle auch darauf hingewiesen, dass insbesondere die Leine des autonomen Unterwasserfahrzeugs nicht zwingend abgesenkt werden muss, sondern auch nach oben unter Zuhilfenahme eines Schwimmkörpers angehoben werden kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel fährt dann das Oberflächenfahrzeug dieselbe Kreisbahn um die Leine 12.
Entsprechend Ausführungsbeispielen weist das oben erläuterte System eine Steuerung aus, die beispielsweise das Auslösen der Gewichte bzw. allgemein das Ausfahren der Fangleine 12 und 22 koordiniert. Diese Steuerung ist ausgebildet, um das kurvenfahrende Wasserfahrzeug (im oberen Beispiel das Oberflächenfahrzeug 20) entsprechend aktiv, z. B. durch die Motoren (Außenbord- oder Innenbordmotor oder Wasserstrahlantrieb oder Propellerantrieb) im Falle eines Rumpfboots koordinieren bzw. allgemein das entsprechende Wasserfahrzeug zu manövrieren. Auch kann durch diese Steuerung das Manövrieren des anderen Wasserfahrzeugs, das mit der schräg durch das Wasser gezogenen Fangleine gefangen werden soll, gesteuert werden, z. B. so, dass dasselbe für den Bergevorgang angehalten wird oder in seiner Geschwindigkeit reduziert wird. Hierbei kann es entsprechend Ausführungsbeispielen vorteilhaft sein, dass die Wasserfahrzeuge Navigationsmittel, wie z. B. Unterwassernavigationssysteme aufweist, so dass insbesondere eine relative Positionierung der zwei Fahrzeuge zueinander während des Bergemanövers bestmöglich gesteuert und überwacht werden kann.
Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen von einer Kurvenbahn, wie z. B. einer Kreisbahn ausgegangen wurde, sei an dieser Stelle doch angemerkt, dass auch andere Bahnen, wie z. B. ein spitzer U-Turn möglich wären. Allgemein sollte die gefahrenen Kurve mindestens 90° (hin zu dem anderen Wasserfahrzeug) oder sogar mindestens 135° (oder im Bereich von 90-180°) betragen, sodass es zu einer signifikanten Richtungsänderung kommt und das hinterhergeschleppte Seil sich in einer Schlinge um die Fangleine des anderen Wasserfahrzeuges legt. In anderen Worten heißt das, dass das Oberflächenfahrzeug vor dem Manöver auf einer Seite des Seiles zwischen AUV und Gewicht bzw. Schwimmkörper befindet und nach dem U-Turn-Manöver etwa 180° auf der anderen Seite des Seiles. Die genaue Bahn beim Manöver hängt von dem Wasserwiderstand, der gewählten Geschwindigkeit, der Flexibilität (Materialeigenschaft und Dicke) des Seiles und insbesondere dem gefahrenen Radius ab. Unter Berücksichtigung der Randbedingungen wird dann die Bewegungsbahn so abgefahren, dass der Anker schräg durch das Wasser gezogen wird und beim Umfahren des Tauchfahrzeugs sich mit der Leine des zu bergenden Fahrzeugs oder dem Gewicht verfängt.
Der Anker kann eine optimierte Form aufweisen, so dass die Leine nach dem Fangen direkt verriegelt. Beispiele für derartige Anker ist ein Wurfanker mit drei oder vier Armen.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Oberflächenfahrzeug, wie bereits angedeutet, auch einen Käfig aufweisen und so das autonome Unterwasserfahrzeug sichern. Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass das bergende Schiff die Daten des autonomen Unterwasserfahrzeugs übernehmen kann und die Akkumulatoren des autonomen Unterwasserfahrzeugs auflädt, bis das autonome Unterwasserfahrzeug für die nächste Mission wieder freigegeben wird.
Da das Oberflächenfahrzeug im Regelfall mit einem Antrieb ausgestattet ist, kann das Oberflächenfahrzeug zusammen mit dem geborgenen autonomen Unterwasserfahrzeug zum Mutterschiff bewegt werden. Das Oberflächenfahrzeug ist z.B. in der einfachste Form eines Rettungsbootes implementiert, wobei aber auch sogenannte Rigid Hull Inflatable Boats zum Einsatz kommen können. Alternativ wären auch Oberflächenfahrzeuge in Katamaranform, Trimaranform (oder allgemein Schiff mit mehreren Rümpfen) neben dem Einrumpfboot (Monohull) denkbar. Nach Rückkehr bei dem Mutterschiff wird dann das Oberflächenfahrzeug zusammen mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug z.B. unter Zuhilfenahme eines Davits oder Krans geborgen. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass immer eine fixe permanente Verbindung zwischen dem Oberflächenfahrzeug und dem Mutterschiff realisiert ist (z. B. durch eine Leine). An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass es nicht zwingend ist, dass das Oberflächenfahrzeug zu dem Mutterschiff zurückkehrt, da das Oberflächenfahrzeug auch autark auf hoher See (z. B. von Land aus gestartet) einsetzbar ist. Bei derartigen Konzepten wäre zu überlegen, ob ein sogenannter Halbtaucher oder SWATH (small waterplane area twin hull - vergleichbar mit einem Katamaran) zum Einsatz kommt, da diese stabil auf der Wasseroberfläche schwimmen. An dieser Stelle sei weiter angemerkt, dass es nicht zwingend ist, dass das Oberflächenfahrzeug auch komplett an der Wasseroberfläche schwimmt, da es entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen auch denkbar wäre, dass dieses knapp unterhalb der Wasseroberfläche (typisch für Halbtaucher) eingesetzt wird.
Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen von einem AUV bzw. Unterwasserfahrzeug als anderes Fahrzeug ausgegangen wurde, sei an dieser Stelle angemerkt, dass das andere Fahrzeug auch ein Torpedo, ein anderes Oberflächenfahrzeug oder ein gewassertes Flugzeug (z.B. eine Raketenstufe von Space X) sein kann.
Auch wenn obige Ausführungsbeispiele insbesondere im Zusammenhang mit einer Vorrichtung erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass sich weitere Ausführungsbeispiele auf ein entsprechendes Bergeverfahren beziehen. Das Bergeverfahren umfasst im Wesentlichen den zentralen Schritt des Steuerns der Kurvenbahn eines der Wasserfahrzeuge, so dass es zu einer Eingriffnahme zwischen den zwei Leinen 12 und 22 bzw. den Eingriffnahmemitteln an den Leinen kommt.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2452868 B1 [0002, 0004]
EP 243911 B1 [0004]
US 6698376 [0005]

Claims

System mit zwei Wasserfahrzeugen und eine Steuerung, wobei eines der zwei Wasserfahrzeuge ein Oberflächenfahrzeug (20) und ein anderes der zwei Wasserfahrzeuge ein anderes Fahrzeug (10) ist; wobei das Oberflächenfahrzeug (20) ein unter die Wasserlinie absenkbare Fangleine (22) und das andere Fahrzeug (10) ein ausziehbare Fangleine (12) umfasst, wobei ein erstes der zwei Wasserfahrzeuge eine Fangvorrichtung (24) aufweist, die über die jeweilige Fangleine (12, 22) mit dem ersten Wasserfahrzeug verbunden ist und ausgebildet ist, bei Eingriffnahme mit der Fangleine (12, 22) eines zweiten der zwei Wasserfahrzeuge eine Verbindung zu der Fangleine (12, 22) des zweiten der zwei Wasserfahrzeuge auszubilden; wobei die Steuerung ausgebildet ist, das erste der zwei Wasserfahrzeuge in einer Kurvenbahn um das zweite der zwei Wasserfahrzeuge zu steuern.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Kurvenbahn in einer Richtungsänderung des ersten der zwei Wasserfahrzeuge um mindestens 90° resultiert.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Radius der Kurvenbahn von der Länge der Fangleine (12, 22) des ersten der zwei Wasserfahrzeuge abhängt.
System gemäß Anspruch 3, wobei der Radius kleiner der Länge der Fangleine (12, 22) ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges Mittel aufweist, die die Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges vertikal im Wasser ausrichten.
System gemäß Anspruch 5, wobei die Mittel ein an der Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges befestigtes Gewicht umfassen, das ausgebildet ist, die Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges vertikal nach unten zu spannen.
System gemäß Anspruch 5, wobei die Mittel einen an der Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges befestigten Schwimmkörper umfassen, der ausgebildet ist, die Fangleine des zweiten Wasserfahrzeuges vertikal nach oben zu spannen.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung ausgebildet ist, das zweite der zwei Wasserfahrzeuge in seiner Geschwindigkeit zu reduzieren, bevor das erste der zwei Wasserfahrzeuge in der Kurvenbahn gesteuert wird.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung ausgebildet ist, um die Fangleinen (12, 22) der zwei Wasserfahrzeuge abzusenken, bevor das erste der zwei Wasserfahrzeuge in der Kurvenbahn gesteuert wird.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fangvorrichtung (24) einen Fanghaken aufweist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fangleine (12, 22) des ersten und/oder zweiten Wasserfahrzeuges unter Zuhilfenahme eines Gewichts (14) oder Anschlagstücks abgesenkt oder ausgezogen wird.
System gemäß Anspruch 11, wobei die Steuerung ausgebildet ist, das Gewicht (14) oder das Anschlagstück zum Absenken oder Ausziehen abgeworfen wird.
System gemäß Anspruch 12, wobei das Gewicht (14) oder das Anschlagstück mittels eines mechanischen Verschlusses befestigt ist und der mechanische Verschluss zum Abwerfen oder Ausziehen geöffnet wird.
System gemäß Anspruch 12, wobei das Gewicht (14) über einen Metalldraht oder Edelstahldraht mit dem zweiten Unterwasserfahrzeug verbunden ist und wobei die Steuerung ausgebildet ist, den Metalldraht oder Edelstahldraht mit einer Spannung zu beaufschlagen, so dass dieser bei Kontakt mit Salzwasser korrodiert, um das Gewicht abzuwerfen oder auszuziehen.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das andere Fahrzeug ein autonomes Unterwasserfahrzeug ist.
Verfahren zum Bergen eines anderen Fahrzeugs (10) mittels eines Oberflächenfahrzeugs (20) unter Zuhilfenahme eines Systems mit zwei Wasserfahrzeugen, wobei eines das Oberflächenfahrzeug (20) und ein anderes das andere Fahrzeug (10) ist, wobei das Oberflächenfahrzeug (20) ein unter die Wasserlinie absenkbare Fangleine (12, 22) und das andere Fahrzeug (10) ein ausziehbare Fangleine (12) umfasst, wobei ein erstes der zwei Wasserfahrzeuge eine Fangvorrichtung (24) aufweist, die über die Fangleine (12, 22) mit dem ersten Wasserfahrzeug verbunden ist und ausgebildet ist, bei Eingriffnahme mit der Fangleine (12, 22) eines zweiten der zwei Wasserfahrzeuge eine Verbindung zu der Fangleine (12, 22) des zweiten der zwei Wasserfahrzeuge auszubilden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Steuern des ersten der zwei Wasserfahrzeuge derart, dass dieses in einer Kurvenbahn um das zweite der zwei Wasserfahrzeuge manövriert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Verfahren den Schritt des Steuerns des zweiten Wasserfahrzeugs derart umfasst, dass dieses an einer Position anhält oder seine Geschwindigkeit reduziert, um welche die Kurvenbahn des ersten Wasserfahrzeugs verläuft.
Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei das Verfahren den Schritt des Absenkens oder Ausziehens der Fangleinen (12, 22) umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Verfahren den Schritt des Abwerfens eines Gewichts (14) an der Fangleine (12, 22) des zweiten der zwei Unterwasserfahrzeuge umfasst, um die Fangleine (12, 22) des zweiten der zwei Unterwasserfahrzeuge abzusenken oder auszuziehen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das erste der zwei Wasserfahrzeuge derart gesteuert wird, dass die Kurvenbahn einen Radius aufweist, der von der Länge der Fangleine (12, 22) des ersten Wasserfahrzeugs abhängig ist oder kleiner ist als die Fangleine des ersten Wasserfahrzeugs lang ist.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.