WO2018086767A1 - Bergevorrichtung - Google Patents

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WO2018086767A1
WO2018086767A1 PCT/EP2017/063513 EP2017063513W WO2018086767A1 WO 2018086767 A1 WO2018086767 A1 WO 2018086767A1 EP 2017063513 W EP2017063513 W EP 2017063513W WO 2018086767 A1 WO2018086767 A1 WO 2018086767A1
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recovery device
underwater vehicle
autonomous
autonomous underwater
auv
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Gunnar Brink
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • B63B27/16—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of lifts or hoists
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/004—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned autonomously operating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
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    • B63G2008/008—Docking stations for unmanned underwater vessels, or the like

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a recovery device with increased range.
  • Preferred embodiments relate to a catamaran or SWATH (Twin Waterplane Area Twin Hull) recovery device with increased range.
  • SWATH vehicles are described, for example, in Wang, C, Y. Lin, Z. Hu, L. Geng and D. Li. "Hydrodynamic Analysis of a Swath Planing Usv Based on Cfd.” In OCEANS 2016 - Shanghai, 1 -4, 2016 examined.
  • the object of the present invention is to provide a recovery system which in itself offers an improved compromise of cost-effectiveness and operational capability.
  • Embodiments of the present invention provide a remote-controlled, semi-autonomous or autonomous recovery device having a drive configured to transport the recovery device along with the autonomous underwater vehicle over a long range, and with means for deployment and recovery.
  • an autonomous underwater vehicle does not necessarily have to be suspended from a mothership, but can also be suspended on land.
  • a recovery device which has a drive concept for a long range and at the same time is suitable for transporting, suspending and recovering an autonomous underwater vehicle. It is advantageous in this case that the autonomous underwater vehicle can no longer operate only in the vicinity of the mothership, but can also be sent independently from the same over many kilometers / nautical miles from land. As a result, the use of expensive mother ships can be largely avoided.
  • a long range usually means a range in the range of 500 nautical miles or even 1000 nautical miles. In general, a long range means at least 5 nautical miles or 12 nautical miles, or in the smallest case around the five nautical miles.
  • the drive of the recovery device comprises either an internal combustion engine with a sufficiently large fuel tank, eg 100 or 500 liters, to achieve the high range or an electric motor with a sufficiently large-sized battery.
  • a battery it is also possible to provide a generator with a corresponding fuel tank.
  • an energy generator such as a solar cell can be arranged on the autonomous underwater vehicle, which generates the necessary energy for transport or generally for the operation.
  • the recovery device comprises a control that ensures the autonomous or semi-autonomous operation.
  • This control can access a sensor system, which is also part of the recovery device.
  • This sensor may include, for example, cameras or GPS sensors.
  • the controller may be configured not only to partially autonomously or autonomously control the route, but also to maneuver such as e.g. perform the landing maneuver.
  • the controller is also adapted to operate autonomously, e.g. if the investigation area for the autonomous underwater vehicle is reached, suspend it and recover it after the mission has been completed.
  • the recovery device comprises means, e.g. Fender, to allow the recovery device to land, e.g. to a bridge, or to a mothership can create.
  • the autonomous recovery device for the autonomous underwater vehicle serves as a charging station.
  • energy can be taken from the autonomous recovery device and transferred to the autonomous underwater vehicle, so that it performs several missions in succession.
  • the autonomous underwater vehicle can exchange not only energy but also data with the autonomous underwater vehicle and transmit it, for example, to a base station.
  • the autonomous recovery device forms a kind of repeater, e.g. on radio basis, for the autonomous underwater vehicle.
  • the recovery device may comprise means which make it possible to improve the location of the AUV, in particular in underwater operation.
  • These include, for example, transmitter and receiver or a so-called hydrophone, which, for example, forward the GPS signals under water.
  • transmitters and receivers or the hydrophone are arranged under the water surface and allow the location according to the principle of USBL (ultra-short baseline) or LBL (long baseline) concepts.
  • the recovery device has two hulls (Katamaranform or SWATH shape) and between the two hulls arranged (fixed) safety net for receiving an autonomous underwater vehicle, the safety net is lowered from a non-lowered state to a lowered state, so that the autonomous vessel in the lowered state can be received and transported in the non-lowered state.
  • the reverse movement from the lowered and not lowered state is then carried out during the actual recovery process.
  • This principle offers two major advantages, namely that the catamaran moves with the waves, so that an AUV can be safely and reliably salvaged even at high seas.
  • the network is e.g. by means of one or more electric winches / motors lowered and raised, so that here no additional action of personnel is necessary.
  • the recovery device is extended by having a winch for retrieving the AUV in the space between the two hulls.
  • a winch for retrieving the AUV in the space between the two hulls.
  • hooks on the AUV or on a pop-up nose can be hung in the wind.
  • Fig. 1a is a schematic representation of a recovery device according to the basic embodiment
  • Fig. 1 b is a schematic flow diagram for illustrating the method in
  • Fig. 2a, b three-dimensional representations of the recovery device when recovering a
  • 4 is a schematic representation of an autonomous recovery device with extended range.
  • FIG. 1 a shows a recovery device 10 in the form of a catamaran with two hulls 12 a and 12 b and a safety net 14 arranged between the two hulls for recovering an AUV 16.
  • the two hulls 12a and 12b are arranged substantially in parallel, so that a gap 12z is established between the two hulls 12a and 12b.
  • the AUV 16 retract. It should be noted that the retraction either from the front, i. from the bow side or from the rear, i. from the aft, it is also possible, preferably, for the gap 12z to be open on both sides.
  • step 1 10 "lowering the safety net” of the method 100 for "recovery of an autonomous underwater vehicle” shown in FIG.
  • the AUV 16 can be recovered by means of the network 14.
  • the previously drained net 14 is then transferred from a lowered position, in which the net drives under the water surface, into a non-lowered position (compare step 120 "lifting the safety net 14"), in which the AUV 16 is retrieved in the network 14.
  • the method may also include the optional step of "retrieving the AUV” 30 or "AUV retracting" 130.
  • the net 14 extends over the entire gap 12z, ie from the first hull 12a to the second hull 12a, and preferably also over the entire length of the AUV 16.
  • the transfer from the lowered to the non-lowered position is more preferable Way motor, which is just recovered by lifting the network 14 AUV.
  • the AUV 16 can be transported and then put back into the water at a later date.
  • the recovery device 10 is comparable in dimensions to the AUV 16, both elements 10 and 16 behave similarly with respect to the swell. Thus, it is advantageously possible that the AUV 16 can be salvaged even in high seas.
  • the recovery device 10 can then be obtained together with the AUV 16 on the mother ship.
  • a conventional crane or a recovery device for a dinghy can be used.
  • the catamaran 10 are either eyelets for hooking the catamaran 10 or simple engagement surfaces, such as. to provide the underside of the catamaran 10 over which the recovery means of the mothership can retrieve the catamaran 10 together with AUV 16. Since the AUV 16 is disposed in the space 12z between the two hulls 12a and 12b, the AUV 16 is outwardly, e.g. protected against collision with the ship's wall.
  • Fig. 2a shows the recovery device 10 'with the two hulls 12a and 12b arranged in the space 12z net 14, which is in the deflated position.
  • This deflated position can be seen in particular from Fig. 2b, which represents the safety net 14 as a U-shaped between the two hulls driving under the water surface 1 1 o.
  • the "draft of the network 14 is selected such that the AUV 16 can enter safely.
  • the hulls 12a and 12b are rigidly connected to each other by means of rods 12s1 and 12s2.
  • rods 12s1 and 12s2 are rigidly connected to each other by means of rods 12s1 and 12s2.
  • the fixed net 14 of the catamaran 10 or of the SWATH 10 is motorized, ie raised by means of hoisting, for example, so that the AUV 16 is out of the water, ie over the water surface 1 1 o.
  • FIGS. 3a and 3b Three-dimensional representations of the recovery device 10 'are shown in FIGS. 3a and 3b, with 3a showing the aft view and 3b the bow view.
  • the recovery device 10 ' has the dimensions LOA 5m x LPP 4.5m, B 2,786m, T 0,430m, at ⁇ 1, 45m 3, D 1, 05m. This results in a total weight of 1, 584 1.
  • the safety net 14 is drained respectively.
  • Fig. 3a and 3b the safety net 14 is drained respectively.
  • 3c shows a top view, 3d a side view and de rear view of the recovery device 10 ', wherein in each case the autonomous underwater vehicle 16 is already retracted into the space 12z.
  • the recovery device 10 ' is motorized and has on each fuselage side (12a and 12b) depending on a drive motor 21 a and 21 b, here two outboard motor (eg two 15 hp motors or electric drives in combination with batteries or rechargeable batteries).
  • This outboard motor may either be pivotable to allow rudder functionality or simply be differently controlled in its output power so as to allow maneuvering of the recovery device 10 '.
  • the recovery device 10 ' has a control station 22 by means of which the recovery device 10' can be controlled (i.e., maneuvered and the recovery operation performed).
  • a second control station such as. the control stand 23 provided on the bow side may be provided for a second member of the ship's crew, for example pulling the AUV into the space 12z.
  • a winch 24 can also be used to pull in, by means of which a rope of the AUV 16 can be caught and caught up. Proceeding from this, the recovery process is as follows: • Catamaran 10 'is let into the water
  • winches 14a and 14b are provided for raising and lowering the net.
  • Each winch 14a and 14b can have a lifting capacity of 4.3 tons.
  • each bug 12a and 12b two eyelets, by means of which the catamaran 10 'can be obtained on the mothership.
  • These eyelets 25a-d are shown in Fig. 3b.
  • the two hulls 12a and 12b can be pushed together according to further embodiments, as can be seen from Fig. 3f. Based on the catamaran shape, the recovery device 10 'is still safe in the water.
  • FIG. 4 shows a system 400 comprising an autonomous recovery device 410 and an autonomous underwater vehicle 420.
  • the autonomous recovery device 410 like the above-described recovery devices, comprises two hulls 412a and 412b, which are connected to one another via a linkage 414.
  • the safety net 416 or generally the catching means 416 is provided for the autonomous underwater vehicle 420.
  • the safety net 416 also includes optional swing body 422.
  • the autonomous recovery device 410 includes a sufficiently strong drive (not shown) and corresponding control means (not shown). Sufficient sized drives means that the range of this recovery device is extremely extended. The range may be several hundred kilometers or several hundred nautical miles, but at least 1, 5 or twelve nautical miles.
  • the preferred case is an action radius in the range of 50 or 500 nautical miles, starting from the dock, for example, a dock on land.
  • the controller may be configured to autonomously or at least partially autonomously control the autonomous recovery device 410. That is, the control, from being dropped to the recovery device 410 carrying the autonomous underwater vehicle 420 (above the waterline), to the deployment location of the autonomous underwater vehicle 420, then autonomously or partially autonomously, in accordance with extended embodiments, the underwater vehicle 420 suspend.
  • the recovery device 410 may be configured to retrieve the underwater vehicle 420 autonomously or partially autonomously. Reference is made to the system 400 'in the background, which shows just a recovery device in combination with an autonomous underwater vehicle when suspended.
  • the recovery device 410 may also support the communication and / or navigation of the autonomous underwater vehicle 420. In other words, this means that the autonomous recovery device 410 can thus forward navigation signal and / or radio signals from or to the autonomous underwater vehicle 420.
  • the recovery device 410 comprises communication means 417.
  • control data for the recovery device 410 and / or for the autonomous underwater vehicle 420 are exchanged via this antenna 417.
  • This antenna 417 is mounted on the linkage 414, for example.
  • the recovery device 410 may also have a GPS antenna 419.
  • the GPS antenna 419 serves for determining the position of the recovery device 410 and / or for determining the position of the autonomous underwater vehicle 420.
  • the recovery device 410 and / or the AUV 420 may be constructed, for example, as the units / systems explained with reference to FIGS. 1 a to 3 f.
  • the AUV 420 may be towed by the recovery device 410 on or below the water surface.
  • the above-explained "pop-off-nose" principle is suitable, ie that the AUV 420 has such a pop-off nose or other means for latching to the recovery device 410, which then by appropriate means for exposure and Bergen, such as a submerged fork.
  • the AUV 420 is then dragged over the distance (pop-off nose - fork) by the (autonomous) recovery and transport device 410.
  • the recovery device 10 may include transmitters and receivers disposed below the water surface 1100, e.g. belonging to a hydrophone have (not shown), which make it possible to assist the position determination of the AUVs in the dive operation.
  • the basis for such systems is the concept USBL (ultra-short baseline) or LBL (long baseline).
  • the recovery device 10' itself may have a GPS antenna, by means of which the position in the water can be determined. This GPS antenna or position determination is then used to assist in determining the position of the AUV during the dive process by knowing the position of the recovery device 10 'from which the signals for underwater location can be transmitted and received.
  • the recovery device 10 'mount device 10' may also be unmanned and be controlled for example via a radio or cable connection from the mothership. Alternatively, it would also be conceivable that an autonomous control of the recovery device is possible. According to further embodiments, the recovery device 410 may be configured to charge the autonomous underwater vehicle 420, ie, to supply it with electrical energy. Although in the above embodiments it has always been assumed that two prime movers, which are simultaneously provided for the control, it should be noted at this point that essentially one prime mover is sufficient, which can be combined with one rudder. Alternatively, gondola drives would be possible.

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Abstract

Eine fernsteuerbare, teilautonome oder autonome Bergevorrichtung (410) umfasst einen Antrieb sowie Mittel (14) zum Aussetzen und Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeuges (420). Der Antrieb ist derart dimensioniert, dass eine große Reichweite, wie z.B. größer 5 Seemeilen erreicht wird.

Description

BERGEVORRICHTUNG
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Bergevorrichtung mit erhöhter Reichweite. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Bergevorrichtung in Katamaran- oder SWATH-Form (Small Waterplane Area Twin Hull; Doppelrumpffahrzeug mit geringer Wasserlinienfläche) mit erhöhter Reichweite.
SWATH-Fahrzeuge sind beispielsweise in der Wang, C, Y. Lin, Z. Hu, L. Geng and D. Li. "Hydrodynamic Analysis of a Swath Planing Usv Based on Cfd." In OCEANS 2016 - Shanghai, 1 -4, 2016 untersucht.
Schiffskosten beherrschen die Meeresforschung mit Tauchbooten, wie z.B. autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV, autonomous underwater vehicle). Wissenschaftliche Schiffe und Vermessungsschiffe sind teuer weil sie hochspezialisierte Konstruktionen sind. Es würde die Kostensituation verbessern, wenn gewöhnliche„Low-Cost Versorgungsschiffe" in kurzer Zeit in ein Forschungsschiff umgewandelt könnten. Dies würde den Pool der verfügbaren Schiffe erhöhen und ermöglichen mit mehr AUVs in der Meeresforschung zu arbeiten. Somit würden sich die Kosten der Meereswissenschaft unter ökonomisch moto- vierten Vermessung bzw. Exploration reduzieren. Beim Einsatz von AUVs ist ein weiterer Kostentreiber das auf den wissenschaftlichen Schiffen bzw. Vermessungsschiffen eingesetzte Aussetz- und Bergesystem (LARS, lau- nch and recovery ystems). Derartige LARS haben eigene Kräne oder Rampen, die es ermöglichen bis zu starken Seegang (z.B. der Stufe 3, 4 oder höher) eine Bergung durchzuführen. Kosten für derartige LARS liegen regelmäßig über eine Million Euro pro System. Femer sind, wie bereits oben angesprochen, derartige LARS nicht auf beliebigen Schiffen anwendbar.
Eine für das Personal sehr aufwändige, technisch anspruchsvolle Methode kommt bei der Bundeswehr zum Einsatz. Hier werden Schlauchboote zur Bergung von Übungstorpedos eingesetzt. Dabei befindet sich der Boden des Schlauchbootes unter Wasser, so dass das Schlauchboot nach hinten offen ist. Taucher montieren ein Seil am Übungstorpedo, mit- tels welchem der Übungstorpedo in das Schlauchboot hineingezogen wird. Dieser Ansatz ist zwar recht einfach in Bezug auf die eingesetzten Mittel und verursacht aber erheblichen Aufwand beim Personal. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Bergesystem zu schaffen, welches an sich einen verbesserten Kompromiss aus Kosteneffizienz und Einsatzfähigkeit bietet.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine ferngesteuerte, teilautonome oder autonome Bergevorrichtung mit einem Antrieb, der ausgebildet ist, die Bergevorrichtung zusammen mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug über eine große Reichweite zu transportieren, und mit Mitteln zu Aussetzen und Bergen.
Kern der vorliegenden Erfindung ist es somit, dass erkannt wurde, dass ein autonomes Unterwasserfahrzeug nicht zwingend von einem Mutterschiff aus ausgesetzt werden muss, sondern auch von Land aus ausgesetzt werden kann. Hierzu wird entsprechend einem Aspekt dieser Erfindung eine Bergevorrichtung eingesetzt, die ein Antriebskonzept für eine große Reichweite hat und gleichzeitig dazu geeignet ist, ein autonomes Unterwasserfahrzeug zu transportieren, dieses auszusetzen und zu bergen. Vorteilhaft hierbei ist es dann, dass das autonome Unterwasserfahrzeug nicht mehr nur im Nahbereich um das Mutterschiff herum agieren kann, sondern auch unabhängig von selben über viele Kilometer / Seemeilen von Land aus losgeschickt werden kann. Hierdurch kann dann der Einsatz von kostenintensiven Mutterschiffen weitgehend vermieden werden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen heißt eine große Reichweite im Regelfall eine Reichweite im Bereich von 500 Seemeilen oder sogar 1000 Seemeilen. Im Allgemeinen heißt eine große Reichweite zumindest größer 5 Seemeilen oder 12 Seemeilen oder im kleinsten Fall um die fünf Seemeilen.
Entsprechend Ausführungsbeispielen umfasst der Antrieb der Bergevorrichtung entweder einen Verbrennungsmotor mit einem ausreichend großen Kraftstofftank, z.B. 100 oder 500 Liter, um die hohe Reichweite zu erreichen oder einen Elektromotor mit einer ausrei- chend großdimensionierten Batterie. Alternativ zu einer Batterie kann auch ein Generator mit einem entsprechenden Kraftstofftank vorgesehen sein. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann alternativ oder zusätzlich zu dem Energiespeicher auch ein Energiegenerator, wie z.B. eine Solarzelle auf dem autonomen Unterwasserfahrzeug angeordnet sein, die die notwendige Energie für den Transport oder allgemein für den Betrieb erzeugt.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die Bergevorrichtung eine Steuerung, die den autonomen bzw. teilautonomen Betrieb sicherstellt. Diese Steuerung kann auf eine Sensorik, die ebenfalls Teil der Bergevorrichtung ist, zugreifen. Diese Sensorik kann beispielsweise Kameras oder GPS-Sensoren umfassen.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, nicht nur die Wegstrecke teilautonom oder autonom zu steuern, sondern auch Manöver, wie z.B. das Anlegemanöver durchführen. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist die Steuerung auch dazu ausgebildet, autonom, z.B. wenn das Untersuchungsgebiet für das autonome Unterwasserfahrzeug erreicht ist, dasselbe auszusetzen und nach erfolgter Mission dieses wieder zu bergen.
Entsprechend wiederum weiteren Ausführungsbeispielen weist die Bergevorrichtung Mittel, wie z.B. Fender, auf, damit die Bergevorrichtung an Land, z.B. an einen Steg, oder an ein Mutterschiff anlegen kann.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen dient die autonome Bergevorrichtung für das autonome Unterwasserfahrzeug als Ladestation. So kann von der autonomen Bergevorrichtung Energie entnommen und in das autonome Unterwasserfahrzeug transferiert werden, so dass dieses mehrere Missionen nacheinander durchführt. Hierbei kann das autonome Unterwasserfahrzeug nicht nur Energie, sondern auch Daten mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug austauschen und diese beispielsweise an eine Basisstation übermitteln. Insofern bildet die autonome Bergevorrichtung einen Art Repeater, z.B. auf Funkbasis, für das autonome Unterwasserfahrzeug.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Bergevorrichtung Mittel umfassen, die es ermöglichen, die Ortung des AUVs, insbesondere im Unterwasserbetrieb zu verbessern. Hierzu zählen z.B. Sender und Empfänger bzw. ein sogenanntes Hydrophon, die z.B. die GPS-Signale unter Wasser weiterleiten. Diese Sender und Empfänger bzw. das Hydrophon sind unter der Wasseroberfläche angeordnet und ermöglichen die Ortung entsprechend dem Prinzip nach USBL (ultra-short baseline) bzw. LBL (long baseline) Konzepten.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen hat die Bergevorrichtung zwei Rümpfen (Katamaranform bzw. SWATH-Form) und einem zwischen den zwei Rümpfen angeordneten (festen) Fangnetz zum Aufnehmen eines autonomen Unterwasserfahrzeuges, Das Fangnetz ist von einem nicht abgesenkten Zustandes in einen abgesenkten Zustand absenkbar, so dass das autonome Wasserfahrzeug in dem abgesenkten Zustand aufnehmbar und in dem nicht abgesenkten Zustand transportierbar ist. Die umgekehrte Bewegung vom abgesenkten und nicht abgesenkten Zustand wird dann beim eigentlichen Bergevorgang durchgeführt. Dieses Prinzip bietet zwei wesentliche Vorteile, nämlich dass der Katamaran sich mit dem Wellengang mitbewegt, wodurch selbst bei hohem Seegang ein AUV sicher/zuverlässig geborgen werden kann. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist das Netz z.B. mittels einer oder mehreren elektrischen Winden / Motoren absenk- und hebbar, so dass hier keine zusätzliche Aktion von Personal notwendig ist.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist die Bergevorrichtung dadurch erweitert, dass dieselbe eine Winde zum Einholen des AUVs in den Zwischenraum zwischen den zwei Rümpfen hat. In die Winde können beispielsweise Haken des AUVs oder auf eine Pop-up-Nose eingehängt werden.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der Erfin- dung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Abbildungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a eine schematische Darstellung einer Bergevorrichtung gemäß dem Basisausführungsbeispiel;
Fig. 1 b ein schematisches Flussdiagramm zur Illustration des Verfahrens beim
Bergen;
Fig. 2a,b dreidimensionale Darstellungen der Bergevorrichtung beim Bergen eines
Unterwasserfahrzeuges gemäß erweiterten Ausführungsbeispielen; Fig. 3a-f weitere Darstellungen des Ausführungsbeispiels aus den Fig. 2a und 2b zur Illustration von optionalen Merkmalen; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer autonomen Bergevorrichtung mit er- weiterter Reichweite.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren im Detail erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung der auf- einander anwendbar bzw. austauschbar ist.
Fig. 1a zeigt eine Bergevorrichtung 10 in Form eines Katamarans mit zwei Rümpfen 12a und 12b sowie einem zwischen den zwei Rümpfen angeordneten Fangnetz 14 zum Bergen eines AUVs 16.
Bei dem Katamaran 10 sind die zwei Rümpfe 12a und 12b im Wesentlichen parallel angeordnet, so dass sich zwischen den zwei Rümpfen 12a und 12b ein Zwischenraum 12z einstellt. In diesem Zwischenraum kann das AUV 16 einfahren. Hierzu sei angemerkt, dass das Einfahren entweder von vorne, d.h. von der Bugseite aus oder von hinten, d.h. von Achtern aus, erfolgen kann, wobei es bevorzugter Weise auch möglich ist, dass der Zwischenraum 12z zu beiden Seiten geöffnet ist.
Die Funktionsweise der Bergevorrichtung 10 wird nun anhand des Bergeverfahrens 100, welches in Fig. 1 b dargestellt ist, erläutert. Die nachfolgende Darstellung geht davon aus, dass das Fangnetz 14 bereits unter die Wasseroberfläche herabgelassen ist (vgl. Schritt 1 10„Herablassen des Fangnetzes" des in Fig. 1 b dargestellten Verfahrens 100 zum„Bergen eines autonomen Unterwasserfahrzeugs").
Wenn das AUV 16 dann in den Zwischenraum 12z eingefahren ist, kann das AUV 16 mit- tels des Netzes 14 geborgen werden. Hierzu wird dann das im Vorfeld abgelassene Netz 14 von einer abgesenkten Position, in welcher das Netz unter der Wasseroberfläche treibt, in eine nicht-abgesenkte Position überführt (vgl. hierzu Schritt 120 „Heben des Fangnetzes 14"), in welcher dann das AUV 16 in dem Netz 14 geborgen ist. Das Verfahren kann auch den optionalen Schritt des„Einholen des AUVs" 30 bzw.„AUV fährt ein" 130 aufweisen. Hierzu erstreckt sich entsprechend Ausführungsbeispielen das Netz 14 über den gesamten Zwischenraum 12z, d.h. also von dem ersten Rumpf 12a zu dem zweiten Rumpf 12a und bevorzugter Weise auch über die gesamte Länge des AUVs 16. Das Überführen von der abgesenkten in nicht-abgesenkte Position erfolgt bevorzugter Weise motorisch, wobei durch das Anheben des Netzes 14 das AUV eben geborgen wird.
In dieser geborgenen Stellung kann das AUV 16 transportiert und dann zum späteren Zeitpunkt wieder in das Wasser abgesetzt werden.
Da die Bergevorrichtung 10 bezüglich ihren Dimensionen vergleichbar mit dem AUV 16 ist, verhalten sich beide Elemente 10 und 16 ähnlich in Bezug auf den Wellengang. Somit ist es vorteiihafterweise möglich, dass selbst bei hohem Wellengang das AUV 16 geborgen werden kann. In einem nachgelagerten Schritt kann dann die Bergevorrichtung 10 zusammen mit dem AUV 16 auf das Mutterschiff eingeholt werden. Beim Einholen des Katamarans 10 kann ein herkömmlicher Kran oder auch eine Bergevorrichtung für ein Schlauchboot eingesetzt werden. Beim Katamaran 10 sind hierfür entweder Ösen zum Einhaken des Katamarans 10 oder auch einfache Eingriffnahmeflächen, wie z.B. die Unterseite des Katamarans 10 vorzusehen, über welche die Bergemittel des Mutterschiffes den Katamaran 10 samt AUV 16 bergen können. Da das AUV 16 in dem Zwischenraum 12z zwischen den zwei Rümpfen 12a und 12b angeordnet ist, ist das AUV 16 nach außen hin, z.B. gegen Kollision mit der Schiffswand geschützt.
Bezugnehmend auf Fig. 2a und 2b wird nun der Einfahrvorgang erläutert.
Fig. 2a zeigt die Bergevorrichtung 10' mit den zwei Rümpfen 12a und 12b den in dem Zwischenraum 12z angeordneten Netz 14, welches in der abgelassenen Stellung ist. Diese abgelassene Stellung ist insbesondere aus Fig. 2b ersichtlich, die das Fangnetz 14 als U-förmig zwischen den zwei Rümpfen treibend unter der Wasseroberfläche 1 1 o darstellt. Hierzu ist der„Tiefgang des Netzes 14 derart gewählt, dass das AUV 16 sicher einfahren kann.
Um den Abstand zwischen den Rümpfen 12a und 12b sicherzustellen, sind diese mittels Stangen 12s1 und 12s2 starr miteinander verbunden. Somit ist also nicht nur in Tiefen- richtung, sondern auch in Breitensichtung genügend Platz im Zwischenraum 12z für das AUV 16 geschaffen. In dem nächsten Schritt wird, wie bereits Bezug nehmend auf Fig. 1 a und 1 b erläutert, das feste Netz 14 des Katamarans 10 bzw. des SWATH 10 motorisiert, d.h. z.B. mittels Winden angehoben, um so das AUV 16 aus dem Wasser, d.h. also über die Wasserober- fläche 1 1 o zu befördern.
Bezug nehmend auf Fig. 3a-3f werden optionale Merkmale der in Fig. 2a und 2b dargestellten Bergevorrichtung 10' erläutert. In Fig. 3a und 3b sind dreidimensionale Darstellungen der Bergevorrichtung 10' gezeigt, wobei 3a die Achtern Ansicht und 3b die Bugansicht zeigt. Die Bergevorrichtung 10' hat beispielsweise die Dimensionen LOA 5m x LPP 4,5 m, B 2,786 m, T 0,430 m, bei Δ 1 ,45 m3, D 1 ,05m. Hieraus ergibt sich ein Gesamtgewicht von 1 ,584 1. In Fig. 3a und 3b ist das Fangnetz 14 jeweils abgelassen. Fig. 3c zeigt eine Draufsicht, 3d eine Seitenansicht und de eine Heckansicht auf die Bergevorrichtung 10', wobei jeweils das autonome Unterwasserfahrzeug 16 bereits in den Zwischenraum 12z eingefahren ist. Wie anhand von Fig. 3a zu erkennen ist, ist die Bergevorrichtung 10' motorisiert und weist auf jeder Rumpfseite (12a und 12b) je einen Antriebsmotor 21 a und 21 b, hier zwei Au- ßenborder (z.B. zwei 15 PS Motoren oder Elektroantriebe in Kombination mit Batterien oder Akkus), auf. Dieser Außenborder kann entweder schwenkbar sein, um eine Ruderfunktionalität zu ermöglichen oder auch einfach hinsichtlich ihrer abgegebenen Leistung unterschiedlich gesteuert werden, um so ein Manövrieren der Bergevorrichtung 10' zu ermöglichen.
Des Weiteren weist entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen die Bergevorrichtung 10' einen Steuerstand 22 auf, mittels welchen die Bergevorrichtung 10' gesteuert (d.h. manövriert und der Bergevorgang durchgeführt) werden kann. Hierzu kann auch ein zweiter Steuerstand, wie z.B. der bugseitig vorgesehene Steuerstand 23 für ein zweites Mit- glied der Schiffsbesatzung vorgesehen sein, der beispielsweise das AUV in den Zwischenraum 12z hineinzieht.
Zum Hineinziehen kann auch eine Winde 24 vorgehen sein, mittels welcher ein Seil des AUVs 16 gefasst und eingeholt werden kann. Ausgehend hiervon stellt sich dann der Bergevorgang wie folgt dar: • Katamaran 10' wird ins Wasser gelassen
• AUV stößt„Pop-up Mose" aus
• Katamaran 10' nähert sich der treibenden Leine
• Bootsmann fängt die treibende Leine mit einem Boothaken
· Bootsmann führt die Leine zwischen den Rümpfen durch
• Bootsmann schleppt AUV 16 in Bergeposition zwischen den Rümpfen
• Mit den Winden wird das Netz unter dem AUV 16 hochgezogen und das AUV 16 in Lagerposition verzurrt
• Der Katamaran 10' fährt zurück zum Mutterschiff
· Der Katamaran 10' wird am Kran befestigt und geborgen
• Die Rümpfe des Katamarans 10' schützen das AUV gegen Schläge gegen die Schiffswand
In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Winde 14a und 14b zum Heben und Senken des Netzes vorgesehen. Jede Winde 14a und 14b kann ein Hubvermögen von 4,3 t haben.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispieien weist jeder Bug 12a und 12b zwei Ösen auf, mittels welchen der Katamaran 10' auf das Mutterschiff eingeholt werden kann. Diese Ösen 25a-d sind in Fig. 3b dargestellt.
Wenn kein AUV 16 in dem Zwischenraum 2z angeordnet ist, können die zwei Rümpfe 12a und 12b entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen zusammengeschoben werden, wie aus Fig. 3f ersichtlich wird. Ausgehend von der Katamaranform liegt die Bergevorrichtung 10' immer noch sicher im Wasser.
Fig. 4 zeigt ein System 400 umfassend eine autonome Bergevorrichtung 410 sowie ein autonomes Unterwasserfahrzeug 420. Die autonome Bergevorrichtung 410 um- fasst, wie die oben erläuterten Bergevorrichtungen zwei Rümpfe 412a und 412b, die über ein Gestänge 414 miteinander verbunden sind. An dem Gestänge 414 ist das Fangnetz 416 bzw. allgemein die Fangmittel 416 für das autonome Unterwasserfahrzeug 420 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Fangnetz 416 auch noch optionale Schwungkörper 422 auf. Die autonome Bergevorrichtung 410 umfasst einen ausreichend stark dimensionierten Antrieb (nicht dargestellt) sowie entsprechende Steuerungsmittel (nicht dargestellt). Ausreichende dimensionierte Antriebe bedeutet, dass die Reichweite dieser Bergevorrichtung extrem erweitert ist. Die Reichweite kann mehrere Hundert Kilometer bzw. mehrere hundert Seemeilen, aber mindestens 1 , 5 oder zwölf Seemeilen betragen. Der bevorzugte Fall ist ein Aktionsradius im Bereich von 50 oder 500 Seemeilen, ausgehend von der Anlegestelle, z.B. einer Anlegestelle an Land. Damit die Bergevorrichtung 410 nicht auf einen Funkbetrieb angewiesen ist, kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, die autonome Bergevorrichtung 410 autonom oder zumindest teilautonom zu steuern. Das heißt also, dass die Steuerung von dem Ablegen an die Berge- Vorrichtung 410, die das autonome Unterwasserfahrzeug 420 (oberhalb der Wasserlinie) trägt, bis zum Einsatzort des autonomen Unterwasserfahrzeugs 420 manövriert, um dann entsprechend erweiterten Ausführungsbeispielen sogar autonom oder teilautonom das Unterwasserfahrzeug 420 auszusetzen. Weiter kann die Bergevorrichtung 410 dazu ausgebildet sein, das Unterwasserfahrzeug 420 wieder autonom oder teilau- tonom entsprechend zu bergen. An dieser Stelle sei auf das System 400' im Hintergrund verwiesen, das eben eine Bergevorrichtung in Kombination mit einem autonomen Unterwasserfahrzeug beim Aussetzen zeigt.
Während der Mission des autonomen Unterwasserfahrzeugs 420 kann die Bergevor- richtung 410 auch die Kommunikation und/oder Navigation des autonomen Unterwasserfahrzeuges 420 unterstützen. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass die autonome Bergevorrichtung 410 also Navigationssignaie und/oder Funksignale von oder zu dem autonomen Unterwasserfahrzeug 420 weiterleiten kann. An dieser Stelle sei auf das System 400" verwiesen, das eine Bergevorrichtung zu dem Zeitpunkt zeigt, zu welchem das autonome Unterwasserfahrzeug sich auf einer Mission befindet, während die Bergevorrichtung im Missionsgebiet bis zur Bergung wartet.
Um mit einer Basisstation, wie z.B. einer Basisstation an Land, kommunizieren zu können, umfasst entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen die Bergevorrichtung 410 Kommunikationsmittel 417. Über diese Antenne 417 werden beispielsweise Steuerungsdaten für die Bergevorrichtung 410 und/oder für das autonome Unterwasserfahrzeug 420 ausgetauscht. Diese Antenne 417 ist beispielsweise auf dem Gestänge 414 angebracht. Zusätzlich kann die Bergevorrichtung 410 auch noch eine GPS- Antenne 419 aufweisen. Die GPS-Antenne 419 dient zur Positionsbestimmung der Bergevorrichtung 410 und/oder zur Positionsbestimmung des autonomen Unterwasserfahrzeuges 420. Die Bergevorrichtung 410 und/oder das AUV 420 kann z.B. so aufgebaut sein, wie die bezugnehmend Fig. 1 a bis 3f erläuterten Einheiten / Systeme. Auch wenn bei obigen Ausführungsbeilspielen bevorzugt davon ausgegangen wurde, dass das AUV 420 oberhalb oder zumindest auf der Wasseroberfläche transportiert wird, sei angemerkt, dass dies nicht zwingend erforderlich. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das AUV 420 von der Bergevorrichtung 410 auf oder unter der Wasseroberfläche hinterhergeschleppt werden. Hierzu eignet sich das oben erläuterte „Pop-Off-Nose"-Prinzip. D.h. also, dass das AUV 420 eine derartige Pop-Off-Nase o- der andere Mittel zum Einklinken an die Bergevorrichtung 410 hat, die dann durch entsprechende Mittel zum Aussetzen und Bergen, wie z.B. eine unter Wasser befindliche Gabel, gefasst werden. Über diese Verbindung (Pop-Off-Nase - Gabel) wird dann das AUV 420 von der (autonomen) Berge-( und Transport Vorrichtung 410 über die Distanz mitgeschleppt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Bergevorrichtung 10' unter der Wasseroberfläche 1 1 o angeordnete Sender und Empfänger, z.B. zugehörig zu einem Hydrophon aufweisen (nicht dargestellt), die es ermöglichen, die Positionsbestimmung des AUVs im Tauchbetrieb zu unterstützen. Grundlage für derartige Systeme bietet das Konzept USBL (ultra-short baseline) oder LBL (long baseline).
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann zur Positionsbestimmung der Bergevorrichtung 10' die Bergevorrichtung 10' selbst eine GPS-Antenne aufweisen, um mittels welcher die Position im Wasser bestimmt werden kann. Diese GPS- Antenne bzw. Positionsbestimmung dient dazu, dann die Positionsbestimmung des AUVs beim Tauchvorgang darin zu unterstützen, dass die Position der Bergevorrichtung 10' bekannt ist, von welcher die Signale für die Unterwasserortung gesendet und empfangen werden können.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Bergevorrichtung 10'Bergevorrichtung 10' auch unbemannt sein und beispielsweise über eine Funk- o- der Kabelverbindung vom Mutterschiff aus gesteuert werden. Alternativ wäre es auch denkbar, dass eine autonome Steuerung der Bergevorrichtung möglich ist. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Bergevorrichtung 410 ausgebildet sein, um das autonome Unterwasserfahrzeug 420 zu laden, d.h. mit elektrischer Energie zu versorgen. Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen immer davon ausgegangen wurde, dass zwei Antriebsmaschinen, die gleichzeitig der Steuerung dienend vorgesehen sind, sei an dieser Stelle angemerkt, dass im Wesentlichen eine Antriebsmaschine ausreicht, die mit einem Ruder kombiniert werden kann. Alternativ hierzu wären auch Gondelantriebe möglich.
Bezugnehmend auf oben genannte Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, dass diese bevorzugter Weise im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurde, wobei weitere Ausführungsbeispiele ein entsprechendes Verfahren schaffen. Eine Beschreibung der einzelnen Merkmale aus den Vorrichtungsbeschreibungen stellt auch eine entsprechende Beschreibung der Merkmale zu den zugehörigen Verfahrensschritten dar.
Obige Ausführungsbeispiele dienen nur zur Instruktion und schränken den Schutzbereich nicht ein. Der Schutzbereich wird durch die nachfolgenden Patentansprüche de- finiert.

Claims

Patentansprüche
1. Bergevorrichtung (410) für ein autonomes Unterwasserfahrzeug (420) mit folgen- den Merkmalen: einem Antrieb, der ausgebildet ist, um die Bergevorrichtung (410) zusammen mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug (420) über eine große Reichweite zu transportieren; und Mittel zum Aussetzen und Bergen des autonomen Unterwasserfahrzeuges
(420), wobei die Bergevorrichtung (410) ausgebildet ist, um ferngesteuert, teilautonom oder autonom betrieben zu werden.
2. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 1 , wobei die Reichweite eine Reichweite größer 5 Seemeilen ist. 3. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Antrieb ein Verbrennungsmotor zum Fortbewegen der Bergevorrichtung (410) sowie ein Kraftstofftank mit einem Fassungsvermögen für die Reichweite aufweist.
4. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Antrieb einen Elekt- romotor zum Fortbewegen der Bergevorrichtung (410) umfasst.
5. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 4, wobei die Bergevorrichtung (410) eine Batterie mit einer Kapazität für große Reichweite und/oder einen Generator in Kombination mit einem Kraftstofftank mit einem Fassungsvermögen für die Reich- weite aufweist.
6. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Bergevorrichtung (410) Mittel zur Energieerzeugung aufweist. 7. Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bergevorrichtung (410) Mittel zur Steuerung in Form eines Ruders, zumindest einer drehbaren Antriebsgondel und/oder in Form von mindestens zwei nebeneinander angeordneten Schiffsschrauben umfasst.
8. Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berge- Vorrichtung eine Sensorik sowie eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um ausgehend von Daten von der Sensorik eine teilautonome oder autonome Steuerung der Bergevorrichtung (410) vorzunehmen.
9. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um die Bergevorrichtung (410) autonom an Land und/oder an einem Steg und/oder an einem Mutterschiff anzulegen.
10. Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um das autonome Unterwasserfahrzeug (420) autonom auszusetzen und/oder zu bergen.
1 1 . Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bergevorrichtung (410) einen GPS-Empfänger oder GNSS-Empfänger (419) als Sensorik aufweist.
12. Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bergevorrichtung (410) einen Repeater aufweist, der ausgebildet ist, um Navigationssignale und/oder Steuersignale an das autonome Unterwasserfahrzeug (420) weiterzuleiten.
13. Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bergevorrichtung (410) ausgebildet ist, um das autonome Unterwasserfahrzeug (420) mit elektrischer Energie zum Laden des autonomen Unterwasserfahrzeuges (420) zu versorgen.
14. Bergevorrichtung (410) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bergevorrichtung (410) zwei Rümpfe (412a und 412b) und ein zwischen den zwei Rümpfen (412a und 412b) angeordnetes Fangnetz (416) zum Aufnehmen des autonomen Unterwasserfahrzeuges (420) aufweist, wobei das Fangnetz (416) von einem nicht abgesenkten Zustand des Fangnetzes (416) in einen abgesenkten Zustand des Fangnetzes absenkbar ist, so dass das autonome Unterwasserfahrzeug in dem abgesenkten Zustand ausgesetzbar und aufnehmbar und in dem nicht abgesenkten Zustand transportierbar ist.
Bergevorrichtung (410) gemäß Anspruch 14, wobei die Bergevorrichtung (410) Mittel zur Positionsbestimmung und/oder einen unter Wasser angeordneten Sender und einen unter Wasser angeordneten Empfänger und/oder ein unter Wasser angeordnetes Hydrophon aufweist, so dass die Position des autonomen Unterwasserfahrzeuges beim Tauchgang bestimmbar ist.
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