DE102018202340A1 - Underwater vehicle for on-site assembly as needed - Google Patents
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- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
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- B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
- B63B3/13—Hulls built to withstand hydrostatic pressure when fully submerged, e.g. submarine hulls
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug zum bedarfsgerechten vor Ort Zusammensetzen mit einem Skelettkörper, welcher eine Antriebsaufnahme, eine ersten Modulaufnahme und ein eine Außenkontur bildendes Körperelement aufweist, wobei das Körperelement ein Körperelementvolumen umfasst, wobei das Körperelementvolumen im Wesentlichen einen Schaumstoff aufweist.The invention relates to an underwater vehicle for on-site needs-based assembly with a skeleton body, which has a drive receiver, a first module receptacle and a body member forming an outer contour, wherein the body member comprises a body element volume, wherein the body element volume substantially comprises a foam.
Description
Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug zum bedarfsgerechten Zusammensetzen mit einem Skelettkörper, welcher eine Antriebsaufnahme, eine erste Modulaufnahme und ein eine Außenkontur bildendes Element aufweist, wobei das Körperelement ein Körperelementvolumen umfasst.The invention relates to an underwater vehicle for on-demand assembly with a skeleton body, which has a drive receptacle, a first module receptacle and an element forming an outer contour, wherein the body element comprises a body element volume.
Unbemannte Unterwasserfahrzeuge gibt es im Wesentlichen in zwei Formen, zum einen sogenannte AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) und ROVs (Remotely Operated Vehicle). Im Gegensatz zum AUV wird ein ROV mittels eines Kabels mit Energie, Steuerdaten und dgl. versorgt und gegebenenfalls können Daten ausgetauscht werden.Unmanned underwater vehicles exist essentially in two forms, the so-called AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) and ROVs (Remotely Operated Vehicle). In contrast to the AUV, a ROV is supplied with power, control data and the like by means of a cable and, if necessary, data can be exchanged.
Der Aufbau derartiger unbemannter Unterwasserfahrzeuge ist sehr komplex und kostenintensiv. Zudem werden derartige unbemannte Unterwasserfahrzeuge für einen bestimmten Einsatz konzipiert oder es werden unbemannte Unterwasserfahrzeuge eingesetzt, welche vielfältige Einsatzmöglichkeiten haben und die dann entsprechend für einen Einsatz eingesetzt werden.The construction of such unmanned underwater vehicles is very complex and costly. In addition, such unmanned underwater vehicles are designed for a particular use or unmanned underwater vehicles are used, which have a variety of uses and are then used accordingly for use.
Insbesondere für Einmalmissionen sind komplexe unbemannte unterwasserfahrzeuge, welche eine Vielzahl von Funktionen realisieren können, unangebracht, da gegebenenfalls auf einige Funktionalitäten beim Einsatz gar nicht zurückgegriffen werden muss.In particular, for one-off missions complex unmanned underwater vehicles, which can realize a variety of functions, inappropriate, since possibly some functionalities in use need not be resorted to.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the state of the art.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Unterwasserfahrzeug zum bedarfsgerechten Vor-Ort-Zusammensetzen mit einem Skelettkörper, welcher eine Antriebsaufnahme, eine erste Modulaufnahme und ein eine Außenkontur bildendes Körperelement aufweist, wobei das Körperelement ein Körperelementvolumen umfasst und das Körperelementvolumen im Wesentlichen einen Schaumstoff aufweist.The object is achieved by an underwater vehicle for needs-based on-site assembly with a skeletal body, which has a drive receptacle, a first module receptacle and an outer contour forming body element, wherein the body element comprises a body element volume and the body element volume substantially comprises a foam.
Somit kann adaptiv auf das gewünschte Einsatzszenario vor Ort (zum Beispiel auf einem Schiff) ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug zusammengesetzt werden. So können unterschiedliche Steuerungen, Sensoren oder unterschiedliche Batteriekapazitäten abhängig von etwaigen Missionsbedingungen in das Unterwasserfahrzeug eingebracht werden.Thus, an unmanned underwater vehicle can be adaptively assembled to the desired deployment scenario on-site (for example, on a ship). Thus, different controls, sensors or different battery capacities can be introduced depending on any mission conditions in the underwater vehicle.
Ein Kerngedanke der Erfindung beruht darauf, dass große Teile des Körperelementvolumens durch Schaumstoff gebildet werden. Somit kann ein äußerst kostengünstig und einfach herzustellendes AUV bereitgestellt werden.A core idea of the invention is based on the fact that large parts of the body element volume are formed by foam. Thus, an extremely inexpensive and easy to manufacture AUV can be provided.
Für den Fall, dass ein flexibler Schaumstoff verwendet wird, kann zudem der Raum unterschiedlich bestückt werden und der Schaumstoff wird entsprechend durch Kompression verdrängt und bietet zugleich eine gewisse Fixierung. Sofern ein formstabiler Schaumstoff verwendet wird, kann eine Umhüllung entfallen. Zudem bleibt der Schaumstoff bei unterschiedlichen Wassertiefen im Wesentlichen formstabil.In the event that a flexible foam is used, in addition, the space can be equipped differently and the foam is correspondingly displaced by compression while providing a certain fixation. If a dimensionally stable foam is used, an enclosure can be omitted. In addition, the foam remains substantially dimensionally stable at different water depths.
Zudem ist vorliegendes Unterwasserfahrzeug deutlich kosteneffizienter und kann einfach vor Ort zusammengesetzt werden.In addition, this underwater vehicle is significantly more cost efficient and can be easily assembled on site.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:The following concept is explained:
Ein „Unterwasserfahrzeug“ ist insbesondere ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug. Zu diesen unbemannten Unterwasserfahrzeugen gehören sowohl AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) und ROVs (Remotely Operated Vehicle). Im Gegensatz zum AUV führt ein ROV im Allgemeinen ein Kabel mit sich, über welches Energie, Daten und Steuersignale ausgetauscht werden.An "underwater vehicle" is in particular an unmanned underwater vehicle. These unmanned underwater vehicles include both AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) and ROVs (Remotely Operated Vehicle). In contrast to the AUV, an ROV generally carries a cable through which power, data and control signals are exchanged.
Das „Vor-Ort-Zusammensetzen“ umfasst, dass beispielsweise eine Person an Bord eines Schiffes entsprechend einer Mission die Komponenten des Unterwasserfahrzeugs zusammensetzt. Sofern nur eine kurze Einsatzdauer benötigt wird, kann beispielsweise lediglich eine kleine Batterie zum Einsatz kommen, wodurch sich beispielsweise das Gewicht gegenüber einer sonst üblichen Standardbatterie deutlich verringert.The "on-site assembly" includes, for example, that a person on board a ship according to a mission, the components of the underwater vehicle composed. If only a short duration of use is required, for example, only a small battery can be used, which, for example, significantly reduces the weight compared to a standard battery otherwise common.
Durch den „Skelettkörper“ kann ein Gebilde bereitgestellt werden, in welches entsprechend Module eingefügt werden, um die gewünschte Funktionalität zu realisieren. Dazu hat der Skelettkörper entsprechende Aufnahmen, in die die Module oder sonstigen Bauteile eingefügt werden können. Somit bildet der Skelettkörper einen Rahmen, um den herum das Unterwasserfahrzeug ausgebildet oder aufgebaut wird.Through the "skeleton body" a structure can be provided, into which modules are inserted in order to realize the desired functionality. For this purpose, the skeleton body has appropriate recordings in which the modules or other components can be inserted. Thus, the skeleton body forms a frame around which the underwater vehicle is trained or built.
Eine „Antriebsaufnahme“ ist dabei insbesondere eine Vorrichtung, welche die eigentlichen Antriebsaggregate, wie beispielsweise Propeller oder dergleichen, aufnimmt. Beispielsweise kann diese Antriebsaufnahme durch Finnen gebildet werden, an welche anschließend insbesondere Propeller angefügt werden.A "drive receiver" is in particular a device which receives the actual drive units, such as propellers or the like. For example, this drive receptacle can be formed by fins, to which particular propellers are then added.
Um ein Modul aufzunehmen, verfügt das Unterwasserfahrzeug über eine „erste Modulaufnahme“. In diese Modulaufnahme kann beispielsweise die Antriebssteuerung und/oder die Energieversorgung eingefügt werden.To accommodate a module, the underwater vehicle has a "first module recording". In this module recording, for example, the drive control and / or the power supply can be inserted.
Weiterhin kann dabei der Skelettkörper über ein Bussystem verfügen, über welches beispielsweise Informationen oder Energie zwischen den einzelnen Bauteilen und Modulen ausgetauscht werden. Furthermore, the skeleton body can have a bus system via which, for example, information or energy is exchanged between the individual components and modules.
Das „Körperelement“ bildet im Wesentlichen den Raum, in welchem die Module geschützt angeordnet sind. Auch hier können vorliegend unterschiedliche Körperelemente eingesetzt werden, je nachdem, wieviel Bauraum für die einzelnen Module und Bauteile zur Verfügung stehen muss. Das Körperelement kann dabei mehrteilig ausgeführt sein, wobei im Wesentlichen das Körperelement eine stromlinienförmige Gestalt ausbildet, sodass die hydrodynamischen Eigenschaften des Unterwasserfahrzeugs optimiert sind.The "body element" essentially forms the space in which the modules are arranged protected. Here too, different body elements can be used, depending on how much installation space for the individual modules and components must be available. The body element can be designed in several parts, wherein essentially the body element forms a streamlined shape, so that the hydrodynamic properties of the underwater vehicle are optimized.
Die „Außenkontur“ ist insbesondere das, was von außen mit dem Wasser kontaktierend in Verbindung steht.The "outer contour" is in particular that which is in contact with the water from the outside.
Das durch das Körperelement gebildete „Körperelementvolumen“ ist im Wesentlichen der innere Teil des Unterwasserfahrzeugs. Dies stellt insbesondere den Bauraum für entsprechende Module und sonstige Bauteile zur Verfügung.The "body element volume" formed by the body member is essentially the inner part of the underwater vehicle. This provides in particular the installation space for corresponding modules and other components.
„Schaumstoffe“ sind insbesondere künstlich hergestellte Stoffe mit zelliger Struktur und niedriger Dichte. Hierzu können fast sämtliche Kunststoffe verwendet werden. Schaumstoff umfasst sowohl geschlossenzelligen Schaumstoff, bei dem die Wände zwischen den einzelnen Zellen komplett geschlossen sind, als auch offenzelligen Schaumstoff, dessen Zellwände nicht geschlossen sind und somit gegebenenfalls Flüssigkeiten aufnehmen kann. Mithin sind auch gemischte Schaumstoffe umfasst, welche beide Arten von Zellen bereitstellen. Zudem sind vorliegend auch Integralschäume umfasst, welche eine geschlossene, meist dicke Außenhaut und einen zelligen Kern aufweisen, wobei meist die Dichte nach innen hin abnimmt. Die Schaumstoffe können sowohl kompressibel oder auch formstabil sein. Vorliegend werden formstabile Schaumstoffe bevorzugt verwendet."Foams" are in particular artificially produced substances with a cellular structure and low density. Almost all plastics can be used for this purpose. Foam comprises both closed-cell foam, in which the walls between the individual cells are completely closed, as well as open-cell foam, the cell walls of which are not closed and can therefore possibly absorb liquids. Thus, mixed foams are also provided which provide both types of cells. In addition, in the present case, integral foams are also included, which have a closed, mostly thick outer skin and a cellular core, wherein in most cases the density decreases inwards. The foams can be both compressible or dimensionally stable. In the present case, dimensionally stable foams are preferably used.
Zudem sind vorliegend von dem Begriff Schaumstoff auch metallische Schäume mit umfasst. Unter Metallschaum wird meist ein poröser metallischer Werkstoff verstanden. Derartige Metallschäume werden meistens mit Pulver und einem Metallhydrid hergestellt. Such können sogenannte Verbundmetallschäume (CMF, Composite Metal Foam) verwendet werden.In addition, the term foam also includes metallic foams in the present case. Metal foam is usually understood to mean a porous metallic material. Such metal foams are usually made with powder and a metal hydride. Search can be used so-called composite metal foams (CMF, Composite Metal Foam).
In einer Ausprägungsform weist die Antriebsaufnahme des Unterwasserfahrzeugs einen Unterwasserantrieb auf. Bei diesem Unterwasserantrieb handelt es sich beispielsweise um einen Propeller, wobei auch Düsen und dergleichen mit umfasst sind. Dadurch kann das Unterwasserfahrzeug sich selbstständig im Wasser fortbewegen.In one embodiment, the drive receiver of the underwater vehicle has an underwater drive. This underwater drive is, for example, a propeller, whereby nozzles and the like are also included. This allows the underwater vehicle to move independently in the water.
Um das Unterwasserfahrzeug mit unterschiedlichen Modulen zu versorgen, kann der Skelettkörper eine zweite Modulaufnahme, eine dritte Modulaufnahme und/oder weitere Modulaufnahme aufweisen. Dabei kann beispielsweise eine der Modulaufnahmen für ein aktives oder passives Sonar, eine weitere Modulaufnahme für die Energieversorgung, eine dritte für die Antriebssteuerung und eine vierte für die Datenauswertung dienen.In order to supply the underwater vehicle with different modules, the skeleton body can have a second module receptacle, a third module receptacle and / or further module receptacle. In this case, for example, one of the module holders for an active or passive sonar, a further module holder for the power supply, a third for the drive control and a fourth used for data evaluation.
Somit kann die erste Modulaufnahme ein erstes Modul und/oder die zweite Modulaufnahme ein zweites Modul und/oder die dritte Modulaufnahme ein drittes Modul und/oder die weiteren Modulaufnahmen weitere Module aufweisen.Thus, the first module holder may have a first module and / or the second module holder may have a second module and / or the third module holder may have a third module and / or the further module holders may have further modules.
Somit steht ein adaptives System zur Verfügung, mit dem entsprechend den gegebenen Anforderungen ein Unterwasserfahrzeug vor Ort, beispielsweise einem Schiff, zusammengesetzt werden kann.Thus, an adaptive system is available with which, according to the given requirements, an underwater vehicle can be assembled on site, for example a ship.
Um zu verhindern, dass Wasser über das Körperelement zu den Modulen oder sonstigen Bauteilen gelangt, kann das Körperelement eine Außenhülle aufweisen. Diese Außenhülle ist dabei beispielsweise ein Metall oder ein geschlossener Kunststoff. Besonders einfach kann diese Außenhaut durch ein Anstreichen mittels einer Farbe, beispielsweise auf Basis von Polyurethan, realisiert werden. Die dadurch entstehende (flexible) Außenhaut kann besonders gut leichte Stöße aufnehmen, da dadurch Außenhaut nachgibt und ein Verletzen der Außenhaut unterbleibt. Auch ein Gummiwerkstoff oder eine Kunststofffolie kann die Außenhaut bilden.In order to prevent water from reaching the modules or other components via the body element, the body element may have an outer shell. This outer shell is for example a metal or a closed plastic. Particularly simple, this outer skin can be realized by painting with a paint, for example based on polyurethane. The resulting (flexible) outer skin can absorb particularly easily light shocks, as this gives the outer skin and prevents injury to the outer skin. A rubber material or a plastic film can also form the outer skin.
In einer Ausgestaltung können die Module in geschlossenen Behältern angeordnet und die übrigen Bauteile können durch das Wasser benetzt oder auch entsprechend „geflutet“ sein.In one embodiment, the modules can be arranged in closed containers and the other components can be wetted by the water or also "flooded" accordingly.
In einer weiteren Ausführungsform besteht das Körperelement aus zwei zusammensetzbaren Teilen oder vier zusammensetzbaren Teilen. Vorliegend können selbstverständlich auch andere Anzahlen von zusammensetzbaren Teilen verwendet werden, wobei sich zwei und vier als besonders effektiv erwiesen haben.In another embodiment, the body member consists of two composable parts or four composable parts. In the present case, of course, other numbers of composable parts can be used, with two and four have proven to be particularly effective.
Dadurch kann beispielsweise das Skelett in den Aufnahmen mit den entsprechenden Modulen versehen werden und die zwei Halbschalen, welche zusammen das Körperelement bilden, durch ein Aneinanderfügen und dabei das mittige Aufnehmen des Skelettkörpers das Unterwasserfahrzeug ausbilden.As a result, for example, the skeleton in the recordings can be provided with the corresponding modules, and the two half-shells, which together form the body element, form the underwater vehicle by joining them together and thereby centrally receiving the skeleton body.
Um das Unterwasserfahrzeug einfach und kostengünstig herzustellen oder mit geringem Gewicht zur Verfügung zu stellen, kann der Skelettkörper im Wesentlichen aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere Kunststoff, insbesondere Kompositwerkstoff wie GFK oder CFK, oder Holz, insbesondere Sperrholz, bestehen. Sperrholz weist insbesondere wenigstens drei Holzlagen auf, deren Faserverlauf unter einem Winkel von 90° verleimt oder gepresst sind. Als Kunststoff kann beispielsweise auch POM (Polyoxymethylen) oder sonstige plastische Kunststoffe mit oder ohne Faserverstärkung aufgrund ihrer hohen Steifigkeit eingesetzt werden. Vorliegend werden unter Kunststoff auch Kompositwerkstoffe verstanden. Bekannte Kompositwerkstoffe, auf Verbundwerkstoffe genannt, sind glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) oder auch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). In order to manufacture the underwater vehicle simply and inexpensively or to make it available at low weight, the skeleton body can essentially consist of a lightweight material, in particular plastic, in particular a composite material such as GRP or CFRP, or wood, in particular plywood. Plywood in particular has at least three layers of wood, the fiber orientation are glued or pressed at an angle of 90 °. As a plastic, for example, POM (polyoxymethylene) or other plastic materials can be used with or without fiber reinforcement due to their high rigidity. In the present case, plastic also means composite materials. Known composite materials, called composite materials, are glass fiber reinforced plastics (GRP) or carbon fiber reinforced plastics (CFRP).
Als Leichtbauwerkstoff kann selbstverständlich auch Aluminium oder Titan eingesetzt werden.Of course, aluminum or titanium can also be used as a lightweight material.
Um die sich ausbildende geringe Dichte aufgrund des verwendeten Schaumstoffs auszugleichen, kann der Schaumstoff oder auch das Unterwasserfahrzeug als solches Beschwerungselemente oder dergleichen aufweisen. Beispielsweise kann der Schaumstoff Kugeln aus Glas oder Metall aufweisen, welche die relative Dichte des Unterwasserfahrzeugs vergrößern.In order to compensate for the low density which forms due to the foam used, the foam or even the underwater vehicle as such may have weighting elements or the like. For example, the foam may comprise spheres of glass or metal which increase the relative density of the underwater vehicle.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
-
1 eine stark schematische Darstellung eines halb geöffneten AUVs in einer perspektivischen Seitenansicht.
-
1 a highly schematic representation of a half-opened AUVs in a perspective side view.
Ein AUV
In der ersten Modulaufnahme
In der zweiten Modulaufnahme
Das Steuerungsmodul
Ein mit einer metallischen Außenhaut
Ein zweiter mit einer Außenhaut überzogener Schaumstoffkörper (nicht dargestellt), welcher komplementär auf der anderen Seite vorgesehen ist schließt das AUV ab.A second outer skin coated foam body (not shown) which is complementary on the other side terminates the AUV.
Alternativ sind die Schaumstoffkörper mit einer Polyurethanfarbe angestrichen. Dadurch hat sich eine flexible Außenhaut ausgebildet, welche im Wesentlichen nicht durch umgebendes Wasser durchdringt wird.Alternatively, the foam bodies are painted with a polyurethane paint. As a result, a flexible outer skin has formed, which is substantially not penetrated by surrounding water.
Über den Griff
Somit ist das Zusammensetzen eines AUVs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 101101
- AUVAUV
- 103103
- Skelett aus GFKSkeleton made of fiberglass
- 105105
- Flosse aus GFKFin made of GRP
- 107107
- erste Modulaufnahmefirst module recording
- 109109
- mit metallischer Haut oder mit einer Polyurethanschicht überzogene Schaumstoffkörperwith metallic skin or with a polyurethane layer coated foam body
- 111111
- Propellerpropeller
- 113113
- zweite Modulaufnahmesecond module recording
- 115115
- dritte Modulaufnahmethird module recording
- 127127
- Batteriemodulbattery module
- 133133
- Steuerungsmodulcontrol module
- 135135
- SonarmodulSonar module
- 141141
- metallische Außenhautmetallic outer skin
- 143143
- GriffHandle
- 153153
- Balken aus GFKGRP beams
Claims (9)
Priority Applications (2)
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DE102018202340.9A DE102018202340A1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Underwater vehicle for on-site assembly as needed |
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DE102018202340.9A DE102018202340A1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Underwater vehicle for on-site assembly as needed |
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DE102018202340.9A Withdrawn DE102018202340A1 (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Underwater vehicle for on-site assembly as needed |
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-
2019
- 2019-01-25 WO PCT/EP2019/051925 patent/WO2019158343A1/en active Application Filing
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Also Published As
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Legal Events
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R082 | Change of representative | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |