EP2423102A1 - Unbemanntes Unterwasserfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs - Google Patents

Unbemanntes Unterwasserfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs Download PDF

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EP2423102A1
EP2423102A1 EP11179144A EP11179144A EP2423102A1 EP 2423102 A1 EP2423102 A1 EP 2423102A1 EP 11179144 A EP11179144 A EP 11179144A EP 11179144 A EP11179144 A EP 11179144A EP 2423102 A1 EP2423102 A1 EP 2423102A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
underwater vehicle
mode
unmanned
remote
autonomous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11179144A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Richter
Jörg Kalwa
Dr. Bernd Waltl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik GmbH filed Critical Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP2423102A1 publication Critical patent/EP2423102A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations

Definitions

  • the invention relates to an unmanned underwater vehicle which is controllable by means of a control device according to specifiable control information.
  • the invention further relates to a method for operating such an unmanned underwater vehicle.
  • Unmanned underwater vehicles open up a variety of opportunities for various underwater work. Unlike manned submersibles, unmanned systems can reach greater working depths and work in environments that are too dangerous for divers or manned systems. Unmanned underwater vehicles are also able to perform most of the tasks previously performed by larger research vessels. As a result, unmanned underwater vehicles offer a high cost advantage over manned systems. Unmanned underwater vehicles can be broadly divided into remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs). Remote controlled underwater vehicles (ROV) are remotely controlled usually via a connecting cable, usually by a human operator, which, for example. From a control center of the system platform, for example. A surface ship, specifies control commands for the underwater vehicle.
  • ROV remotely operated vehicles
  • a surface ship specifies control commands for the underwater vehicle.
  • Autonomous Underwater Vehicles perform their mission without constant human operator supervision and follow a predetermined mission program.
  • Autonomous underwater vehicles include their own power supply and do not require communication with the human operator during a mission. After execution of the mission program, the autonomous underwater vehicle also emerges autonomously and is salvaged, for example, by a mother ship, which has a corresponding salvage facility.
  • the autonomous underwater vehicle is usually equipped with suitable sensors, for example sonar sensors. The measurement results are recorded or transmitted wirelessly to the mothership.
  • An autonomous underwater vehicle is particularly suitable for large-scale or large-scale reconnaissance under water and investigates underwater movement usually without contact with recorded objects under water.
  • Remote-controlled underwater vehicles are used in particular for missions with localized, closer investigations under real-time conditions, wherein the underwater vehicle must often also act on an object, for example for repair purposes.
  • both long-range reconnaissance or investigation and localized work under real-time conditions are required, such as in the inspection and, if necessary, repair of offshore installations such as pipelines.
  • vertical walls under water are to be examined, whereby the walls are to be examined according to their length under water over a long inspection area and if damage is established, the damages are to be more closely diagnosed and, if necessary, repaired.
  • Desired areas of use of unmanned underwater vehicles are, for example, also harbor inspections, including the inspection of canal walls, quay walls, sheet piling, in particular with regard to the under-flushing of underwater walls.
  • Port inspections may also include the investigation and, if necessary, manipulation of hulls.
  • both types of vehicles are used.
  • either the autonomous underwater vehicle or the remote-controlled underwater vehicle is used, or both vehicles can be used one after the other with partial tasks of an entire mission.
  • the invention is therefore based on the problem to reduce the cost of investigations of underwater areas with unmanned underwater vehicles.
  • This object is achieved with an unmanned underwater vehicle with the features of claim 1.
  • the problem is solved by a method for operating an unmanned underwater vehicle having the features of claim 11.
  • the unmanned underwater vehicle can be controlled optionally in an autonomous operating mode or a remote-controlled operating mode, as a result of which the unmanned underwater vehicle according to the invention can operate autonomously as well as operate remotely.
  • underwater tasks with large-scale reconnaissance needs and at the same time punctual, ie localized, investigations under real-time conditions can be carried out by a single unmanned underwater vehicle.
  • the controller controls the operating equipment of the underwater vehicle based on predetermined control information.
  • Operating facilities include both the power supply and facilities for navigation and communication and further intended for the operation of the underwater vehicle facilities understood.
  • an operating software of the control device determines the appropriate measures of the operating equipment for the intended maneuver of the underwater vehicle.
  • the controller of the unmanned underwater vehicle is provided with predetermined internal control information from a memory element so that the autonomous mode mission is performed by an internal controller without human operator supervision.
  • the control information can be predefined as part of a permanently programmed operating software or a concrete mission program of the control device.
  • maneuvers can be stored as control information in the context of a mission program, or the execution of specific control measures in the presence of associated events can be determined in advance.
  • control information for maneuvers may be provided, which are assigned to specific and detectable by sensors of the underwater vehicle situations, such as evasive maneuvers.
  • the control information also includes evaluation algorithms for evaluating incoming sensor measured values.
  • as part of a large-scale underwater reconnaissance in the event of finding objects or damage in a building under investigation the immediate or even later execution of a maneuver during the mission is provided, which allows the closer inspection of the object.
  • the controller is given external control information via a communication device of the underwater vehicle, so that underwater work can be performed under real-time conditions in a manner known per se for ROVs.
  • the underwater vehicle has a mode selection means, by means of which either the autonomous mode or the remote controlled mode is adjusted as needed.
  • the underwater vehicle can thus be operated as an AUV or an ROV, depending on the needs of a specific mission.
  • the underwater vehicle quickly traveled the work area of the wall to be examined.
  • the underwater vehicle is switched to the remote controlled mode.
  • an operator can locally examine the affected area and repair if necessary with the help of the underwater vehicle.
  • the mode selection means generates a corresponding mode selection signal for setting the selected mode (autonomous operation / remote operation) or also for changing between the modes.
  • the mode selection signal is preferably input to the control device, so that the control device is set by the mode selection signal on the future reception of internal or external control commands, their processing and corresponding control of the operating equipment of the underwater vehicle.
  • the control device controls the operating device either according to internally specified control information (autonomous operation) or externally specified control information (remote-controlled operation) on the basis of its operating software.
  • the mode selection means is arranged accessible to the underwater vehicle from the outside and manually operable.
  • the mode selection means By manual operation of the mode selection means, the unmanned underwater vehicle according to the invention before the start of a mission, for example. On board the mothership, can be set to the appropriate mode for each mission mode in a simple manner.
  • the mode selection means may be a switch which is mounted on the outside of the hull of the unmanned underwater vehicle and, when actuated, directs a mode selection signal to the interior of the underwater vehicle and ultimately to the control device.
  • the mode selector means via a wireless communication means or via a connecting cable can be remotely controlled, whereby the mode can also be changed during the mission, so after the waters of the underwater vehicle, if necessary by remote control.
  • the Modus inchesstoffs the remote-controlled operation are turned off, so that the underwater vehicle can record or continue its reconnaissance patrol in autonomous operation.
  • the wireless remote control of the switching of the mode is advantageously carried out by radio, sound or similar manner.
  • the underwater vehicle advantageously has a cable receptacle for connecting the connection cable, which is preferably an optical fiber cable.
  • the cable receptacle is advantageously arranged in the region of the stern of the underwater vehicle, so that the underwater vehicle pulls the connection cable behind itself.
  • the connection cable is thus kept away from the underwater vehicle and protected from damage.
  • the cable receptacle and the connection cable are preferably designed as a plug connection, so that the connection cable can be adapted to the submersible with a few simple steps.
  • a common wireless communication means or a common connection cable is used to connect the operating mode selector and the external control information communication device.
  • a remote control mode is made as well as in remote controlled operation between the underwater vehicle and the system platform, such as the mothership, communicates.
  • a common connection cable can also be used to power the unmanned underwater vehicle, so that in a mission of the unmanned underwater vehicle in the remote controlled mode, the own energy sources of the underwater vehicle are relieved or not needed. Thus, a mission as ROV can be initiated immediately and without application of batteries as needed.
  • the unmanned underwater vehicle communicates advantageous even during the autonomous mode via the common wireless communication means or the common connection cable with the mothership.
  • the communication is preferably used for remote request to transmit information to the system platform.
  • the control unit can be supplied with a signal by remote control, which activates a specifiable program for the delivery of information.
  • a maneuver for controlling a radio buoy or a transponder or the release of a entrained radio buoy be provided to forward information with high transfer rate to the system platform.
  • the autonomous operating mode or the remote controlled operating mode is set according to the specification of a stored operating software of the underwater vehicle and / or a mission program stored for a specific mission.
  • a memory element can advantageously cause the delivery of a mode change signal in accordance with the specification of the operating software.
  • a switchover from autonomous operation to remote-controlled operation may be provided in the event that the control device recognizes the presence of a specific situation on the basis of sensor measurement values, for which switching to remote-controlled operation is provided.
  • the control device indirectly initiates the mode change and requests it from the system platform so that an operator makes or can make the immediate change of operating mode.
  • the underwater vehicle comprises a main drive acting in its longitudinal direction and at least one maneuvering drive which acts in a direction deviating from the longitudinal direction.
  • the unmanned underwater vehicle according to the invention can be accurately positioned during the remote controlled mode by control commands of the human operator in the control room to make precise investigations under real-time conditions or repairs.
  • the maneuvering drive is provided in the region of the bow of the underwater vehicle and thereby makes it possible - possibly in suitable coordination with the main drive - to improve the navigation of the underwater vehicle.
  • the side thrust drive is advantageous as a side thrust drive on both sides provided the boat hull.
  • lifting drives can be provided as maneuvering drives.
  • the underwater vehicle advantageously has controllable manipulation devices, preferably robotic arms, in order to be able to perform manipulation tasks, such as repairs, particularly in the remote-controlled operating mode.
  • the underwater vehicle has a receiving device for receiving, transporting and / or depositing objects.
  • objects may be, for example, explosive charges or samples which have been collected in the working area and brought into the interior of the receiving device with the aid of the manipulation devices.
  • Fig. 1 shows an unmanned underwater vehicle 1 with a pressure-resistant hull 2.
  • different operating equipment of the underwater vehicle 1 are arranged, for example. Facilities for power supply, communication and navigation and for the drive.
  • the operating devices are controlled by a control device 3 of the underwater vehicle according to specifiable control commands.
  • the underwater vehicle 1 further comprises suitable sensors, for example sonar sensors, whose measurement results from the control device 3 for control the operating equipment, for example, for navigation, are used.
  • the unmanned underwater vehicle 1 has a main drive 4 in the region of its stern 5, which acts in a longitudinal direction 6 of the underwater vehicle 1.
  • the underwater vehicle 1 has, in addition to the main drive 4, a maneuvering drive 7, which acts in a direction deviating from the longitudinal direction 6 and, during a mission of the underwater vehicle 1, enables precise positioning at the specific site of use.
  • the maneuvering drive 7 is formed in the embodiment shown as a side drive and arranged in the region of the bow 8 of the underwater vehicle 1. In each case, in each case, maneuvering drives 7 are arranged on both sides of the hull 2. Alternatively or in addition to side drives, one or more lifting drives can be provided as a maneuvering drive 7.
  • the unmanned underwater vehicle 1 is selectively operable in an autonomous mode or a remote mode, wherein in the remote mode control information for the controller 3 are given by a human operator.
  • the control information may be control commands for performing specific maneuvers that the underwater vehicle performs in real time under the guidance of the operator.
  • the underwater vehicle 1 is connected to the system platform via a connection cable 9, which is preferably an optical waveguide cable.
  • the system platform in the embodiment shown is a mothership 10, namely a surface ship.
  • the system platform is stationary in other, not shown embodiments or is formed by a submarine mothership.
  • a wireless communication means may be provided.
  • the communication device 11 communicates wirelessly by radio, sound or similar means with the system platform.
  • connection cable 9 can be connected to a communication device 11 of the underwater vehicle 1, so that the control device 3 in the remote controlled mode external control commands or other control information via the connection cable 9 and the communication device 11 can be predetermined.
  • the underwater vehicle 1 also transmits information to the mothership 10 via the communication device 11, for example image information, so that maneuvers can be remotely controlled under real-time conditions during remote-controlled operation.
  • the underwater vehicle 1 has a cable receptacle 12, which is designed for easy adaptation of the connecting cable 9 as a plug connection.
  • the end of the connection cable 9 is inserted in the direction of the arrow in the cable receptacle 12 and signal transmitting connected to the communication device 11.
  • the cable receptacle 12 is advantageously arranged in the region of the stern 5 of the underwater vehicle 1, so that during the mission the connection cable 9 is pulled from behind the underwater vehicle 1.
  • control device 3 In an autonomous mode of operation of the unmanned underwater vehicle 1, the control device 3 is provided with previously determined internal control information from a storage element 13, whereby the underwater vehicle 1 autonomously, i. independent of the system platform and a human operator.
  • the control information is dictated by programmed operating software and / or mission programming and includes both control information about mission fundamental parameters and maneuver control commands in non-predictable but identifiable events. For example, control commands are provided for evasive maneuvers and control information for (temporarily) changing the intended patrol of the underwater vehicle in favor of more detailed local investigations.
  • the underwater vehicle can be used in many ways both as an autonomous underwater vehicle (AUV) and as a guided underwater vehicle (ROV).
  • Preferred uses of the underwater vehicle 1 according to the invention are the underwater inspection of port facilities, for example sheet piling, in particular with regard to the flushing of harbor walls or sheet piling. Further applications are the inspection of hulls or canal walls such as pipelines or any other use in which the underwater vehicle 1 in autonomous operation as AUV is to depart over a longer distance the object to be examined and in places of particular interest as ROV in remote controlled operation a closer inspection should perform.
  • the underwater vehicle 1 For selectively setting the mode of operation or a change between the autonomous mode of operation and the remote-controlled mode, the underwater vehicle 1 comprises a mode selection means 15 which generates a corresponding mode selection signal 14 for setting the selected mode and prescribes the control device 3.
  • the operation selection means 15 is designed as a manually operable mode switch, which is arranged accessible from outside on the hull 2 of the underwater vehicle 1.
  • the underwater vehicle 1 has controllable manipulation devices 16 for performing manipulation tasks under water such as, for example, repair work.
  • the manipulation devices 16 are preferably robot arms, which are controlled by the control device 3.
  • the robot arms are arranged in the illustrated embodiment in the region of the bow 8, but in other, not shown embodiment, other or other manipulation devices 16 may be disposed in other areas of the underwater vehicle 1.
  • precisely controllable manipulation tasks can be carried out, in particular in remote-controlled operation, such as, for example, repair work or collection of samples, which can be stored in a receiving device 17.
  • the receiving device 17 can also be used for the transport and / or storage of objects such as explosive charges.
  • the underwater vehicle according to the invention which can be operated either in autonomous operation or in a remote-controlled operating mode, all fields of application of the previous autonomous underwater vehicles (AUV) and the guided underwater vehicles (ROV) can be covered with a single underwater vehicle.
  • a single salvage facility 18 aboard the mothership 10 is sufficient to let the underwater vehicle 1 into the water and retrieve it after the mission.
  • the training required for handling the underwater vehicle 1 and the salvage device 18 and the space required on board the mothership 10 compared to the conventional solutions with several types of vehicles significantly reduced, namely about halved.
  • the reduced equipment and training costs as well as the reduced space requirement significantly reduce the costs for investigations of underwater areas.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of an unmanned underwater vehicle 1 '.
  • the underwater vehicle 1 ' corresponds to the construction of the underwater vehicle 1 in. To the differences described in more detail below Fig. 1 ,
  • the underwater vehicle 1 'according to Fig. 2 includes instead of or in addition to the manually operable mode switch according to Fig. 1 a remotely controllable mode selector 15 '.
  • the remotely controllable mode selection means 15 'in the embodiment shown is a receiver which responds to a remote control signal representing the desire to change or to set the mode.
  • the remote control signal is output, for example, from the mothership, for example by sound or radio or in a similar manner.
  • the receiver of the mode selector 15 ' Upon receipt of a remote control signal, the receiver of the mode selector 15 'responds, so that the control device 3 is supplied with a mode selection signal 14.
  • the operation selection means 15 'and the communication means 11 are connected in a not shown embodiment to a common wireless communication means.
  • the remote-controlled operating means of selection via a connecting cable can be controlled remotely.
  • the connection cable for remote control is preferably a fiber optic cable, wherein the connection cable for the remote control in the preferred embodiment, the connection cable 9 of the underwater vehicle 1 'for the communication with the system platform in remote controlled operation.
  • the operation selection means 15 'and the communication device 11 are thus connected to a common connection cable 9, so that the structural complexity is reduced.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of an unmanned underwater vehicle 1 ".
  • the underwater vehicle 1 correlates to the construction of the underwater vehicle 1 in., Except for the differences described in more detail below Fig. 1 ,
  • either the autonomous mode or the remote controlled mode is set according to the specification of operating software 19 of the underwater vehicle and / or a mission program.
  • Information about the change of the operating mode between autonomous operation and remote-controlled operation are in this embodiment part of the control information, which are given to the control device 3.
  • the operating software 19 or the proposed mission program are stored in the memory element 13, to which the control device 3 has access.
  • the memory element 13 may be part of the control device 3.
  • the operating software 19 can be concretized by means of a mission program created and stored individually for specific missions with regard to any change of operating mode.
  • a mission program created and stored individually for specific missions with regard to any change of operating mode.
  • the operating mode is preferably changed during the mission when the operating software Based on the results of measuring devices of underwater vehicle 1 ", the presence of a specific situation is provided for which a change to the operating mode other than the current operating mode is provided
  • the evaluation algorithms can be determined or specified by the mission program.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug (1), welches mittels einer Steuereinrichtung (3) nach vorgebbaren Steuerinformationen steuerbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb einen unbemannten Unterwasserfahrzeugs (1). Um den Aufwand für Untersuchungen von Unterwassergebieten mit unbemannten Unterwasserfahrzeugen zu verringern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Unterwasserfahrzeug (1) wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart steuerbar ist, wobei der Steuereinrichtung (3) in der autonomen Betriebsart im Voraus ermittelte interne Steuerinformationen aus einem Speicherelement (13) vorgebbar sind und der ferngelenkten Betriebsart der Steuereinrichtung (3) externe Steuerinformationen über eine Kommunikationseinrichtung (11) des Unterwasserfahrzeugs (1) vorgebbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug, welches mittels einer Steuereinrichtung nach vorgebbaren Steuerinformationen steuerbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines solchen unbemannten Unterwasserfahrzeugs.
  • Unbemannte Unterwasserfahrzeuge eröffnen eine Vielzahl von Möglichkeiten für verschiedene Unterwasserarbeiten. Im Unterschied zu bemannten Unterwasserfahrzeugen können unbemannte Systeme größere Arbeitstiefen erreichen und in Umgebungen arbeiten, die zu gefährlich für Taucher oder bemannte Systeme sind. Unbemannte Unterwasserfahrzeuge sind zudem in der Lage die meisten Aufgaben zu erfüllen, die zuvor von größeren Forschungsschiffen wahrgenommen werden. Dadurch bieten unbemannte Unterwasserfahrzeuge einen hohen Kostenvorteil gegenüber bemannten Systemen. Unbemannte Unterwasserfahrzeuge können grob unterteilt werden in ferngelenkte Unterwasserfahrzeuge (ROV = Remotely Operated Vehicle) und autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV = Autonomous Underwater Vehicle). Ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROV) werden in der Regel über ein Verbindungskabel ferngesteuert, meistens von einer menschlichen Bedienperson, welche bspw. von einem Leitstand der Systemplattform, bspw. ein Oberflächenschiff, Steuerbefehle für das Unterwasserfahrzeug vorgibt.
  • Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV) erfüllen ihre jeweilige Mission ohne ständige Überwachung durch menschliche Bedienpersonen und folgen vielmehr einem vorgegebenen Missionsprogramm. Autonome Unterwasserfahrzeuge umfassen eine eigene Stromversorgung und erfordern keine Kommunikation mit der menschlichen Bedienperson während einer Mission. Nach Durchführung des Missionsprogramms taucht das autonome Unterwasserfahrzeug ebenfalls selbstständig auf und wird geborgen, beispielsweise von einem Mutterschiff, das eine entsprechende Bergungseinrichtung aufweist. Das autonome Unterwasserfahrzeug ist üblicherweise mit geeigneten Sensoren ausgestattet, beispielsweise Sonarsensoren. Die Messergebnisse werden aufgezeichnet oder kabellos zum Mutterschiff übermittelt. Ein autonomes Unterwasserfahrzeug eignet sich insbesondere für großräumige bzw. großflächige Aufklärung unter Wasser und untersucht die Unterwasserumbebung in der Regel ohne Kontaktaufnahme mit erfassten Gegenständen unter Wasser.
  • Ferngelenkte Unterwasserfahrzeuge sind insbesondere für Missionen mit örtlich begrenzten, näheren Untersuchungen unter Echtzeitbedingungen eingesetzt, wobei das Unterwasserfahrzeug oft auch auf einen Gegenstand einwirken muss, beispielsweise zu Reparaturzwecken.
  • Bei einer Vielzahl von Unterwassermissionen sind sowohl weiträumige Aufklärung oder Untersuchung als auch örtlich begrenzte Arbeiten unter Echtzeitbedingungen erforderlich, beispielsweise bei der Inspektion und ggf. Reparatur von Offshore-Installationen wie bspw. Pipelines. Oft sind senkrechte Wände unter Wasser zu untersuchen, wobei die Wände entsprechend ihrer Länge unter Wasser über einen langen Inspektionsbereich zu untersuchen und bei Feststellung von Schäden die Schäden näher zu diagnostizieren und ggf. zu reparieren sind. Gewünschte Einsatzbereiche von unbemannten Unterwasserfahrzeugen sind beispielsweise auch Hafeninspektionen einschließlich der Inspektion von Kanalwänden, Kaimauern, Spundwänden, insbesondere im Hinblick auf die Unterspülung von Unterwasserwänden. Hafeninspektionen können auch die Untersuchung und gegebenenfalls Manipulation von Schiffskörpern einschließen. Für Aufgaben der vorgenannten Art werden herkömmlich beide Fahrzeugtypen eingesetzt. Dabei werden je nach konkretem Bedarf entweder das autonome Unterwasserfahrzeug oder das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug eingesetzt oder aber beide Fahrzeuge nacheinander mit jeweils Teilaufgaben einer gesamten Mission eingesetzt.
  • Die Bereitstellung zweier Typen von unbemannten Unterwasserfahrzeugen, nämlich sowohl AUVs als auch ROVs, führt zu einem erhöhten Geräteaufwand und damit zu hohen Kosten. Abgesehen davon, dass oftmals mehrere voll ausgerüstete Unterwasserfahrzeuge vorzuhalten sind, müssen für die verschiedenen Fahrzeugtypen in der Regel auch unterschiedliche Bergungssysteme bereitgestellt werden, um beide Fahrzeugtypen nach Abschluss einer Mission bergen zu können und beispielsweise an Bord eines Mutterschiffs zu bringen. Herkömmlich werden dabei meistens unterschiedliche Bergungssysteme für autonome Unterwasserfahrzeuge und ferngelenkte Unterwasserfahrzeuge eingesetzt. Der hohe Geräteaufwand für mehrere Unterwasserfahrzeuge und entsprechende Bergungssysteme führt regelmäßig zu Schwierigkeiten bei der Unterbringung der Geräte an Bord eines Mutterschiffs, wo insbesondere an Deck meistens wenig Raum zur Verfügung steht. Schließlich bedingt die Bereitstellung sowohl von AUVs als auch von ROVs einen erheblichen Aufwand für die Wartung der unbemannten Unterwasserfahrzeuge und zudem einen hohen Schulungsaufwand zur Ausbildung des Bedienpersonals der Unterwasserfahrzeuge und der jeweiligen Bergungssysteme.
  • Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, den Aufwand für Untersuchungen von Unterwassergebieten mit unbemannten Unterwasserfahrzeugen zu verringern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem unbemannten Unterwasserfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird das Problem durch ein Verfahren zum Betrieb eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das unbemannte Unterwasserfahrzeug wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart steuerbar ist, wodurch das erfindungsgemäße unbemannte Unterwasserfahrzeug sowohl autonom operieren als auch ferngesteuert operieren kann. Dadurch können Unterwasseraufgaben mit großräumigem Aufklärungsbedarf und gleichzeitig punktuelle, das heißt örtlich begrenzten, Untersuchungen unter Echtzeitbedingungen durch ein einzelnes unbemanntes Unterwasserfahrzeug durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung steuert die Betriebseinrichtungen des Unterwasserfahrzeugs auf der Grundlage vorgegebener Steuerinformationen. Unter Betriebseinrichtungen werden dabei sowohl die Energieversorgung als auch Einrichtungen zur Navigation und zur Kommunikation und weitere für den Betrieb des Unterwasserfahrzeugs vorgesehene Einrichtungen verstanden. Anhand der Steuerinformationen ermittelt eine Betriebssoftware der Steuereinrichtung die geeigneten Maßnahmen der Betriebseinrichtungen für das vorgesehene Manöver des Unterwasserfahrzeugs.
  • In der autonomen Betriebsart werden der Steuereinrichtung des unbemannten Unterwasserfahrzeugs im Voraus ermittelte interne Steuerinformationen aus einem Speicherelement vorgegeben, so dass die Mission in der autonomen Betriebsart ohne Überwachung durch menschliche Bedienpersonen von einer internen Steuerung durchgeführt wird. Die Steuerinformationen können dabei als Teil einer fest programmierten Betriebssoftware oder eines konkreten Missionsprogramms der Steuereinrichtung vorgegeben sein. Dabei können beispielsweise Manöver im Rahmen eines Missionsprogramms als Steuerinformationen hinterlegt sein oder aber die Durchführung bestimmter Steuermaßnahmen bei Vorliegen von zugeordneten Ereignissen im Voraus bestimmt werden. Im Rahmen einer "intelligenten" Steuerung können beispielsweise Steuerinformationen für Manöver vorgesehen sein, welche bestimmten und durch Sensoren des Unterwasserfahrzeugs feststellbaren Situationen zugeordnet sind, beispielsweise Ausweichmanöver. Die Steuerinformationen umfassen dabei auch Bewertungsalgorithmen zur Bewertung eingehender Sensormesswerte. Vorteilhaft ist im Rahmen einer großflächigen Unterwasseraufklärung für den Fall des Auffindens von Gegenständen oder Schäden in einem zu untersuchenden Bauwerk die sofortige oder auch spätere Durchführung eines Manövers während der Mission vorgesehen, welches die nähere Inspektion des Gegenstands erlaubt.
  • In der ferngelenkten Betriebsart werden der Steuereinrichtung externe Steuerinformationen über eine Kommunikationseinrichtung des Unterwasserfahrzeugs vorgegeben, so dass Unterwasserarbeiten unter Echtzeitbedingungen nach Art für sich bekannter ROVs durchgeführt werden können.
  • Vorteilhaft weist das Unterwasserfahrzeug ein Betriebsartwahlmittel auf, mittels dem entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart bedarfsweise einstellbar ist. Das Unterwasserfahrzeug kann damit je nach Bedarf einer konkret zu erfüllenden Mission als AUV oder als ROV betrieben werden. Auf diese Weise kann bspw. während eines Intervalls mit autonomer Betriebsart, bspw. bei der Untersuchung einer unter Wasser liegenden Wand, das Unterwasserfahrzeug den zu untersuchenden Arbeitsbereich der Wand rasch abgefahren. Bei Feststellen eines Schadens wird das Unterwasserfahrzeug in die ferngesteuerte Betriebsart umgeschaltet. In der ferngelenkten Betriebsart kann eine Bedienperson die betroffene Stelle örtlich untersuchen und ggf. mit Hilfe des Unterwasserfahrzeugs reparieren.
  • Das Betriebsartwahlmittel erzeugt zur Einstellung der gewählten Betriebsart (autonomer Betrieb/ferngelenkter Betrieb) oder auch für einen Wechsel zwischen den Betriebsarten ein entsprechendes Betriebsartwahlsignal. Das Betriebsartwahlsignal wird vorzugsweise der Steuereinrichtung eingegeben, so dass die Steuereinrichtung durch das Betriebsartwahlsignal auf den zukünftigen Empfang von internen oder externen Steuerbefehlen, deren Verarbeitung und entsprechende Ansteuerung der Betriebseinrichtungen des Unterwasserfahrzeugs eingestellt ist. Die Steuereinrichtung steuert die Betriebseinrichtung je nach gewählter Betriebsart entweder nach intern vorgegebenen Steuerinformationen (autonomer Betrieb) oder extern vorgegeben Steuerinformationen (ferngelenkter Betrieb) auf der Grundlage seiner Betriebssoftware.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Betriebsartwahlmittel an dem Unterwasserfahrzeug von außen zugänglich angeordnet und manuell betätigbar. Durch manuelle Betätigung des Betriebsartwahlmittels kann das erfindungsgemäße unbemannte Unterwasserfahrzeug vor dem Beginn einer Mission, bspw. an Bord des Mutterschiffs, auf die für die jeweilige Mission geeignete Betriebsart auf einfache Weise eingestellt werden. Das Betriebsartwahlmittel kann dabei ein Schalter sein, welcher an der Außenseite des Bootskörpers des unbemannten Unterwasserfahrzeugs angebracht und bei einer Betätigung ein Betriebsartwahlsignal ins Innere des Unterwasserfahrzeugs und letztlich zur Steuereinrichtung leitet.
  • Vorteilhaft ist das Betriebsartwahlmittel über ein kabelloses Kommunikationsmittel oder über ein Verbindungskabel fernsteuerbar, wodurch die Betriebsart auch während der Mission, also nach dem Wassern des Unterwasserfahrzeugs, bei Bedarf per Fernsteuerung gewechselt werden kann. Ebenso kann durch Betätigung des Betriebsartwahlmittels der ferngelenkte Betrieb abgeschaltet werden, so dass das Unterwasserfahrzeug seine Aufklärungs-Patrouillenfahrt im autonomen Betrieb aufnehmen bzw. fortsetzen kann. Die kabellose Fernsteuerung der Umschaltung der Betriebsart erfolgt vorteilhaft über Funk, Schall oder ähnliche Weise.
  • Das Unterwasserfahrzeug weist vorteilhaft eine Kabelaufnahme zum Anschluss des Verbindungskabels auf, das vorzugsweise ein Lichtwellenleiterkabel ist. Die Kabelaufnahme ist vorteilhaft im Bereich des Hecks des Unterwasserfahrzeugs angeordnet, so dass das Unterwasserfahrzeug das Verbindungskabel hinter sich herzieht. Das Verbindungskabel wird auf diese Weise vom Unterwasserfahrzeug ferngehalten und vor Beschädigungen geschützt. Die Kabelaufnahme und das Verbindungskabel sind vorzugsweise als Steckverbindung ausgebildet, so dass das Verbindungskabel mit wenigen Handgriffen an dem Unterwasserfahrzeug adaptiert werden kann.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird ein gemeinsames kabelloses Kommunikationsmittel oder ein gemeinsames Verbindungskabel zum Anschluss des Betriebswahlmittels und der Kommunikationseinrichtung für externe Steuerinformationen verwendet. Über die gemeinsame Verbindung wird sowohl eine ferngesteuerte Umschaltung der Betriebsart vorgenommen als auch im ferngelenkten Betrieb zwischen dem Unterwasserfahrzeug und der Systemplattform, beispielsweise dem Mutterschiff, kommuniziert. Ein gemeinsames Verbindungskabel kann auch zur Stromversorgung des unbemannten Unterwasserfahrzeugs genutzt werden, so dass bei einer Mission des unbemannten Unterwasserfahrzeugs im ferngelenkten Betrieb die eigenen Energiequellen des Unterwasserfahrzeugs entlastet werden bzw. gar nicht benötigt werden. So kann eine Mission als ROV bei Bedarf sofort und ohne Applikation von Batterien initiiert werden.
  • Darüber hinaus kommuniziert das unbemannte Unterwasserfahrzeugs vorteilhaft auch während der autonomen Betriebsart über das gemeinsame kabellose Kommunikationsmittel oder das gemeinsame Verbindungskabel mit dem Mutterschiff. Die Kommunikation wird vorzugsweise zur ferngesteuerten Aufforderung zur Übermittlung von Informationen an die Systemplattform genutzt. Beispielsweise kann der Steuereinheit per Fernsteuerung ein Signal zugeführt werden, welches ein vorgebbares Programm zur Abgabe von Informationen aktiviert. Dabei kann ein Manöver zur Ansteuerung einer Funkboje oder eines Transponders oder auch die Freisetzung einer mitgeführten Funkboje vorgesehen sein, um Informationen mit hoher Übertragungsrate an die Systemplattform weiterzuleiten. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird wahlweise entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart nach Vorgabe einer abgespeicherten Betriebssoftware des Unterwasserfahrzeugs und/oder eines für eine spezielle Mission abgelegten Missionsprogramms eingestellt. Hierzu kann vorteilhaft ein Speicherelement entsprechend der Vorgabe der Betriebssoftware die Abgabe eines Betriebsartwechselsignals veranlassen. Dabei kann insbesondere eine Umschaltung vom autonomen Betrieb in den ferngelenkten Betrieb für den Fall vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung anhand von Sensor-Messwerten das Vorliegen einer bestimmten Situation erkennt, für die eine Umschaltung in den ferngelenkten Betrieb vorgesehen ist. Alternativ zu einer unmittelbaren Umschaltung der Betriebsart durch die Betriebssoftware oder das Missionsprogramm ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung den Betriebsartwechsel mittelbar einleitet und bei der Systemplattform anfordert, so dass eine Bedienperson den unmittelbaren Betriebsartwechsel vornimmt bzw. vornehmen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Unterwasserfahrzeug einen in seiner Längsrichtung wirkenden Hauptantrieb und wenigstens einen Manövrierantrieb, welcher in einer von der Längsrichtung abweichenden Richtung wirkt. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße unbemannte Unterwasserfahrzeug während der ferngelenkten Betriebsart durch Steuerbefehle der menschlichen Bedienperson im Leitstand genau positioniert werden, um präzise Untersuchungen unter Echtzeitbedingungen oder Reparaturen vorzunehmen.
  • Vorteilhaft ist der Manövrierantrieb im Bereich des Bugs des Unterwasserfahrzeugs vorgesehen und ermöglicht dadurch - gegebenenfalls in geeigneter Abstimmung mit dem Hauptantrieb - eine verbesserte Navigation des Unterwasserfahrzeugs. Der Seitenschubantrieb ist vorteilhaft als Seitenschubantrieb beiderseits des Bootsrumpfes vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können Hubantriebe als Manövrierantriebe vorgesehen sein.
  • Vorteilhaft weist das Unterwasserfahrzeug steuerbare Manipulationseinrichtungen auf, vorzugsweise Roboterarme, um insbesondere in der ferngelenkten Betriebsart Manipulationsaufgaben wie bspw. Reparaturen durchführen zu können.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Unterwasserfahrzeug eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme, zum Transport und/oder zur Ablage von Gegenständen auf. Solche Gegenstände können bspw. Sprengladungen sein oder Proben, welche im Arbeitsgebiet gesammelt wurden und mit Hilfe der Manipulationseinrichtungen ins Innere der Aufnahmeeinrichtung gebracht werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus den Ausführungsbeispielen, welche nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert sind. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen unbemannten Unterwasserfahrzeugs,
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen unbemannten Unterwasserfahrzeugs und
    Fig. 3
    eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen unbemannten Unterwasserfahrzeugs.
  • Fig. 1 zeigt ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug 1 mit einem druckfesten Bootskörper 2. In oder an dem Bootskörper 2 sind unterschiedliche Betriebseinrichtungen des Unterwasserfahrzeugs 1 angeordnet, bspw. Einrichtungen für Energieversorgung, Kommunikation und Navigation und für den Antrieb. Die nicht näher dargestellten Betriebseinrichtungen werden von einer Steuereinrichtung 3 des Unterwasserfahrzeugs nach vorgebbaren Steuerbefehlen gesteuert. Das Unterwasserfahrzeug 1 umfasst ferner geeignete Sensoren, beispielsweise Sonarsensoren, deren Messergebnisse von der Steuereinrichtung 3 zur Steuerung der Betriebseinrichtungen, beispielsweise zur Navigation, herangezogen werden.
  • Das unbemannte Unterwasserfahrzeug 1 weist einen Hauptantrieb 4 im Bereich seines Hecks 5 auf, welcher in einer Längsrichtung 6 des Unterwasserfahrzeugs 1 wirkt. Das Unterwasserfahrzeug 1 weist zusätzlich zu dem Hauptantrieb 4 einen Manövrierantrieb 7 auf, welcher an einer von Längsrichtung 6 abweichenden Richtung wirkt und während einer Mission des Unterwasserfahrzeugs 1 eine genaue Positionierung am konkreten Einsatzort ermöglicht. Der Manövrierantrieb 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Seitenantrieb ausgebildet und im Bereich des Bugs 8 des Unterwasserfahrzeugs 1 angeordnet. Dabei sind vorzugsweise auf beiden Seiten des Bootskörpers 2 jeweils Manövrierantriebe 7 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich zu Seitenantrieben können ein oder mehrere Hubantriebe als Manövrierantrieb 7 vorgesehen sein.
  • Das unbemannte Unterwasserfahrzeug 1 ist wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart betreibbar, wobei in der ferngelenkten Betriebsart Steuerinformationen für die Steuereinrichtung 3 von einer menschlichen Bedienperson vorgegeben werden. Die Steuerinformationen können Steuerbefehle zur Durchführung konkreter Manöver sein, welche das Unterwasserfahrzeug unter der Führung durch die Bedienperson in Echtzeit ausführt. Hierzu ist das Unterwasserfahrzeug 1 über ein Verbindungskabel 9, welches bevorzugt ein Lichtwellenleiterkabel ist, mit der Systemplattform verbunden. Die Systemplattform ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Mutterschiff 10, nämlich ein Oberflächenschiff. Die Systemplattform ist in weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ortsgebunden oder wird durch ein Unterseeboot als Mutterschiff gebildet.
  • Alternativ zu einem Verbindungskabel kann ein kabelloses Kommunikationsmittel vorgesehen sein. Dabei kommuniziert die Kommunikationseinrichtung 11 kabellos per Funk, Schall oder ähnliche Weise mit der Systemplattform.
  • Das Verbindungskabel 9 ist an eine Kommunikationseinrichtung 11 des Unterwasserfahrzeugs 1 anschließbar, so dass der Steuereinrichtung 3 in der ferngelenkten Betriebsart externe Steuerbefehle oder andere Steuerinformationen über das Verbindungskabel 9 und die Kommunikationseinrichtung 11 vorgebbar sind. Über die Kommunikationseinrichtung 11 gibt das Unterwasserfahrzeug 1 auch Informationen an das Mutterschiff 10 ab, beispielsweise Bildinformationen, so dass im ferngelenkten Betrieb Manöver unter Echtzeitbedingungen ferngesteuert werden können.
  • Zum Anschluss des Verbindungskabels 9 weist das Unterwasserfahrzeug 1 eine Kabelaufnahme 12 auf, welche zur einfachen Adaption des Verbindungskabels 9 als Steckverbindung ausgeführt ist. Zur Adaption des Verbindungskabels 9 wird das Ende des Verbindungskabels 9 in Pfeilrichtung in die Kabelaufnahme 12 eingeführt und signalübertragend mit der Kommunikationseinrichtung 11 verbunden. Die Kabelaufnahme 12 ist vorteilhaft im Bereich des Hecks 5 des Unterwasserfahrzeugs 1 angeordnet, so dass während der Mission das Verbindungskabel 9 von dem Unterwasserfahrzeug 1 hinter sich hergezogen wird.
  • In einer autonomen Betriebsart des unbemannten Unterwasserfahrzeugs 1 werden der Steuereinrichtung 3 im Voraus ermittelte interne Steuerinformationen aus einem Speicherelement 13 vorgegeben, wodurch das Unterwasserfahrzeug 1 autonom, d.h. unabhängig von der Systemplattform und einer menschlichen Bedienperson operieren kann. Die Steuerinformationen werden von einer programmierten Betriebssoftware und/oder einer Missionsprogrammierung vorgegeben und enthalten sowohl Steuerinformationen über grundsätzliche Parameter der Mission als auch Steuerbefehle für Manöver in nicht konkret vorhersehbaren, aber in der Art bestimmbarer Ereignisse. Beispielsweise sind Steuerbefehle für Ausweichmanöver und Steuerinformationen zur (vorübergehenden) Änderung der vorgesehenen Patrouille des Unterwasserfahrzeugs zugunsten näherer örtlicher Untersuchungen vorgesehen.
  • Mit einem Unterwasserfahrzeug 1, welches wahlweise autonom oder ferngelenkt betreibbar ist, sind in einem einzigen Unterwasserfahrzeug 1 die Vorteile der herkömmlichen autonomen Unterwasserfahrzeuge (AUV) und der herkömmlichen ferngelenkten Unterwasserfahrzeuge (ROV) vereinigt. Das Unterwasserfahrzeug ist dabei sowohl als autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) oder als ferngelenktes Unterwasserfahrzeug (ROV) vielseitig einsetzbar.
  • Bevorzugte Einsatzzwecke des erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeugs 1, welches wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart betreibbar ist, sind die Unterwasserinspektion von Hafeneinrichtungen, bspw. Spundwänden, insbesondere im Hinblick auf die Unterspülung von Hafenwänden oder Spundwänden. Weitere Einsatzzwecke sind die Inspektion von Schiffskörpern oder Kanalwänden wie Pipelines oder jeder andere Einsatz, bei dem das Unterwasserfahrzeug 1 im autonomen Betrieb als AUV über eine längere Strecke den zu untersuchenden Gegenstand abfahren soll und an Stellen von besonderem Interesse als ROV im ferngelenkten Betrieb eine nähere Inspektion durchführen soll.
  • Zur wahlweisen Einstellung der Betriebart bzw. einem Wechsel zwischen der autonomen Betriebart und der ferngelenkten Betriebsart umfasst das Unterwasserfahrzeug 1 ein Betriebsartwahlmittel 15, welches zur Einstellung der gewählten Betriebsart ein entsprechendes Betriebsartwahlsignal 14 erzeugt und der Steuereinrichtung 3 vorgibt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das Betriebswahlmittel 15 als manuell betätigbarer Betriebsartschalter ausgebildet, welcher von außen zugänglich an dem Bootskörper 2 des Unterwasserfahrzeugs 1 angeordnet ist.
  • Das Unterwasserfahrzeug 1 weist steuerbare Manipulationseinrichtungen 16 auf zur Durchführung von Manipulationsaufgaben unter Wasser wie bspw. Reparaturarbeiten. Die Manipulationseinrichtungen 16 sind vorzugsweise Roboterarme, welche von der Steuereinrichtung 3 gesteuert werden. Die Roboterarme sind im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich des Bugs 8 angeordnet, wobei jedoch in anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel auch weitere oder andere Manipulationseinrichtungen 16 in anderen Bereichen des Unterwasserfahrzeugs 1 angeordnet sein können. Mit den Roboterarmen können insbesondere im ferngelenkten Betrieb genau steuerbare Manipulationsaufgaben durchgeführt werden, wie bspw. Reparaturarbeiten oder Sammeln von Proben, welche in einer Aufnahmeeinrichtung 17 abgelegt werden können. Die Aufnahmeeinrichtung 17 kann auch zum Transport und/oder Ablage von Gegenständen wie bspw. Sprengladungen eingesetzt werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeug, welches wahlweise im autonomen Betrieb oder in einer ferngelenkten Betriebsart betreibbar ist, können sämtliche Einsatzfelder der bisherigen autonomen Unterwasserfahrzeuge (AUV) und der ferngelenkten Unterwasserfahrzeuge (ROV) mit einem einzigen Unterwasserfahrzeug abgedeckt werden. Auch ist eine einzige Bergungseinrichtung 18 an Bord des Mutterschiffs 10 ausreichend, um das Unterwasserfahrzeug 1 ins Wasser zu lassen und nach der Mission zu bergen. Mit einem einzigen Unterwasserfahrzeug 1 und der zugehörigen Bergungseinrichtung 18 ist der Schulungsaufwand für den Umgang mit dem Unterwasserfahrzeug 1 und der Bergungseinrichtung 18 sowie der Platzbedarf an Bord des Mutterschiffs 10 im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen mit mehreren Fahrzeugtypen deutlich gesenkt, nämlich etwa halbiert. Durch den geringeren Geräte- und Schulungsaufwand sowie den reduzierten Platzbedarf sind die Kosten für Untersuchungen von Unterwassergebieten deutlich reduziert.
  • Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs 1'. Für jeweils gleiche Merkmale oder Bauteile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Das Unterwasserfahrzeug 1' entspricht bis auf die nachstehend näher beschriebenen Unterschiede dem Aufbau des Unterwasserfahrzeugs 1 in Fig. 1.
  • Das Unterwasserfahrzeug 1' gemäß Fig. 2 umfasst anstelle oder zusätzlich zu dem manuell betätigbaren Betriebsartschalters gemäß Fig. 1 ein fernsteuerbares Betriebsartwahlmittel 15'. Das fernsteuerbare Betriebsartwahlmittel 15' ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Empfänger, welcher auf ein Fernsteuersignal, welches den Wunsch des Wechsels oder der Einstellung der Betriebsart repräsentiert, anspricht. Um einen Wechsel der Betriebsart des Unterwasserfahrzeugs 1' zu initiieren, wird bspw. von dem Mutterschiff das Fernsteuersignal abgegeben, bspw. per Schall oder Funk oder in ähnlicher Weise. Bei Empfang eines Fernsteuersignals spricht der Empfänger des Betriebswahlmittels 15' an, so dass der Steuereinrichtung 3 ein Betriebsartwahlsignal 14 zugeführt wird. Das Betriebswahlmittel 15' und die Kommunikationseinrichtung 11 sind in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel an ein gemeinsames kabelloses Kommunikationsmittel angeschlossen.
  • In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das ferngesteuerte Betriebswahlmittel über ein Verbindungskabel fernsteuerbar. Das Verbindungskabel zur Fernsteuerung ist vorzugsweise ein Lichtwellenleiterkabel, wobei das Verbindungskabel für die Fernsteuerung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Verbindungskabel 9 des Unterwasserfahrzeugs 1' für die Kommunikation mit der Systemplattform im ferngesteuerten Betrieb ist. Das Betriebswahlmittel 15' und die Kommunikationseinrichtung 11 sind somit an ein gemeinsames Verbindungskabel 9 angeschlossen, so dass der bauliche Aufwand reduziert ist.
  • Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs 1". Für jeweils gleiche Merkmale oder Bauteile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und Fig. 2 verwendet. Das Unterwasserfahrzeug 1" entspricht bis auf die nachstehend näher beschriebenen Unterschiede dem Aufbau des Unterwasserfahrzeugs 1 in Fig. 1.
  • Bei dem unbemannten Unterwasserfahrzeug gemäß Fig. 3 wird entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart nach Vorgabe einer Betriebssoftware 19 des Unterwasserfahrzeugs und/oder eines Missionsprogramms eingestellt. Informationen zum Wechsel der Betriebsart zwischen autonomem Betrieb und ferngesteuertem Betrieb sind in diesem Ausführungsbeispiel Teil der Steuerinformationen, welche der Steuereinrichtung 3 vorgegeben sind.
  • Die Betriebssoftware 19 bzw. das vorgesehene Missionsprogramm sind in dem Speicherelement 13 abgelegt, auf das die Steuereinrichtung 3 Zugriff hat. Das Speicherelement 13 kann dabei Teil der Steuereinrichtung 3 sein.
  • Die Betriebssoftware 19 kann durch ein individuell für bestimmte Missionen erstelltes und abgespeichertes Missionsprogramm hinsichtlich etwaiger Betriebsartwechsel konkretisiert sein. Bei einer Umschaltung zwischen den Betriebsarten nach Vorgabe des Missionsprogramms ist beispielsweise der Zeitpunkt des Betriebsartwechsels oder auch die Reihenfolge eines Betriebsartwechsels in einer Folge programmierter Manöver des Unterwasserfahrzeugs 1".
  • Bei einer Einstellung der Betriebsart durch die Betriebssoftware 19 wird bevorzugt während der Mission die Betriebsart gewechselt, wenn die Betriebssoftware anhand der Ergebnisse von Messeinrichtungen des Unterwasserfahrzeugs 1" das Vorliegen einer bestimmten Situation ermittelt, für die ein Wechsel in die jeweils andere Betriebsart als die derzeitige Betriebsart vorgesehen ist. Die intelligente Betriebssoftware bewertet dabei die laufend eingehenden Messwerte der Sensoreinrichtungen im Hinblick auf mögliche Betriebsartwechsel. Die Betriebssoftware umfasst dafür entsprechende Bewertungsalgorithmen. Die Bewertungsalgorithmen können durch das Missionsprogramm bestimmt bzw. konkretisiert sein.
  • Alle in der vorgenannten Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.

Claims (15)

  1. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug, welches mittels einer Steuereinrichtung (3) nach vorgebbaren Steuerinformationen steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart steuerbar ist, wobei der Steuereinrichtung (3) in der autonomen Betriebsart im Voraus ermittelte interne Steuerinformationen aus einem Speicherelement (13) vorgebbar sind und in der ferngelenkten Betriebsart der Steuereinrichtung (3) externe Steuerinformationen über eine Kommunikationseinrichtung (11) des Unterwasserfahrzeugs (1, 1', 1") vorgebbar sind.
  2. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") ein Betriebsartwahlmittel (15, 15') aufweist, mittels dem entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart einstellbar ist.
  3. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Betriebsartwahlmittel (15, 15') an dem Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") von außen zugänglich angeordnet ist und manuell betätigbar ist.
  4. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Betriebsartwahlmittel (15') über ein kabelloses Kommunikationsmittel oder über ein Verbindungskabel (9) fernsteuerbar ist.
  5. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") eine Kabelaufnahme (12) zum Anschluss des Verbindungskabels (9) aufweist.
  6. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Betriebswahlmittel (15') und die Kommunikationseinrichtung (11) an ein gemeinsames kabelloses Kommunikationsmittels oder ein gemeinsames Verbindungskabel (9) anschließbar sind.
  7. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") einen in seiner Längsrichtung (6) wirkenden Hauptantrieb (4) und wenigstens einen Manövrierantrieb (7) umfasst, welcher in einer von der Längsrichtung (6) abweichenden Richtung wirkt.
  8. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Manövrierantrieb (7) im Bereich eines Bugs (8) des Unterwasserfahrzeugs (1, 1', 1") angeordnet ist.
  9. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") steuerbare Manipulationseinrichtungen (16) aufweist.
  10. Unbemanntes Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") eine Aufnahmeeinrichtung (17) zur Aufnahme, Transport und/oder Ablage von Gegenständen aufweist.
  11. Verfahren zum Betrieb eines unbemannten Unterwasserfahrzeugs, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Steuereinrichtung (3) das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") nach vorgegebenen Steuerinformationen steuert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Unterwasserfahrzeug (1, 1', 1") wahlweise in einer autonomen Betriebsart oder einer ferngelenkten Betriebsart betrieben wird, wobei der Steuereinrichtung (3) in der autonomen Betriebsart im Voraus ermittelte interne Steuerinformationen aus einem Speicherelement (13) vorgegeben werden und in der ferngelenkten Betriebsart der Steuereinrichtung (3) externe Steuerinformationen über eine Kommunikationseinrichtung (11) des Unterwasserfahrzeugs (1, 1', 1") vorgegeben werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Betriebsartwahlmittel (15, 15') des Unterwasserfahrzeugs (1, 1', 1") entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart einstellt und zur Einstellung der gewählten Betriebsart oder zum Wechsel der Betriebsarten ein entsprechendes Betriebsartwahlsignal (14) erzeugt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Betriebsartwahlmittel (15) manuell betätigt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Betriebsartwahlmittel (15') kabellos oder über ein Verbindungskabel (9) ferngesteuert wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    entweder die autonome Betriebsart oder die ferngelenkte Betriebsart nach Vorgabe einer der Steuereinrichtung (3) zugeordneten Betriebssoftware (19) und/oder eines Missionsprogramms eingestellt wird.
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