EP4587794A1

EP4587794A1 - Integriertes missionsplanungstool

Info

Publication number: EP4587794A1
Application number: EP23771813.5A
Authority: EP
Inventors: Stefan Heinz
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Current assignee: Tkms GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2023-09-12
Publication date: 2025-07-23
Also published as: WO2024056634A1; DE102022209653B3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Missionsplanung eines Unterseebootes, wobei das Unterseeboot eine erste außenluftabhängige Energieerzeugungsvorrichtung, eine erste Energiespeichervorrichtung, einen Fahrmotor, weitere Verbraucher und wenigstens ein Schiffssteuerungssystem aufweist, wobei das Unterseeboot einen ersten Treibstoffvorratsbehälter für die erste Energieerzeugungsvorrichtung aufweist, wobei die erste Energieerzeugungsvorrichtung eine erste Maximalleistung aufweist, wobei die erste Energiespeichervorrichtung eine zweite Maximalleistung aufweist, wobei die erste Energiespeichervorrichtung eine erste Maximalladeleistung aufweist, wobei das Schiffsteuerungssystem eine elektronische Seekarte aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Vorgeben von Wegpunkten, b) Vorgeben von Vorgabeparametern zu den Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassen Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Zeitpunkt, Zeitfenster, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, c) Vorgabe von Vorgabeparametern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefe, Geschwindigkeit, Höchstgeschwindigkeit, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, d) Erfassen des Füllstands des ersten Treibstoffvorratsbehälters, e) Erfassen des Ladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung, f) Kalkulation einer vorgeschlagenen Route einschließlich Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung, Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung unter Berücksichtigung der Vorgaben aus den Schritten a) bis c) sowie der erfassten Daten aus den Schritten d) und e).

Description

Integriertes Missionsplanungstool

Die Erfindung betrifft ein integriertes Missionsplanungstool, welches die Planung einer Mission, insbesondere bestehend aus Routenabschnitten mit zugewiesenen Aufgaben, für ein Unterseeboot unter Berücksichtigung von Energiereserven und Randparametern ermöglicht.

Einfache Routenplanung sind heute geläufig und in vielen Autos und auf den meisten Mobiltelefonen für den Straßenverkehr üblich. Auch in der Berufsschifffahrt sind solche Systeme als üblich anzusehen. Auch ist es üblich, bei der Routenplanung beispielsweise zwischen einer schnellsten oder einer ökonomischen (kraftstoffsparenden) Route zu wählen.

Gegenüber Landfahrzeugen oder Überwasserschiffen ist die Situation bei Unterseebooten wesentlich komplexer. Zu den Kernfähigkeiten von Unterseebooten gehört, dass sie in der Lage sind unentdeckt zu operieren. Das heißt, das Boot fährt getaucht mit einer möglichst geringen Signatur (zum Beispiel mit geringer Abgabe von Geräuschen), um einer Ortung durch andere Fahrzeuge zu entgehen. Die vom Unterseeboot nach außen abgegebene Signatur ist abhängig vom Fahrt- oder Betriebszustand. Das heißt, sowohl der Fahrtzustand, um Beispiel Geschwindigkeit und Tauchtiefe, als auch der Betriebszustand, zum Beispiel das Laden der Batterie mit Diesel- Generatoren, Fahrt mit außenluftunabhängigen Antrieb und eingeschaltete Systeme, haben einen Einfluss auf die Signatur des Bootes. So ist zum Beispiel ein Unterseeboot leichter zu entdecken, wenn es in der Nähe der Wasseroberfläche fährt und mit den Diesel-Generatoren die Batterie lädt als wenn es tiefgetaucht mit langsamer Fahrt mit außenluftunabhängigen Antrieb operiert. Lässt man nuklearbetrieben Unterseeboote außer Acht, die eine theoretisch unbegrenzte Reichweite aufweisen, so haben konventionelle (nicht nukleare) Unterseeboote üblicherweise zwei unterschiedliche Antriebsarten. Zum einen kann bei Überwasserfahrt oder bei Schnorchelfahrt mit einem Dieselaggregat Energie erzeugt werden. Der somit zur Verfügung stehende Energiespeicher ist der Dieseltank. Zum anderen weist ein Unterseeboot für die Fahrt unter Wasser einen Energiespeicher, meist einen Akkumulator auf. Für die Fahrt unter Wasser ist somit die limitierende Energiemenge der Ladezustand des Energiespeichers. Des Weiteren können Unterseeboote zusätzlich eine außenluftunabhängige Energiequelle aufweisen, beispielsweise eine Brennstoffzelle. Deren Energiereserve ergibt sich aus dem Brennstoffvorrat, beispielsweise Wasserstoff oder Methanol oder Diesel bei Verwendung eines entsprechenden Reformers. Hinzukommt, dass die maximale Leistungsabgabe einer Brennstoffzelle meist ein geringeres Niveau als die Batterie aufweist. Somit kann bei geringem Energieverbrauch der Energievorrat in diesem Fall aus Brennstoffzelle und Energiespeicher bestehen, bei einem hohen Energieverbrauch gegebenenfalls fast nur aus dem Energiespeicher. Als weiterer Punkt kommt hinzu, dass bei Überwasserfahrt und bei Schnorchelfahrt beispielsweise das Dieselaggregat auch zum Aufladen des Energiespeichers genutzt werden kann.

Als weiteres kommt hinzu, dass verschiedene Verbraucher zu unterschiedlichen Zeiten eingesetzt werden, beziehungsweise zu gewissen Zeiten oder Missionsvorgaben abgeschaltet oder benötigt werden.

Somit ergibt sich für die Missionsplanung, beziehungsweise die Planung einer Route für eine Mission, ein sehr komplexes Wechselspiel aus Fahrweise und damit zur Verfügung stehender Reichweite. Eine Routenplanung für ein Unterseeboot kann somit nicht einfach von einem Überwasserschiff übernommen werden.

Aus der DE 10 2016 202 781 A1 ist eine Vorrichtung zur integrierten Darstellung von Informationen auf einem Wasserfahrzeug bekannt.

Aus der DE 10 2016 202 784 A1 ist ein Verfahren zur Berechnung einer optimalen Route für ein Fluidfahrzeug, insbesondere für ein Unterwasserfahrzeug, bekannt.

Aus der US 2005/0216181 A1 ist ein Routenplanungsverfahren bekannt.

Aus der US 2016/0018525 A1 ist eine quantenphotonische Vorrichtung für ein Unterwasserfahrzeug bekannt.

Aus der DE 10 2004 024 972 A1 ist ein Verfahren zur Fahrtplanung eines Unterseeboots bekannt. Aus der US 7,613,553 B1 ist ein Verfahren zur autonomen Kontrolle eines Fahrzeugs bekannt.

Aus der DE 10 2009 014 978 A1 ist ein Verfahren zur Routenbestimmung bekannt.

Aus der DE 10 2006 035 878 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Fahrwegs für ein Unterwasserfahrzeug bekannt.

Aus der 2010 International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010), Li Yuyang, Da Lianglong, Han Mei, Jin Chaobo, Optimal Route Programming of Submarine Based on Genetic Algorithm, V9-404ff ist ein Verfahren zur Routenoptimierung von Unterseebooten beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Missionsplanung von, insbesondere militärischen, Unterseebooten unter der Berücksichtigung von Unterseeboot spezifischen und insbesondere auch militärischen Rahmenbedingungen zu erstellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Missionsplanung eines, insbesondere militärischen, Unterseebootes. Hierbei ist wesentlich, dass die Missionsplanung nicht eine einfache Routenplanung analog einen PKW-Navigationsgerät ist, sondern sich aufgrund der unterschiedlichen Fahrweisen (aufgetaucht, getaucht) und insbesondere zusätzlicher militärische und Unterseeboot spezifischer Randbedingungen massiv von allen anderen Fahrzeugen unterscheidet. Hinzu kommt, dass üblicherweise die Mission eines Unterseebootes mit der Route verschmilzt. Soll also innerhalb der Mission ein gewisser Seeraum für eine gewisse Zeit auf Bewegungen überwacht werden, so ergibt sich aus dieser Aufgabenstellung, dass für den Überwachungszeitraum zum einen, dass die verschiedenen Sensoren betrieben werden müssen (also als elektrischer Verbraucher zu berücksichtigen sind). Zum anderen ist für diese Zeit eine Entdeckung zu vermeiden, was wiederum bedeutet, dass das Unterseeboot getaucht und mit einer möglichst geringen Signatur fahren soll. Diese Randbedingungen sind Parameter, die bei der Planung übergeben und berücksichtigt werden. Dazu kommen noch Anfahrtsbereiche, die ebenfalls unentdeckt bleiben sollen, sowie Anfahrtsbereiche, bei denen eine Entdeckung unwichtig ist. Außerdem hat ein Unterseeboot nicht wie ein Kraftfahrzeug oder ein Überwasserschiff einen Treibstofftank mit einem Treibstoff und damit einer Reichweite, sondern gerade für die Fahrt über Wasser und unterWasser sind unterschiedliche Energiequellen relevant.

Das Unterseeboot weist eine erste außenluftabhängige Energieerzeugungsvorrichtung, eine erste Energiespeichervorrichtung, einen Fahrmotor, weitere Verbraucher und wenigstens ein Schiffssteuerungssystem auf. Weitere Verbraucher fasst alle anderen Verbraucher außer dem Fahrmotor zusammen. Zum einen ist der Fahrmotor als größter Einzelverbraucher besonders relevant und dessen Verbrauch korreliert direkt mit der Geschwindigkeit. Zum anderen haben die weiteren Verbrauchen üblicherweise keine so einfache direkte Korrelation zwischen Verbrauch und beispielsweise Geschwindigkeit. Einige der weiteren Verbraucher können beispielsweise zeitweise abgeschaltet werden, andere werden immer ganz oder in gewissen Umfang benötigt. Das Unterseeboot weist einen ersten Treibstoffvorratsbehälter für die erste Energieerzeugungsvorrichtung auf. Der erste Treibstoffvorratsbehälter kann aus mehreren Teilvorratsbehältern bestehen, also beispielsweise einige über das Unterseeboot verteilte Dieseltanks. Die erste Energieerzeugungsvorrichtung weist eine erste Maximalleistung auf. Diese ist üblicherweise bauartbedingt. Die erste Energiespeichervorrichtung weist eine zweite Maximalleistung und eine Maximalkapazität auf. Auch diese ist bauartbedingt. Wenn die erste Energiespeichervorrichtung aus Akkumulatoren aufgebaut ist, so hängt die Maximalleistung stark von der Bauweise der ersten Energiespeichervorrichtung. Je mehr Akkumulatoren parallel geschaltet sind oder geschaltet werden können, umso höher ist üblicherweise der maximal fließende Strom, je mehr Akkumulatoren in Reihe geschaltet sind oder geschaltet werden können, umso höher ist üblicherweise die Spannung. Gleichzeitig ist die Zellspannung vom entnommenem Strom und ebenso vom Ladezustand abhängig. Daher ist gerade bei Akkumulatoren die zweite Maximalleistung eine Funktion von verschiedenen Parametern, insbesondere vom Ladezustand und von entnommenen Strom. Der Höchstwert der zweiten Maximalleistung unter optimalen Bedingungen (meist vollständig geladen) ist somit wieder bauartbedingt. Die erste Energiespeichervorrichtung weist weiter eine erste Maximalladeleistung auf. Dieses ist die Leistung, mit der die Energiespeichervorrichtung geladen werden kann. Auch diese kann insbesondere eine Funktion des Ladezustands sein. Beispielsweise bei Blei-Säure- Akkumulatoren wird die Ladeleistung bei bereits sehr hohem Ladezustand üblicherweise sehr gering. Das Schiffsteuerungssystem weist eine elektronische Seekarte auf. Eine elektronische Seekarte für ein Unterseeboot umfasst auch die Tiefenangaben, stellt also den dreidimensionalen Raum des Wassers dar.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte um: a) Vorgeben von Wegpunkten, b) Vorgeben von Vorgabeparametern zu den Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassen Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Zeitpunkt, Zeitfenster, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, c) Vorgabe von Vorgabeparametern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefe, Geschwindigkeit, Höchstgeschwindigkeit, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, d) Erfassen des Füllstands des ersten Treibstoffvorratsbehälters, e) Erfassen des Ladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung, f) Kalkulation einer Route einschließlich Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung, Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung unter Berücksichtigung der elektronischen Seekarte, der Vorgaben aus den Schritten a) bis c) sowie der erfassten Daten aus den Schritten d) und e).

In Schritt a) werden Wegpunkte vorgegeben. Als Wegpunkt wird eine Ortsangabe, beispielsweise mittel Längengrad und Breitengrad angesehen. Dieses soll anhand eines Beispiels erläutert werden. Beispielsweise werden die Wegpunkte A, B, C, D, E und F vorgegeben. A ist beispielsweise der Heimathafen und zum Beispiel gleichzeitig der jetzige Standort. Die eigentliche Mission ist eine Überwachungsfahrt von C nach D, beispielsweise sollen die Schiffsbewegungen in diesem Bereich unentdeckt erfasst werden. Dies sind Randbedingungen, die bei der Planung übergeben und berücksichtigt werden. Dazu werden zusätzlich für die Hinfahrt der Wegpunkt B und für die Rückfahrt der Wegpunkt E definiert. Der letzte Wegpunkt F ist das Ziel, beispielsweise der Heimathafen und wäre dann mit A beispielsweise identisch. Zwischen A und B kann das Unterseeboot auch entdeckt werden, zwischen B und C sollte es nicht entdeckt werde, zwischen D und E sollte es auch nicht entdeckt werden und zwischen E und F ist eine Entdeckung wieder unkritisch. Anhand dieses generischen Beispiels sollen im Folgenden die weiteren Schritte veranschaulicht werden.

In Schritt b) erfolgt ein Vorgeben von Vorgabeparametern zu den Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassen Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Zeitpunkt, Zeitfenster, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten

Energiespeichervorrichtung. Hierbei muss nicht für jeden Wegpunkt jeder Vorgabeparameter vorgegeben werden. Des Weiteren muss nicht jeder Vorgabeparameter einen exakten Wert haben, sondern es können auch Höchstwert, Mindestwert oder ein Wertebereich vorgegeben sein. Wird ein Vorgabeparameter nicht vorgegeben, so kann dieser Parameter in der Kalkulation in Schritt f) völlig frei gewählt werden.

Im oben genannten Beispiel wäre weiter vermutlich der Zeitpunkt zum Erreichen des Wegpunktes C tc sowie der Zeitpunkt zum Erreichen des Wegpunktes D to Vorgaben, die sich auf dem Auftrag des Unterseebootes ergeben. Ebenso könnten der Zeitpunkt zum Verlassen des Wegpunktes A tA sowie dein Zeitfenster zum Erreichen des Ziels F tpi bis tF2 vorgegeben werden.

In Schritt c) erfolgt die Vorgabe von Vorgabeparametern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefe, Geschwindigkeit, Höchstgeschwindigkeit, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung.

Beispielsweise kann ein Vorgabeparameter für die Tiefe 0 sein, dass Unterseeboot muss also aufgetaucht fahren. Dieses kann sich beispielsweise aus dem internationalen Recht ergeben. Durchquert ein Unterseeboot beispielsweise die vergleichsweise engen Gewässer des Öresund, des Großen Belt oder des kleinen Belts, so darf ein (nicht dänisches) Unterseeboot hier nicht getaucht fahren.

Im genannten Beispiel könnte auch für die Tiefe zwischen den Wegpunkten C und D vorgegeben werden. Ebenso könnte zwischen den Wegpunkten B und C sowie zwischen den Wegpunkten D und E eine Tiefe < 0, also getaucht, vorgegeben werden, um die Entdeckungswahrscheinlichkeit zu minimieren. Ebenso könnte zwischen den Wegpunkten C und D ein Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung vorgegeben werden.

In Schritt d) erfolgt das Erfassen des Füllstands des ersten Treibstoffvorratsbehälters, also beispielsweise des Dieseltanks. Im vorliegenden Beispielfall würde man im Heimathafen am Punkt A den ersten Treibstoffvorratsbehälter vollständig füllen. Das Erfassen kann entweder automatisch oder manuell durch eine Dateneingabe erfolgen.

In Schritt e) erfolgt das Erfassen des Ladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung. Das Erfassen kann entweder automatisch oder manuell durch eine Dateneingabe erfolgen.

In Schritt f) erfolgt dann die Kalkulation einer Route. Diese Kalkulation soll beispielhaft an dem genannten Beispiel erläutert werden. Von Wegpunkt A bis Wegpunkt B wird die Tiefe 0 gewählt und der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Laden gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung wird somit auf Energieerzeugen gesetzt und die erste Energieerzeugungsvorrichtung treibt dann den Fahrmotor an und lädt die erste Energiespeichervorrichtung. Die Route wird unter Berücksichtigung der elektronischen Seekarte gebildet. Der Weg zwischen Wegpunkt A und Wegpunkt B kann die direkte Verbindung der Punkte sein oder, sofern notwendig, kann die Nutzung bekannter Seeverkehrswege beinhalten und kann die Einhaltung der bekannten Seeverkehrsregeln für die allgemeine Schifffahrt berücksichtigen. Ebenso sind natürliche Landbarrieren, beispielsweise Inseln oder Untiefen, zu berücksichtigen. Gerade im Hafenbereich ist auf Routen mit ausreichendem Tiefgang zu achten. Vom Wegpunkt B über C und D zu Wegpunkt E wird die Tiefe auf < 0, beispielsweise auf - 100 m gesetzt, das Schiff taucht also. Damit ist der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Entladen gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung ist somit auf Aus gesetzt. Damit steht die Energiereserve aus dem Dieseltank für diese Strecke nicht zur Verfügung. Die Route wird insbesondere unter Berücksichtigung der elektronischen Seekarte für diesen Wegabschnitt berechnet und optimiert. Sie kann ebenfalls die direkte Verbindung zwischen diesen Punkten darstellen, sofern die Seekarte diese Verbindung zulässt, also insbesondere eine ausreichende Wassertiefe gegeben ist und keine Hindernisse (Inseln, Untiefen) im Weg sind. Es kann dabei vorgesehen sein, dass alle oder ein Teil der bestehenden Seeverkehrsregeln für die allgemeine Schifffahrt im getauchten Zustand nicht berücksichtigt werden, insbesondere, wenn die Tiefe so gewählt wird, dass keine Interaktion selbst zu Schiffen mit sehr großem Tiefgang auftritt, also beispielsweise bei einer Tiefe von unter 25 m, bevorzugt von unter 50 m. Es kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der vorgegebenen Zeiten und Fahrgeschwindigkeiten die direkte Verbindung nicht erforderlich ist. In dem Fall kann die Route unter anderen Gesichtspunkten gebildet werden. Beispielsweise können günstige Strömungsverhältnisse oder größere Abstände zu Hindernissen zu einer anderen Route führen. Ebenso kann beispielsweise die Tiefe in Abhängigkeit von erwarteten Schichtungen im Wasser gewählt werden, also beispielsweise für die beiden Wegstrecken von Wegpunkt B nach Wegpunkt C und von Wegpunkt D zu Wegpunkt E beispielweise unterhalb einer thermischen Schicht, da so eine Ortung von Überwasserschiffen erschwert ist, während beispielsweise zwischen Wegpunkt C und Wegpunkt D eine Tiefe oberhalb einer solchen thermischen Schicht gewählt wird, um beispielsweise zuverlässig mit dem eigenen Sonarsystem Überwasserbewegungen erfassen zu können. Des Weiteren kann gerade zwischen dem Wegpunkt C und Wegpunkt D auch gerade aufgrund der meist geringen Geschwindigkeit und hohen Verweilzeit im Missionszielgebiet eine Berücksichtigung der Tide erfolgen. Gerade in Bereichen mit einem sehr starken Tidenhub, zum Beispiel im Bereich des Ärmelkanals kann der Wechsel zwischen Ebbe und Flut einen Unterschied in der Wassertiefe von 10 m ausmachen. Des Weiteren kann gerade im Wegabschnitt zwischen Wegpunkt C und Wegpunkt D auch der kommerzielle Schiffsverkehr berücksichtigt werden. Dieser Verkehr ist vergleichsweise planbar, auf der anderen Seite vergleichsweise laut. Dieses führt dazu, dass eine Sonarortung gerade an Orten und zu Zeiten mit erhöhtem Schiffsaufkommen komplexer sein kann, sodass dieses zur eigenen Tarnung genutzt werden kann. Zusätzlich können solche Geräuschquellen auch für eine nicht-kooperative bistatische Ortung, beispielsweise von anderen Unterseebooten, genutzt werden, was aber gleichzeitig auch einem anderen Unterseeboot möglich sein kann. Es ist daher eine Abwägung zu treffen, welche insbesondere die eigenen Sonarfähigkeiten und die Sonarfähigkeiten eines zu erwartenden Gegenspielers berücksichtigt. Für das letzte Stück der Route von Wegpunkt E nach Wegpunkt F wird die Tiefe 0 gewählt und der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Laden gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung wird somit auf Energieerzeugen gesetzt und die erste Energieerzeugungsvorrichtung treibt dann den Fahrmotor an und lädt die erste Energiespeichervorrichtung. Durch die Zeitpunkte tc und to ergibt sich die Geschwindigkeit und damit der Energieverbrauch für diesen damit, wenn am Wegpunkt B der maximale Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung eingestellt wird, die Energiereserve für die Wegstrecken B-C und D-E ermittelt werden und damit die mögliche Geschwindigkeit. Damit lassen sich dann auch die Geschwindigkeitsvorgaben für die Wegstrecken A-B und E-F kalkulieren. Weitere Punkte für die Planung der Route können beispielweise bekannte, meist stationäre, Sonarortungsvorrichtungen sein, zu denen ein geschwindigkeitsabhängiger Mindestabstand eingeplant wird.

Ergibt die Kalkulation jedoch, dass zum Beispiel am Wegpunkt B selbst bei maximalem Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung der Energievorrat nicht ausreicht, um die Strecke B-C-D-E zurückzulegen, so muss die Planung angepasst werden. Dazu können beispielsweise auf den Strecken B-C und D-E Schnorchelfahrten vorgesehen werden, die eine geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit mit der Möglichkeit der Verwendung der ersten Energieerzeugungsvorrichtung ermöglichen oder kürzere Verbindungen zwischen den Wegpunkten gesucht werden. Ebenso kann die Verlegung beispielsweise eines Wegpunktes empfohlen werden, beispielsweise, wenn eine Insel oder eine Untiefe zwischen Wegpunkt C und Wegpunkt D eine sehr lange Fahrtstrecke in diesem Bereich erzwingt. Dadurch kann gegebenenfalls nicht nur die erste Energiespeichervorrichtung geschont, sondern gegebenenfalls auch geladen werden. Ebenso können zwei weitere Wegpunkte eingefügt werden, beispielsweise ein Wegpunkt C‘, welcher auf der geplanten Verbindung zwischen Wegpunkt C und Wegpunkt D liegt und einem Wegpunkt C“, an dem (in sicherer Entfernung) beispielweise ein Schnorchelbetrieb zum erneuten Aufladen möglich ist, sodass dann die Route zum Beispiel von Wegpunkt C zu C‘, zu C“, zu C‘ zu D sein könnte.

Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Missionsplanung von üblichen Routenplanern für Kraftfahrzeuge oder Überwasserschiffe, da die Wahl der Tiefe und der Missionsvorgaben einen direkten Einfluss hat, welche Energiequellen zur Verfügung stehen und damit welche Energie aus welchen Energiespeichern überhaupt abrufbar ist. Einem getauchten Unterseeboot bringt ein voller Dieseltank nichts, wenn die Batterie leer ist. Dahingegen kann durch gezielte Auswahl von Überwasserfahrten oder Schnorchelfahrten der Energievorrat aus Diesel in elektrische Energie in der ersten Energiespeichervorrichtung umgewandelt werden. Zusätzlich ist zum Beispiel eine Planung günstiger Örtlichkeiten und Zeitpunkte möglich an denen das Unterseeboot seine Batterien laden kann. Daher ist eben auch die Route selber wesentlich stärker veränderbar. Während eine normale Routenplanung den kürzesten, den schnellsten oder den ökonomischen Weg zwischen zwei Punkten sucht (gegebenfalls unter Berücksichtigung von Verkehr), kann erfindungsgemäß eben der Kurs sehr stark modifiziert werden, um beispielsweise einen Bereich zu erreichen, in dem ein Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung möglich ist. Der Kurs ist also nicht auf eine Verbindung zwischen den Wegpunkten festgelegt, wenn so ein Kurs nicht darstellbar ist.

Hinzu kommt, dass in der Planung auch die weiteren Verbraucher mit berücksichtigt werden können und müssen. Zum Beispiel sind zwischen den Wegpunkten C und D, aufgrund der vorliegenden Aufgabe, die erforderlichen Sensoren notwendig und daher deren Energiebedarf zu berücksichtigen. Auf der anderen Seite kann es Verbraucher geben, die dem Crew-Komfort dienen und daher nur auf den Wegen A-B und E-F betrieben werden und daher nur in dieser Zeit mit Leistung versorgt werden müssen. Insbesondere auf der Strecke C-D können diese dann aber abgeschaltet werden und erhöhen so die getauchte Reichweite.

Die Planung für ein, insbesondere militärisches, Unterseeboot berücksichtig zum Beispiel auch Zeitpunkte und/oder Örtlichkeiten an denen das Laden der Batterie mit Diesel- Generatoren möglich sein soll, beziehungsweise, wann deren Einsatz nicht erfolgen soll. Diese Missionsplanung beinhaltet daher nicht nur eine einfache Routenplanung, sondern berücksichtigt auch zusätzliche, zum Beispiel auch militärische und Unterseeboot spezifische Besonderheiten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt f) insbesondere die Tiefe angepasst, um die erste Energieerzeugungsvorrichtung, zum Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung zu verwenden. Dies wurde vorhergehend ausgeführt, beispielsweise durch Schnorchelfahrten zwischen den Wegpunkten B und C sowie zwischen den Wegpunkten D und E.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden in Schritt f) zusätzliche Wegpunkte hinzugefügt. Wie bereits ausgeführt, können beispielsweise zwei weitere Wegpunkte eingefügt werden, beispielsweise ein Wegpunkt C‘, welcher auf der geplanten Verbindung zwischen Wegpunkt C und Wegpunkt D liegt und einem Wegpunkt C“, an dem (in sicherer Entfernung) beispielweise ein Schnorchelbetrieb zum erneuten Aufladen möglich ist, sodass dann die Route zum Beispiel von Wegpunkt C zu C‘, zu C“, zu C‘ zu D sein könnte. Durch diese zusätzlichen Wegpunkte wird es möglich, direkt in den Energiehaushalt einzugreifen, um beispielsweise die erste Energiespeichervorrichtung an einem zusätzlichen Wegpunkt, in gezeigten Beispiel am Wegpunkt C“, wieder aufzuladen und damit wieder Energie insbesondere für eine getauchte Fahrt bereitzustellen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterseeboot eine zweite außenluftunabhängige Energieerzeugungsvorrichtung auf, beispielsweise und insbesondere eine Brennstoffzellenvorrichtung. Andere bekannte Systeme sind der Walter-Antrieb oder der Strilingmotor. Die zweite Energieerzeugungsvorrichtung weist eine dritte Maximalleistung auf. Üblicherweise ist die dritte Maximalleistung deutlich geringer als die erste Maximalleistung und die zweite Maximalleistung. Die zweite Energieerzeugungsvorrichtung dient damit eher der Unterstützung und Entlastung der ersten Energiespeichervorrichtung, um die Ausdauer unter Wasser bei geringem Leistungsbedarf auszudehnen. Die zweite Energieerzeugungsvorrichtung ist entweder mit dem ersten Treibstoffvorratsbehälter oder einem zweiten Treibstoffvorratsbehälter verbunden. Ein Stirlingmotor kann beispielsweise mit Diesel betrieben werden. Ebenso gibt es Reformer, die Diesel in Wasserstoff für Brennstoffzellenvorrichtung umwandeln. In diesen Fällen kann beispielsweise auf den Treibstoff im ersten Treibstoffvorratsbehälter zurückgegriffen werden. Alternativ kann der zweiten Treibstoffvorratsbehälter beispielsweise Wasserstoff für eine Brennstoffzellenvorrichtung oder Methanol für einen Reformer in Kombination mit einer Brennstoffzellenvorrichtung enthalten. In Schritt d) wird zusätzlich der Füllstand des zweien Treibstoffvorratsbehälters erfasst, wenn dieser vorhanden ist. In Schritt f) erfolgt für Fahrten tiefer als Schnorchelfahrt die Kalkulation insbesondere unter Berücksichtigung der dritten Maximalleistung. Die einfachste Art, den Leistungsbedarf zu senken, ist die Geschwindigkeit zu reduzieren. Wird somit der Leistungsbedarf des gesamten Unterseebootes so wenig wie möglich über oder gar unter der dritten Maximalleistung gehalten, so verlängert sich die Ausdauer im getauchten Zustand. Hierdurch erhöht sich zum einen die Komplexität der Kalkulation in Schritt f) deutlich, auf der anderen Seite wird die Einsatzbreite für das Unterseeboot ebenso deutlich gesteigert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt f) geprüft, ob die Mission mit den in den Schritten d) und e) erfassten Energievorräten möglich ist beziehungsweise der in Schritt b) und/oder c) vorgegebene Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung unterschritten wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren während der Mission kontinuierlich ausgeführt. Insbesondere erfolgt ein Abgleich zwischen den geplanten und den realen Werten. Beispielsweise kann es durch die Wetterlage zu einem höheren Verbrauch kommen, was wiederum dazu führen kann, dass die Mission mit den in den Schritten d) und e) erfassten aktuellen Energievorräten nicht mehr möglich ist beziehungsweise der in Schritt b) und/oder c) vorgegebene Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung unterschritten wird.

Bei der kontinuierlichen Ausführung wird insbesondere die aktuelle Position der erste Wegpunkt, also der Ausgangspunkt für die Planung. Bereits erreichte Wegpunkte werden für die weitere Planung entsprechend entfernt und nicht weiter berücksichtigt.

Bei der kontinuierlichen Ausführung werden die Daten aus dem schifftechnischen Systemen bevorzugt automatisch übernommen. Dieses ist insbesondere relevant für den Leistungsbedarf, also der aktuelle und prognostizierte reale Energiebedarf aller Verbraucher. Ebenso wird auch der Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung erfasst. Dadurch ist beispielsweise auch zu erkennen, ob die Prognose für den Verbrauch für die Vergangenheit zutreffen war und dadurch kann eben auch die Prognose für die Zukunft angepasst werden. Insbesondere bei Abweichungen zwischen der Prognose und dem realen Verlauf kann es dadurch notwendig sein, die Routenplanung in Schritt f) anzupassen.

Bei der kontinuierlichen Ausführung wird bevorzugt auch die aktuelle Position mit der geplanten Position verglichen. Beispielswiese durch Strömungen kann es sehr leicht zu Abweichungen kommen. Zum einen führen diese Abweichungen zur Notwendigkeit der Umplanung, zum anderen kann dieses den prognostizierten Energiebedarf deutlich verändern. Dieses kann so weit gehen, das die Mission an sich nicht mehr wie geplant zu Ende durchführbar ist. Dieses kann dann, wie ausgeführt beispielsweise dazu führen, dass die Route so umgeplant werden muss, dass beispielsweise die Tiefe, zum Beispiel für Schnorchelfahrt zum Laden der ersten Energiespeichervorrichtung, angepasst werden muss oder andere, gegebenenfalls auch neue Wegpunkte festgelegt werden müssen, um Bereiche zu erreichen, um eine solche Tiefenänderung beispielsweise zum Aufladen durchführen zu können.

Bei der kontinuierlichen Ausführung werden bevorzugt auch erfasste Kontakte berücksichtigt. Die Position und Art insbesondere von weiteren Schiffen in der Umgebung hat einen direkten Einfluss auf die Entdeckungswahrscheinlichkeit und somit auf mögliche verwendbare Routen oder zu vermeidende Routen. Derartige Einflussgrößen sind im Voraus nicht planbar. Daher kann es dann vorgesehen sein, in einem solchen Fall die Vorgabe des Mindestladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung zur Überprüfung beziehungsweise Anpassung vorzulegen. Da solche Ereignisse nicht vorhersehbar sind, können diese insbesondere durch die Vorgabe des Mindestladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung in gewissem Umfang berücksichtigt werden. Daher kann es dann angebracht sein, wenn zum Beispiel ein feindliches Schiff einen wichtigen Teil der Route blockiert, gegebenenfalls auf diese eingeplanten Reserven zurückzugreifen und diese teilweise dafür zu verwenden. Bei der kontinuierlichen Ausführung werden insbesondere auch aktuelle Wetterdaten sowie die jeweils aktualisierten Prognosen verwendet. Die Wetterprognose kann für einen Zeitraum bis zu 4 Stunden als präzise angesehen werden, darüberhinausgehend lässt die Vorhersagewahrscheinlichkeit kontinuierlich nach. Beispielsweise kann bei schwerer See eine größere Tiefe gewählt werden, um den Wettereinflüssen zu entgehen. Des Weiteren kann beispielsweise der aktuelle Bewölkungszustand oder die Temperatur der Luft bezüglich der Entdeckungswahrscheinlichkeit bei Schnorchelfahrt oder im aufgetauchten Zustand berücksichtigt werden. Beispielsweise und insbesondere kann somit eine günstige, die Entdeckung erschwerende Wetterlage genutzt werden, um den Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung zu erhöhen.

Bei der kontinuierlichen Ausführung werden Zustandsänderungen von Schiffssystemen erfasst beziehungsweise berücksichtigt. Viele Systeme eines Unterseebootes sind redundant ausgelegt, was aber bedeutet, dass bei dem Ausfall sich gegebenfalls die Gesamtleistungsfähigkeit verändert, auch wenn die prinzipielle Einsatzfähigkeit gegeben ist. Beispielsweise ist eine Energiespeichervorrichtung aus mehreren Strängen aus jeweils mehreren Modulen aufgebaut. Kommt es beispielsweise in einem Modul zu einem Defekt, so wird der Strang vom Netz getrennt. Damit sinkt zum einen die maximale Leistungsfähigkeit der restlichen Stränge. Ebenso sinkt die Gesamtkapazität. Dieses muss bei der kontinuierlichen Ausführung berücksichtigt werden und führt fast zwangsweise zu einer Routenveränderung.

Neben reinen technischen Parametern können bei der kontinuierlichen Ausführung auch weitere Ereignisse berücksichtigt werden. Kommt es beispielsweise zu einer Erkrankung eines Besatzungsmitglieds, welches daher von Bord gebracht werden muss, so kann das Verfahren auch dazu verwendet werden, eine solche Planung vorzunehmen. Befindet sich das Unterseeboot zu diesem Zeitpunkt beispielsweise auf der Strecke C-D und darf dort nicht entdeckt werden, so kann beispielsweise ein Anfahren eines neuen Wegpunktes C“ notwendig sein, an dem aufgetaucht und beispielsweise die Person an einen Helikopter übergeben werden kann. Dieses kann besonders einfach durchgeführt werden, wenn in Schritt b) flächige Vorgabeparameter vorgegeben werden, also insbesondere Bereiche mit unterschiedlichen Entdeckungswahrscheinlichkeiten, da dann beispielsweise der kürzeste Weg zu einem Punkt in einem Bereich ermittelt werden kann, in dem die Entdeckungswahrscheinlichkeit beispielsweise die Übernahme durch einen Helikopter erlaubt.

Durch die kontinuierliche Ausführung ist somit ein ständiger Abgleich zwischen Soll und Ist sowie eine direkte Berücksichtigung veränderter Parameter möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren auch das gezielte Aktivieren und Deaktivieren von Komponenten. Es ist somit durch das Verfahren gezielt möglich, Betriebszustände der Komponenten zu ändern, also beispielsweise Motoren oder Sensoren zu aktivieren oder zu deaktivieren. Insbesondere kann der deaktivierte Zustand ein Zustand sein, indem die Komponente ausgeschaltet ist oder einen minimalen Energiebedarf besitzt, währen der aktivierte Zustand ein Zustand ist in dem die Komponente funktionsfähig ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schiffssteuerungssystem zum Ein- und Ausschalten der weitere Verbraucher ausgebildet. In Schritt f) wird das Ein- und Ausschalten weiterer Verbraucher berücksichtigt. Beispielsweise ist im oben genannten Beispiel für die Strecke von Wegpunkt C zu Wegpunkt D die Bootssignatur minimiert, das heißt nicht erforderliche Verbraucher sind ausgeschaltet.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Komponenten gezielt oder geplant aktiviert oder deaktiviert werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass im Schiffssteuerungssystem für einige oder alle Komponenten Aktivierungsbedingungen hinterlegt sind in denen diese Komponenten aktiviert werden müssen oder deaktiviert werden können. Diese Hinterlegung kann beispielsweise auch in Form von Einschaltlisten erfolgen bei denen für eine Vielzahl von Komponenten in Abhängigkeit einzelner oder mehrere Bedingungen die Zustände der Komponenten hinterlegt sind, die Aktiviert oder Deaktiviert werden können. Diese Bedingungen können insbesondere Sensorwerte oder Vorgabewerte sein.

Beispielsweise kann bei der Vorgabe einer niedrigen Geschwindigkeit und Tauchtiefe die Funkanlage abgeschaltet werden, insbesondere kann dabei ebenfalls vorgesehen sein alle mit dem Funkraum verbundenen elektrischen Verbraucher abzuschalten. Dabei kann bei der Planung eines Wegpunktes der Energieverbrauch in Abhängigkeit dieser Aktivierungsbedingungen oder Einschaltlisten ermittelt werden und die Vorhersage verbessert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt f) der Leistungsbedarf der weiteren Verbraucher kalkuliert. Diese werden so kalkuliert, dass diese sich in die gesamte Missionsplanung optimal einpassen. Besonders bevorzugt wird zunächst der Verbrauch für den Fahrmotor anhand der Routendaten kalkuliert, anschließend die zwingend notwenigen Verbraucher. In einem weiteren Schritt werden dann die optionalen Verbraucher kalkuliert. Diese werden bevorzugt dann zu Zeiten geschaltet, in denen deren Betrieb aus energetischer oder operativer Sicht möglich ist.

In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schiffssteuerungssystem eine Protokollfunktion auf. Die Mission wird mitprotokolliert. Dadurch ist es möglich, die Missionsplanung nachträglich mit den Echtdaten zu vergleichen, insbesondere, was die Kalkulation der Verbraucher und damit den Einfluss der Verbraucher auf die Reichweite angeht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schiffssteuerungssystem ein Ausgabesystem auf. Die kalkulierte Route wird nach Schritt f) an das Ausgabesystem übergeben und vom Ausgabesystem zur Betrachtung durch die Besatzung angezeigt. An das Ausgabesystem wird besonders bevorzugt die elektronische Seekarte und die kalkulierte Route ausgegeben und beide werden gleichzeitig auf dem Ausgabesystem dargestellt. Hierdurch ist in einfacher Wiese eine visuelle Erfassung der kalkulierten Route durch die Besatzung möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schiffssteuerungssystem ein Eingabesystem auf. Über das Eingabesystem können beispielsweise die Vorgaben der Schritte a), b) und/oder c) erfolgen. Besonders bevorzugt werden die Eingaben des Eingabesystems auf dem Ausgabesystem dargestellt. Weiter bevorzugt sind das Eingabesystem und das Ausgabesystem in einem kombinierten Ein- und Ausgabesystem verbunden. Durchgeführt wird das Verfahren bevorzugt auf einem Gerät zur elektronischen Datenverarbeitung, welches besonders bevorzugt integraler Bestandteil des Schiffsleitsystems ist. Beispielsweise kann das Verfahren in Form ausführbarer Programminstruktionen in ein bestehendes Schiffsleitsystem integriert werden. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die Schritte d) und e) dann vollautomatisch erfolgen können.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden während der Mission die Planungsdaten kontinuierlich mit den aktuellen Daten abgeglichen. Bei der Feststellung einer Abweichung, zum Beispiel Änderung der Route oder Ortsabweichung, beispielsweise durch Strömung, wird der Einfluss der Abweichung gegenüber der ursprünglichen und der Einfluss auf die verbleibende Mission bewertet. Ist ein Einfluss gegeben, im Extremfall zum Beispiel die Erfüllung bei vorgegebenen Missionsrandbedingungen nicht möglich, zum Beispiel das Laden der Batterie muss an Stellen erfolgen, die ausgeschlossen sind, werden Alternativen oder Optimierungsmöglichkeiten ermittelt. Diese Möglichkeiten können dabei am Ausgabegerät ausgegeben und insbesondere zru Auswahl gestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass in diesem Fall die Ausgabe einer Warnung erfolgt, sodass eine erneute Planung der Mission, insbesondere mit angepassten Vorgaben, erfolgen kann.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 Ablaufdiagramm

Fig. 2 Route

In Fig. 1 ist das Ablaufdiagramm des Verfahrens gezeigt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte um: a) Vorgeben von Wegpunkten, b) Vorgeben von Vorgabeparametern zu den Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassen Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Zeitpunkt, Zeitfenster, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, c) Vorgabe von Vorgabeparametern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefe, Geschwindigkeit, Höchstgeschwindigkeit, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, d) Erfassen des Füllstands des ersten Treibstoffvorratsbehälters, e) Erfassen des Ladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung, f) Kalkulation einer Route einschließlich Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung, Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung unter Berücksichtigung der elektronischen Seekarte, der Vorgaben aus den Schritten a) bis c) sowie der erfassten Daten aus den Schritten d) und e).

Während der Fahrt selber kann von Schritt f) eine Wiederholung der Schritte d), e) und f) erfolgen. Dadurch kann eine kontinuierliche Überprüfung erfolgen, ob die Energieverbrauchsvorhersagen stimmen und gegebenenfalls eine Anpassung erfolgen, um die Mission sicher zu beenden. Selbstverständlich kann auch während der Mission zu Schritt a) zurückgesprungen werden, wenn beispielsweise eine Änderung der Mission erfolgen soll.

In Fig. 2 ist eine beispielhafte Route aufgezeigt, wie diese bereits diskutiert wurde.

In Schritt a) werden Wegpunkte vorgegeben. Als Wegpunkt wird eine Ortsangabe, beispielsweise mittel Längengrad und Breitengrad angesehen. Dieses soll anhand eines Beispiels erläutert werden. Beispielsweise werden die Wegpunkte A, B, C, D, E und F vorgegeben. A ist beispielsweise der Heimathafen und zum Beispiel gleichzeitig der jetzige Standort. Die eigentliche Mission ist eine Überwachungsfahrt von C nach D, beispielsweise sollen mittels Sonar die Schiffsbewegungen in diesem Bereich unentdeckt erfasst werden. Dies sind Randbedingungen, die bei der Planung übergeben und berücksichtigt werden. Dazu werden zusätzlich für die Hinfahrt der Wegpunkt B und für die Rückfahrt der Wegpunkt E definiert. Der letzte Wegpunkt F ist das Ziel, beispielsweise der Heimathafen und wäre dann mit A beispielsweise identisch. Zwischen A und B kann das Unterseeboot auch entdeckt werden, zwischen B und C sollte es nicht entdeckt werde, zwischen D und E sollte es auch nicht entdeckt werden und zwischen E und F ist eine Entdeckung wieder unkritisch. Anhand dieses generischen Beispiels sollen im Folgenden die weiteren Schritte veranschaulicht werden.

Im genannten Beispiel könnte auch für die Tiefe zwischen den Wegpunkten C und D, die Wegstrecke C-D, vorgegeben werden, um beispielsweise eine optimale Sonarempfindlichkeit zu gewährleisten. Ebenso könnte zwischen den Wegpunkten B und C sowie zwischen den Wegpunkten D und E eine Tiefe < 0, also getaucht, vorgegeben werden, um die Entdeckungswahrscheinlichkeit zu minimieren. Ebenso könnte zwischen den Wegpunkten C und D ein Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung vorgegeben werden, der für ein eventuelles Fluchtmanöver als nötig angesehen wird.

In Schritt f) erfolgt dann die Kalkulation. Diese Kalkulation soll beispielhaft an dem genannten Beispiel erläutert werden. Von Wegpunkt A bis Wegpunkt B wird die Tiefe 0 gewählt und der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Laden gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung wird somit auf Energieerzeugen gesetzt und die erste Energieerzeugungsvorrichtung treibt dann den Fahrmotor an und lädt die erste Energiespeichervorrichtung. Vom Wegpunkt B über C und D zu Wegpunkt E wird die Tiefe auf < 0, beispielsweise auf - 100 m gesetzt, das Schiff taucht also. Damit ist der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Entladen gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung ist somit auf Aus gesetzt. Damit steht die Energiereserve aus dem Dieseltank für diese Strecke nicht zur Verfügung. Für das letzte Stück der Route von Wegpunkt E nach Wegpunkt F wird die Tiefe 0 gewählt und der Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung auf Laden gesetzt. Der Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung wird somit auf Energieerzeugen gesetzt und die erste Energieerzeugungsvorrichtung treibt dann den Fahrmotor an und lädt die erste Energiespeichervorrichtung. Durch die Zeitpunkte tc und to ergibt sich die Geschwindigkeit und damit der Energieverbrauch für diesen damit, wenn am Wegpunkt B der maximale Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung eingestellt wird, die Energiereserve für die Wegstrecken B-C und D-E ermittelt werden und damit die mögliche Geschwindigkeit. Damit lassen sich dann auch die Geschwindigkeitsvorgaben für die Wegstrecken A-B und E-F kalkulieren.

Ergibt die Kalkulation jedoch, dass zum Beispiel am Wegpunkt B selbst bei maximalem Ladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung der Energievorrat nicht ausreicht, um die Strecke B-C-D-E zurückzulegen, so muss die Planung angepasst werden. Dazu können beispielsweise auf den Strecken B-C und D-E Schnorchelfahrten vorgesehen werden, die eine geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit mit der Möglichkeit der Verwendung der ersten Energieerzeugungsvorrichtung ermöglichen. Dadurch kann gegebenfalls nicht nur die erste Energiespeichervorrichtung geschont, sondern gegebenfalls auch geladen werden.

Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Missionsplanung von üblichen Routenplanern für Kraftfahrzeuge oder Überwasserschiffe, da die Wahl der Tiefe und der Missionsvorgabe einen direkten Einfluss hat, welche Energiequellen zur Verfügung stehen und damit welche Energie aus welchen Energiespeichern überhaupt abrufbar ist. Einem getauchten Unterseeboot bringt ein voller Dieseltank nichts, wenn die Batterie leer ist. Dahingegen kann durch gezielte Auswahl von Überwasserfahrten oder Schnorchelfahrten der Energievorrat aus Diesel in elektrische Energie in der ersten Energiespeichervorrichtung umgewandelt werden. Zusätzlich ist zum Beispiel eine Planung günstiger Örtlichkeiten und Zeitpunkte möglich an denen das Unterseeboot seine Batterien laden kann.

Hinzu kommt, dass in der Planung auch die weiteren Verbraucher mit berücksichtigt werden können und müssen. Zum Beispiel sind zwischen den Wegpunkten C und D wird, aufgrund der vorliegenden Aufgabe, die erforderlichen Sensoren notwendig und daher deren Energiebedarf zu berücksichtigen. Auf der anderen Seite kann es Verbraucher geben, die dem Crew-Komfort dienen und daher nur auf den Wegen A-B und E-F betrieben werden und daher nur in dieser Zeit mit Leistung versorgt werden müssen. Insbesondere auf der Strecke C-D können diese dann aber abgeschaltet werden und erhöhen so die getauchte Reichweite. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt f) insbesondere die Tiefe angepasst, um die erste Energieerzeugungsvorrichtung, zum Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung zu verwenden. Dies wurde vorhergehend ausgeführt, beispielsweise durch Schnorchelfahrten zwischen den Wegpunkten B und C sowie zwischen den Wegpunkten D und E.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Missionsplanung eines Unterseebootes, wobei das Unterseeboot eine erste außenluftabhängige Energieerzeugungsvorrichtung, eine erste Energiespeichervorrichtung, einen Fahrmotor, Verbraucher und wenigstens ein Schiffssteuerungssystem aufweist, wobei das Unterseeboot einen ersten Treibstoffvorratsbehälter für die erste Energieerzeugungsvorrichtung aufweist, wobei das Schiffsteuerungssystem eine elektronische Seekarte aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Vorgeben von Wegpunkten, b) Vorgeben von Vorgabeparametern zu den Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassen Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Zeitpunkt, Zeitfenster, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, c) Vorgabe von Vorgabeparametern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Wegpunkten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tiefe, Geschwindigkeit, Höchstgeschwindigkeit, Missionsvorgaben, Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung, d) Erfassen des Füllstands des ersten Treibstoffvorratsbehälters, e) Erfassen des Ladezustands der ersten Energiespeichervorrichtung, f) Kalkulation einer Route einschließlich Kurs, Geschwindigkeit, Tiefe, Verwendungsstatus der ersten Energieerzeugungsvorrichtung, Verwendungsstatus der ersten Energiespeichervorrichtung unter Berücksichtigung der elektronischen Seekarte, der Vorgaben aus den Schritten a) bis c) sowie der erfassten Daten aus den Schritten d) und e).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) insbesondere die Tiefe angepasst wird, um die erste Energieerzeugungsvorrichtung, zum Aufladen der ersten Energiespeichervorrichtung zu verwenden.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) zusätzliche Wegpunkte hinzugefügt werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieerzeugungsvorrichtung eine erste Maximalleistung aufweist, wobei die erste Energiespeichervorrichtung eine zweite Maximalleistung aufweist, wobei die erste Energiespeichervorrichtung eine erste Maximalladeleistung aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterseeboot eine zweite außenluftunabhängige Energieerzeugungsvorrichtung aufweist, wobei die zweite Energieerzeugungsvorrichtung eine dritte Maximalleistung aufweist, wobei die zweite Energieerzeugungsvorrichtung entweder mit dem ersten

Treibstoffvorratsbehälter oder einem zweiten Treibstoffvorratsbehälter verbunden ist, wobei in Schritt d) zusätzlich der Füllstand des zweien

Treibstoffvorratsbehälters erfasst wird, wenn dieser vorhanden ist, wobei in Schritt f) für Fahrten tiefer als Schnorchelfahrt die Kalkulation insbesondere unter Berücksichtigung der dritten Maximalleistung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) geprüft wird, ob der Mission mit den in den Schritten d) und e) erfassten Energievorräten möglich ist beziehungsweise der in Schritt b) und/oder c) vorgegebene Mindestladezustand der ersten Energiespeichervorrichtung unterschritten wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während der Mission kontinuierlich ausgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiffssteuerungssystem zum Ein- und Ausschalten der weitere Verbraucher ausgebildet ist, wobei in Schritt f) das Ein- und Ausschalten weiterer Verbraucher berücksichtigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) der Leistungsbedarf der weiteren Verbraucher kalkuliert wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiffssteuerungssystem eine Protokollfunktion aufweist, wobei die Mission mitprotokolliert wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Mission die Planungsdaten kontinuierlich mit den aktuellen Daten abgeglichen werden, wobei bei Feststellung einer Abweichung zwischen den Planungsdaten und den aktuellen Daten deren Einfluss auf die verbleibende Mission bewertet wird, wobei bei einem festgestellten Einfluss Alternativen oder Optimierungen ermittelt werden.