EP4424580A1 - Inspektion kritischer unterwasserinfrastruktur - Google Patents

Inspektion kritischer unterwasserinfrastruktur Download PDF

Info

Publication number
EP4424580A1
EP4424580A1 EP24158755.9A EP24158755A EP4424580A1 EP 4424580 A1 EP4424580 A1 EP 4424580A1 EP 24158755 A EP24158755 A EP 24158755A EP 4424580 A1 EP4424580 A1 EP 4424580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
underwater
underwater vehicle
connecting element
surface vehicle
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.)
Pending
Application number
EP24158755.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hauschildt
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.)
Tkms GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems 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 ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4424580A1 publication Critical patent/EP4424580A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/56—Towing or pushing equipment
    • B63B21/66—Equipment specially adapted for towing underwater objects or vessels, e.g. fairings for tow-cables
    • 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
    • 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
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/18—Control of attitude or depth by hydrofoils
    • 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
    • B63G8/42—Towed underwater vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B2035/006—Unmanned surface vessels, e.g. remotely controlled
    • 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
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • 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
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/005—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled
    • B63G2008/007—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled by means of a physical link to a base, e.g. wire, cable or umbilical

Definitions

  • the invention relates to a system for the particularly autonomous inspection of an underwater structure, for example a pipeline or an underwater cable.
  • the events of 2022 have shown the vulnerability of underwater infrastructure in particular, such as a gas pipeline. This has shown the need to be able to monitor such underwater structures.
  • underwater infrastructure such as a gas pipeline.
  • Another challenge is that satellite-based geopositioning is not possible underwater.
  • currents in the water lead to a difficult-to-detect offset, making navigation underwater more difficult.
  • the object of the invention is to create a system which is able to efficiently monitor large underwater structures, for example pipelines, and thus to check large distances by means of a visual control in particular and thus to be able to detect threats.
  • the system according to the invention for monitoring underwater structures consists of a surface vehicle and an underwater vehicle.
  • the underwater vehicle can preferably also be picked up and set down by the surface vehicle.
  • the system is an unmanned system. This means that both the underwater vehicle and the surface vehicle are unmanned. This makes monitoring possible in an efficient manner, especially since the time spent at sea is not limited by people.
  • the system can work both autonomously and remotely and, if necessary, also have manual control for special operations. Wiped operating modes are also possible, for example autonomous monitoring until a suspicious object is found. In this case, the system then switches from autonomous monitoring to remote-controlled monitoring, for example. Such mixed operation is particularly preferred if the system has effectors.
  • the mixed operation can, for example, include manual approach to the underwater structure and departure from the underwater structure if a manual control station is available. For these special trips, one person is then on board, but this person only has one comparatively short stay time.
  • the surface vehicle has an energy generation device.
  • An energy generation device is understood to be a device for providing energy in a usable form, for example a diesel generator which generates electrical energy (through the combustion of a fuel and thus from chemical energy). In addition to electrical energy, energy can also be provided via a hydraulic system, for example. However, the generation of electrical energy, for example through a combustion process or electrochemical processes, is preferred.
  • the underwater vehicle has at least one first observation device. Any device that allows observation/monitoring under water is suitable as an observation device within the meaning of the invention.
  • an observation device can be a camera, in particular a camera in the visible range of light. This enables visual monitoring, which is particularly useful for identifying suspicious objects on or near the underwater structure.
  • An observation device can also be sound-based, for example a sonar system. This has the advantage that it allows a greater range of observation even in very limited visibility conditions under water. However, any other suitable observation technology can also be used accordingly.
  • the surface vehicle and the underwater vehicle are connected to one another by a connecting element.
  • the connecting element has a power supply line for supplying the underwater vehicle via the surface vehicle.
  • the underwater vehicle therefore does not need its own energy generation device and can also do without an energy storage device, for example an accumulator, or an energy storage device can be correspondingly small.
  • the connecting element also has a data line for data transmission from the underwater vehicle to the surface vehicle.
  • the data line can also be used bidirectionally.
  • the underwater vehicle also has at least one first control device.
  • a control device in the sense of the invention is any device that enables a targeted movement of the underwater vehicle.
  • a rudder can be a corresponding control device.
  • the rudder can be a fixed rudder or a thruster. It is important that the underwater vehicle can influence the direction of movement using the control device alone.
  • the overall system consisting of a surface vehicle with an energy generation device and a controllable underwater vehicle for precise monitoring, which is unmanned, also makes it possible to monitor large underwater structures, such as pipelines or underwater cables in particular, since both speed and energy supply are less critical here. This makes it possible to enable monitoring within a reasonable framework and not just a selective check for maintenance requirements or the like.
  • the system according to the invention thus differs from devices for inspecting, for example, the underwater structure of an oil rig (not a large extension along the earth's surface, locally limited) or an exploration of the seabed for mineral resources (large area, but without sufficient resolution for monitoring critical infrastructure).
  • the connecting element is a pull cable.
  • the underwater vehicle is thus pulled over the connecting element and therefore does not require a primary drive. It can still have a steering drive which serves as a steering corrective, but the underwater vehicle is preferably driveless.
  • the first control device of the underwater vehicle is a rudder.
  • an underwater vehicle that is only pulled and has no rudder could practically not follow a pipeline. If the pipeline bends, the surface vehicle is already away from the pipeline due to the offset caused by the connecting element and will thus move the underwater vehicle away from the pipeline. The underwater vehicle can only follow the pipeline if the underwater vehicle can change its direction independently and deviate from the direct pulling direction of the connecting element using a rudder.
  • the rudder can preferably be used for both horizontal and vertical control. It can therefore be a cross or an X-rudder, for example. This not only enables the targeted following of a pipeline, for example, at a bend, but also adjustment when the ground changes in height.
  • This combination has another advantage. While the underwater vehicle can thus carry out small course corrections for steering, the control of the surface vehicle takes place along the underwater structure detected by the underwater vehicle. The underwater vehicle thus detects the underwater structure and thus changes in direction of the underwater structure. The underwater vehicle can then make a short-term course correction using the first control device in order to continue to follow the underwater structure. At the same time, this is transmitted to the surface vehicle, which can also adjust its course to follow the underwater structure and thus enables longer-term tracking of the underwater structure.
  • the combination of a towed underwater vehicle, which is capable of limited changes in direction, with a towing surface vehicle thus results in a system that is particularly suitable for inspecting underwater structures.
  • the underwater vehicle is therefore semi-active, i.e. can only follow the course of the underwater structure to a limited extent, but is able to influence the course of the surface vehicle directly or indirectly.
  • the underwater vehicle is designed to control the surface vehicle. This allows the towed underwater vehicle to directly ensure that it can follow the underwater structure.
  • the surface vehicle has a variable-length traction cable and a detection device for detecting the length of the variable-length traction cable. It can be provided that the speed of the surface vehicle is controlled depending on the length of the variable-length traction cable. For example, it can be provided that the speed is reduced when a predetermined length is exceeded. By reducing the As the surface vehicle speeds up, the towed underwater vehicle sinks and can be pulled towards the surface vehicle using the variable-length tow cable. This ensures that the maximum length of the variable-length tow cable is not exhausted and that there is always a residual length to compensate for course changes or downstream currents. This makes it possible to track the underwater structure even in the event of unforeseen events.
  • the connecting element can be changed in length. If, for example, the underwater structure bends, the surface vehicle, which is moving ahead of the underwater vehicle due to the towing process, cannot immediately follow the change in direction. In this case, it is advantageous if the connecting element is lengthened so that the underwater vehicle can follow the underwater structure better. Once the surface vehicle is back in position, i.e. in particular above the underwater structure, the connecting element can be shortened again.
  • the towing cable on the underwater vehicle has two end pieces, the length of the two end pieces being variable.
  • the underwater vehicle such as a kite
  • the underwater vehicle itself has a suitable shape or has, for example, fixed fins.
  • the underwater vehicle has both fixed elements, for example fins, and variable elements, for example rudders.
  • the fixed elements can, for example, be used to prevent the underwater vehicle from rotating about its own axis.
  • the underwater vehicle has a drive device.
  • the drive device is supplied with energy via the connecting element by the energy generation device.
  • the drive device is used to correct the course of the underwater vehicle and can thus enable better relative positioning to the underwater structure.
  • the connecting element is also used for data and energy transmission.
  • the propulsion device thus makes it possible to adapt the course of the underwater vehicle to the underwater structure, the main propulsion is generated via the connecting element and thus ultimately by the surface vehicle.
  • the propulsion device can therefore be a transverse thruster, for example.
  • the underwater vehicle has at least one diving cell.
  • a diving cell is used to adjust the buoyancy and thus the diving depth. This makes it easier to follow an underwater structure even when the height of the ground changes and to safely maintain the depth.
  • the surface vehicle has a remote communication device.
  • the remote communication device is used, for example, to transmit suspicious objects that have been found and to identify them at another location, for example an operations center.
  • Remote control can also be carried out using the remote communication device, for example depending on the situation or permanently.
  • remote control can be used to use effectors.
  • the remote communication device can be based on radio and/or satellite communication, for example.
  • the remote communication device preferably has at least two different communication channels, with the communication channel with the higher bandwidth being selected in each case.
  • the first observation device is a camera.
  • the underwater vehicle additionally has a lighting device, wherein the beam direction of the lighting device is preferably aligned with the detection range of the camera.
  • the underwater vehicle has a second observation device.
  • the second observation device is a sonar.
  • it can be a side-scan sonar or a multi-beam echo sounder.
  • the sonar can be used to track the further course of the underwater structure, such as a pipeline, and the underwater vehicle can be controlled accordingly. The actual monitoring is then carried out using a camera, for example.
  • the sonar data can also be used, or even used exclusively, to detect potential anomalies, for example to detect divers working on the underwater structure without authorization.
  • the surface vehicle has a sonar.
  • the sonar of the surface vehicle can also be used for route planning and for detecting obstacles (shoals, other ships, trawl nets).
  • the surface vehicle has a receiving/delivery device, for example a winch, for the connecting element.
  • a receiving/delivery device for example a winch
  • the receiving/delivery device can also be designed to lift the underwater vehicle out of the water and onto the surface vehicle.
  • the surface vehicle has a control station for manual control.
  • a control station for manual control. This can be used to enable manual control either in an emergency, in special cases (e.g. entering the harbor) or for legal reasons.
  • This enables manual control in difficult environments, such as a harbor, with many other road users, where automation is (currently) still prone to errors.
  • remote-controlled or autonomous operation is then possible in the area of the underwater structure.
  • the underwater vehicle has a position sensor.
  • the position sensor serves to enable the surface vehicle to determine the position of the underwater vehicle, for example by means of sonar.
  • the underwater vehicle has a gyrocompass. Using the gyrocompass, the underwater vehicle can determine its position when traveling underwater and transmit this position to the surface vehicle.
  • the invention relates to a method for monitoring an underwater structure using an unmanned system consisting of a surface vehicle and an underwater vehicle.
  • the monitoring method according to the invention differs from conventional inspection methods. An inspection is usually very thorough and not very time-critical. It is therefore not necessary to record large structures in a short time. Monitoring is more about recording large structures quickly and usually not examining the structure itself (for example for cracks, as in an inspection), but rather for unauthorized objects (listening devices, explosive charges, illegal extraction devices and the like). The starting point for monitoring is therefore completely different from that for inspection. However, this also means that monitoring must take place in a very short period of time so that the time window between two observations of the same location of an underwater structure does not become so long that effective monitoring is no longer possible.
  • the surface vehicle supplies the underwater vehicle with energy via a connecting element. This means that energy can be generated on board the surface vessel and thus in contact with the air, i.e. in particular by means of a combustion process.
  • the underwater structure is recorded by the underwater vehicle. In particular, the immediate environment, for example to detect explosive charges arranged in the immediate vicinity. The route for the surface vehicle along the underwater structure is determined from the data recorded by the underwater vehicle.
  • the underwater vehicle automatically recognizes characteristic markings or properties of the underwater structure and assigns the position of the marking to a geographical position.
  • the system can either calibrate its own position or compare the recognized marking with its own position and a target position and thus determine deviations or changes in the position of the underwater structure.
  • the underwater vehicle is towed by the surface vehicle by means of the connecting element.
  • the surface vehicle thus takes over the main propulsion power.
  • the underwater vehicle makes lateral movements by means of the at least one first control device.
  • the underwater vehicle also changes the diving depth with the aid of a rudder and/or a thrust nozzle.
  • the at least one diving cell can also be used to change the diving depth.
  • the towed underwater vehicle can thus follow the underwater structure, thereby enabling greater freedom of movement for the surface vehicle, which in turn enables a higher overall speed.
  • the length of the connecting element is extended if the underwater structure does not run along the direction of travel of the surface vehicle. This is particularly the case if, for example, a bend is detected in the underwater structure. This makes it easier for the underwater vehicle to follow the new direction of the underwater structure.
  • the underwater vehicle controls the surface vehicle.
  • the underwater vehicle which detects the direction of travel of the underwater structure, can thus advise the surface vehicle to change direction Since the underwater vehicle is towed, this depends on the direction of travel of the surface vehicle.
  • the underwater vehicle is first brought to the starting point on board the surface vehicle and then set down by the surface vehicle at the starting point.
  • the connecting element makes it easier to pick up again. At the same time, this allows for a very quick and easy approach. This also makes it possible to monitor several adjacent underwater structures in a sea area and to switch between them quickly and easily.
  • the surface vehicle initially travels without the underwater vehicle deployed and records the course of the underwater structure.
  • This first travel can also be carried out with human support, for example, and can be used to train an automatic course for the actual control.
  • the depth of the underwater structure and in particular neighboring shallows or other objects in which the connecting element could become caught are preferably recorded and these are also included in the route planning and optimization.
  • the surface vehicle sends a message if an anomaly is detected.
  • the inspection is carried out optically using a camera as the first observation device.
  • the underwater vehicle also records the further course of the underwater structure using a sonar as the second observation device. This enables better tracking of the underwater structure and also enables possible suspect areas to be identified, which can be examined more closely optically.
  • a pipeline or an underwater cable is selected as the underwater structure. It is precisely for this long and critical infrastructure that the need for monitoring for protection has become apparent in the year 2022. At the same time, due to its extreme spatial extent, this infrastructure cannot be efficiently monitored using conventional inspection methods and equipment.
  • the course of the underwater structure is known.
  • the surface vehicle follows the known course, so that the underwater vehicle only has to correct deviations from the known course or visual obstructions by relative positioning.
  • FIG. 1 Schematic representation of the system
  • FIG.1 an exemplary system according to the invention is shown schematically (not to scale).
  • a pipeline is shown here as an exemplary underwater structure 10. This will usually rest on the seabed or partially sink into it.
  • the pipeline is shown here on (unusual) stands.
  • the system for monitoring underwater structures 10 consists of an underwater vehicle 30, which is towed by a surface vehicle 20 via a connecting element 60.
  • the surface vehicle 20 has an energy generation device 40, for example a diesel generator.
  • the underwater vehicle 30 is also supplied with energy from the energy generation device 40 via the connecting element 60.
  • the surface vehicle 20 also has a remote communication device 90. This can be used to establish or maintain communication with an operations center, for example via satellite or radio.
  • the system can therefore be operated autonomously or remotely.
  • the underwater vehicle 30 has a first observation device 50, a camera, for optically monitoring the underwater structure 10.
  • the underwater vehicle 30 also has a second observation device 100, a side-scan sonar.
  • the underwater vehicle 30 has a control device 70, here a cruise rudder, and a drive device 80.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen 10 bestehend aus einem Überwasserfahrzeug 20 und einem Unterwasserfahrzeug 30, wobei das System ein unbemanntes System ist, wobei das Überwasserfahrzeug 20 eine Energieerzeugungsvorrichtung 40 aufweist, wobei das Unterwasserfahrzeug 30 wenigstens eine erste Beobachtungsvorrichtung 50 aufweist, wobei das Überwasserfahrzeug 20 und das Unterwasserfahrzeug 30 durch ein Verbindungselement 60 miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement 60 eine Energieversorgungsleitung zur Versorgung des Unterwasserfahrzeugs 30 durch das Überwasserfahrzeug 20 aufweist, wobei das Verbindungselement 60 eine Datenleitung zur Datenübertragung vom Unterwasserfahrzeug 30 zum Überwasserfahrzeug 20 aufweist, wobei das Unterwasserfahrzeug 30 wenigstens eine erste Steuervorrichtung 70 aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur insbesondere autonomen Inspektion einer Unterwasserstruktur, beispielsweise einer Pipeline oder eines Unterwasserkabels.
  • Die Ereignisse des Jahres 2022 haben die Verwundbarkeit insbesondere von Unterwasserinfrastruktur, beispielsweise einer Gaspipeline, gezeigt. Daher hat sich die Notwendigkeit gezeigt, solche Unterwasserstrukturen überwachen zu können. Hierbei sind jedoch einige Herausforderungen zu beachten. Zum einen ist die Sichtweite unter Wasser, beispielsweise und insbesondere in der Ostsee zur Algenblüte sehr eingeschränkt und kann 1 m leicht unterschreiten. Eine visuelle Inspektion ist somit nur aus der Nähe möglich. Dieses erschwert auch die Navigation unter Wasser. Dieses unterscheidet sich somit von der Überwachung einer an Land befindlichen vergleichbaren Infrastruktur, welche zumeist in einfacher Weise aus der Luft auch aus größerer Entfernung leicht zu beobachten ist.
  • Eine weitere Herausforderung ist, dass unter Wasser eine satellitengestütze Geopositionsbestimmung nicht möglich ist. Zusätzlich führen Strömungen im Wasser zu einem schweren zu bemerkenden Versatz, sodass die Navigation unter Wasser schwieriger ist.
  • Als weitere Herausforderung kommt die Energieversorgung dazu. Während in der Luft der Widerstand vergleichswiese, gering ist, ist der Widerstand unter Wasser deutlich größer. Daher ist auch der Energiebedarf für den Antrieb höher. Hinzu kommt, dass beispielsweise ein einfacher Verbrennungsmotor aufgrund der fehlenden Umgebungsluft nicht funktioniert. Somit bleibt für ein Unterwasserfahrzeug primär die Batterie als Energiequelle, was wiederum Reichweite und Geschwindigkeit begrenzt.
  • Aus dem Stand der Technik sind viele verschiedene Verfahren und Systeme bekannt, angefangen von autonomen Inspektions-Unterwasserfahrzeugen (langsam, geringer Reichweite), Schiffe mit Schleppsonar (fehlende visuelle Kontrolle, Personalbedarf), Schiffe mit ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (langsam, Personalbedarf) und dergleichen.
  • Aus der EP 4 122 812 A1 ist ein tauchfähiges Fahrzeug bekannt.
  • Aus der US 2020/0241162 A1 ist eine Unterwasserstrukturdetektionsvorrichtung, ein Unterwasserstrukturdetektionssystem und ein Unterwasserstrukturdetektionsverfahren bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, welches große Unterwasserstrukturen, beispielsweise Pipelines effizient zu überwachen in der Lage ist, also auch große Entfernungen mittels einer insbesondere visuellen Kontrolle zu überprüfen und so Bedrohungen entdecken zu können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das System mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
  • Das erfindungsgemäße System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen besteht aus einem Überwasserfahrzeug und einem Unterwasserfahrzeug. Hierbei kann das Unterwasserfahrzeug bevorzugt auch von dem Überwasserfahrzeug aufnehmbar und absetzbar sein. Das System ist ein unbemanntes System. Das bedeutet, dass sowohl das Unterwasserfahrzeug als auch das Überwasserfahrzeug unbemannt sind. Dadurch wird eine Überwachung in effizienter Weise möglich, zumal die Standzeit auf See somit nicht durch Personen limitiert wird. Das System kann dabei sowohl autonom als auch ferngesteuert arbeiten und gegebenenfalls für den Sonderbetrieb auch über eine manuelle Steuerung verfügen. Auch gewischte Betriebsweisen sind möglich, beispielsweise eine autonome Überwachung, bis ein Verdachtsobjekt gefunden wird. In diesem Fall wird dann von einer autonomen Überwachung beispielsweise auf eine ferngesteuerte Überwachung umgestellt. Ein solcher gemischter Betrieb ist besonders bevorzugt, wenn das System Effektoren aufweist. Zu dem gemischten Betrieb kann beispielsweise eine manuelle Anfahrt zu Unterwasserstruktur und Abfahrt von der Unterwasserstruktur hinzukommen, wenn ein manueller Steuerstand vorhanden ist. Für diese Sonderfahrten ist dann eine Person an Bord, diese hat jedoch nur eine vergleichsweise kurze Aufenthaltszeit. Das Überwasserfahrzeug weist eine Energieerzeugungsvorrichtung auf. Als Energieerzeugungsvorrichtung wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Energie in nutzbarer Form verstanden, also beispielsweise ein Dieselgenerator, welcher elektrische Energie (durch die Verbrennung eines Kraftstoffes und somit aus chemischer Energie) erzeugt. Neben elektrischer Energie kann aber auch beispielsweise auch Energie über ein Hydrauliksystem bereitgestellt werden. Bevorzugt ist jedoch die Erzeugung von elektrischer Energie, beispielsweise durch einen Verbrennungsprozess oder elektrochemische Prozesse. Das Unterwasserfahrzeug weist wenigstens eine erste Beobachtungsvorrichtung auf. Als Beobachtungsvorrichtung im Sinne der Erfindung eignet sich jede Vorrichtung, welche eine Beobachtung / Überwachung unter Wasser erlaubt. Beispielsweise kann eine Beobachtungsvorrichtung eine Kamera, insbesondere eine Kamera im sichtbaren Bereich des Lichts, sein. Hierdurch ist eine visuelle Überwachung möglich, was insbesondere auch für die Identifizierung verdächtiger Objekte an oder in der Nähe der Unterwasserstruktur sinnvoll ist. Eine Beobachtungsvorrichtung kann aber auch beispielsweise schallbasierend sein, also beispielsweise ein Sonarsystem. Dieses hat den Vorteil, dass dieses auch bei sehr eingeschränkten Sichtverhältnissen unter Wasser eine größere Reichweite der Beobachtung erlaubt. Es kann aber auch jede andere geeignete Beobachtungstechnik entsprechend verwendet werden. Das Überwasserfahrzeug und das Unterwasserfahrzeug sind durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. Hierbei weist das Verbindungselement eine Energieversorgungsleitung zur Versorgung des Unterwasserfahrzeugs durch das Überwasserfahrzeug auf. Das Unterwasserfahrzeug benötigt damit keine eigene Energieerzeugungsvorrichtung und kann auch auf einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator verzichten, beziehungsweise ein Energiespeicher kann entsprechend klein ausfallen. Dieses wiederum bedeutet, dass die Limitation hinsichtlich beispielsweise Reichweite und Geschwindigkeit bei weitem nicht so restriktiv ist. Das Verbindungselement weist weiter eine Datenleitung zur Datenübertragung vom Unterwasserfahrzeug zum Überwasserfahrzeug auf. Die Datenleitung kann hierbei auch bidirektional verwendet werden. Weiter weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens eine erste Steuervorrichtung auf. Eine Steuervorrichtung im Sinne der Erfindung ist jede Vorrichtung zu verstehen, welche eine gezielte Bewegung des Unterwasserfahrzeugs ermöglicht. Beispielsweise kann ein Ruder eine entsprechende Steuervorrichtung sein.
  • Hierbei kann das Ruder ein festes Ruder aber auch ein Strahlruder sein. Wesentlich ist, dass das Unterwasserfahrzeug alleine mit Hilfe der Steuervorrichtung die Bewegungsrichtung beeinflussen kann.
  • Durch das Gesamtsystem aus einem Überwasserfahrzeug mit einer Energieerzeugungsvorrichtung und einem steuerbaren Unterwasserfahrzeug für eine genaue Überwachung, welches unbemannt ist, ist somit die Möglichkeit gegeben auch, große Unterwasserstrukturen, wie insbesondere Pipelines oder Unterwasserkabel zu überwachen, da sowohl Geschwindigkeit als auch Energievorrat hier weniger kritisch sind. Damit wird es möglich, eine Überwachung im sinnvollen Rahmen zu ermöglichen und nicht nur eine punktuelle Überprüfung auf Wartungsbedarf oder dergleichen. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße System beispielsweise von Vorrichtungen zur Inspektion, beispielsweise der Unterwasserstruktur einer Bohrinsel (keine große Ausdehnung entlang der Erdoberfläche, lokal begrenzt) oder einer Erkundung des Meeresbodens auf Bodenschätze (großflächig, aber ohne ausreichende Auflösung für eine Überwachung einer kritischen Infrastruktur).
  • Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement ein Zugkabel. Das Unterwasserfahrzeug wird somit über das Verbindungselement gezogen, benötigt somit keinen Primärantrieb. Es kann dennoch einen Steuerantrieb aufweisen, welcher als Steuerkorrektiv dient, vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug aber antriebslos. Weiter ist die erste Steuervorrichtung des Unterwasserfahrzeugs ein Ruder. Ein nur gezogenes, ruderloses Unterwasserfahrzeug könnte beispielsweise einer Pipeline praktisch nicht folgen. Macht diese einen Knick, so ist das Überwasserfahrzeug bereits aufgrund des durch das Verbindungselement entstehenden Versatzes von der Pipeline entfernt und wird damit das Unterwasserfahrzeug von der Pipeline entfernen. Nur wenn das Unterwasserfahrzeug mittels eines Ruders seine Richtung selbsttätig und von der direkten Zugrichtung des Verbindungselements abweichend verändern kann, kann das Unterwasserfahrzeug der Pipeline folgen. Dieses ist aber notwendig, da die Sichtweiten unter Wasser erheblich geringer als an der Luft sind und insbesondere bei einer Trübung des Wassers sehr kurz sein können. Daher kann es erforderlich sein, dass eine Überwachung nur aus sehr geringer Distanz möglich ist. Auch kann es erforderlich sein eine geringe Distanz zu wahren, um bei der Inspektion auch Details erkennen zu können.
  • Hierbei kann das Ruder bevorzugt sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen Steuerung verwendet werden. Es kann sich somit beispielsweise um ein Kreuz- oder um ein X-Ruder handeln. Dieses ermöglicht nicht nur der gezielten Folge beispielsweise einer Pipeline bei einem Knick, sondern auch der Anpassung bei einer Höhenveränderung des Untergrunds.
  • Diese Kombination hat noch einen weiteren Vorteil. Während das Unterwasserfahrzeug somit kleine Kurskorrekturen zur Steuerung durchführen kann, erfolgt die Steuerung des Überwasserfahrzeug entlang der durch das Unterwasserfahrzeug erfassten Unterwasserstruktur. Somit erfasst das Unterwasserfahrzeug die Unterwasserstruktur und somit Richtungsänderungen der Unterwasserstruktur. Dann kann zunächst das Unterwasserfahrzeug kurzfristig durch die erste Steuervorrichtung eine Kurskorrektur vornehmen, um der Unterwasserstruktur weiter zu folgen. Gleichzeitig wird dieses an das Überwasserfahrzeug übermittelt, welches seinen Kurs ebenfalls zum Folgen der Unterwasserstruktur anpassen kann und so eine längerfristige Verfolgung der Unterwasserstruktur ermöglicht. Somit ergibt sich aus der Kombination eines geschleppten Unterwasserfahrzeugs, welches zu begrenzten Richtungsänderungen fähig ist, mit einem schleppenden Überwasserfahrzeug ein System, welches besonders geeignet zur Inspektion von Unterwasserstrukturen geeignet ist. Somit ist das Unterwasserfahrzeug semi-aktiv, kann sich also nur im begrenzten Umfang dem Kurs der Unterwasserstruktur folgen, ist dafür aber in der Lage, den Kurs des Überwasserfahrzeugs direkt oder indirekt zu beeinflussen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Unterwasserfahrzeug zur Steuerung des Überwasserfahrzeugs ausgebildet. Damit kann das geschleppte Unterwasserfahrzeug direkt sicherstellen, dass es der Unterwasserstruktur folgen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Überwasserfahrzeug ein längenvariables Zugkabel auf und eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Länge des längenvariablen Zugkabels. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit des Überwasserfahrzeugs in Abhängigkeit der Länge des längenvariablen Zugkabels gesteuert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit bei Überschreiten einer vorgegebenen Länge reduziert wird. Durch die Verringerung der Geschwindigkeit des Überwasserfahrzeugs sinkt das geschleppte Unterwasserfahrzeug ab und kann mittels des längenvariablen Zugkabels an das Überwasserfahrzeug herangezogen werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Maximallänge des längenvariablen Zugkabels nicht ausgeschöpft wird und immer eine Restlänge für die Kompensation von Kursänderungen oder Abtriebsströmung verbleibt. Somit kann eine Verfolgung der Unterwasserstruktur auch bei unvorhergesehenen Ereignissen ermöglicht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungselement längenveränderbar. Macht beispielsweise die Unterwasserstruktur einen Knick, so kann das Überwasserfahrzeug, das durch den Schleppvorgang dem Unterwasserfahrzeug vorausfährt, der Richtungsänderung nicht unmittelbar folgen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement verlängert wird und so das Unterwasserfahrzeug der Unterwasserstruktur besser folgen kann. Ist das Überwasserfahrzeug dann wieder in Position, also insbesondere über der Unterwasserstruktur, kann das Verbindungselement wieder verkürzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Zugkabel am Unterwasserfahrzeug zwei Endstücke auf, wobei die Länge der beiden Endstücke veränderbar ist. Damit kann das Unterwasserfahrzeug, wie beispielsweise ein Lenkdrachen, durch die Veränderung der Länge der Endstücke und damit der Stellung des Unterwasserfahrzeugs relativ zur gezogenen Richtung verändert werden. Hierzu weist das Unterwasserfahrzeug selber eine geeignete Form auf oder weist beispielsweise feststehende Finnen auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug sowohl feststehende Elemente, zum Beispiel Finnen, und veränderliche Elemente, beispielsweise Ruder, auf. Die feststehenden Elemente können beispielsweise dazu diesen, eine Drehung des Unterwasserfahrzeugs um die eigene Achse zu verhindern.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug eine Antriebseinrichtung auf. Die Antriebseinrichtung wird über das Verbindungselement durch die Energieerzeugungsvorrichtung mit Energie versorgt. Die Antriebseinrichtung dient der Kurskorrektur des Unterwasserfahrzeugs und kann somit eine bessere relative Positionierung zur Unterwasserstruktur ermöglichen. Das Verbindungselement dient auch zur Daten- und Energieübertragung. Die Antriebseinrichtung ermöglicht es somit, den Kurs des Unterwasserfahrzeugs an die Unterwasserstruktur anzupassen, der hauptsächliche Vortrieb wird über das Verbindungselement und damit letztendlich durch das Überwasserfahrzeug erzeugt. Daher kann es sich bei der Antriebseinrichtung beispielsweise um ein Querstrahlruder handeln.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens eine Tauchzelle auf. Eine Tauchzelle dient dazu, den Auftrieb und damit die Tauchtiefe einzustellen. Damit ist es leichter möglich, einer Unterwasserstruktur auch bei einer Höhenveränderung des Untergrunds zu folgen und die Tiefe sicher zu halten.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug eine Fernkommunikationsvorrichtung auf. Die Fernkommunikationsvorrichtung dient dazu, beispielsweise gefundene Verdachtsobjekte zu übermitteln und an einem anderen Ort, beispielsweise einer Einsatzzentrale, zu identifizieren. Ebenso kann mittels der Fernkommunikationsvorrichtung beispielsweise situationsabhängig oder dauerhaft, eine Fernbedienung erfolgen. Insbesondere kann die Fernbedienung zum Einsatz von Effektoren erfolgen. Die Fernkommunikationsvorrichtung kann beispielsweise auf Funk- und/oder Satellitenkommunikation basieren. Bevorzugt weist die Fernkommunikationsvorrichtung wenigstens zwei unterschiedliche Kommunikationskanäle auf, wobei der jeweils der Kommunikationskanal mit der höheren Bandbreite ausgewählt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Beobachtungsvorrichtung eine Kamera. Bevorzugt weist das Unterwasserfahrzeug zusätzlich eine Beleuchtungseinrichtung auf, wobei die Strahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung bevorzugt auf den Erfassungsbereich der Kamera ausgerichtet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug eine zweite Beobachtungsvorrichtung auf. Die zweite Beobachtungsvorrichtung ist ein Sonar. Beispielsweise kann es sich um ein Side-Scan-Sonar oder ein Fächerecholot handeln.
  • Dieses ist insbesondere in Gewässern mit sehr kurzer Sichtweite, beispielsweise der Ostsee, vorteilhaft. Dadurch kann mit dem Sonar der weitere Verlauf der Unterwasserstruktur, beispielsweise einer Pipeline, verfolgt und das Unterwasserfahrzeug entsprechend gesteuert werden. Die eigentliche Überwachung erfolgt dann beispielsweise mit Hilfe einer Kamera. Natürlich können zusätzlich oder auch ausschließlich die Sonardaten zur Erkennung von potentiellen Anomalien verwendet werden, beispielsweise, um an der Unterwasserstruktur unberechtigt arbeitende Taucher zu erkennen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug ein Sonar auf. Das Sonar des Überwasserfahrzeugs kann ebenfalls zur Routenplanung sowie zur Erkennung von Hindernissen (Untiefen, weiteren Schiffen, Schleppnetzen) genutzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug eine Aufnahme/Abgabevorrichtung, beispielsweise eine Winde, für das Verbindungselement auf. Hierdurch kann insbesondere auch eine einfache Tiefenanpassung (bei veränderlicher Tiefe des Gewässers erfolgen, indem mehr Verbindungselement abgegeben wird (in größere Tiefen) oder Verbindungselement wieder aufgenommen wird (in geringere Tiefen). Insbesondere kann die Aufnahme/Abgabevorrichtung, beispielsweise eine Winde, auch dazu ausgebildet sein, das Unterwasserfahrzeug aus dem Wasser und auf das Überwasserfahrzeug zu heben.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug einen Fahrstand zur manuellen Steuerung auf. Hiermit kann entweder in Notfall, in Spezialfällen (zum Beispiel Einfahrt in den Hafen) oder aus rechtlichen Gründen eine manuelle Steuerung ermöglicht werden. Dieses ermöglich eine manuelle Steuerung in schwieriger Umgebung, zum Beispiel einem Hafen, mit beispielsweise vielen weiteren Verkehrsteilnehmern, wo eine Automatisierung (derzeit) noch fehleranfällig ist. Gleichzeitig ist ein ferngesteuerter oder autonomer Betrieb dann im Bereich der Unterwasserstruktur möglich.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug einen Positionsgeber auf. Der Positionsgeber dient dazu, dass das Überwasserfahrzeug die Position des Unterwasserfahrzeugs, beispielsweise mittels Sonar, bestimmen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug einen Kreiselkompass auf. Mit dem Kreiselkompass kann das Unterwasserfahrzeug bei Unterwasserfahrt seine Position ermitteln und diese an das Überwasserfahrzeug übertragen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Unterwasserstruktur mittels eines unbemannten Systems aus einem Überwasserfahrzeug und einem Unterwasserfahrzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung unterscheidet sich von herkömmlichen Verfahren zur Inspektion. Eine Inspektion ist üblicherweise sehr gründlich und wenig zeitkritisch. Daher ist es nicht nötig, große Strukturen in kurzer Zeit zu erfassen. Bei der Überwachung kommt es vielmehr darauf an, große Strukturen schnell zu erfassen und dabei üblicherweise nicht die Struktur selber zu untersuchen (beispielsweise auf Rissbildung, wie bei einer Inspektion), sondern vielmehr auf unberechtigt hinzugefügte Objekte (Abhörvorrichtungen, Sprengladungen, illegale Entnahmevorrichtungen und dergleichen). Ansatzpunkt der Überwachung ist somit ein ganz anderer als der bei der Inspektion. Das bedeutet aber auch, dass eine Überwachung in einem sehr kurzen Zeitraum erfolgen muss, damit das Zeitfenster zwischen zwei Beobachtungen des gleichen Ortes einer Unterwasserstruktur nicht so lang wird, dass eine wirksame Überwachung nicht mehr möglich ist. Ebenso unterscheidet sich die Überwachung damit auch grundlegend von der Erkundung. Bei der Erkundung eines Gebietes, beispielsweise auf Rohstoffe im Meeresboden, ist eine exakte Auflösung nicht notwendig. Selbst bei der Suche nach Schiffs- oder Flugzeugwracks ist zunächst bei der Erkundung eben nur eine sehr begrenzte Auflösung nötig, zudem ist vorbekannt, was bei der Erkundung gesucht wird, was ebenfalls ein Unterschied zur Überwachung ist. Das Überwasserfahrzeug versorgt das Unterwasserfahrzeug über ein Verbindungselement mit Energie. Somit kann die Energieerzeugung an Bord des Überwasserschiffs und damit in Kontakt zur Luft, also insbesondere mittels eines Verbrennungsprozesses erfolgen. Die Unterwasserstruktur wird durch das Unterwasserfahrzeug erfasst. Insbesondere wird auch die unmittelbare Umgebung erfasst, um beispielsweise in unmittelbarer Nähe angeordnete Sprengladungen zu erkennen. Aus den erfassten Daten des Unterwasserfahrzeugs wird die Route für das Überwasserfahrzeug entlang der Unterwasserstruktur ermittelt.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass das Unterwasserfahrzeug automatisch charakteristische Markierungen oder Eigenschaften der Unterwasserstruktur erkennt und die Position der Markierung einer geographischen Position zuordnet. Mit Hilfe dieser automatischen Erkennung kann entweder das System die eigene Position kalibrieren oder die erkannte Markierung mit der eigenen Position und einer Sollposition vergleichen und so Abweichungen oder Veränderungen in der Position der Unterwasserstruktur feststellen.
  • Erfindungsgemäß wird das Unterwasserfahrzeug vom Überwasserfahrzeug mittels des Verbindungselements geschleppt. Somit übernimmt das Überwasserfahrzeug die Hauptantriebsleistung. Das Unterwasserfahrzeug nimmt mittels der wenigstens einen ersten Steuervorrichtung seitliche Bewegungen. Weiter verändert das Unterwasserfahrzeug die Tauchtiefe mit Hilfe eines Ruders und/oder einer Schubdüse, Alternativ oder zusätzlich kann auch die wenigstens eine Tauchzelle zur Veränderung der Tauchtiefe verwendet werden. Somit kann das geschleppte Unterwasserfahrzeug der Unterwasserstruktur folgen, wodurch eine größere Bewegungsfreiheit für das Überwasserfahrzeug ermöglicht wird, was wiederum eine insgesamt höhere Geschwindigkeit ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Länge des Verbindungselements verlängert, wenn die Unterwasserstruktur nicht entlang der Fahrtrichtung des Überwasserfahrzeugs verläuft. Dieses ist insbesondere der Fall, wenn beispielsweise eine Biegung in der Unterwasserstruktur detektiert wird. Hierdurch wird es für das Unterwasserfahrzeug leichter, der neuen Richtung der Unterwasserstruktur zu folgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steuert das Unterwasserfahrzeug das Überwasserfahrzeug. Damit kann das Unterwasserfahrzeug, welches die Laufrichtung der Unterwasserstruktur detektiert, das Überwasserfahrzeug an eine Richtungsänderung anpassen. Da das Unterwasserfahrzeug geschleppt wird, ist dieses von der Fahrtrichtung des Überwasserfahrzeugs abhängig.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Unterwasserfahrzeug zunächst an Bord es Überwasserfahrzeugs zum Startpunkt verbracht und am Startpunkt vom Überwasserfahrzeug abgesetzt. Gerade über das Verbindungselement ist gerade das Wiederaufnehmen erleichtert. Gleichzeit kann dadurch eine sehr schnelle und einfache Anfahrt erfolgen. Hierdurch wird auch möglich, mehrere in einem Seegebiet benachbarte Unterwasserstrukturen zu überwachen und zwischen diesen in einfacher und schneller Weise zu wechseln.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung fährt das Überwasserfahrzeug zunächst ohne ausgesetztes Unterwasserfahrzeug ab und erfasst dabei den Verlauf der Unterwasserstruktur. Dieses erste Abfahren kann auch beispielsweise mit menschlicher Unterstützung erfolgen und zum Antrainieren eines automatischen Kurses für die eigentliche Kontrolle dienen. Gleichzeitig werden vorzugsweise der Tiefenverlauf der Unterwasserstruktur und insbesondere auch benachbarte Untiefen oder andere Objekte erfasst, in denen sich das Verbindungselement verfangen könnte und diese ebenfalls in die Routenplanung und -optimierung eingebunden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sendet das Überwasserfahrzeug eine Nachricht, sofern eine Anomalie erkannt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Inspektion optisch mittels einer Kamera als erste Beobachtungsvorrichtung. Das Unterwasserfahrzeug erfasst zusätzlich mittels eines Sonars als zweite Beobachtungsvorrichtung den weiteren Verlauf der Unterwasserstruktur. Hierdurch kann zum einen eine bessere Verfolgung der Unterwasserstruktur erfolgen, zum anderen können dadurch bereits mögliche Verdachtsbereiche identifiziert werden, die optisch genauer untersucht werden können.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Unterwasserstruktur eine Pipeline oder ein Unterwasserkabel ausgewählt. Gerade für diese lange und gleichzeitig kritische Infrastruktur hat sich die Notwendigkeit der Überwachung zum Schutz im Jahr 2022 deutlich gezeigt. Gleichzeitig kann diese Infrastruktur aufgrund der extremen räumlichen Ausdehnung mit konventionellen Inspektionsverfahren und -geräten nicht effizient überwacht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Verlauf der Unterwasserstruktur bekannt. Hierdurch folgt das Überwasserfahrzeug dem bekannten Verlauf, sodass das Unterwasserfahrzeug nur noch Abweichungen vom bekannten Verlauf beziehungswiese Sichtbehinderungen durch eine relative Positionierung korrigieren muss.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße System anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Fig. 1 Schematische Darstellung des Systems
  • In Fig. 1 ist ein beispielhaftes erfindungsgemäßes System schematisch (nicht maßstabsgerecht) dargestellt. Als beispielhafte Unterwasserstruktur 10 ist hier eine Pipeline gezeigt. Üblicherweise wird diese auf dem Meeresbodenaufliegen oder teilweise darin einsinken. Zur Verdeutlichung ist die Pipeline hier auf (nicht üblichen) Ständern gezeigt. Das System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen 10 besteht aus einem Unterwasserfahrzeug 30, welches über ein Verbindungselement 60 von einem Überwasserfahrzeug 20 geschleppt wird. Das Überwasserfahrzeug 20 weist zum einen eine Energieerzeugungsvorrichtung 40, beispielsweise einen Dieselgenerator auf. Über das Verbindungselement 60 wird auch das Unterwasserfahrzeug 30 von der Energieerzeugungsvorrichtung 40 mit Energie versorgt. Weiter weist das Überwasserfahrzeug 20 eine Fernkommunikationsvorrichtung 90. Über diese kann eine Kommunikation, beispielsweise über Satellit oder Funk zu einer Einsatzzentrale erzeugt oder aufrechterhalten werden. Das System kann somit autonom oder ferngesteuert betrieben werden. Das Unterwasserfahrzeug 30 weist eine erste Beobachtungsvorrichtung 50, eine Kamera, zur optischen Überwachung der Unterwasserstruktur 10 auf. Weiter weist das Unterwasserfahrzeug 30 eine zweite Beobachtungsvorrichtung 100, ein Side-Scan-Sonar, auf. Um die Position des Unterwasserfahrzeugs 30 relativ zur Unterwasserstruktur 10 einfach einstellen und halten zu können, weist das Unterwasserfahrzeug 30 eine Steuervorrichtung 70, hier ein Kreuzruder, und eine Antriebseinrichtung 80 auf.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Unterwasserstruktur
    20
    Überwasserfahrzeug
    30
    Unterwasserfahrzeug
    40
    Energieerzeugungsvorrichtung
    50
    erste Beobachtungsvorrichtung
    60
    Verbindungselement
    70
    Steuervorrichtung
    80
    Antriebseinrichtung
    90
    Fernkommunikationsvorrichtung
    100
    zweite Beobachtungsvorrichtung

Claims (8)

  1. System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen (10) bestehend aus einem Überwasserfahrzeug (20) und einem Unterwasserfahrzeug (30), wobei das System ein unbemanntes System ist, wobei das Überwasserfahrzeug (20) eine Energieerzeugungsvorrichtung (40) aufweist, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) wenigstens eine erste Beobachtungsvorrichtung (50) aufweist, wobei das Überwasserfahrzeug (20) und das Unterwasserfahrzeug (30) durch ein Verbindungselement (60) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (60) eine Energieversorgungsleitung zur Versorgung des Unterwasserfahrzeugs (30) durch das Überwasserfahrzeug (20) aufweist, wobei das Verbindungselement (60) eine Datenleitung zur Datenübertragung vom Unterwasserfahrzeug (30) zum Überwasserfahrzeug (20) aufweist, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) wenigstens eine erste Steuervorrichtung (70) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (60) ein Zugkabel ist und dass die erste Steuervorrichtung (70) ein Ruder ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) eine Antriebseinrichtung (80) aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (80) über das Verbindungselement (60) durch die Energieerzeugungsvorrichtung (40) mit Energie versorgt wird.
  3. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwasserfahrzeug (20) eine Fernkommunikationsvorrichtung (90) aufweist.
  4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beobachtungsvorrichtung (50) eine Kamera ist.
  5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) eine zweite Beobachtungsvorrichtung (100) aufweist, wobei die zweite Beobachtungsvorrichtung (100) ein Sonar ist.
  6. Verfahren zur Überwachung einer Unterwasserstruktur (10) mittels einem unbemannten System aus einem Überwasserfahrzeug (20) und einem Unterwasserfahrzeug (30), wobei das Überwasserfahrzeug (20) das Unterwasserfahrzeug (30) über ein Verbindungselement (60) mit Energie versorgt, wobei die Unterwasserstruktur (10) durch das Unterwasserfahrzeug (30) erfasst wird, wobei aus den erfassten Daten des Unterwasserfahrzeugs (30) die Route entlang der Unterwasserstruktur (10) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) vom Überwasserfahrzeug (20) mittels des Verbindungselements (60) geschleppt wird, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) mittels der wenigstens einen ersten Steuervorrichtung (70) seitliche Bewegungen vorzunehmen und die Tauchtiefe mit Hilfe eines Ruders und/oder einer Schubdüse zu verändern.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) zunächst an Bord es Überwasserfahrzeugs (20) zum Startpunkt verbracht wird und am Startpunkt vom Überwasserfahrzeug (20) abgesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektion optisch mittels einer Kamera als erste Beobachtungsvorrichtung (50) erfolgt, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) zusätzlich mittels eines Sonars als zweite Beobachtungsvorrichtung (100) den weiteren Verlauf der Unterwasserstruktur (10) erfasst.
EP24158755.9A 2023-03-01 2024-02-21 Inspektion kritischer unterwasserinfrastruktur Pending EP4424580A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023105058.3A DE102023105058A1 (de) 2023-03-01 2023-03-01 Inspektion kritischer Unterwasserinfrastruktur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4424580A1 true EP4424580A1 (de) 2024-09-04

Family

ID=90038409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24158755.9A Pending EP4424580A1 (de) 2023-03-01 2024-02-21 Inspektion kritischer unterwasserinfrastruktur

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4424580A1 (de)
DE (1) DE102023105058A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421049A (en) * 1977-07-18 1983-12-20 Institut Francais Du Petrole Submerged device, carrying oceanography apparatuses, with automatic depth control
US6474255B2 (en) * 1999-07-19 2002-11-05 Nova Marine Exploration, Inc. Arcuate-winged submersible vehicles
US9669912B2 (en) * 2012-03-30 2017-06-06 Atlas Elektronik Gmbh Underwater working system and method for operating an underwater working system
US10065715B2 (en) * 2016-08-09 2018-09-04 Li Fang Flying underwater imager with multi-mode operation for locating and approaching underwater objects for imaging
US20200241162A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Shimadzu Corporation Subsea Structure Detection Device, Subsea Structure Detection System, and Subsea Structure Detection Method
EP4122812A1 (de) 2020-03-19 2023-01-25 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Unterwasserfahrzeug

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421049A (en) * 1977-07-18 1983-12-20 Institut Francais Du Petrole Submerged device, carrying oceanography apparatuses, with automatic depth control
US6474255B2 (en) * 1999-07-19 2002-11-05 Nova Marine Exploration, Inc. Arcuate-winged submersible vehicles
US9669912B2 (en) * 2012-03-30 2017-06-06 Atlas Elektronik Gmbh Underwater working system and method for operating an underwater working system
US10065715B2 (en) * 2016-08-09 2018-09-04 Li Fang Flying underwater imager with multi-mode operation for locating and approaching underwater objects for imaging
US20200241162A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Shimadzu Corporation Subsea Structure Detection Device, Subsea Structure Detection System, and Subsea Structure Detection Method
EP4122812A1 (de) 2020-03-19 2023-01-25 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Unterwasserfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023105058A1 (de) 2024-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2830935B1 (de) Verfahren zum detektieren von seeminen und seeminendetektionssystem
DE1756698C3 (de) Vorrichtungen zum Positionieren eines Schiffes
DE69305868T2 (de) Verfahren und vorrichtung für die fernsteuerung und überwachung von unbemannten unterwasserfahrzeugen
EP2598396B1 (de) Verfahren und system zur aufklärung eines gebietes unter wasser
DE2516095C3 (de) Einrichtung zur Erforschung und Überwachung des Meeresgrundes mit Hilfe von Unterwassergeräten
DE102018212561A1 (de) Anordnung und Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung
DE102015202496A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Wasserfahrzeugs und zum Betreiben eines Hafens
DE102012006565A1 (de) Unterwasserarbeitssystem und Verfahren zum Betrieb eines Unterwasserarbeitssystems
DE102016221365B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug
EP2885466A1 (de) Einrichtung und verfahren zum abbau von feststoffen am meeresgrund
EP3322638B1 (de) Durchführung ferngesteuerter unterwasserarbeiten
EP1827965B1 (de) Einrichtung und verfahren zum tracken eines unterwasserfahrzeugs
WO2018086767A1 (de) Bergevorrichtung
EP4161826B1 (de) Tiefenvariables schleppsonar sowie verfahren zum betreiben
EP4424580A1 (de) Inspektion kritischer unterwasserinfrastruktur
DE102023102820B3 (de) Sonar-Messeinrichtung
EP3256380B1 (de) Unterwassergleiter, kontrollstation und ueberwachungssystem, insbesondere tsunami-warnsystem
WO2015027987A1 (de) Koppelvorrichtung, koppelsystem und schleppsystem sowie verfahren zum ab- und ankoppeln eines unbemannten unterwasserfahrzeugs
DE602005001219T2 (de) Vorrichtung zum Beobachtung von Unterwasserobjekten
EP4295206B1 (de) Unterwasser-kommunikations- und homing-system
DE102019202411A1 (de) Verfahren zum Landen eines Luftfahrzeugs auf einem Wasserfahrzeug
DE102016107558B4 (de) Vorrichtung zur lösbaren Verbindung eines Drahtes und Verfahren zum Ausbringen des Gerätes in ein Gewässer mit der Vorrichtung
DE102023111341A1 (de) Autonomes Wasserfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines autonomen Wasserfahrzeugs
DE102017128161A1 (de) Seegangsunabhängiger Schleppkörper für die ultra-hochauflösende 3D Vermessung kleiner Strukturen im Meeresboden

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250304

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: TKMS GMBH

Owner name: THYSSENKRUPP AG