EP2440449A1 - Verfahren zum aufspüren von anomalien an einem unterwasserobjekt - Google Patents

Verfahren zum aufspüren von anomalien an einem unterwasserobjekt

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EP2440449A1
EP2440449A1 EP10723085A EP10723085A EP2440449A1 EP 2440449 A1 EP2440449 A1 EP 2440449A1 EP 10723085 A EP10723085 A EP 10723085A EP 10723085 A EP10723085 A EP 10723085A EP 2440449 A1 EP2440449 A1 EP 2440449A1
Authority
EP
European Patent Office
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underwater
small vehicle
anomaly
transverse distance
submarine
Prior art date
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EP10723085A
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English (en)
French (fr)
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EP2440449B1 (de
Inventor
Detlef Lambertus
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Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
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Publication date
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Publication of EP2440449B1 publication Critical patent/EP2440449B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/34—Diving chambers with mechanical link, e.g. cable, to a base
    • B63C11/36—Diving chambers with mechanical link, e.g. cable, to a base of closed type
    • B63C11/42—Diving chambers with mechanical link, e.g. cable, to a base of closed type with independent propulsion or direction control
    • 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
    • B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting anomalies on an underwater object, in particular on the underwater part of a hull of a moored watercraft, according to the preamble of claim 1.
  • DE 10 2005 014 555 A1 discloses a mine hunting system and a method for mine hunting with several autonomously acting underwater vehicles, a first group of these underwater vehicles having sensors being used for mine detection, and a second group of these underwater vehicles being used for controlling located mines ,
  • US 2009/0090286 A1 discloses an armed, remotely operated vehicle with video and sonar sensors.
  • DE 43 02 455 A1 discloses an underwater drone for fighting mines, this underwater drone having an antenna device suitable for metal detection.
  • the invention has for its object to provide a cost-effective method for detecting or detecting anomalies of underwater objects, z. B. from there illegally mounted foreign bodies, such as custody, smuggled goods and the like. To specify that is efficient and largely automated without underwater use of people can be performed.
  • the inventive method has the advantage that with a simple sensor equipment, such as acoustic sensor for Querabstands briefly and pressure cell for depth determination, a very reliable scanning of the underwater object can be performed and by navigating the underwater small vehicle with a constant transverse distance to the underwater object, a profile of the underwater object is obtained in whose profile line an anomaly present on the underwater object, eg an adhering foreign body, clearly emerges.
  • a simple sensor equipment such as acoustic sensor for Querabstandstik and pressure cell for depth determination
  • the detection of the anomaly in the measurement profile line of the acoustic distance sensor can be brought directly, eg via a trailing light from the underwater small vehicle, the warning display in a monitoring center and trigger a diving operation for inspection and / or removal of the anomaly, without the underwater small vehicle its Inspection must interrupt or cancel. This provides a significant time savings between detecting and eliminating the anomaly.
  • the position of the underwater small vehicle relative to the underwater object is determined at least when detecting an anomaly.
  • the underwater small vehicle drives at a constant speed and the driving time is continuously measured while driving. If an anomaly is detected, the position of the anomaly is determined from the previously measured travel time and the driving speed of the underwater small vehicle as well as the diving depth of the underwater small vehicle.
  • the time measurement is started when the predetermined transverse distance of the underwater small vehicle to the underwater object is measured for the first time.
  • a repeated traversing of the underwater object is carried out and changed at each shutdown, the constant depth.
  • the depth of travel change of the underwater small vehicle can be carried out directly at the end of the underwater object by a 180 ° turn of the small vehicle or after a complete avoidance of the underwater object.
  • 1 is a side view of a moored in a harbor surface ship
  • FIG. 1 is a plan view of the surface ship in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a diagram of the transverse distance of the underwater small vehicle from the hull of the surface ship as a function of the travel time arising from scanning of the hull of the surface ship in FIGS. 1 and 2 by an acoustic distance sensor while the underwater small vehicle is moving.
  • a surface ship 1 1 is shown schematically in FIGS. 1 and 2, which is located in a harbor basin 12 and moored to a pier 13, ie with lines 14 is moored.
  • an anomaly 16 is shown on the fuselage 15 of the surface ship 11, which may be, for example, a custody mine or a container filled with contraband.
  • an unmanned underwater small vehicle 17 is used.
  • Such unmanned, self-propelled underwater small vehicles are widely known in different assembly with sensors and measuring device.
  • the underwater small vehicle 17 used here has, for example, four propeller drives 18, which are controlled separately for controlling or navigating the underwater small vehicle 17 by a navigation device 19 (FIG. 4).
  • a navigation device 19 FIG. 4
  • the underwater small vehicle 17 can travel straight or be steered to the right or left and upwards or downwards.
  • At least one acoustic distance sensor 20 for measuring a horizontal distance extending horizontally to the vehicle axis and a depth sensor 21 for determining the diving depth of the underwater small vehicle 17 are present as sensors in the underwater small vehicle 17 used here.
  • Such an acoustic distance sensor 20 may e.g. a simple sonar that emits sound pulses and receives the echoes produced by reflection of the sound pulses and measures the time between transmission and echo reception. Taking the speed of sound into account, the distance is calculated from the measured time up to the object triggering the reflection of the sound impulses.
  • the depth sensor 21 is e.g. a simple pressure box.
  • the output signals of the sensors 20, 21 are supplied to the navigation device 19.
  • the underwater vehicle small vehicle 17 is inserted into the water from the surface ship 1 1 or from the pier 13, eg behind the stern of the surface ship 1 1, as shown in FIGS 1 .
  • the horizontal transverse distance of the underwater small vehicle 17 is continuously measured by the fuselage 15 by means of the acoustic distance sensor 20.
  • the underwater small vehicle 17 is thereby replaced by the navigation Device 19 controlled so that it adheres to a predetermined transverse distance from the fuselage 15 at a constant depth.
  • the navigation device 19 (FIG. 4) is provided with the travel depth and the transverse distance as setpoint values T S ⁇ and dsoii, and the measured values of distance sensor 20 and depth sensor 21 are supplied as actual values d and T.
  • a corresponding control loop in the navigation device 19 generates control commands for the four propeller drives 18, which hold the underwater small vehicle 17 on the addressed course.
  • the measured during the ride of the underwater small vehicle 17 continuously from the distance sensor 20 actual transverse distance d is also continuously compared with the predetermined target transverse distance d S ⁇ ⁇ and dan n when the I st- transverse distance d drops significantly below the target transverse distance dsoii detected for the presence of an anomaly.
  • the underwater small vehicle 17 is preferably connected via ei ne connecting line 22 (Fig. 1) with a mission monitoring center on board the surface ship 1 1, and upon detection of an anomaly can be triggered via the connecting line 22 an alarm.
  • the current position of the underwater small vehicle 17 relative to the fuselage 15 of the surface ship 11 is also determined and communicated via the connecting line 22 to the mission monitoring center.
  • the position is determined in a simple manner by driving the underwater small vehicle 17 at a constant speed, which is given to the navigation device 19 as a speed setpoint Vsoii, and measuring the travel time t from a starting point.
  • the travel time t A measured at the time of detection of the anomaly 16 results in the traveled distance s A in the predetermined diving depth T S ⁇ ⁇ , whereby the position P A (s A ; T A ) of the underwater small vehicle 17 is fixed.
  • FIG. 4 shows, by way of example, a block diagram of a device installed in the underwater small vehicle 17 with which the presented method for detecting or detecting the anomaly 16 is carried out.
  • the device In addition to the already mentioned navigation device 19 and the previously mentioned sensors 20, 21, the device also has a first edge detector 23, a timer or timer 24, a comparator 25, a second edge detector 26, a gate circuit 27 and a multiplier 28.
  • the output of the acoustic distance sensor 20 is connected both to the navigation device 19 and to the inputs of the edge detectors 23, 26 and the comparator 25.
  • the comparator 25 is supplied via a second input of the predetermined transverse distance dsoii of the underwater small vehicle 17 from the fuselage 15 of the surface ship 1 1.
  • the gate circuit 27 can be driven via the output of the comparator 25 and connects the output of the timer 24 and the input of the multiplier 28, to which the target speed Vsoii of the underwater small vehicle 17 is supplied as a multiplier.
  • the outputs of the two edge detectors 23, 26 are connected to the navigation device 19.
  • FIG. 3 shows a diagram to illustrate the method presented, in which the transverse distance d measured by the acoustic distance sensor 20 during the journey of the underwater small vehicle 17 is shown as a function of the travel time t.
  • the exposed behind the stern of the above-water vessel 11 underwater small vehicle 17 is taking off and arrives at time t 0 at a constant speed in the depth T S ⁇ ⁇ to the rear edge of the hull 15.
  • the acoustic distance sensor 20 measures against the Pierwand and If the underwater small vehicle 17 reaches the fuselage 15 of the underwater hull 1 1, a clear measured value jump occurs at the output of the acoustic distance sensor 20, since the now from the Distance sensor 20 against the fuselage 15 measured transverse distance d is much smaller than the previously measured against the pier wall transverse distance.
  • This negative measurement jump leads at the output of the first edge detector 23 to a control pulse, with the one hand, the distance control circuit of the navigation device 19 is turned on and on the other hand, the timer 24 is started.
  • the underwater small vehicle 17 is now controlled on a course in which the underwater small vehicle 17, the predetermined transverse distance dsoii to the fuselage 15 maintains constant.
  • the underwater small vehicle 17 reaches the anomaly 16 on the fuselage 15, and the output signal of the acoustic distance sensor 20 briefly drops below the setpoint value d S ⁇ ⁇ .
  • the comparator 25 which constantly compares the output of the distance sensor 20 actual value of the transverse distance d from the fuselage 15 with the predetermined desired value of the transverse distance d S ⁇ ⁇ , a pulse occurs, which causes the gate 27 for brief closing Shen , As a result, the travel time t A currently measured by the timer 24 is given to the multiplier 28. In the multiplier 28, the currently determined travel time t A is multiplied by the predetermined target speed v S ⁇ ⁇ of the underwater small vehicle 17.
  • the resulting route s A together with the predetermined depth T S ⁇ ⁇ the underwater small vehicle 17 determines the position of the underwater small vehicle 17 at the moment of detecting the anomaly 16, via the connecting line 22 to the mission monitoring center on board the surface ship 1 1 and integrated there in an alarm display. Due to the alarm display can be started by the monitoring center a diving operation for inspection and removal of the anomaly 16, wherein the determined by the reported route s A and the reported depth T S ⁇ ⁇ position of the underwater small vehicle 17 indicates the position P A of the anomaly 16 which is the target for divers use.
  • the underwater small vehicle 17 continues its journey with a constant transverse distance dsoii from the fuselage 15 of the surface ship 1 1. If the underwater small vehicle 17 has reached the end of the fuselage 15 and drives beyond it, the acoustic distance sensor 20 again measures the transverse distance to the pier wall, which is significantly greater than the transverse distance to the fuselage 15. At the output of the distance sensor 20, a clear measured value jump occurs towards higher readings. The positive edge of the measured value jump is detected in the second edge detector 26. The latter generates a control pulse which arrives at the navigation device 19 and there generates a maneuver. ver the underwater small vehicle 17 triggers, such as a turning maneuver to a changed depth.
  • the described process of driving off the fuselage 15 by the underwater small vehicle 17 is repeatedly carried out with different depths of the underwater small vehicle 17, so that the entire fuselage 15 is also completely scanned by the acoustic distance sensor 20 in the vertical dimension. It makes sense for the underwater small vehicle, after leaving the hull area, to make a 180 ° turn and, in the next depth, drive the hull 15 in the opposite direction to its previous lane.
  • the underwater small vehicle 17 must be equipped with a second acoustic distance sensor whose measuring direction is rotated by 180 ° with respect to the first acoustic distance sensor 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Aufspüren von Anomalien an einem Unterwasserobjekt, insbesondere im Unterwasserbereich an einem Rumpf (15) eines vertäuten Wasserfahrzeugs (11), angegeben, das mit einem mit einer einfachen Sensorausstattung, wie akustischen Sensor (20) zur Abstandsmessung und Druckdose (21) zur Tiefenbestimmung, versehenes unbemanntes Unterwasser-Kleinfahrzeug (17) eine sehr zuverlässige Abtastung des Unterwasserobjekts durchführt und durch Navigieren des Unterwasser-Kleinfahrzeugs (17) mit konstantem Querabstand zum Unterwasserobjekt ein Profil des Unterwasserobjekts gewinnt, in dem eine am Unterwasserobjekt vorhanden Anomalie deutlich in der Profillinie hervortritt.

Description

Verfahren zum Aufspüren von Anomalien an einem Unterwasserobjekt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspüren von Anomalien an einem Unterwasserobjekt, insbesondere am Unterwasserteil eines Rumpfes eines vertäuten Wasserfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Zeiten zunehmender terroristischer Bedrohung von zivilen und militärischen Einrichtungen bekommt deren permanenter Schutz eine zunehmende Bedeutung. Insbesondere Unterwasserobjekte, wie Fundamente von Förderanlagen und Windparks, Hafenbecken, Schiffsrümpfe von im Hafen liegenden Schiffen und U-Booten, sind Unterwassermanipulationen durch Taucher oder ferngelenk- ten Unterwasserfahrzeugen ungeschützt ausgesetzt. So können beispielsweise unbemerkt Haftminen angebracht werden, die dann ferngezündet werden.
Aus DE 10 2005 014 555 A1 sind ein Minenjagdsystem und ein Verfahren zur Minenjagd mit mehreren autonom agierenden Unterwasserfahrzeugen bekannt, wobei eine erste Gruppe dieser Unterwasserfahrzeuge, die Sensoren aufweist, zur Minenortung eingesetzt wird, und eine zweite Gruppe dieser Unterwasserfahrzeuge zur Bekämpfung georteter Minen eingesetzt wird.
Aus US 2009/0090286 A1 ist ein bewaffnetes, ferngesteuert betriebenes Fahr- zeug mit Video- und Sonarsensoren bekannt.
Weiter sind aus DE 10 2005 062 109 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwehr von Unterwasser eindringenden Personen bekannt, wobei zunächst eine Person detektiert und verfolgt wird und nachfolgend ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug zur Abwehr der detektierten Person eingesetzt wird.
Ferner ist aus DE 43 02 455 A1 eine Unterwasserdrohne zur Bekämpfung von Minen bekannt, wobei diese Unterwasserdrohne eine zur Metalldetektion geeignete Antenneneinrichtung aufweist.
Schließlich ist aus DD 300 802 A7 ein Unterwasserkörper mit fester Anordnung hydroakustischer Wandler zur Grundabstandsmessung bekannt, der universell in drei Betriebsarten eingesetzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zum Aufspüren oder Erkennen von Anomalien an Unterwasserobjekten, z. B. von dort illegal angebrachten Fremdkörpern, wie Haftminen, Schmuggelware und dgl., anzugeben, das effizient ist und weitgehend automatisiert ohne Unterwassereinsatz von Personen durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit einer einfachen Sensorausstattung, wie akustischen Sensor zur Querabstandsmessung und Druckdose zur Tiefenbestimmung, eine sehr zuverlässige Abtastung des Unterwasserobjekts durchgeführt werden kann und durch Navigieren des Unterwasser- Kleinfahrzeugs mit konstantem Querabstand zum Unterwasserobjekt ein Profil des Unterwasserobjekts erhalten wird, in dessen Profillinie eine am Unterwasserobjekt vorhandene Anomalie, z.B. ein anhaftender Fremdkörper, deutlich hervortritt. Dies ist darin begründet, dass bei Erfassen der Anomalie durch den akustischen Sensor das Unterwasser-Kleinfahrzeug infolge seiner Trägheit seine durch konstanten Querabstand zum Unterwasserobjekt gekennzeichnete Fahrt fortsetzt, dagegen in dem Messprofil des den Querabstand messenden, akustischen Sensors aber eine Profilveränderung, z.B. ein Einbruch oder Senke in der Profillinie, erscheint, die bereits wieder abgeklungen ist, wenn die Fahrtregelung des Unterwasser-Kleinfahrzeugs durch die Navigationsvorrichtung auf den veränderten Querabstand ansprechen würde, so dass das Unterwasser- Kleinfahrzeug ungeachtet des sich kurzzeitig verändernden Querabstands zum Unterwasserobjekt seinen Kurs im vorbestimmen, konstanten Querabstand zum Unterwasserobjekt unverändert fortsetzt. Das Erkennen der Anomalie in der Messprofillinie des akustischen Abstandssensors kann unmittelbar, z.B. über einen vom Unterwasser-Kleinfahrzeug nachgeschleppten Lichtleiter, zur Warnanzeige in einer Überwachungszentrale gebracht werden und einen Tauchereinsatz zur Inspektion und/oder Entfernen der Anomalie auslösen, ohne dass das Unterwasser-Kleinfahrzeug seine Inspektionsfahrt unter- oder abbrechen muss. Dadurch wird ein deutlicher Zeitgewinn zwischen Erkennen und Beseitigen der Anomalie erzielt.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest bei Erkennen einer Anomalie die Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs relativ zum Unterwasserobjekt festgestellt. Durch diese Positionsbestimmung des Unterwasser-Kleinfahrzeugs lässt sich eine objektbezogene Lokalisierung der Ano- malie leicht vornehmen und der Inspektions- und/oder Beseitigungseinsatz durch Taucher zeitkomprimiert und effizient gestalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung fährt das Unterwasser-Kleinfahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit und wird während der Fahrt die Fahrzeit laufend gemessen. Bei Erkennen einer Anomalie wird aus der bis dahin gemessenen Fahrzeit und der Fahrgeschwindigkeit des Unterwasser- Kleinfahrzeugs sowie der Tauchtiefe des Unterwasser-Kleinfahrzeugs die Position der Anomalie bestimmt. Die Zeitmessung wird gestartet, wenn der vorgegebene Querabstand des Unterwasser-Kleinfahrzeugs zum Unterwasserobjekt erstmals gemessen wird. Durch diese Verfahrensweise kann durch eine einfache Zeitmessung die Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs und damit die objektbezogene Position der Anomalie festgestellt werden. - A -
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein mehrmaliges Abfahren des Unterwasserobjekts durchgeführt und bei jedem Abfahren die konstante Fahrtiefe geändert. Durch dieses Abfahren des Unterwasserobjekts in unterschiedlichen Tauchtiefen können mit einem einfachen akustische Sensor mit kleiner vertikaler Bündelung des akustischen Abtaststrahls auch die Tiefenkomponente der Anomalie für den Tauchereinsatz ausreichend genau bestimmt werden. Dabei kann die Fahrtiefenänderung des Unterwasser-Kleinfahrzeugs unmittelbar am Ende des Unterwasserobjekts durch eine 180°-Kehrtwende des Kleinfahrzeugs oder nach einem vollständigen Umfahren des Unterwasserob- jekts durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematisierter Darstellung:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines in einem Hafenbecken vertäuten Oberflächenschiffes,
Fig. 2 eine Draufsicht des Oberflächenschiffes in Fig. 1 ,
Fig. 3 ein bei Abtasten des Rumpfes des Oberflächenschiffes in Fig. 1 und 2 durch einen akustischen Abstandssensor bei Fahrt des Unterwasser-Kleinfahrzeugs entstehendes Diagramm des Querabstands des Unterwasser-Kleinfahrzeugs vom Rumpf des Oberflächenschiffes in Abhängigkeit von der Fahrzeit,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Aufspüren oder Erkennen einer Anomalie am Rumpf des Oberflächenschiffes in Fig. 1 und 2.
Zur Erläuterung des hier vorgestellten Verfahrens zum Aufspüren, Erkennen o- der Entdecken von Anomalien an einem stationären Unterwasserobjekt ist in Fig. 1 und 2 ein Oberflächenschiff 1 1 schematisiert dargestellt, das in einem Hafenbecken 12 liegt und an einer Pier 13 vertäut, d.h. mit Leinen 14 festgemacht, ist. Im Unterwasserbereich ist am Rumpf 15 des Oberflächenschiffes 11 eine Anomalie 16 dargestellt, die z.B. einer Haftmine oder ein mit Schmuggelgut gefüllter Behälter sein kann.
Um eine solche Anomalie 16 an dem ansonsten glatten Rumpf 15 des Oberflächenschiffs 1 1 aufzuspüren, wird ein unbemanntes Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 eingesetzt. Solche unbemannten, eigenangetriebenen Unterwasser-Kleinfahrzeuge sind in unterschiedlicher Bestückung mit Sensoren und Messvorrichtung mannigfaltig bekannt. Das hier eingesetzte Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 verfügt beispielsweise über vier Propellerantriebe 18, die zum Steuern oder Navigieren des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 von einer Navigationsvorrichtung 19 (Fig. 4) getrennt angesteuert werden. Je nach Drehzahl der einzelnen Propellerantriebe 18, von denen jeweils zwei vertikal übereinander und zwei horizontal nebeneinander angeordnet sind, kann das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 geradeaus fah- ren oder nach rechts oder links und aufwärts oder abwärts gelenkt werden. Als Sensoren sind in dem hier eingesetzten Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 mindestens ein akustischer Abstandssensor 20 zum Vermessen einer horizontal zur Fahrzeugachse sich erstreckenden Querdistanz und ein Tiefensensor 21 zur Bestimmung der Tauchtiefe des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 vorhanden. Ein solcher akustischer Abstandssensor 20 kann z.B. ein einfaches Echolot sein, das Schallimpulse aussendet und die durch Reflexion der Schallimpulse entstandenen Echos empfängt und die Zeit zwischen dem Senden und dem Echoempfang misst. Aus der bemessenen Zeit wird unter Berücksichtung der Schallgeschwindigkeit die Strecke bis zu dem die Reflexion der Schallimpulse auslösenden Ob- jekt berechnet. Der Tiefensensor 21 ist z.B. eine einfache Druckdose. Die Ausgangssignale der Sensoren 20, 21 sind der Navigationsvorrichtung 19 zugeführt.
Das Unterwasserfahrzeug-Kleinfahrzeug 17 wird vom Oberflächenschiff 1 1 oder von der Pier 13 aus ins Wasser eingesetzt, z.B. - wie dies in Fig. 1 und 2 dargstellt ist - hinter dem Heck des Oberflächenschiffs 1 1 , und fährt entlang des Rumpfes 15 des Oberflächenschiffs 1 1 . Während der Fahrt des Unterwasser- Kleinfahrzeugs 17 wird mittels des akustischen Abstandssensors 20 fortlaufend der horizontale Querabstand des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 vom Rumpf 15 gemessen. Das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 wird dabei von der Navigations- vorrichtung 19 so gesteuert, dass es in konstanter Tiefe einen vorgegebenen Querabstand vom Rumpf 15 einhält. Hierzu werden der Navigationsvorrichtung 19 (Fig. 4) zum einen die Fahrtiefe und der Querabstand als Sollwerte TSθιι und dsoii vorgegeben und zum andern die Messwerte von Abstandssensor 20 und Tiefensensor 21 als Ist-Werte d und T zugeführt. Ein entsprechender Regelkreis in der Navigationsvorrichtung 19 generiert abhängig davon Steuerbefehle für die vier Propellerantriebe 18, die das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 auf den angesprochenen Kurs halten.
Der während der Fahrt des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 fortlaufend vom Abstandssensor 20 gemessene Ist-Querabstand d wird zudem fortlaufend mit dem vorgegebenen Soll-Querabstand dSθιι verglichen und dan n , wenn der I st- Querabstand d signifikant unter den Soll-Querabstand dsoii absinkt auf Vorhandensein einer Anomalie erkannt. Das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 ist vorzugs- weise ü ber ei n e Verbindungsleitung 22 (Fig. 1 ) mit einer Missions- Überwachungszentrale an Bord des Oberflächenschiffes 1 1 verbunden, und bei Aufspüren einer Anomalie kann über die Verbindungsleitung 22 ein Alarm ausgelöst werden. Dabei wird im Moment der Anomalieaufspürung auch die momentane Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 relativ zum Rumpf 15 des Ober- flächenschiffs 11 bestimmt und über die Verbindungsleitung 22 der Missions- Überwachungszentrale mitgeteilt. Die Positionsbestimmung erfolgt in einfacher Weise dadurch, dass das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 mit konstanter Geschwindigkeit, die der Navigationsvorrichtung 19 als Geschwindigkeitssollwert Vsoii vorgegeben wird, fährt und von einem Startpunkt aus die Fahrzeit t gemes- sen wird. Die im Zeitpunkt des Erkennens der Anomalie 16 gemessene Fahrzeit tA ergibt die zurückgelegte Fahrstrecke sA in der vorgegebenen Tauchtiefe TSθιι, womit die Position PA (sA; TA) des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 festgelegt ist. Wird als Startpunkt der Zeitmessung der Zeitpunkt t0 gewählt, bei dem der Abstandssensor 20 nach Aussetzen des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 erstmals einen Querabstand d misst, der dem vorgegebenen Soll-Querabstand dsoii entspricht, so ist die ausgegebene Position PA (sA; TA) des Unterwasser- Kleinfahrzeugs zugleich die Position der Anomalie 16 am Rumpf 15 des Oberflächenschiffs 11. In Fig. 4 ist beispielhaft ein Blockschaltbild einer im Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 installierten Vorrichtung dargestellt, mit der das vorgestellte Verfahren zum Aufspüren oder Entdecken der Anomalie 16 durchgeführt wird. Neben der bereits angesprochenen Navigationsvorrichtung 19 und den bereits angesprochenen Sensoren 20, 21 weist die Vorrichtung noch einen ersten Flankendetektor 23, einen Zeitgeber oder Timer 24, einen Komparator 25, einen zweiten Flankendetektor 26, eine Torschaltung 27 und einen Multiplizierer 28 auf. Der Ausgang des akustischen Abstandssensors 20 ist sowohl an die Navigationsvorrichtung 19 als auch an die Eingänge der Flankendetektoren 23, 26 und des Komparators 25 angeschlossen. Dem Komparator 25 ist über einen zweiten Eingang der vorgegebene Querabstand dsoii des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 vom Rumpf 15 des Oberflächenschiffs 1 1 zugeführt. Die Torschaltung 27 ist über den Ausgang des Komparators 25 ansteuerbar und verbindet den Ausgang des Timers 24 und dem Eingang des Multiplizierers 28, dem als Multiplikator die Sollgeschwindigkeit Vsoii des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 zugeführt ist. Die Ausgänge der beiden Flankendetektoren 23, 26 sind an die Navigationsvorrichtung 19 angeschlossen.
Fig. 3 zeigt zur Verdeutlichung des vorgestellten Verfahrens ein Diagramm, in dem der während der Fahrt des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 von dem akusti- sehen Abstandssensor 20 gemessene Querabstand d als Funktion der Fahrzeit t dargestellt ist. Das hinter dem Heck des Überwasserschiffes 11 ausgesetzte Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 nimmt Fahrt auf und gelangt zum Zeitpunkt t0 bei konstanter Geschwindigkeit in der Tauchtiefe TSθιι an die Heckkante des Rumpfs 15. Während dieser Fahrstrecke misst der akustische Abstandssensor 20 gegen die Pierwand und damit den Querabstand d zur Pierwand, der deutlich größer ist als der der Navigationsvorrichtung 19 vorgegebene Sollwert dsoii- Erreicht das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 den Rumpf 15 des Unterwasserschiffs 1 1 , so tritt am Ausgang des akustischen Abstandssensors 20 ein deutlicher Messwertsprung auf, da der nunmehr vom Abstandssensor 20 gegen den Rumpf 15 ge- messene Querabstand d sehr viel kleiner ist als der zuvor gegen die Pierwand gemessene Querabstand. Dieser negative Messwertsprung führt am Ausgang des ersten Flankendetektors 23 zu einem Steuerimpuls, mit dem einerseits der Abstandsregelkreis der Navigationsvorrichtung 19 eingeschaltet und andererseits der Timer 24 gestartet wird. Das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 wird nunmehr auf einem Kurs gesteuert, auf dem das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 den vorgegebenen Querabstand dsoii zum Rumpf 15 konstant einhält.
Zum Zeitpunkt tA gelangt das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 zu der Anomalie 16 am Rumpf 15 und das Ausgangssignal des akustischen Abstandssensors 20 sinkt kurzfristig unter den Soll-Wert dSθιι ab. Am Ausgang des Komparators 25, der ständig den vom Abstandssensor 20 ausgegebenen Ist-Wert des Querabstands d vom Rumpf 15 mit dem vorgegebenen Soll-Wert des Querabstands dSθιι vergleicht, tritt ein Impuls auf, der die Torschaltung 27 zum kurzzeitigen Schlie- ßen veranlasset. Dadurch wird die vom Timer 24 momentan gemessene Fahrzeit tA an den Multiplizierer 28 gegeben. Im Multiplizierer 28 wird die momentan festgestellte Fahrzeit tA mit der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vSθιι des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 multipliziert. Die daraus hervorgehende Fahrstrecke sA die zusammen mit d er vorgegebenen Tauchtiefe TSθιι des Unterwasser- Kleinfahrzeugs 17 die Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 im Moment des Aufspürens der Anomalie 16 festgelegt, kann über die Verbindungsleitung 22 zur Missions-Überwachungszentrale an Bord des Oberflächenschiffes 1 1 übertragen und dort in eine Alarmanzeige integriert werden. Aufgrund der Alarmanzeige kann von der Überwachungszentrale ein Tauchereinsatz zur Inspektion und Beseitigung der Anomalie 16 gestartet werden, wobei die durch die gemeldete Fahrstrecke sA und die gemeldete Tauchtiefe TSθιι festgelegte Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 die Position PA der Anomalie 16 angibt, die die Zielvorgabe für den Tauchereinsatz bildet.
Unabhängig davon setzt das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 seine Fahrt mit konstantem Querabstand dsoii vom Rumpf 15 des Oberflächenschiffes 1 1 fort. Hat das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 das Ende des Rumpfs 15 erreicht und fährt über diesen hinaus, so misst der akustische Abstandssensor 20 wiederum den Querabstand zur Pierwand, der deutlich größer ist als der Querabstand zum Rumpf 15. Am Ausgang des Abstandssensors 20 tritt ein deutlicher Messwertsprung zu höheren Messwerten hin auf. Die positive Flanke des Messwertsprungs wird im zweiten Flankendetektor 26 detektiert. Letztere erzeugt einen Steuerimpuls, der zu der Navigationsvorrichtung 19 gelangt und dort ein Manö- ver des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 auslöst, z.B. ein Wendemanöver auf eine veränderte Tauchtiefe.
Der beschrieben Vorgang des Abfahrens des Rumpfs 15 durch das Unterwas- ser-Kleinfahrzeug 17 wird wiederholt mit unterschiedlicher Tauchtiefe des Unterwasser-Kleinfahrzeugs 17 durchgeführt, so dass der gesamte Rumpf 15 auch in der Vertikalabmessung vom akustischen Abstandssensor 20 vollständig abgetastet wird. Sinnvollerweise führt das Unterwasser-Kleinfahrzeug nach Verlassen des Rumpfbereichs eine 180° Wende durch und fährt in der nächsten Tauchtiefe den Rumpf 15 in Gegenrichtung zur seiner vorhergehende Fahrbahn ab. In diesem Fall muss das Unterwasser-Kleinfahrzeug 17 mit einem zweiten akustischen Abstandssensor ausgestattet sein, dessen Messrichtung um 180° gegenüber der des ersten akustischen Abstandssensors 20 gedreht ist.
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 Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Aufspüren von Anomalien (16) an einem Unterwasserob- jekt, insbesondere im Unterwasserbereich eines Rumpfs (15) eines vertäuten Wasserfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass ein unbemanntes Unterwasser-Kleinfahrzeug (17), das mit einer Navigationsvorrichtung (19) und einem quer zur Fahrtrichtung messenden, akustischen Sensor ausgerüstet ist, in konstanter Tiefe (TSOιι) entlang des
Unterwasserobjekts fährt und dabei mit dem akustischen Sensor fortlaufend der Querabstand des Unterwasser-Kleinfahrzeugs (17) vom Unterwasserobjekt gemessen wird, dass mit der Navigationsvorrichtung (19) das Unterwasser-Kleinfahrzeug (17) so gesteuert wird, dass das Unterwasser- Kleinfahrzeug (17) einen vorgegebenen Querabstand (dsoii) vom Rumpf
(15) konstant einhält, und dass der gemessene Querabstand (d) fortlaufend mit dem vorgegebenen Querabstand (dsoii) verglichen und bei signifikanter Abweichung auf eine Anomalie (16) am Unterwasserobjekt erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrmaliges Abfahren des Unterwasserobjekts durchgeführt wird und bei jedem Abfahren die konstante Fahrtiefe (TSθιι) des Unterwasser- Kleinfahrzeugs (17) geändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei Erkennen auf eine Anomalie die Position des Unterwasser-Kleinfahrzeugs (17) zum Unterwasserobjekt festgestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasser-Kleinfahrzeug (17) mit konstanter Geschwindigkeit (Vsoii) fährt und die Fahrzeit (t) fortlaufend gemessen wird und dass bei Er- kennen einer Anomalie aus der bis dahin gemessenen Fahrzeit (tA) und der Fahrgeschwindigkeit (vson) des Unterwasser-Kleinfahrzeugs (17) die Horizontalkomponente der Position der Anomalie (16) bestimmt wird.
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