WO2016037734A1 - Verfahren und vorrichtung zum bergen eines autonomen unterwasserfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bergen eines autonomen unterwasserfahrzeugs Download PDF

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WO2016037734A1
WO2016037734A1 PCT/EP2015/065961 EP2015065961W WO2016037734A1 WO 2016037734 A1 WO2016037734 A1 WO 2016037734A1 EP 2015065961 W EP2015065961 W EP 2015065961W WO 2016037734 A1 WO2016037734 A1 WO 2016037734A1
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WO
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underwater vehicle
safety net
sound
autonomous underwater
autonomous
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/065961
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hinnerk Treyde
Original Assignee
Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh
Publication of WO2016037734A1 publication Critical patent/WO2016037734A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/36—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for floating cargo
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/16—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of lifts or hoists
    • B63B2027/165—Deployment or recovery of underwater vehicles using lifts or hoists

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for recovering an autonomous underwater vehicle from the water. Furthermore, the invention relates to a vehicle system with an autonomous underwater vehicle.
  • Autonomous underwater vehicles are used to perform tasks under the sea surface. They are used in civil applications, for example for the inspection of submarine cables and pipelines. In the military sector autonomous underwater vehicles u. a. used for educational purposes, for example, for marine mine detection. Similar to remote-controlled underwater vehicles (also known as ROVs), autonomous underwater vehicles are unmanned, but unlike the remote-controlled underwater vehicles can perform their tasks completely self-sufficient and do not require external control.
  • Such autonomous underwater vehicles are usually exposed by a mothership in the water and salvaged from the mothership after completion of the mission.
  • the method known from EP 2 452 868 A1 can be used, in which a salvage buoy held on board the autonomous underwater vehicle is used.
  • Rescue buoy is exposed after completion of the mission of the autonomous underwater vehicle and drives - connected via a rope to the underwater vehicle - on the water surface.
  • the salvage buoy is first brought aboard the mothership and then the underwater vehicle hanging on the rope.
  • Crew members of the mothership have to perform a variety of manual tasks, such as For example, controlling the crane to pick up the buoy with the crane, releasing the buoy from the crane, and then connecting the rope to the crane to pick up the underwater vehicle.
  • the method is therefore susceptible to operator error of the crew members. Disclosure of the invention
  • the object of the present invention is to reduce the susceptibility to operating errors when recovering an autonomous underwater vehicle.
  • the object is achieved in that a safety net for receiving the underwater vehicle is spent under the water surface and connected to the safety net sound transmitter sends a sound signal for locating the safety net by the underwater vehicle.
  • the autonomous vehicle By the sound signal sent by the sound transmitter, the autonomous vehicle
  • Underwater vehicle can be picked up in the safety net and then salvaged. It is not necessary to manually remotely control the underwater vehicle, nor is it necessary to manually control devices on a vessel receiving the submersible, such as a crane, to pick up the submersible from the water. This reduces the number of manual activities while recovering the submersible and thus reduces susceptibility to operator error.
  • the safety net is moved in the water.
  • the safety net can be towed by a ship in the manner of a trawl net, so that a recovery of the underwater vehicle during the journey of the ship is made possible.
  • the safety net has a bag-like structure with an opening which is designed such that the autonomous underwater vehicle can penetrate through the opening into the safety net and be caught in the safety net.
  • the safety net can be held in a position by means of buoyancy bodies and / or weights arranged in the area in which an opening plane of the opening is substantially perpendicular to the opening
  • Water surface is arranged.
  • the safety net in particular via a rope or a plurality of ropes, connected to a float, which at the
  • the float may be connected to a ship such that it is towed by the ship.
  • the sound transmitter is arranged on or in the float.
  • the sound signal is received by the underwater vehicle, so that the sound signal can be evaluated on board the autonomous underwater vehicle.
  • a sound receiver For receiving the sound signal has the Underwater vehicle prefers a sound receiver.
  • the sound receiver may either be provided specifically for the reception of the sound signal of the sound transmitter connected to the safety net or as part of a sonar system of the autonomous
  • Submarine vehicle be configured.
  • a direction-sensitive sound receiver can be provided on board the autonomous underwater vehicle. Preferred is based on the
  • Sound signal alternatively or additionally determines the distance of the underwater vehicle of the sound transmitter.
  • the determination of the distance may, for example, be based on changes in the direction of origin of the sound signal.
  • a sound transmitter may be arranged in the autonomous underwater vehicle over which a distance determination signal is transmitted.
  • About the sound receiver of the autonomous underwater vehicle can be received by the connected to the safety net reflected or sent back sound signals and it can thus on the distance between the sound transmitter and
  • the underwater vehicle determines the position of the sound transmitter and / or the position of the safety net on the basis of the sound signal.
  • the determination of the position of the sound transmitter and / or the safety net can be based on the determined
  • a sound receiver connected to the safety net receives sound signals of the autonomous underwater vehicle.
  • a sound receiver connected to the safety net may be provided to allow bidirectional communication with the autonomous underwater vehicle.
  • the sound transmitter connected to the safety net and the sound receiver connected to the safety net can preferably be integrated together in a sound modem.
  • the autonomous underwater vehicle may have a control unit coupled to the sound receiver, via which control commands are generated, which control the underwater vehicle in the area in front of the opening of the safety net.
  • the speed of the autonomous underwater vehicle is at the
  • the autonomous underwater vehicle can be moved to a predetermined position below the float, so that the autonomous
  • Underwater vehicle is located in the area in front of the safety net.
  • the autonomous underwater vehicle is switched without power after reaching the predetermined position in front of the safety net and it is taken up in the safety net.
  • the drive of the autonomous underwater vehicle can be switched off after reaching the predetermined position in front of the safety net, so that the underwater vehicle is caught by the moving, the underwater vehicle following safety net.
  • the autonomous underwater vehicle can be accelerated by its drive in the direction of the safety net after the predetermined position is reached in front of the safety net.
  • the safety net is obtained from the water, so that the autonomous underwater vehicle accommodated in the safety net can be salvaged.
  • the safety net can be pulled out of the water, for example by means of a winch.
  • the winch is arranged on a crane, so that the safety net can be lifted together with the underwater vehicle over the water surface. It is not necessary to grab the autonomous underwater vehicle or a buoy connected to the autonomous underwater vehicle with a crane by collecting the safety net.
  • a device for recovering an autonomous underwater vehicle from the water is to solve the aforementioned problem under the water surface
  • a preferred embodiment of the device provides that the sound transmitter is arranged on or in a floating body connected to the safety net.
  • the float can be towed by a ship and serve as a connection element for the safety net, so that the safety net is pulled behind the float.
  • An arrangement within the float, the sound transmitter can be protected against the effects of water.
  • Another object of the invention is a vehicle system with an autonomous underwater vehicle.
  • the object mentioned in the introduction is achieved by providing a device described above for recovering an autonomous underwater vehicle.
  • the autonomous underwater vehicle has a sound receiver.
  • Underwater vehicle can be received by the connected to the safety net sound transmitter sent sound signals.
  • the autonomous underwater vehicle may comprise a sound transmitter to communicate with and / or to a sound receiver connected to the safety net
  • Vehicle system can be used alone or in combination in addition to the preferred embodiments mentioned above, the preferred features mentioned in connection with the method according to the invention.
  • FIG 1 shows an inventive vehicle system with an autonomous
  • FIG. 1 is an inventive vehicle system 1 with an autonomous
  • the autonomous underwater vehicle 15 is a military underwater vehicle, which is used for reconnaissance purposes.
  • the autonomous underwater vehicle 15 can independently perform predetermined tasks, i. without a controller or remote control.
  • the autonomous underwater vehicle 15 has a control device 19, which is programmable and in which a the underwater vehicle during its use controlling
  • the autonomous underwater vehicle 15 can thus be programmed before carrying out a military mission.
  • the autonomous underwater vehicle 15 is formed by a ship 2 as
  • Underwater vehicle 15 autonomously and performs the intended tasks autonomously.
  • Sound transmitter 7 is provided, which emits a sound signal, by means of which the safety net 12 can be located by the autonomous underwater vehicle 15.
  • the safety net 12 is formed like a bag and has an opening 13 through which the autonomous underwater vehicle 15 can reach the interior of the safety net 12. in the In the region of the opening 13, at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the at least one buoyant body 10 and / or at least one weight 11 are arranged on the safety net 12.
  • the opening 13 can be held in a position below the water surface W, in which the opening plane of the opening 13 is arranged substantially perpendicular to the water surface W.
  • the safety net 12 is formed via ropes 9 connecting means with a
  • the lift is dimensioned such that it at the
  • Water surface W is floating.
  • the floating body 5 is connected via a designed as a cable 4 connecting means with the ship 2 and can be towed by the ship 2.
  • the cable 4 can be deployed and overtaken by means of a cable winch 3 arranged on the ship 2.
  • a sonic modem 6 is arranged in the float 5.
  • the sonic modem 6 has in addition to the sound transmitter 7 to a sound receiver 8, so that it with the
  • Schallmodem 6 is possible to both send and receive sound signals.
  • a bidirectional communication connection with a sound modem 16 arranged on board the autonomous underwater vehicle 15 can be established via the sound modem 6.
  • the sonic modem 16 of the autonomous underwater vehicle 15 also has a sound transmitter 17 and a sound receiver 18.
  • the safety net 12 is moved by the ship 2 in the water.
  • the ship 2 drags the float 5 and thus also connected to the float 5 Fang net 12.
  • Float 5 arranged sound transmitter are, in particular continuously, emitted sound signals that propagate in the water.
  • the sound signals are received by the sound receiver 18 of the autonomous underwater vehicle 15.
  • the sound receiver 18 is directionally sensitive, so that the origin direction of the sound signal can be determined by sound receiver 18.
  • the distance between the sound transmitter 7 and the autonomous underwater vehicle 15 is determined.
  • the sound transmitter 17 of the autonomous underwater vehicle 15 transmits
  • Float 5 is received.
  • a predetermined sound signal is transmitted through the sound transmitter 7 of the float 5.
  • the distance determination signal received by the sound receiver 8 may be sent back by the sound transmitter 8, so that a kind of signal loop is formed.
  • Sound receiver 18 of the underwater vehicle 15 the distance between the float 5 and the underwater vehicle 15 is determined.
  • the position of the sound transmitter 7 and thus also the position of the floating body 5 is determined. Since the length of the cables 9 between the float 5 and the safety net 12 is known, can be determined from the position of the
  • Sound transmitter 7 also close to the position of the safety net 12. Based on the determined position of the sound transmitter 7, or the floating body 5 or the safety net 12, the autonomous underwater vehicle 15 is controlled by the control device 19 so that it occupies a predetermined position below the float 5, ie a position in the area in front of the safety net 12 , The speed of the autonomous underwater vehicle 15
  • Submarine vehicle 15 can be adapted to the speed of the ship 2, or the floating body 5 or the safety net 12 so that the
  • Underwater vehicle 15 is located at a substantially constant distance from the safety net 12. Once the autonomous underwater vehicle 15 has reached the predetermined position below the float 5, or in the area in front of the safety net 12, the drive of the underwater vehicle is switched off by the control device 19. The autonomous underwater vehicle 15 thereby reduces its speed and is captured by the safety net 12 moving with the ship 2. Finally, the safety net 12 is retrieved via the winch 3 of the ship 2, so that the safety net 12 can be spent together with the autonomous underwater vehicle 15 on board the ship 2.
  • Underwater vehicle 15 determines the autonomous underwater vehicle 15, the position of the safety net 12.
  • the position of the safety net 12 is determined from the determined position of the sound transmitter 7 and the floating body 5 and by the length of the cables 9 between determined the float 5 and the safety net 12 predetermined distance.
  • the autonomous underwater vehicle 15 is controlled by means of the control device 19 in the safety net 12. Once the autonomous submarine vehicle 15 is located within the safety net 12, the drive of the underwater vehicle 12 is turned off to prevent damage to the safety net 12 by there underwater vehicle 15. The safety net 12 can then be spent together with the underwater vehicle 15 on board the ship 2.
  • Underwater vehicle 15 from the water by means of a corresponding device 14 is first a safety net 12 for receiving the underwater vehicle 15 under the
  • a connected to the safety net 12 sound transmitter 7 sends a sound signal for locating the safety net 12 by the autonomous
  • Submarine vehicle 15 As a result, the recovery of the autonomous underwater vehicle 15 largely be done automatically, so that the susceptibility to operator error is reduced by crew members.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) aus dem Wasser, wobei ein Fangnetz (12) zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs (15) unter die Wasseroberfläche (W) verbracht wird und ein mit dem Fangnetz (12) verbundener Schallsender (7) ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes (12) durch das Unterwasserfahrzeug (15) sendet. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (13) zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) aus dem Wasser, wobei ein unter die Wasseroberfläche (W) verbringbares Fangnetz (12) zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs (15) und einen mit dem Fangnetz (12) verbundenen Schallsender (7), durch welchen ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes (12) durch das Unterwasserfahrzeug (15) sendbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsystem (1) mit einem autonomen Unterwasserfahrzeug (15) und einer Vorrichtung (14) zum Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeugs (15).

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs aus dem Wasser. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsystem mit einem autonomen Unterwasserfahrzeug.
Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) werden eingesetzt, um Aufgaben unter der Meeresoberfläche auszuführen. Sie kommen im zivilen Anwendungsbereich beispielsweise zur Inspektion von Unterseekabeln und -pipelines zum Einsatz. Im militärischen Bereich werden autonome Unterwasserfahrzeuge u. a. zu Aufklärungszwecken eingesetzt, beispielsweise zur Seeminenerkennung. Ähnlich wie ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (auch als ROVs bezeichnet) sind autonome Unterwasserfahrzeuge unbemannt, können im Unterschied zu den ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen ihre Aufgaben aber völlig autark ausführen und benötigen keine externe Steuerung.
Derartige autonome Unterwasserfahrzeuge werden üblicherweise von einem Mutterschiff im Wasser ausgesetzt und nach Abschluss der Mission wieder von dem Mutterschiff geborgen. Zum Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeugs kann beispielsweise das aus der EP 2 452 868 A1 bekannte Verfahren verwendet werden, bei welchem eine an Bord des autonomen Unterwasserfahrzeugs vorgehaltene Bergungsboje eingesetzt wird. Die
Bergungsboje wird nach Abschluss der Mission von dem autonomen Unterwasserfahrzeug ausgesetzt und treibt - über ein Seil mit dem Unterwasserfahrzeug verbunden - an der Wasseroberfläche. Mithilfe eines Krans des Mutterschiffs wird zunächst die Bergungsboje an Bord des Mutterschiffs verbracht und dann das an dem Seil hängende Unterwasserfahrzeug.
Bei diesem Verfahren hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die
Besatzungsmitglieder des Mutterschiffs eine Vielzahl manueller Tätigkeiten durchführen müssen, wie z. B. das Steuern des Krans, um die Boje mit dem Kran aufzunehmen, das Lösen der Boje von dem Kran und das anschließende Verbinden des Seils mit dem Kran, um das Unterwasserfahrzeug aufnehmen zu können. Das Verfahren ist daher anfällig für Bedienfehler der Besatzungsmitglieder. Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anfälligkeit für Bedienfehler beim Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs zu verringern.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Fangnetz zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs unter die Wasseroberfläche verbracht wird und ein mit dem Fangnetz verbundener Schallsender ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes durch das Unterwasserfahrzeug sendet.
Durch das von dem Schallsender gesendete Schallsignal kann das autonome
Unterwasserfahrzeug das Fangnetz orten. Es wird damit möglich, dass sich das autonome Unterwasserfahrzeug selbsttätig in Richtung des Fangnetzes bewegt. Das
Unterwasserfahrzeug kann in dem Fangnetz aufgenommen und dann geborgen werden. Es ist weder erforderlich, das Unterwasserfahrzeug manuell fernzusteuern noch ist es erforderlich, Vorrichtungen an einem das Unterwasserfahrzeug aufnehmendem Schiff, wie beispielsweise einen Kran, manuell zu steuern, um das Unterwasserfahrzeug aus dem Wasser aufzunehmen. Damit wird die Anzahl manueller Tätigkeiten beim Bergen des Unterwasserfahrzeugs reduziert und somit die Anfälligkeit für Bedienfehler verringert.
Bevorzugt wird das Fangnetz im Wasser bewegt. Beispielsweise kann das Fangnetz nach Art eines Schleppnetzes durch ein Schiff geschleppt werden, so dass eine Bergung des Unterwasserfahrzeugs während der Fahrt des Schiffs ermöglicht wird. Besonders bevorzugt weist das Fangnetz einen sackartigen Aufbau mit einer Öffnung auf, die derart ausgestaltet ist, dass das autonome Unterwasserfahrzeug durch die Öffnung in das Fangnetz eindringen und in dem Fangnetz gefangen werden kann. Das Fangnetz kann über im Bereich der Öffnung angeordnete Auftriebskörper und/oder Gewichte in einer Stellung gehalten werden, in welcher eine Öffnungsebene der Öffnung im Wesentlichen senkrecht zur
Wasseroberfläche angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Fangnetz, insbesondere über ein Seil oder mehrere Seile, mit einem Schwimmkörper verbunden, der an der
Wasseroberfläche schwimmt. Der Schwimmkörper kann derart mit einem Schiff verbunden sein, dass er von dem Schiff geschleppt wird. Bevorzugt ist der Schallsender an oder in dem Schwimmkörper angeordnet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Schallsignal von dem Unterwasserfahrzeug empfangen, so dass das Schallsignal an Bord des autonomen Unterwasserfahrzeugs ausgewertet werden kann. Zum Empfang des Schallsignals weist das Unterwasserfahrzeug bevorzugt einen Schallempfänger auf. Der Schallempfänger kann entweder eigens für den Empfang des Schallsignals des mit dem Fangnetz verbundenen Schallsenders vorgesehen sein oder als Teil einer Sonaranlage des autonomen
Unterwasserfahrzeugs ausgestaltet sein.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Herkunftsrichtung des empfangenen Schallsignals bestimmt wird, so dass Rückschlüsse auf die relative Position des Unterwasserfahrzeugs gegenüber dem Schallsender gezogen werden können. Zur Ermittlung der Herkunftsrichtung kann ein richtungssensitiver Schallempfänger an Bord des autonomen Unterwasserfahrzeugs vorgesehen sein. Bevorzugt wird anhand des
Schallsignals alternativ oder zusätzlich die Entfernung des Unterwasserfahrzeugs von dem Schallsender bestimmt. Die Bestimmung der Entfernung kann beispielsweise auf Grundlage von Änderungen der Herkunftsrichtung des Schallsignals erfolgen. Alternativ kann zur Entfernungsbestimmung ein Schallsender in dem autonomen Unterwasserfahrzeug angeordnet sein, über welchen ein Entfernungsbestimmungssignal gesendet wird. Über den Schallempfänger des autonomen Unterwasserfahrzeugs können von dem mit dem Fangnetz verbundenen Schallsender reflektierte oder zurückgesendete Schallsignale empfangen werden und es kann somit auf die Entfernung zwischen Schallsender und
Unterwasserfahrzeug geschlossen werden.
Bevorzugt bestimmt das Unterwasserfahrzeug anhand des Schallsignals die Position des Schallsenders und/oder die Position des Fangnetzes. Die Bestimmung der Position des Schallsenders und/oder des Fangnetzes kann auf Grundlage der ermittelten
Herkunftsrichtung des Schallsignals und der ermittelten Entfernung von dem Schallsender erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung empfängt ein mit dem Fangnetz verbundener Schallempfänger Schallsignale des autonomen Unterwasserfahrzeugs. Zusätzlich zu dem Schallsender kann ein mit dem Fangnetz verbundener Schallempfänger vorgesehen sein, um eine bidirektionale Kommunikation mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug zu ermöglichen. Anhand einer bidirektionalen Kommunikationsverbindung zwischen dem autonomen Unterwasserfahrzeug und dem mit dem Fangnetz verbundenen Schallender und Schallempfänger kann die Bestimmung der Position von Schallsender und/oder Fangnetz durch das autonome Unterwasserfahrzeug verbessert werden. Der mit dem Fangnetz verbundene Schallsender und der mit dem Fangnetz verbundene Schallempfänger können bevorzugt zusammen in einem Schallmodem integriert sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das autonome Unterwasserfahrzeug in eine vorgegebene Position vor dem Fangnetz, insbesondere vor der Öffnung des Fangnetzes, bewegt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das autonome Unterwasserfahrzeug derart ausgebildet ist, dass es sich anhand der ermittelten Position des Schallsenders und/oder des Fangnetzes selbsttätig in den Bereich vor dem Fangnetz bewegt. Das autonome Unterwasserfahrzeug kann eine mit dem Schallempfänger gekoppelte Steuereinrichtung aufweisen, über welche Steuerbefehle erzeugt werden, die das Unterwasserfahrzeug in den Bereich vor der Öffnung des Fangnetzes steuern. Bevorzugt wird die Geschwindigkeit des autonomen Unterwasserfahrzeugs derart an die
Geschwindigkeit des Fangnetzes angepasst, dass sich das Unterwasserfahrzeug in einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu dem Fangnetz befindet. Bei einem Verfahren, bei dem der Schallsender in oder an einem mit dem Fangnetz verbundenen Schwimmkörper angeordnet ist, kann das autonome Unterwasserfahrzeug in eine vorgegebene Stellung unterhalb des Schwimmkörpers bewegt werden, so dass sich das autonome
Unterwasserfahrzeug im Bereich vor dem Fangnetz befindet.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das autonome Unterwasserfahrzeug nach Erreichen der vorgegebenen Position vor dem Fangnetz antriebslos geschaltet wird und es in dem Fangnetz aufgenommen wird. Der Antrieb des autonomen Unterwasserfahrzeugs kann nach Erreichen der vorgegebenen Position vor dem Fangnetz abgeschaltet werden, so dass das Unterwasserfahrzeug durch das bewegte, dem Unterwasserfahrzeug nachfolgende Fangnetz eingefangen wird. Alternativ kann das autonome Unterwasserfahrzeug durch seinen Antrieb in Richtung des Fangnetzes beschleunigt werden, nachdem die vorgegebene Position vor dem Fangnetz erreicht wird.
Vorteilhafterweise wird das Fangnetz aus dem Wasser eingeholt, so dass das in dem Fangnetz aufgenommene autonome Unterwasserfahrzeug geborgen werden kann. Zum Einholen des Fangnetzes kann das Fangnetz beispielsweise mittels einer Seilwinde aus dem Wasser gezogen werden. Bevorzugt ist die Seilwinde an einem Kran angeordnet, so dass das Fangnetz zusammen mit dem Unterwasserfahrzeug über die Wasseroberfläche gehoben werden kann. Durch das Einholen des Fangnetzes ist es nicht erforderlich, das autonome Unterwasserfahrzeug oder eine mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug verbundene Boje mit einem Kran zu Greifen. Bei einer Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs aus dem Wasser ist zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ein unter die Wasseroberfläche
verbringbares Fangnetz zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs und ein mit dem Fangnetz verbundenen Schallsender vorgesehen, durch welchen ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes durch das Unterwasserfahrzeug sendbar ist.
Bei der Vorrichtung ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass der Schallsender an oder in einem mit dem Fangnetz verbundenen Schwimmkörper angeordnet ist. Der Schwimmkörper kann von einem Schiff geschleppt werden und als Anbindungselement für das Fangnetz dienen, so dass das Fangnetz hinter dem Schwimmkörper hergezogen wird. Durch eine Anordnung innerhalb des Schwimmkörpers kann der Schallsender gegen die Einwirkungen von Wasser geschützt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeugsystem mit einem autonomen Unterwasserfahrzeug. Bei einem derartigen Fahrzeugsystem wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs vorgesehen wird.
Bei dem Fahrzeugsystem ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie bereits im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben worden sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugsystems weist das autonome Unterwasserfahrzeug einen Schallempfänger auf. Über den Schallempfänger des
Unterwasserfahrzeugs können die von dem mit dem Fangnetz verbundenen Schallsender gesendeten Schallsignale empfangen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das autonome Unterwasserfahrzeug einen Schallsender aufweisen, um mit einem mit dem Fangnetz verbundenen Schallempfänger zu kommunizieren und/oder um ein
Entfernungsbestimmungssignal zu senden.
Bei der Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs und dem
Fahrzeugsystem können neben den vorstehend genannten bevorzugten Ausgestaltungen auch die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten bevorzugten Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Die Zeichnung illustriert dabei lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränkt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsystem mit einem autonomen
Unterwasserfahrzeug und einer Vorrichtung zum Bergen des Unterwasserfahrzeugs in einer schematischen Darstellung. Ausführungsform der Erfindung
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsystem 1 mit einem autonomen
Unterwasserfahrzeug 15 dargestellt. Bei dem autonomen Unterwasserfahrzeug 15 handelt es sich um ein militärisches Unterwasserfahrzeug, welches zu Aufklärungszwecken eingesetzt wird. Das autonome Unterwasserfahrzeug 15 kann vorgegebene Aufgaben selbstständig ausführen, d.h. ohne eine Steuerung oder Fernsteuerung. Hierzu weist das autonome Unterwasserfahrzeug 15 eine Steuereinrichtung 19 auf, die programmierbar ist und in welcher ein das Unterwasserfahrzeug während seines Einsatzes steuerndes
Programm, z.B. in Form einer Software, hinterlegt ist. Das autonome Unterwasserfahrzeug 15 kann insofern vor der Durchführung einer militärischen Mission programmiert werden. Das autonome Unterwasserfahrzeug 15 wird durch ein als Schiff 2 ausgebildetes
Wasserfahrzeug in einen Einsatzbereich verbracht, in welchem eine Mission ausgeführt werden soll. Nach der Ankunft im Einsatzbereich wird das autonome
Unterwasserfahrzeug 15 zu Wasser gelassen. Im Wasser bewegt sich das
Unterwasserfahrzeug 15 autonom und führt die vorgesehenen Aufgaben autonom aus.
Nach Abschluss der Mission ist es erforderlich, dass autonome Unterwasserfahrzeug 15 aus dem Wasser einzuholen. Zur Bergung des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 kommt eine Vorrichtung 14 sowie ein Verfahren zur Anwendung, bei welchem Bedienfehler durch Besatzungsmitglieder weitestgehend vermieden werden können. Hierbei wird ein zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs 15 geeignetes Fangnetz 12 unter die
Wasseroberfläche W verbracht. Ferner ist ein mit dem Fangnetz 12 verbundener
Schallsender 7 vorgesehen, welcher ein Schallsignal aussendet, anhand dessen das Fangnetz 12 durch das autonome Unterwasserfahrzeug 15 geortet werden kann.
Das Fangnetz 12 ist sackartig ausgebildet und weist eine Öffnung 13 auf, durch die das autonome Unterwasserfahrzeug 15 in das Innere des Fangnetzes 12 gelangen kann. Im Bereich der Öffnung 13 ist an dem Fangnetz 12 mindestens ein Auftriebskörper 10 und/oder mindestens ein Gewicht 1 1 angeordnet. Vorzugsweise sind der mindestens eine
Auftriebskörper 10 und das mindestens eine Gewicht 1 1 gegenüberliegend am Rand der Öffnung 13 angeordnet. Durch die gegenüberliegende Anordnung des Auftriebskörpers 10 und des Gewichts 1 1 kann die Öffnung 13, in einer Lage unterhalb der Wasseroberfläche W gehalten werden, in welcher die Öffnungsebene der Öffnung 13 im Wesentlichen senkrecht zu der Wasseroberfläche W angeordnet ist.
Das Fangnetz 12 ist über als Seile 9 ausgebildete Verbindungsmittel mit einem
Schwimmkörper 5 verbunden, dessen Auftrieb derart bemessen ist, dass er an der
Wasseroberfläche W schwimmt. Der Schwimmkörper 5 ist über ein als Seil 4 ausgestaltetes Verbindungsmittel mit dem Schiff 2 verbunden und kann durch das Schiff 2 geschleppt werden. Das Seil 4 kann über eine an dem Schiff 2 angeordnete Seilwinde 3 ausgebracht und eingeholt werden. Durch die Anbindung des Fangnetzes 12 über den Schwimmkörper 5 an das Schiff 2 ist es möglich, das Fangnetz 12 nach Art eines Schleppnetzes zur Fischerei in einer vorgegeben Tiefe hinter dem Schiff 2 zu schleppen.
In dem Schwimmkörper 5 ist ein Schallmodem 6 angeordnet. Das Schallmodem 6 weist neben dem Schallsender 7 einen Schallempfänger 8 auf, so dass es mit dem
Schallmodem 6 möglich ist, Schallsignale sowohl zu senden als auch zu empfangen. Über das Schallmodem 6 kann eine bidirektionale Kommunikationsverbindung mit einem an Bord des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 angeordneten Schallmodem 16 hergestellt werden. Das Schallmodem 16 des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 weist ebenfalls einen Schallsender 17 und einen Schallempfänger 18 auf.
Nachfolgend sollen verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 aus dem Wasser beschrieben werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Fangnetz 12 durch das Schiff 2 im Wasser bewegt. Das Schiff 2 schleppt den Schwimmkörper 5 und damit auch das mit dem Schwimmkörper 5 verbundene Fangnetz 12. Durch den innerhalb des
Schwimmkörpers 5 angeordneten Schallsender werden, insbesondere kontinuierlich, Schallsignale abgegeben, die sich im Wasser ausbreiten. Die Schallsignale werden durch den Schallempfänger 18 des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 empfangen. Der Schallempfänger 18 ist richtungssensitiv ausgebildet, so dass die Herkunftsrichtung des Schallsignals durch Schallempfänger 18 ermittelt werden kann. Zusätzlich wird durch das autonome Unterwasserfahrzeug 15 die Entfernung zwischen dem Schallsender 7 und dem autonomen Unterwasserfahrzeug 15 bestimmt. Zur Entfernungsbestimmung sendet der Schallsender 17 des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 ein
Entfernungsbestimmungssignal, welches von dem Schallempfänger 8 des
Schwimmkörpers 5 empfangen wird. Bei Empfang des Entfernungsbestimmungssignals durch den Schallempfänger 8 des Schwimmkörpers 5 wird ein vorgegebenes Schallsignal durch den Schallsender 7 des Schwimmkörpers 5 gesendet. Beispielsweise kann das durch den Schallempfänger 8 empfangene Entfernungsbestimmungssignal durch den Schallsender 8 zurückgesendet werden, so dass eine Art Signalschleife gebildet wird. Über die Messung der Dauer zwischen dem Senden des Schallsignals durch den Schallsender 17 des
Unterwasserfahrzeugs 15 und dem Empfangen des Schallsignals durch den
Schallempfänger 18 des Unterwasserfahrzeugs 15 wird die Entfernung zwischen dem Schwimmkörper 5 und dem Unterwasserfahrzeug 15 ermittelt.
Anhand der ermittelten Herkunftsrichtung sowie der gemessenen Entfernung wird an Bord des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 die Position des Schallsenders 7 und damit auch die Position des Schwimmkörpers 5 ermittelt. Da die Länge der Seile 9 zwischen dem Schwimmkörper 5 und dem Fangnetz 12 bekannt ist, lässt sich aus der Position des
Schallsenders 7 auch auf die Position des Fangnetzes 12 schließen. Anhand der ermittelten Position des Schallsenders 7, bzw. des Schwimmkörpers 5 oder des Fangnetzes 12 wird das autonome Unterwasserfahrzeug 15 durch die Steuereinrichtung 19 derart gesteuert, dass es eine vorgegebene Stellung unterhalb des Schwimmkörpers 5, also eine Stellung im Bereich vor dem Fangnetz 12, einnimmt. Die Geschwindigkeit des autonomen
Unterwasserfahrzeugs 15 kann derart an die Geschwindigkeit des Schiffs 2, bzw. des Schwimmkörpers 5 oder des Fangnetzes 12 angepasst werden, dass sich das
Unterwasserfahrzeug 15 in einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu dem Fangnetz 12 befindet. Sobald das autonome Unterwasserfahrzeug 15 die vorgegebene Stellung unterhalb des Schwimmkörpers 5, bzw. im Bereich vor dem Fangnetz 12 erreicht hat, wird der Antrieb des Unterwasserfahrzeugs durch die Steuereinrichtung 19 abgeschaltet. Das autonome Unterwasserfahrzeug 15 reduziert dadurch seine Geschwindigkeit und wird von dem mit dem Schiff 2 bewegten Fangnetz 12 eingefangen. Schließlich wird das Fangnetz 12 über die Seilwinde 3 von dem Schiff 2 eingeholt, so dass das Fangnetz 12 zusammen mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug 15 an Bord des Schiffs 2 verbracht werden kann.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens zum Bergen des autonomen
Unterwasserfahrzeugs 15 ermittelt das autonome Unterwasserfahrzeug 15 die Position des Fangnetzes 12. Die Position des Fangnetzes 12 wird aus der ermittelten Position des Schallsenders 7 bzw. des Schwimmkörpers 5 und dem durch die Länge der Seile 9 zwischen dem Schwimmkörper 5 und dem Fangnetz 12 vorgegebenen Abstand ermittelt. Das autonome Unterwasserfahrzeug 15 wird mithilfe der Steuereinrichtung 19 in das Fangnetz 12 gesteuert. Sobald das autonome Unterwasserahrzeug 15 sich innerhalb des Fangnetzes 12 befindet, wird der Antrieb des Unterwasserfahrzeugs 12 abgeschaltet, um Beschädigungen des Fangnetzes 12 durch da Unterwasserfahrzeug 15 zu verhindern. Das Fangnetz 12 kann dann zusammen mit dem Unterwasserfahrzeug 15 an Bord des Schiffs 2 verbracht werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Bergen eines autonomen
Unterwasserfahrzeugs 15 aus dem Wasser mittels einer entsprechenden Vorrichtung 14 wird zunächst ein Fangnetz 12 zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs 15 unter die
Wasseroberfläche W verbracht. Ein mit dem Fangnetz 12 verbundener Schallsender 7 sendet ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes 12 durch das autonome
Unterwasserfahrzeug 15. Hierdurch kann das Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeugs 15 weitestgehend selbsttätig erfolgen, so dass die Anfälligkeit für Bedienfehler durch Besatzungsmitglieder verringert wird.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugsystem
2 Schiff
3 Seilwinde
4 Seil
5 Schwimmkörper
6 Schallmodem
7 Schallsender
8 Schallempfänger
9 Seil
10 Auftriebskörper
1 1 Gewicht
12 Netz
13 Öffnung
14 Bergevorrichtung
15 autonomes Unterwasserfahrzeug
16 Schallmodem
17 Schallsender
18 Schallempfänger
19 Steuereinrichtung
W Wasseroberfläche

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) aus dem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fangnetz (12) zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs (15) unter die Wasseroberfläche (W) verbracht wird und ein mit dem Fangnetz (12) verbundener Schallsender (7) ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes (12) durch das Unterwasserfahrzeug (15) sendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fangnetz (12) im Wasser bewegt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallsignal von dem autonomen Unterwasserfahrzeug (15) empfangen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herkunftsrichtung des empfangenen Schallsignals bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das autonome Unterwasserfahrzeug (15) anhand des Schallsignals die Position des Schallsenders (7) und/oder die Position des Fangnetzes (12) bestimmt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Fangnetz (12) verbundener Schallempfänger (8) Schallsignale des autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) empfängt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das autonome Unterwasserfahrzeug (15) in eine vorgegebene Position vor dem Fangnetz (12) bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das autonome Unterwasserfahrzeug (15) nach Erreichen der vorgegebenen Position vor dem Fangnetz (12) antriebslos geschaltet wird und es in dem Fangnetz (12) aufgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangnetz (12) aus dem Wasser eingeholt wird.
10. Vorrichtung zum Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) aus dem Wasser, gekennzeichnet durch ein unter die Wasseroberfläche (W) verbringbares Fangnetz (12) zur Aufnahme des Unterwasserfahrzeugs (15) und einen mit dem Fangnetz (12) verbundenen Schallsender (7), durch welchen ein Schallsignal zur Ortung des Fangnetzes (12) durch das Unterwasserfahrzeug (15) sendbar ist.
11 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender (7) an oder in einem mit dem Fangnetz (12) verbundenen Schwimmkörper (5) angeordnet ist.
12. Fahrzeugsystem mit einem autonomen Unterwasserfahrzeug (15), gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung (14) zum Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeugs (15) nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 .
13. Fahrzeugsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das autonome Unterwasserfahrzeug (15) einen Schallempfänger (18) und/oder einen Schallsender (17) aufweist.
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