WO2021170855A1 - Modulares unterwasserfahrzeug mit zueinander ausrichtbaren modulen - Google Patents

Modulares unterwasserfahrzeug mit zueinander ausrichtbaren modulen Download PDF

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WO2021170855A1
WO2021170855A1 PCT/EP2021/054943 EP2021054943W WO2021170855A1 WO 2021170855 A1 WO2021170855 A1 WO 2021170855A1 EP 2021054943 W EP2021054943 W EP 2021054943W WO 2021170855 A1 WO2021170855 A1 WO 2021170855A1
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WO
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underwater vehicle
underwater
modules
vehicle
carrier
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PCT/EP2021/054943
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English (en)
French (fr)
Inventor
Arturo Benjamin MENESES
Original Assignee
Rosen Swiss Ag
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Publication date
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Priority to NO20220916A priority patent/NO20220916A1/en
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
    • B08B1/12—Brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
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    • B08B1/165—Scrapers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B25J9/065—Snake robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B81/00—Repairing or maintaining vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/005—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled
    • B63G2008/007—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled by means of a physical link to a base, e.g. wire, cable or umbilical

Definitions

  • the invention relates to an underwater vehicle for cleaning, inspecting and / or monitoring underwater structures.
  • Such underwater vehicles are unmanned and are used as a remotely operated vehicle (ROV) or as an autonomous underwater vehicle (AUV).
  • ROV remotely operated vehicle
  • AUV autonomous underwater vehicle
  • Such an underwater vehicle is shown, for example, in WO 2016/055408 A1. It has several modules that are connected to one another and can be aligned relative to one another. The modules that can be aligned with one another are used to move the submarine vehicle forward underwater.
  • US 2018/0021945 A1 shows an underwater vehicle for the inspection, maintenance and repair of underwater structures with several modules that are connected to one another and can be aligned relative to one another.
  • the underwater vehicle has a propeller and thruster modules.
  • the underwater vehicle formed an autonomous robotic arm.
  • the object of the present invention is to further develop an underwater vehicle in such a way that it can carry out the tasks of cleaning, inspection and / or monitoring in an improved manner.
  • this object is achieved in that the underwater vehicle has a plurality of mutually alignable modules which are arranged one behind the other, the underwater vehicle from an elongated movement configuration to a U-shaped, C-shaped, spiral and / or ring-shaped working configuration and is transferable back.
  • the modules are movably connected in particular via connecting elements such as joint arrangements, couplings or elastomer elements, with at least one connecting element being arranged between each two modules.
  • the watercraft has configuration sensors that can be used to detect the alignment of the modules with respect to one another.
  • the modules are aligned to one another in particular by motors that act via the respective connecting elements and thus align adjacent modules relative to one another, and / or by propulsion elements arranged on or in the respective modules, through which the position and / or direction of movement of the modules in the Water and thus also the alignment of the individual modules to one another can be influenced.
  • the underwater vehicle also has a control unit in which, in particular, data from the configuration sensors can be recorded and evaluated and which is set up to bring about the transfer of the watercraft into different configurations, in particular by the control unit transmitting suitable control signals to the motors and / or propulsion elements.
  • control commands can be determined in particular as a function of at least one position sensor, via which the position of the underwater vehicle can be determined relative to the underwater structure to be cleaned, inspected and / or monitored or absolutely based on the environment.
  • Such an underwater vehicle is very maneuverable due to the elongated movement configuration and is able to pass through comparatively small openings in order to get to the underwater structure to be examined.
  • the underwater vehicle In a U-shaped, C-shaped, spiral and / or ring-shaped working configuration, the underwater vehicle can partially or completely encompass the underwater structure to be examined. A cleaning, inspection and / or monitoring of the underwater structure is preferably carried out in this working configuration. Because the underwater vehicle partially or completely encompasses the underwater structure to be examined, the underwater vehicle is less susceptible to changes in position, in particular due to water currents.
  • the underwater vehicle can be positioned more precisely on the underwater structure to be examined and can be held in its position or changing positions on the underwater structure during cleaning, inspection and / or monitoring. This facilitates the targeted cleaning, inspection and / or monitoring of, in particular, certain sections of the underwater structure.
  • the underwater vehicle preferably has at least one coupling means, via which the underwater vehicle can be fixed to an object to be inspected and / or can be connected to itself in the annular working configuration.
  • the underwater vehicle can be fixed particularly easily on the object to be inspected, the underwater structure, and can be aligned relative to this.
  • the underwater vehicle can also be converted into the ring-shaped working configuration without an underwater structure. ture to include.
  • the underwater vehicle has a more flexible movement control compared to the elongated movement configuration, in particular due to the more compact extension.
  • the underwater vehicle can thus be positioned more precisely or, more simply, maintain a certain position in order to monitor it in particular away from an underwater structure.
  • underwater vehicles that have 6 or more propulsion elements acting in the radial direction, in particular evenly distributed over the order of 360 °, there are correspondingly many directions in which the propulsion elements can be controlled for precise alignment.
  • a C-shaped, spiral-shaped or ring-shaped working configuration for examining underwater structures that have a comparatively constant cross-section along their length is particularly advantageous.
  • vertical structures such as pillars of bridges, oil drilling rigs, production platforms or offshore wind turbines can be examined particularly easily with such an underwater vehicle in the C-shaped, spiral-shaped or ring-shaped working configuration.
  • the underwater vehicle in the C-shaped, spiral or annular working configuration on the underwater structure is fixed in two spatial directions, but movable in the direction of the longitudinal extension of the underwater structure and in the circumferential direction of the underwater structure.
  • Such an underwater ride tool can thus examine the underwater structure in a simple manner in the circumferential direction and / or in the direction of its longitudinal extension, since the underwater vehicle is freely movable in these two directions. Nevertheless, the C-shaped, spiral-shaped or ring-shaped working configuration ensures that the underwater vehicle cannot be moved away from the underwater structure to be examined by currents.
  • flexible pipelines which, for example, connect a floating production and storage unit (Floating Production Storage and Offloading Unit; FPSO) to underwater oil wells, can be examined in a simple manner with such an underwater vehicle.
  • the underwater vehicle can, in sections or in one pass, travel along an entire flexible pipeline from, for example, the FPSO to an oil source and clean, inspect and / or monitor it.
  • the underwater vehicle can also carry out repair and maintenance work at the same time with the aid of a corresponding repair means. This effect can be achieved particularly easily in an annular working configuration when the underwater vehicle forms a ring that is closed by the coupling means.
  • the coupling means particularly preferably has at least one magnet, preferably an electromagnet.
  • the underwater vehicle can be connected particularly easily with objects to be inspected made of a ferromagnetic material and / or in the annular working configuration with itself.
  • a coupling means with an electric Magnets a release of the underwater vehicle by actuating the Elekt romagneten is possible in a simple manner.
  • At least two modules, particularly preferably all modules, of the underwater vehicle are preferably provided with work equipment for cleaning, inspecting and / or monitoring an underwater structure.
  • the modules that can be aligned with one another can then be aligned with one another and with the underwater structure when cleaning, inspecting and / or monitoring an underwater structure so that a larger area of the underwater structure can be cleaned, inspected and / or monitored at the same time.
  • the working means are particularly preferably designed as inspection means, more preferably in particular as ultrasound sensors, magnetic flux leakage (MFL) sensors and / or eddy current sensors.
  • Such inspection means can be used to examine the underwater structures to be examined for damage such as cracks, corrosion, dents, dents and similar defects.
  • the work equipment is preferably arranged on the side of the modules.
  • the modules can be aligned with their side in the direction of the underwater structure to be examined.
  • the examination area that can be simultaneously captured by the underwater vehicle according to the invention is enlarged.
  • working equipment arranged on the side of the modules can be particularly easily applied to the sub- aligned with the water structure and / or brought into contact with the underwater structure.
  • the module particularly preferably has different work equipment on at least two sides.
  • two different cleaning, inspection and / or monitoring processes can be carried out by an underwater vehicle.
  • the modules can have sensors on one side that are particularly well suited for detecting cracks and on another side facing away from the first side sensors that are particularly well suited for detecting corrosion damage.
  • various possible damage to the underwater structure to be examined can be determined in one dive. Such an underwater vehicle can thus be used particularly efficiently.
  • the modules of the underwater vehicle also particularly preferably have cleaning means, in particular brushes and / or scrapers, as working means on one side.
  • the underwater vehicle can thus clean the underwater structure to be examined with the cleaning agents arranged on one side of the modules and, for example, free it of deposits, vegetation by plants and / or animals and possibly layers of rust before an examination with the inspection agents is then carried out.
  • Cleaning and inspection means can be arranged on different sides or on the same side of the underwater vehicle.
  • the modules, on which working means are arranged laterally, advantageously have a cross section transverse to a longitudinal direction of extension of the modules, which cross section has at least one straight section.
  • the modules particularly preferably have a cross section with two straight sections, which are in particular arranged opposite one another.
  • the cross section is also particularly preferably rectangular.
  • the working equipment is preferably arranged in the area of the straight sections since Lich on the modules.
  • the modules can be aligned with the straight sections facing towards a tubular underwater structure.
  • the working equipment arranged in the straight sections of the modules can thus be aligned flat to the underwater structure. It can thus be achieved in a simple manner that work equipment designed as inspection means can cover a large area of the underwater structure and / or work equipment designed as cleaning means can clean a large area of the underwater structure.
  • the underwater vehicle can preferably be converted into at least two different working configurations, with one side of the modules in each of the working configurations being oriented in the direction of a space comprised by the working configuration.
  • the modules can be pivoted in different directions about a vertical axis between the modules due to the joints formed between or by the modules.
  • other work equipment which are arranged on the modules, directed in the direction of the underwater structure.
  • the underwater structure can thus be cleaned, inspected and / or monitored by the same underwater vehicle.
  • different cleaning, inspection and / or monitoring steps can be carried out with different work equipment but the same underwater vehicle.
  • Such an underwater vehicle is particularly economical to use.
  • the underwater vehicle is designed to assume at least two different ring-shaped or approximately ring-shaped work configurations, in particular in which the underwater vehicle is connected to itself to form a closed or almost closed ring, with different work equipment in the direction of each of the different ring-shaped work configurations of the ring interior or an underwater structure comprised by the underwater vehicle in the annular working configuration are aligned.
  • the underwater vehicle is preferably set up to carry out repair and / or maintenance work on an underwater structure, particularly preferably on a pipeline. This work can be carried out directly during a cleaning, inspection and / or monitoring operation or immediately thereafter.
  • the underwater vehicle can have appropriate work equipment.
  • at least one module particularly preferably has at least one corresponding repair means, such as a welding cap paratur, an applicator for a sealant and / or a gripper or manipulator.
  • the repair means is fixed movably on the corresponding module of the underwater vehicle in particular via a remotely controllable or autonomously acting robot arm.
  • the distance between two modules in the underwater vehicle can be changed.
  • the area that is swept over by the work equipment of the at least two modules can be varied.
  • Such an underwater vehicle can be used more flexibly.
  • a variable distance between two modules in the ring-shaped working configuration is particularly advantageous.
  • the underwater vehicle can be adapted in the ring-shaped working configuration to the underwater structure to be examined.
  • the distance between two modules can be varied for example via a cam gear or some other setting device.
  • At least the modules having a working means are concave in the region in which the working means are arranged.
  • Such an embodiment is particularly advantageous when cleaning, inspecting and / or monitoring underwater structures that have cylindrical sections.
  • the modules, which are concave in the area of the working equipment can improve coverage of the cleaning, to be inspected and / or area to be monitored can be achieved with the Hämit means arranged on the module.
  • the underwater vehicle preferably has at least two, preferably at least three propulsion elements which are arranged in, on and / or between the modules, at least two, preferably at least three of these propulsion elements being effective in different spatial directions.
  • a single module preferably has between zero and two propulsion elements effective in different spatial directions, a propulsion element arranged between the module and an adjacent module not being counted.
  • one propulsion element can cause propulsion in the movement configuration in the direction of the longitudinal extent of the underwater vehicle and another propulsion element propulsion in a movement direction transverse to the longitudinal extent of the underwater vehicle in the movement configuration. If there are several propulsion elements that point in different spatial directions, the underwater vehicle can be positioned particularly simply.
  • the propulsion elements are particularly preferably arranged in such a way that, when the underwater vehicle is fully extended, they are effective in one of three spatial directions arranged at right angles to one another. Particularly One of these spatial directions is preferably directed in the direction of the longitudinal extension of the fully extended underwater vehicle, the other two spatial directions being aligned correspondingly transversely to this fully extended longitudinal direction of the underwater vehicle and being arranged at right angles to one another.
  • Such an underwater vehicle ensures that it can be moved in all directions. It can therefore be maneuvered particularly easily.
  • the propulsion elements are individually controllable and / or orientable. Because the propulsion elements can be controlled individually, the underwater vehicle can be maneuvered particularly flexibly. The maneuverability is thus increased. Aligning the propulsion elements in certain spatial directions also helps to increase the maneuverability of the underwater vehicle. An underwater vehicle with high maneuverability can be guided in a particularly simple manner to the underwater structure to be examined and also be guided past it.
  • a propulsion element has a propeller or impeller.
  • Spacers are preferably arranged on at least two modules. These spacers ensure that the module and / or the underwater vehicle do not fall below a certain distance from the underwater structure to be examined. In particular, this prevents the work equipment from colliding with the underwater structure to be examined and the work equipment and / or the underwater structure from being damaged.
  • the un- underwater vehicle are centered around the underwater structure to be examined by the spacers. This defines the distance between the underwater vehicle and the underwater structure to be examined. The work result is achieved particularly reliably by a fixed, in particular special unchangeable and / or predeterminable distance between the work equipment and the underwater structure to be examined.
  • the spacers are particularly preferably designed to be movable, in particular foldable.
  • the spacers are preferably folded in during the movement of the underwater vehicle, which reduces the outer dimensions of the underwater vehicle and the underwater vehicle can be maneuvered particularly easily under water and can also pass through narrow passages.
  • movable spacers are possibly able to absorb energy in the event of a collision of the underwater vehicle with an underwater structure to be examined. The risk of damage is further reduced.
  • the centering of the underwater vehicle can also be improved in a c-shaped, spiralförmi gene and / or ring-shaped working configuration by means of movable spacers. In particular, depending on the inspection and / or cleaning agent, the distance for the respective work agent can be set appropriately.
  • the underwater vehicle preferably has at least one camera.
  • the surroundings of the underwater vehicle can be recorded via such a camera.
  • This camera can thus be used for maneuvering, for optical examination of the too un- Finding underwater structure or when transferring the underwater vehicle from the movement configuration in a particular annular working configuration use.
  • a corresponding light source can be assigned to the camera.
  • an infrared light source or a lamp in the normal spectrum visible to the human eye can be used.
  • the underwater vehicle can also have several cameras, for example on different modules.
  • the camera can be moved and / or aligned via an adjusting device.
  • the camera can be moved via the adjusting device into a position spaced apart from the module on which it is fixed. In this position, for example, optical monitoring of the inspection process carried out by the underwater vehicle is possible, since the camera, which is spaced apart from the module, can simultaneously detect both the module of the underwater vehicle and the underwater structure to be examined. It is also possible, with such a camera, which can be moved into a position spaced apart from the module on which it is attached, to look around the module, as it were. This means that a very large area around the module can be surveyed with just one camera.
  • At least one module of the underwater vehicle is preferably buoyant.
  • At least one module preferably has a ballast tank.
  • a gaseous medium is contained, which is compressed or ent tensioned by the introduction or lead out of the water surrounding the underwater vehicle.
  • the buoyancy of the underwater vehicle can thus be regulated and the diving depth of the underwater vehicle can be adjusted.
  • several modules, preferably all modules, have a corresponding ballast tank.
  • an underwater vehicle can, for example, be oriented horizontally or vertically in, for example, an annular working configuration. In a horizontal orientation, such an underwater vehicle is suitable for examining vertical, columnar structures such as support pillars of wind turbines, whereas in a vertical orientation it is suitable for examining horizontally extending structures such as pipelines.
  • the underwater vehicle is preferably connected directly or indirectly to a land, air and / or sea-based control unit via a supply cable.
  • the underwater vehicle can be supplied with energy via such a supply cable.
  • Information such as sensor data or camera images can be transmitted from the underwater vehicle to a control unit.
  • the watercraft can be remotely controlled by a human operator via the control unit.
  • Such an underwater vehicle is indirectly connected to a control unit, for example, when the underwater vehicle has been brought to the place of use or in the vicinity of the underwater structure to be examined by means of a launch and recovery system.
  • the underwater vehicle is thus initially directly connected to the launch and recovery system, which in turn is then indirectly or directly connected to a land, air and / or sea-based control unit.
  • the underwater vehicle has at least one device for optical data transmission.
  • optical data transmission is based on Li-Fi or optical Wi-Fi technology.
  • a device for optical data transmission enables wireless communication underwater in a simple and reliable manner.
  • the control unit is preferably set up to control the underwater vehicle autonomously or partially autonomously.
  • the control unit can, in particular, move autonomously into a specific sea area and / or perform specified tasks in an unknown environment.
  • the underwater vehicle preferably has at least one navigation unit, in particular a compass, a sonar system and / or a depth gauge.
  • the navigation unit is connected to the control unit for data transmission. This can lead to collisions with any obstacles - autonomously or user-controlled avoided, a certain sea area driven and / or the route to a certain sea area be rescheduled in response to any obstacles.
  • Such an underwater vehicle preferably has 4 to 20, particularly preferably 6 to 12, individual modules, in particular with a length of the individual modules of 0.5 m to 5 m.
  • the object is also achieved by an underwater vehicle system with an underwater vehicle according to the invention.
  • the underwater vehicle system comprises a carrier vehicle by means of which the underwater vehicle can be brought to a place of use.
  • the carrier vehicle and / or the underwater vehicle has at least one securing means for securing the underwater vehicle on the carrier vehicle.
  • the carrier vehicle preferably has a tether management system (TMS) and the underwater vehicle is connected to the carrier vehicle via a connection cable (tether).
  • TMS tether management system
  • the carrier vehicle preferably has a control unit which is set up to implement an autonomous, but at least partially autonomous, operation of the carrier vehicle.
  • the carrier vehicle can thus independently go to an area of use and / or react automatically to any rescheduled situations such as the appearance of a moving obstacle on the way to an area of use.
  • the carrier vehicle particularly preferably has means for satellite-supported positioning, in particular GPS, Beidou, Galileo and / or Glonass, and / or means for satellite-supported communication.
  • the Trä- ger poverty is set up to move under water, in particular in water depths between 5 and 20 meters, in particular approx. 10 meters. In these water depths, the carrier vehicle is hardly affected by waves near the surface.
  • the carrier vehicle can move under water with comparatively small course deviations. Since in these water depths the watercraft cannot or cannot reliably receive signals for satellite-supported positioning and / or signals for satellite-supported communication, it is set up via the control unit to move in the direction of the water surface, in particular to move to the water surface in order to carry out a position determination and / or to set up a communication link.
  • the carrier vehicle preferably has a plurality of modules that are connected to one another and can be aligned relative to one another. For this purpose, joints are arranged between the individual modules or the modules form such joints between them.
  • a propulsion element is arranged on at least one module, via which the carrier vehicle can be moved.
  • a propulsion element such as a propeller or impeller enables the carrier vehicle to move in an energy-efficient manner.
  • the module particularly preferably has at least two propulsion elements which are or can be aligned in different spatial directions.
  • a carrier vehicle configured in this way has improved maneuverability.
  • a carrier vehicle with a plurality of propulsion elements that are aligned or can be aligned in different spatial directions can be used particularly well at a at a certain point or within a certain area in the water.
  • the carrier vehicle preferably has one or more energy stores, in particular accumulators.
  • the underwater vehicle can be brought into the operational area without having to use the energy from any of its own energy storage devices.
  • the operating radius of the underwater vehicle is thus increased without space for (additional) energy stores being made available in the underwater vehicle.
  • the advantages resulting from the high mobility and the slim design of the underwater vehicle are thus retained.
  • the carrier vehicle is set up to supply the underwater vehicle with energy from its energy store.
  • the carrier vehicle and the underwater vehicle are preferably provided with corresponding charging means, in particular inductive charging means.
  • the carrier vehicle can preferably be converted from an elongated movement configuration into an annular deployment configuration.
  • the carrier vehicle has a connection device via which the carrier vehicle can be connected to itself in the annular deployment configuration. Due to the elongated movement configuration, the carrier vehicle can be moved particularly efficiently in the direction of the longitudinal axis.
  • the carrier vehicle can be brought into a certain position and held particularly well.
  • the carrier vehicle can be wrapped around a structure in the water such as a boie or support. The carrier vehicle can thus be used when using the Watercraft remain at or in the vicinity of the place of use, in particular on or in the vicinity of the water surface.
  • the carrier vehicle particularly preferably has a transmitting and receiving unit, in particular for satellite communication.
  • the carrier vehicle can be brought into a communication link with a control unit.
  • the carrier vehicle forms a connection station in the submarine system.
  • the carrier vehicle has means for light-supported communication such as Li-Fi or optical Wi-Fi. This can be used to establish a connection with the appropriately equipped submarine vehicle.
  • FIG. 1 shows an underwater vehicle according to the invention
  • Fig. 2 shows the underwater vehicle according to FIG. 1 in a movement configuration and in a working configuration
  • Fig. 3 the underwater vehicle from Fig. 1 in an annular Ar beitskonfiguration around an underwater structure
  • FIG. 8 shows the arrangement of cameras on the underwater vehicle according to FIG. 1,
  • FIG. 9 shows a module according to the invention of the underwater vehicle according to FIG.
  • FIG. 10b shows a cross section through a module of the underwater vehicle according to FIG. 1 with a ballast tank
  • FIG. 12 shows a launch and recovery system for an underwater vehicle according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 13 shows an alternative embodiment of a launch and recovery system for an underwater vehicle according to FIG. 1,
  • FIG. 14 shows an alternative application of an underwater vehicle according to FIG.
  • FIG. 1 shows an underwater vehicle 2 with eight modules 4.
  • An underwater vehicle 2 according to the invention can also have more or fewer modules 4.
  • the modules 4 of the underwater vehicle 2 according to FIG. 1 can each be aligned with one another.
  • the modules 4 have on opposite sides of each module 4 angeord designated working equipment 6, with different working equipment 6 being arranged on the two sides of the modules 4 facing away from one another.
  • the work equipment 6 is designed as inspection equipment 8.
  • the working means 6 are designed as cleaning means 10.
  • the work equipment 6 can also be arranged on other sides of the modules 4. Further work equipment 6 can also be arranged on the modules 4.
  • the underwater vehicle 2 has coupling means 12 which, in the present case, are arranged on the first (not shown) and last module 4 of the underwater vehicle 2.
  • the last module 4 of the underwater vehicle 2 is that module at which the supply cable 26 ends.
  • the underwater vehicle according to the exemplary embodiment is therefore an ROV.
  • An underwater vehicle according to the invention can also be designed as an AUV.
  • the underwater vehicle 2 also has cameras 20.
  • Propulsion elements 16 are arranged between the modules and in the modules (not shown).
  • the modules 4 each have spacers 18 arranged next to the work equipment 6.
  • the underwater vehicle 2 can also have further cameras 20, for example on other modules 4.
  • Fig. 2 shows an underwater vehicle 2 which is moved in the direction of an underwater structure A in an elongated movement configuration.
  • the Unterwas water vehicle 2 is then converted into a U-shaped working configuration.
  • the modules can be aligned with one another either by means of appropriate alignment devices for the modules themselves or by actuating the propulsion elements 16 accordingly.
  • the spacers 18 are shown unfolded. These serve to prevent or cushion a collision of the underwater vehicle 2 with the underwater structure A in order to avoid damage to the underwater vehicle 2, in particular the work equipment 6.
  • FIG 3 shows the underwater vehicle 2 in an annular working configuration in which the underwater vehicle 2 comprises the underwater structure A, which in the present case is formed by a supporting pillar of an offshore wind turbine.
  • the unfolded spacers 18 provide a uniform distance between the individual modules 4 of the underwater vehicle 2 from the underwater structure A to be examined.
  • the underwater vehicle 2 can now be guided along the length of the present columnar underwater structure A in the vertical direction and can carry out cleaning, inspection and / or maintenance work.
  • 4a) to 4f) show how the underwater vehicle 2 led around a pillar-shaped underwater structure to be examined and thereby transferred from the Langge stretched movement configuration to an annular working configuration will.
  • the spacers 18 are unfolded while the underwater vehicle 2 is guided around the underwater structure A to be examined.
  • the underwater vehicle 2 is connected to itself in the annular working configuration to form a ring via the coupling means 12.
  • the underwater vehicle 2 comprises the underwater structure A to be examined. This prevents the underwater vehicle 2 from being removed from the underwater structure A to be examined, for example by currents. As a result, the following examinations can be carried out particularly easily and reliably.
  • 4c) and 4d) show an adaptation of the underwater vehicle 2 in the ringför-shaped working configuration to the scope of the underwater structure A.
  • the distance between the individual modules 4 of the underwater vehicle 2 can be changed.
  • 4 connecting elements are inserted between the modules, the longitudinal dimensions of which can be changed. In this exemplary embodiment, these are each implemented by a cam gear that translates rotary movements into longitudinal movements. The distance between individual modules 4 can be increased or shortened here.
  • modules 4 can be varied for this purpose or modules 4 with different longitudinal dimensions can be used in the underwater vehicle 2.
  • Such a modularly constructed underwater vehicle 2 can thus be adapted for a large number of inspection tasks.
  • 4e) and 4f) show the underwater vehicle 2 in the annular working configuration in which the investigation of the underwater structure A to be investigated is carried out.
  • the underwater vehicle 2 can be moved not only along the longitudinal extension of the underwater structure A, but also in the circumferential direction. This makes it possible to ensure that the entire area of the underwater structure A to be examined is examined in a simple manner with an underwater vehicle 2.
  • FIG. 5a) and 5b) show schematically the alignment of the different propulsion elements 16.
  • Fig. 5a) shows that the propulsion elements 16 can point in different directions.
  • FIG. 5 b) shows that the propulsion elements 16 are each aligned in one of three spatial directions X, Y and Z aligned at right angles to one another in the case of a fully stretched underwater vehicle 2.
  • This arrangement of the propulsion elements 16 enables an underwater vehicle 2 that can be moved in different directions in a simple manner.
  • individual propulsion elements are integrated into the modules, while other propulsion elements 16 are arranged between two modules.
  • propulsion elements 16 it is also conceivable to arrange propulsion elements 16 so that they can be aligned so that they can be aligned during operation so that they are in Direction of the desired spatial direction are effective.
  • the propulsion elements can each be controlled independently of one another to enable complex movements of the underwater vehicle 2, such as the transfer, supported by the propulsion elements 16, from an elongated movement configuration to a U-shaped, C-shaped, spiral or ring-shaped working configuration.
  • 6a) to 6c) show examples of possible arrangements of the propulsion elements 16 on the underwater vehicle 2, which act in different spatial directions.
  • 6 a) shows the propulsion elements 16 acting in the direction of the longitudinal extension, which are primarily used for horizontal movements in the direction of the longitudinal extension of the underwater vehicle 2.
  • 6b) shows the arrangement of propulsion elements acting in a vertical direction on the underwater vehicle 2. These can be used, for example, to move the underwater vehicle 2 in a working configuration on the underwater structure A to be examined.
  • Fig. 6c) shows the arrangement of the propulsion elements 16, which act in a lateral direction. As a result, the underwater vehicle 2 can be moved in corresponding lateral directions.
  • these are mainly necessary for the transfer of the underwater vehicle 2 from an elongated movement configuration to a U-shaped, C-shaped, spiral and / or ring-shaped working configuration, as shown in FIG. 7 for a U-shaped and a annular working configuration is shown.
  • the propulsion elements acting in a lateral direction are controlled to different degrees and acting in different directions.
  • the propulsion elements 16 arranged at the ends of the underwater vehicle 2 are used to generate an inward propulsion in the direction of the space to be encompassed by the underwater vehicle 2 in the working configuration. This happens until the underwater vehicle 2 is converted, for example, into an annular working configuration and is connected to itself in this configuration via the coupling means 12.
  • cameras 20 are arranged on the first and last module 4 of the underwater vehicle 2. These cameras 20 allow, on the one hand, a detection of the surroundings when moving the underwater vehicle 2 and, on the other hand, the monitoring of a coupling process of the underwater vehicle 2 with underwater structures A or with itself can illuminate the capturing area.
  • At middle modules 4 Mo cameras 20 are arranged, which can be aligned or displaced via an adjusting device 22.
  • the camera 20 can be transferred via the adjusting device 22 in the exemplary embodiment into a position spaced apart from the module 4 on which the camera 20 is fixed via the adjusting device 22. The camera 20 can thus be transported compactly on the underwater vehicle 2.
  • the camera 20 can capture a wide area and, for example, look past the module 4, as it were.
  • the camera 20 can also be the module 4, on which it is fixed, detect and thus enable a check of the position of the module 4 of the underwater vehicle 2, for example relative to an underwater structure A and / or the monitoring of a cleaning or inspection process.
  • Fig. 9 shows a module 4 of an underwater vehicle 2.
  • a flow channel for a propulsion element 16, which is arranged in the module 4 can be seen.
  • the module 4 comprises working equipment 6 on two sides, with the working equipment 6 being designed as inspection equipment 8 on one side and as working equipment 10 on the other side.
  • the Be th of the module 4, which have the working equipment 6, are concave in this case and each have a straight section in a cross section transverse to a longitudinal direction of the module 4.
  • the working means 6 can better act on an underwater structure A to be examined if it is an underwater structure A with a round cross-section or rounded sections.
  • spacers 18 are arranged adjacent to the working means 6, which are shown in a folded out and in a folded position.
  • the spacers 18 here preferably also have damping means.
  • the spacers 18 can therefore not only serve to keep the work equipment 6 at a predetermined distance from the underwater structure A to be examined, but also to dampen movements of the underwater vehicle 2 or module 4 relative to the underwater structure A and thus damage the Module 4 or the work by means of 6 to avoid.
  • the movable spacers 18 enable a com- compact underwater vehicle 2.
  • the spacers 18 are only extended when they are needed.
  • FIG. 10a) and 10b) show sections through a module 4 of an underwater vehicle.
  • a data acquisition unit connected to the inspection means 8 is shown in the longitudinal section (FIG. 10a).
  • the data of the inspection means 8 are recorded here.
  • a motor is also arranged in the module.
  • the individual modules 4 can be aligned with one another and / or their distance from one another can be changed.
  • the propulsion elements 16 can also be driven via a motor of this type.
  • a ballast tank 24 can be seen in a cross section (FIG. 10b)) of the module.
  • the modules 4 are designed to float.
  • the ballast tank 24 is filled with a gaseous and compressible medium.
  • the water surrounding the module can be introduced into the ballast tank 24 and the gaseous medium can be compressed.
  • the water can also be removed from the ballast tank 24.
  • the net buoyancy of the module 4 can be precisely adjusted here.
  • ballast tanks 24 can be filled evenly, so that the underwater vehicle aligns horizontally in the water (FIG. 11a)).
  • the ballast tanks 24 of individual modules can, however, also be filled differently. In the stretched movement configuration of the underwater vehicle 2, the underwater vehicle 2 can thus deviate from the horizontal orientation and possibly dive up or down more quickly under the action of the propulsion elements 16 (FIGS. 11b) and 11c)).
  • Individual ballast tanks 24 can also be fluidically connected to one another, for example via flexible connections, so that at least one fluid can be transferred from one ballast tank 24 to another ballast tank 24 in order to enable trimming, ie a certain alignment of the submarine.
  • the different ballasting of the ballast tanks 24 of the modules 4 allows the alignment of the ring to be changed (FIG. 11 d)).
  • the ring can on the one hand be oriented horizontally.
  • the underwater vehicle 2 is particularly suitable for inspecting vertical structures, such as supporting pillars of wind power plants.
  • the underwater vehicle is oriented vertically in the annular working configuration.
  • the underwater vehicle 2 is particularly suitable for examining horizontally arranged underwater structures A, such as pipe lines, for example.
  • the underwater vehicle 2 is not restricted to use on horizontally or vertically aligned underwater structures A.
  • it can be guided along any structured structure such as flexible submarine pipes.
  • the launch and recovery system can start from a ship. It is also conceivable to use a launch and recovery system with which the underwater vehicle is brought into the vicinity of the deployment site, the launch and recovery system remaining in the vicinity of the deployment site and the underwater vehicle 2 being used with the launch and recovery system.
  • the launch and recovery system can be equipped with a tether management system (TMS) (FIG. 13).
  • TMS tether management system
  • Such a tether management system ensures that the supply cable 26 functions properly in deeper waters, restricts maneuverability little and does not, for example, get tangled.
  • FIG. 14 shows an alternative application scenario for an underwater vehicle 2 which is fixed to a temporary auxiliary structure in order to monitor a process carried out under water, such as, for example, the drilling of a borehole.
  • the underwater vehicle 2 can also monitor another underwater structure that is different from the underwater structure to which it is attached.
  • Fig. 15 shows the use of the underwater vehicle for the inspection of flexible pipelines.
  • Fig. 16 shows the use of such a system in monitoring connections at a subsea borehole closure.
  • the underwater vehicle 2 can indirectly monitor an underwater structure that differs from the underwater structure on which it is fixed.
  • the submarine vehicle 2 has to work in a spatially limited environment.
  • the underwater vehicle 2 according to the invention can be used particularly flexibly, since in the elongated movement configuration it adapts to the inspected rende point and only there it is converted into the U-shaped, C-shaped, spiral or ring-shaped working configuration.
  • FIG. 17 a) to e) show a carrier vehicle 32 of an underwater vehicle system 30 in different positions.
  • Fig. 17 a) is a view from above.
  • Fig. 17 b) shows a side view without underwater vehicle 2.
  • Fig. 17 c) shows the carrier vehicle 32 in a side view with an underwater vehicle 2.
  • the underwater vehicle 2 is fixed via fixing means 34 of the carrier vehicle 32 on this.
  • 17 d) shows the carrier vehicle 32 with the underwater vehicle 2 fixed thereon via fixing means 34 in a view from below.
  • FIG. 17 e) shows a cross section through the carrier vehicle in a view according to FIG. 17 b).
  • the carrier vehicle 32 is constructed, similar to the underwater vehicle 2, from several modules which are connected to one another and which can be aligned relative to one another.
  • the modules are articulated to one another by hinge sections 33 with hinge assemblies 35.
  • the carrier vehicle of the exemplary embodiment has a control module 36, two drive modules 38 with drive means 40, a battery module 42 and a TMS module 44 with a tether management system 46.
  • the tether management system 46 comprises the supply cable 26 with which the underwater vehicle 2 is connected to the carrier vehicle 32.
  • the carrier vehicle 32 like the underwater vehicle 2, can be converted into an annular configuration in which it is connected to itself via connecting means 48.
  • the connecting means 48 are arranged on the control module 36 and on the rear of the two drive modules 38. In particular, a mechanical cal and / or (electromagnetic) magnetic fixing of the carrier vehicle 32 with itself in an annular working configuration or on a structure in the water.
  • System blocks 50 are formed on the TMS module 44 and on the battery module 42, via which the underwater vehicle 2 is brought into contact with the carrier vehicle 32.
  • the contact blocks 50 serve to avoid any damage to the carrier vehicle 32 and the underwater vehicle 2 when the underwater vehicle 2 is separated and in particular when the underwater vehicle 2 is picked up again by the securing means 34 of the carrier vehicle 32.
  • an accumulator 43 is arranged in the battery module 42.
  • an additional accumulator 45 is arranged in the TMS module 44.
  • a control unit 51, various sensors, in particular navigation sensors 52 such as compass, depth gauge and / or sonar device, and means 54 for, in particular, satellite-supported positioning and / or communication are arranged in the control module 36.
  • the position of the carrier vehicle 32 can be precisely determined via means for positioning, in particular, based on satellites, in particular on the basis of GPS, Galileo, Beidou and / or Glonass.
  • the carrier vehicle 32 remaining on the water surface or in the vicinity of the water surface can serve as a communication hub in a communication link with the underwater vehicle 2 when in use, via means for in particular satellite-supported communication. Furthermore, a camera system 56 with a camera and lighting means is arranged in the control module 36. 18 a) and b) show the underwater vehicle system 30, once with the underwater vehicle 2 (FIG Supply cable 26 is connected to the carrier vehicle 32.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug (2) zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von Unterwasserstrukturen A, mit zumindest einem Arbeitsmittel (6) zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von Unterwasserstrukturen A, umfassend mehrere miteinander verbundene Module (4), die relativ zueinander ausrichtbar sind, wobei die Module (4) hintereinander angeordnet sind, und das Unterwasserfahrzeug (2) von einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine U-förmige, C-förmige, spiralförmige und/oder eine ringförmige Arbeitskonfiguration und zurück überführbar ist.

Description

Modulares Unterwasserfahrzeug mit zueinander ausrichtbaren Modulen
Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von Unterwasserstrukturen. Derartige Unterwasserfahrzeuge sind unbemannt und werden als ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (remotely opera- ted vehicle, ROV) oder als autonomes Unterwasserfahrzeug (autonomous underwa- ter vehicle, AUV) verwendet.
Ein derartiges Unterwasserfahrzeug ist beispielsweise in der WO 2016/055408 A1 gezeigt. Es weist mehrere miteinander verbundene und relativ zueinander ausricht- bare Module auf. Die zueinander ausrichtbaren Module dienen dazu, das Unter wasserfahrzeug unter Wasser vorwärts zu bewegen.
US 2018/0021945 A1 zeigt ein Unterwasserfahrzeug zur Inspektion, Instandhaltung und Reparatur von Unterwasserstrukturen mit mehreren miteinander verbundenen und relativ zueinander ausrichtbaren Modulen. Das Unterwasserfahrzeug weist ei nen Propeller sowie Schubdüsenmodule auf. Das Unterwasserfahrzeug bildete ei nen autonomen Roboterarm aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Unterwasserfahrzeug so weiterzu entwickeln, dass es die Aufgaben der Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung verbessert durchführen kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Unterwasserfahr zeug eine Mehrzahl von zueinander ausrichtbaren Modulen aufweist, die hinterei nander angeordnet sind, wobei das Unterwasserfahrzeug von einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine u-förmige, c-förmige, spiralförmige und/oder ring förmige Arbeitskonfiguration und zurück überführbar ist. Hierzu sind die Module ins besondere über Verbindungselemente wie Gelenkanordnungen, Kupplungen oder Elastomerelemente beweglich verbunden, wobei zwischen zwei Modulen jeweils zumindest ein Verbindungselement angeordnet ist. Das Wasserfahrzeug weist ins besondere Konfigurationssensoren auf, über die die Ausrichtung der Module zuei nander erfassbar ist. Die Ausrichtung der Module zueinander erfolgt hierbei insbe sondere durch Motoren, die über die jeweiligen Verbindungselemente wirken und so benachbarte Module relativ zueinander ausrichten, und/oder durch an oder in den jeweiligen Modulen angeordnete Vortriebselemente, durch die die Lage und/oder Bewegungsrichtung der Module im Wasser und somit auch die Ausrichtung der ein zelnen Module zueinander beeinflussbar ist. Weiter weist das Unterwasserfahrzeug eine Steuereinheit auf, in der insbesondere Daten der Konfigurationssensoren er fassbar und auswertbar sind und die eingerichtet ist, die Überführung des Wasser fahrzeugs in unterschiedliche Konfigurationen zu bewirken, insbesondere indem die Steuereinheit den Motoren und/oder Vortriebselemente geeigneten Steuersignalen übermittelt. Diese Steuerbefehle können insbesondere in Abhängigkeit von zumin dest einem Positionssensor, über den die Position des Unterwasserfahrzeugs relativ zu der zu reinigenden, zu inspizierenden und/oder zu überwachenden Unterwas serstruktur oder absolut bezogen auf die Umgebung bestimmbar ist, bestimmt wer den. Ein solches Unterwasserfahrzeug ist der langgestreckten Bewegungskonfiguration sehr manövrierfähig und in der Lage, durch vergleichsweise kleine Durchtritte hin durchzutreten, um zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur zu gelangen. In einer u-förmigen, c-förmigen, spiralförmigen und/oder ringförmigen Arbeitskonfigura tion kann das Unterwasserfahrzeug die zu untersuchende Unterwasserstruktur teil weise oder auch ganz umfassen. Bevorzugt wird eine Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung der Unterwasserstruktur in dieser Arbeitskonfiguration durchgeführt. Dadurch, dass das Unterwasserfahrzeug die zu untersuchende Un- terwasserstruktur teilweise oder gänzlich umfasst, ist das Unterwasserfahrzeug we niger anfällig für Lageänderungen, insbesondere durch Wasserströmungen. Das Unterwasserfahrzeug kann an der zu untersuchenden Unterwasserstruktur genauer positioniert werden und während einer Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung in seiner Position bzw. wechselnden Positionen an der Unterwasserstruktur gehalten werden. Hierdurch wird die gezielte Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von insbesondere bestimmten Abschnitten der Unterwasserstruktur erleichtert.
Vorzugsweise weist das Unterwasserfahrzeug zumindest ein Kupplungsmittel auf, über das das Unterwasserfahrzeug an einem zu inspizierenden Gegenstand festleg bar und/oder in der ringförmigen Arbeitskonfiguration mit sich selbst verbindbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Unterwasserfahrzeug besonders einfach an dem zu inspizierenden Gegenstand, der Unterwasserstruktur, festgelegt und relativ zu diesem ausgerichtet werden kann. Das Unterwasserfahrzeug kann jedoch auch in die ringförmige Arbeitskonfiguration überführt werden, ohne eine Unterwasserstruk- tur zu umfassen. In der ringförmigen Arbeitskonfiguration weist das Unterwasser fahrzeug insbesondere aufgrund der kompakteren Erstreckung eine flexiblere Be wegungssteuerung gegenüber der langgestreckten Bewegungskonfiguration auf.
Das Unterwasserfahrzeug kann so genauer positioniert werden oder einfacher eine bestimmte Position beibehalten, um insbesondere abseits einer Unterwasserstruktur diese zu überwachen. Insbesondere bei Unterwasserfahrzeugen, die über den Um fang von 360° insbesondere gleichmäßig verteilt 6 oder mehr in radialer Richtung wirkende Vortriebselemente aufweisen, ergeben sich entsprechend viele Richtun gen, in die die Vortriebselemente zwecks präziser Ausrichtung gesteuert werden können.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer C-förmigen, spiralförmigen oder ring förmigen Arbeitskonfiguration zur Untersuchung von Unterwasserstrukturen, die ei nen vergleichsweise gleichbleibenden Querschnitt entlang ihrer Längserstreckung haben. Dies trifft insbesondere auf rohrförmige Strukturen, wie Kabel und Pipelines zu, sofern diese im zu untersuchenden Abschnitt keine Abzweigungen oder sonstige Anbauten/Instrumentierungen aufweisen. Aber auch vertikale Strukturen wie Pfeiler von Brücken, Ölbohrinseln, Förderplattformen oder Offshore-Windkraftanlagen kön nen mit einem solchen Unterwasserfahrzeug in der C-förmigen, spiralförmigen oder ringförmigen Arbeitskonfiguration besonders einfach untersucht werden. Insbeson dere ist das Unterwasserfahrzeug in der C-förmigen, spiralförmigen oder ringförmi gen Arbeitskonfiguration an der Unterwasserstruktur in zwei Raumrichtungen festge legt, jedoch in Richtung der Längserstreckung der Unterwasserstruktur sowie in Um fangsrichtung der Unterwasserstruktur beweglich. Ein derartiges Unterwasserfahr- zeug kann somit auf einfache Weise die Unterwasserstruktur in Umfangsrichtung und/oder in Richtung ihrer Längserstreckung untersuchen, da das Unterwasserfahr zeug in diese beiden Richtungen frei beweglich ist. Dennoch ist durch die C-förmige, spiralförmige oder ringförmige Arbeitskonfiguration sichergestellt, dass das Unter wasserfahrzeug nicht durch Strömungen von der zu untersuchenden Unterwas serstruktur wegbewegt werden kann. Insbesondere können mit einem solchen Un terwasserfahrzeug flexible Rohrleitungen, die beispielsweise eine schwimmenden Produktions- und Lagereinheit (Floating Production Storage and Offloading Unit; FPSO) mit Unterwasser-Ölquellen verbinden, auf einfache Weise untersucht wer den. Das Unterwasserfahrzeug kann, abschnittsweise oder in einem Durchgang, eine gesamte flexible Rohrleitung von beispielsweise der FPSO bis zu einer Ölquel len entlangfahren und diese reinigen, inspizieren und/oder überwachen. Besonders bevorzugt kann das Unterwasserfahrzeug hierbei mit Hilfe eines entsprechenden Reparaturmittels auch gleich Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten durchführen. Besonders einfach kann dieser Effekt in einer ringförmigen Arbeitskonfiguration er zielt werden, wenn das Unterwasserfahrzeug einen über das Kupplungsmittel ge schlossenen Ring ausbildet.
Besonders bevorzugt weist das Kupplungsmittel zumindest einen Magneten, vor zugsweise einen Elektromagneten, auf. Hierüber kann das Unterwasserfahrzeug besonders einfach mit zu inspizierenden Gegenständen aus einem ferromagneti schen Material und/oder in der ringförmigen Arbeitskonfiguration mit sich selbst ver bunden werden. Bei der Verwendung eines Kupplungsmittels mit einem Elektro- magneten ist auch ein Lösen des Unterwasserfahrzeugs durch Betätigung des Elekt romagneten auf einfache Weise möglich.
Vorzugsweise sind zumindest zwei Module, besonders vorzugsweise alle Module, des Unterwasserfahrzeugs mit Arbeitsmitteln zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung einer Unterwasserstruktur versehen. Die zueinander ausrichtbaren Module können dann bei der Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung einer Unterwasserstruktur so zueinander und zur Unterwasserstruktur ausgerichtet wer den, dass gleichzeitig ein größerer Bereich der Unterwasserstruktur gereinigt, inspi ziert und/oder überwacht werden kann. Die Arbeitsmittel sind hierbei besonders be vorzugt als Inspektionsmittel, weiter bevorzugt insbesondere als Ultraschallsenso ren, Magnetic Flux Leakage (MFL-)Sensoren und/oder Wirbelstromsensoren ausge bildet. Über derartige Inspektionsmittel können die zu untersuchenden Unterwas serstrukturen auf Beschädigungen wie beispielsweise Risse, Korrosion, Dellen, Beu len und ähnliche Defekte untersucht werden.
Bevorzugt sind die Arbeitsmittel hierbei seitlich an den Modulen angeordnet. Die Module können zur Inspektion entsprechend mit ihrer Seite in Richtung der zu unter suchenden Unterwasserstruktur ausgerichtet werden. Flierdurch wird der Untersu chungsbereich, der durch das erfindungsgemäße Unterwasserfahrzeug gleichzeitig erfasst werden kann, vergrößert. Insbesondere in einer u-förmigen, c-förmigen, spi ralförmigen und/oder ringförmigen Arbeitskonfiguration können seitlich an den Modu len angeordnete Arbeitsmittel besonders einfach auf die zu untersuchende Unter- wasserstruktur ausgerichtet und/oder mit der Unterwasserstruktur in Kontakt ge bracht werden.
Besonders bevorzugt weist das Modul auf zumindest zwei Seiten unterschiedliche Arbeitsmittel auf. Somit können durch ein Unterwasserfahrzeug zwei unterschiedli che Reinigungs-, Inspektions- und/oder Überwachungsvorgänge durchgeführt wer den. So können die Module zum Beispiel auf einer Seite Sensoren aufweisen, die besonders gut zum Erkennen von Rissen geeignet sind und auf einer anderen, von der ersten Seite weg gerichteten Seite Sensoren, die besonders gut zur Erkennung von Korrosionsschäden geeignet sind. Somit können mit dem erfindungsgemäßen Unterwasserfahrzeug verschiedene mögliche Beschädigungen in einem Tauchgang an der zu untersuchenden Unterwasserstruktur festgestellt werden. Ein solches Un terwasserfahrzeug kann somit besonders effizient eingesetzt werden.
Weiter besonders bevorzugt weisen die Module des Unterwasserfahrzeugs auf einer Seite als Arbeitsmittel Reinigungsmittel, insbesondere Bürsten und/Schaber auf. Das Unterwasserfahrzeug kann somit mit den an einer Seite der Module angeordneten Reinigungsmitteln die zu untersuchende Unterwasserstruktur reinigen und bei spielsweise von Ablagerungen, Bewuchs durch Pflanzen und/oder Tieren sowie ggf. Rostschichten befreien, bevor anschließend eine Untersuchung mit den Inspekti onsmitteln durchgeführt wird. Hierdurch entfällt der Einsatz eines weiteren Unter wasserfahrzeugs zur Vorbereitung einer Inspektion und/oder Überwachung, wodurch ein solches Unterwasserfahrzeug besonders effizient eingesetzt werden kann. Reinigungs- und Inspektionsmittel können auf unterschiedlichen Seiten oder derselben Seite des Unterwasserfahrzeugs angeordnet sein.
Mit Vorteil weisen die Module, an denen seitlich Arbeitsmittel angeordnet sind, einen Querschnitt quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Module auf, der zumindest einen geraden Abschnitt aufweist. Besonders bevorzugt weisen die Module einen Querschnitt mit zwei geraden Abschnitten auf, die insbesondere einander gegen überliegend angeordnet sind. Weiter besonders bevorzugt ist der Querschnitt recht eckig. Die Arbeitsmittel sind vorzugsweise im Bereich der geraden Abschnitte seit lich an den Modulen angeordnet. Insbesondere in einer ringförmigen Arbeitskonfigu ration des Unterwasserfahrzeugs können die Module mit den geraden Abschnitten zu einer rohrförmigen Unterwasserstruktur hingewandt ausgerichtet werden. Die in den geraden Abschnitten der Module angeordneten Arbeitsmittel können so flächig zur Unterwasserstruktur ausgerichtet werden. So kann auf einfache Wiese erreicht werden, dass als Inspektionsmittel ausgebildete Arbeitsmittel einen großen Bereich der Unterwasserstruktur erfassen und/oder als Reinigungsmittel ausgebildete Ar beitsmittel einen großen Bereich der Unterwasserstruktur reinigen können.
Vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug in mindestens zwei unterschiedliche Ar beitskonfigurationen überführbar, wobei in jeder der Arbeitskonfigurationen eine an dere Seite der Module in Richtung eines von der Arbeitskonfiguration umfassten Raumes orientiert ist. Hierzu sind die Module um eine Hochachse zwischen den Modulen aufgrund der zwischen den oder durch die Module ausgebildeten Gelenke in unterschiedliche Richtungen schwenkbar. Somit sind in jeder der zumindest zwei unterschiedlichen Arbeitskonfigurationen andere Arbeitsmittel, die an den Modulen angeordnet sind, in Richtung der Unterwasserstruktur gerichtet. Die Unterwas serstruktur kann somit von demselben Unterwasserfahrzeug gereinigt, inspiziert und/oder überwacht werden. Alternativ oder zusätzlich können unterschiedliche Rei- nigungs-, Inspektions- und/oder Überwachungsschritte mit unterschiedlichen Ar beitsmitteln, aber demselben Unterwasserfahrzeug durchgeführt werden. Ein derar tiges Unterwasserfahrzeug ist besonders wirtschaftlich einsetzbar.
Besonders vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug dazu ausgebildet, mindes tens zwei unterschiedliche ringförmige oder annährend ringförmige Arbeitskonfigura tionen einzunehmen, insbesondere in denen das Unterwasserfahrzeug mit sich selbst zu einem geschlossenen oder nahezu geschlossenen Ring verbunden ist, wobei in jeder der unterschiedlichen ringförmigen Arbeitskonfigurationen andere Ar beitsmittel in Richtung des Ringinneren bzw. einer durch das Unterwasserfahrzeug in der ringförmigen Arbeitskonfiguration umfassten Unterwasserstruktur ausgerichtet sind.
Vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug eingerichtet, Reparatur- und/oder In standhaltungsarbeiten an einer Unterwasserstruktur, besonders bevorzugt an einer Rohrleitung, durchzuführen. Diese Arbeiten können direkt während einer Reini- gungs-, Inspektions- und/oder Überwachungsoperation oder unmittelbar daran an schließend durchgeführt werden. Hierzu kann das Unterwasserfahrzeug entspre chende Arbeitsmittel aufweisen. Besonders bevorzugt weist hierfür jedoch zumin dest ein Modul zumindest ein entsprechendes Reparaturmittel, wie eine Schwei ßap- paratur, einen Applikator für ein Dichtmittel und/oder einen Greifer bzw. Manipulator auf. Das Reparaturmittel ist insbesondere über einen fernsteuerbaren oder autonom agierenden Roboterarm beweglich an dem entsprechenden Modul des Unterwasser fahrzeugs festgelegt.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen zwei Modulen bei dem Unterwasserfahr zeug veränderbar. Hierdurch kann der Bereich, der durch die Arbeitsmittel der zu mindest zwei Module überstrichen wird, variiert werden. Ein solches Unterwasser fahrzeug ist flexibler einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist ein variierbarer Abstand zwischen zwei Modulen jedoch in der ringförmigen Arbeitskonfiguration. Hierbei kann das Unterwasserfahrzeug in der ringförmigen Arbeitskonfiguration an die zu untersuchende Unterwasserstruktur angepasst werden. Der Abstand zwischen zwei Modulen kann beispielsweise über ein Kurvengetriebe oder eine andere Einstellvor richtung variierbar sein.
Vorzugsweise sind zumindest die ein Arbeitsmittel aufweisenden Module in dem Be reich, in dem die Arbeitsmittel angeordnet sind, konkav geformt. Eine solche Ausfüh rungsform ist besonders vorteilhaft bei der Reinigung, Inspektion und/oder Überwa chung von Unterwasserstrukturen, die zylinderförmige Abschnitte aufweisen. Insbe sondere wenn derartige Unterwasserstrukturen in einer U-förmigen, c-förmigen, spi ralförmigen und/oder ringförmigen Arbeitskonfiguration gereinigt, inspiziert und/oder überwacht werden sollen, kann durch die im Bereich der Arbeitsmittel konkav ge formten Module eine verbesserte Abdeckung des zu reinigenden, zu inspizierenden und/oder zu überwachenden Bereichs mit den am Modul angeordneten Arbeitsmit teln erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Unterwasserfahrzeug mindestens zwei, vorzugsweise zu mindest drei Vortriebselemente auf, die in, an und/oder zwischen den Modulen an geordnet sind, wobei zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei dieser Vortrieb selemente in unterschiedliche Raumrichtungen wirksam sind. Ein einzelnes Modul weist dabei vorzugsweise zwischen null und zwei in unterschiedliche Raumrichtun gen wirksame Vortriebselemente auf, wobei ein zwischen dem Modul und einem benachbarten Modul angeordnetes Vortriebselement nicht mitgezählt wird. Durch eine solche Begrenzung der Anzahl der in einer Richtung wirksamen Vortrieb selemente pro Modul kann der knappe Raum in einem Modul leichter und verbessert ausgenutzt werden. Ein derartiges Unterwasserfahrzeug kann besonders einfach manövriert werden. Beispielsweise kann ein Vortriebselement einen Vortrieb in der Bewegungskonfiguration in Richtung der Längserstreckung des Unterwasserfahr zeugs bewirken und ein weiteres Vortriebselement einen Vortrieb in einer Bewe gungsrichtung quer zur Längserstreckung des Unterwasserfahrzeugs in der Bewe gungskonfiguration. Wenn mehrere Vortriebselemente vorhanden sind, die in unter schiedliche Raumrichtungen weisen, kann das Unterwasserfahrzeug besonders ein fach positioniert werden.
Besonders bevorzugt sind die Vortriebselemente so angeordnet, dass diese bei voll ständig gestreckter Anordnung des Unterwasserfahrzeugs jeweils in eine von drei rechtwinklig zueinander angeordneten Raumrichtungen wirksam sind. Besonders bevorzugt ist eine dieser Raumrichtungen in Richtung der Längserstreckung des vollständig gestreckten Unterwasserfahrzeugs gerichtet, wobei die anderen beiden Raumrichtungen entsprechend quer zu dieser vollständig gestreckten Längsrichtung des Unterwasserfahrzeugs ausgerichtet und rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Ein derartiges Unterwasserfahrzeug stellt sicher, dass dieses in alle Richtun gen bewegbar ist. Es kann somit besonders einfach manövriert werden.
Weiter besonders bevorzugt sind die Vortriebselemente einzeln ansteuerbar und/oder ausrichtbar. Dadurch, dass die Vortriebselemente einzeln ansteuerbar sind, kann das Unterwasserfahrzeug besonders flexibel manövriert werden. Die Ma növrierfähigkeit wird somit erhöht. Ein Ausrichten der Vortriebselemente in bestimm te Raumrichtungen trägt ebenso dazu bei, die Manövrierfähigkeit des Unterwasser fahrzeugs zu erhöhen. Ein Unterwasserfahrzeug mit hoher Manövrierbarkeit kann auf besonders einfache Weise zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur ge führt und auch an dieser vorbeigeführt werden. Insbesondere weist ein Vortrieb selement einen Propeller oder Impeller auf.
Vorzugsweise sind an zumindest zwei Modulen Abstandhalter angeordnet. Durch diese Abstandhalter wird sichergestellt, dass das Modul und/oder das Unterwasser fahrzeug einen bestimmten Abstand zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur nicht unterschreiten. Insbesondere wird somit verhindert, dass die Arbeitsmittel mit der zu untersuchenden Unterwasserstruktur kollidieren und die Arbeitsmittel und/oder die Unterwasserstruktur beschädigt werden. Bei der Verwendung einer c- förmigen, spiralförmigen und/oder ringförmigen Arbeitskonfiguration kann das Un- terwasserfahrzeug durch die Abstandshalter um die zu untersuchende Unterwas serstruktur zentriert werden. Hierdurch wird der Abstand des Unterwasserfahrzeugs zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur festgelegt. Durch einen fixen, insbe sondere unveränderbaren und/oder vorgebbaren Abstand der Arbeitsmittel zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur wird das Arbeitsergebnis besonders zuverläs sig erzielt.
Besonders bevorzugt sind die Abstandshalter beweglich, insbesondere klappbar ausgeführt. Dabei sind die Abstandshalter während der Fortbewegung des Unter wasserfahrzeugs in der Bewegungskonfiguration vorzugsweise eingeklappt, wodurch die äußeren Abmessungen des Unterwasserfahrzeugs verringert werden und das Unterwasserfahrzeug besonders einfach unter Wasser manövriert werden und auch durch enge Durchlässe hindurchtreten kann. Zudem sind bewegliche Ab standshalter ggf. in der Lage, bei einer Kollision des Unterwasserfahrzeuges mit ei ner zu untersuchenden Unterwasserstruktur Energie zu absorbieren. Die Gefahr von Beschädigungen wird weiter verringert. Auch kann in einer c-förmigen, spiralförmi gen und/oder ringförmigen Arbeitskonfiguration durch bewegliche Abstandshalter das Zentrieren des Unterwasserfahrzeugs verbessert erfolgen. Insbesondere kann je nach Inspektion- und/oder Reinigungsmittel der Abstand für das jeweilige Ar beitsmittel passend eingestellt werden.
Vorzugsweise weist das Unterwasserfahrzeug zumindest eine Kamera auf. Über eine solche Kamera kann die Umgebung des Unterwasserfahrzeugs erfasst werden. Diese Kamera kann somit zum Manövrieren, zum optischen Untersuchen der zu un- tersuchenden Unterwasserstruktur oder bei der Überführung des Unterwasserfahr zeugs aus der Bewegungskonfiguration in eine insbesondere ringförmige Arbeits konfiguration Verwendung finden. Der Kamera kann hierbei eine entsprechende Lichtquelle zugeordnet sein. Je nach verwendeter Kamera können hierbei eine Infra rot-Lichtquelle oder eine Lampe im normalen, für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum zum Einsatz kommen. Das Unterwasserfahrzeug kann auch mehrere Ka meras, beispielsweise an unterschiedlichen Modulen, aufweisen.
Besonders bevorzugt ist die Kamera über eine Stellvorrichtung bewegbar und/oder ausrichtbar. Hierdurch ist es möglich, ohne das gesamte Unterwasserfahrzeug be wegen zu müssen, besondere Abschnitte beispielsweise einer zu untersuchenden Unterwasserstruktur in Augenschein zu nehmen. Vorteilhafterweise kann die Kame ra über die Stellvorrichtung in eine von dem Modul, an dem sie festgelegt ist, beab- standete Position überführt werden. In dieser Position ist beispielsweise eine opti sche Überwachung des durch das Unterwasserfahrzeugs durchgeführten Inspekti onsvorgangs möglich, da die von dem Modul beabstandete Kamera sowohl das Mo dul des Unterwasserfahrzeugs als auch die zu untersuchende Unterwasserstruktur gleichzeitig erfassen kann. Auch ist es möglich, mit einer derartigen Kamera, die in eine von dem Modul, an dem sie festgelegt ist, beabstandete Position überführt wer den kann, gleichsam um das Modul herumzuschauen. Somit kann mit nur einer Ka mera ein sehr großer Bereich um das Modul herum überblickt werden.
Vorzugsweise ist zumindest ein Modul des Unterwasserfahrzeugs schwimmfähig.
Bei geeigneter Auslegung kann somit erreicht werden, dass ein solches Unterwas- serfahrzeug einfach geborgen werden kann, da es durch das schwimmfähige Modul zur Wasseroberfläche zurücktreibt.
Bevorzugt weist zumindest ein Modul einen Ballasttank auf. In einem solchen Bal lasttank ist ein gasförmiges Medium enthalten, das durch das Einführen bzw. Aus führen von das Unterwasserfahrzeug umgebenden Wasser komprimiert bzw. ent spannt wird. Somit kann der Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs reguliert und die Tauchtiefe des Unterwasserfahrzeugs eingestellt werden. Besonders bevorzugt wei sen mehrere Module, vorzugsweise alle Module einen entsprechen Ballasttank auf.
In einer solchen Ausführung kann somit nicht nur die Tauchtiefe des Unterwasser fahrzeugs sondern auch die Ausrichtung des Unterwasserfahrzeugs im Wasser be einflusst werden. Ein solches Unterwasserfahrzeug kann in beispielsweise einer ringförmigen Arbeitskonfiguration beispielsweise horizontal oder vertikal ausgerichtet sein. In einer horizontalen Ausrichtung ist ein solches Unterwasserfahrzeug zur Un tersuchung von vertikalen, säulenartigen Strukturen, wie beispielsweise Stützpfeilern von Windkraftanlagen geeignet, wohingegen es in einer vertikalen Ausrichtung zur Untersuchung von sich horizontal erstreckenden Strukturen, wie beispielsweise Pipelines geeignet ist.
Vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug über ein Versorgungskabel mittelbar oder unmittelbar mit einer land-, luft- und/oder seegestützten Kontrolleinheit verbun den. Über ein solches Versorgungskabel kann das Unterwasserfahrzeug mit Energie versorgt werden. Informationen wie Sensordaten oder Kamerabilder können von dem Unterwasserfahrzeug an eine Kontrolleinheit übertragen werden. Das Unter- Wasserfahrzeug kann ggf. über die Kontrolleinheit von einem menschlichen Operator ferngesteuert werden. Mittelbar ist ein solches Unterwasserfahrzeug mit einer Kon trolleinheit beispielsweise dann verbunden, wenn das Unterwasserfahrzeug mittels eines launch and recovery Systems an den Einsatzort bzw. in die Nähe der zu unter suchenden Unterwasserstruktur gebracht worden ist. Das Unterwasserfahrzeug ist somit zunächst unmittelbar mit dem launch and recovery System verbunden, das wiederum dann mittelbar oder unmittelbar mit einer land-, luft- und/oder seegestütz ten Kontrolleinheit verbunden ist.
Alternativ oder zusätzlich weist das Unterwasserfahrzeug zumindest eine Vorrich tung zur optischen Datenübertragung auf. Insbesondere basiert die optische Daten übertragung auf Li-Fi- bzw. optischer Wi-Fi-Technology. Eine Vorrichtung zur opti schen Datenübertragung ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise eine draht lose Kommunikation unterWasser.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, dass Unterwasserfahrzeug autonom oder teil-autonom zu steuern. Die Steuereinheit kann sich insbesondere autonom in ein bestimmtes Seegebiet bewegen und/oder vorgegebene Aufgaben in unbekann ter Umgebung durchführen.
Bevorzugt weist das Unterwasserfahrzeug zumindest eine Navigationseinheit, ins besondere einen Kompass, ein Sonarsystem und/oder einen Tiefenmesser auf. Die Navigationseinheit ist datenübertragend mit der Steuereinheit verbunden. Flierdurch können - autonom oder benutzergesteuert - Kollisionen mit etwaigen Hindernissen vermieden, ein bestimmtes Seegebiet angesteuert und/oder die Route zu einem be stimmten Seegebiet in Reaktion auf etwaige Hindernisse umgeplant werden.
Vorzugsweise weist ein solches Unterwasserfahrzeug 4 bis 20, besonders bevorzugt 6 bis 12 einzelne Module auf, insbesondere mit einer Länge der einzelnen Module von 0,5 m bis 5 m.
Die Aufgabe wird auch durch ein Unterwasserfahrzeugsystem mit einem erfindungs gemäßen Unterwasserfahrzeug gelöst. Das Unterwasserfahrzeugsystem umfasst ein Trägerfahrzeug, durch das das Unterwasserfahrzeug zu einem Einsatzort ver bracht werden kann. Das Trägerfahrzeug und/oder das Unterwasserfahrzeug weist zumindest ein Festlegemittel zum Festlegen des Unterwasserfahrzeugs am Träger fahrzeug auf. Vorzugsweise weist das Trägerfahrzeug ein Tether Management Sys tem (TMS) auf und das Unterwasserfahrzeug ist über ein Verbindungskabel (Tether) mit dem Trägerfahrzeug verbunden.
Vorzugsweise weist das Trägerfahrzeug eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, einen autonomen, zumindest jedoch teil-autonomen Betrieb des Trägerfahrzeugs zu realisieren. Insbesondere kann das Trägerfahrzeug sich somit selbstständig in ein Einsatzgebiet begeben und/oder auf dem Weg in ein Einsatzgebiet selbsttätig auf etwaige umgeplante Situationen wie das Auftauchen eines beweglichen Hindernis ses reagieren. Besonders vorzugsweise weist das Trägerfahrzeug Mittel für eine Satelliten-gestützte Positionierung, insbesondere GPS, Beidou, Galileo und/oder Glonass, und/oder Mittel für eine Satelliten-gestützte Kommunikation auf. Das Trä- gerfahrzeug ist dazu eingerichtet, sich unter Wasser, insbesondere in Wassertiefen zwischen 5 und 20 Meter, insbesondere ca. 10 Meter fortzubewegen. In diesen Wassertiefen ist das Trägerfahrzeug kaum durch oberflächennahe Wellen beein flusst. Das Trägerfahrzeug kann sich mit vergleichsweise geringen Kursabweichun gen unter Wasser fortbewegen. Da in diesen Wassertiefen das Wasserfahrzeug Signale für eine Satelliten-gestützte Positionierung und/oder Signale für eine Satelli- ten-gestützte Kommunikation nicht oder nicht zuverlässig empfangen kann, ist es über die Steuereinheit dazu eingerichtet, sich in bestimmten Intervallen in Richtung der Wasseroberfläche, insbesondere an die Wasseroberfläche zu bewegen, um eine Positionsbestimmung durchzuführen und/oder eine Kommunikationsverbindung auf zubauen.
Bevorzugt weist das Trägerfahrzeug mehrere miteinander verbundene und relativ zueinander ausrichtbare Module auf. Hierzu sind zwischen den einzelnen Modulen Gelenke angeordnet oder die Module bilden derartige Gelenke zwischen sich aus. Insbesondere ist an zumindest einem Modul ein Vortriebselement angeordnet, über das das Trägerfahrzeug bewegbar ist. Ein Vortriebselement wie einen Propeller oder Impeller ermöglicht eine energieeffiziente Fortbewegung des Trägerfahrzeugs. Be sonders bevorzugt weist das Modul zumindest zwei in unterschiedliche Raumrich tungen ausgerichtete oder ausrichtbare Vortriebselemente auf. Ein derart ausgestal tetes Trägerfahrzeug weist eine verbesserte Manövrierbarkeit auf. Insbesondere kann ein Trägerfahrzeug mit einer Mehrzahl von in unterschiedliche Raumrichtungen ausgerichteten oder ausrichtbaren Vortriebselementen besonders gut an einer be- stimmten Stelle bzw. innerhalb eines bestimmten Bereichs im Wasser gehalten wer den.
Vorzugsweise weist das Trägerfahrzeug einen oder mehrere Energiespeicher, ins besondere Akkumulatoren, auf. Das Unterwasserfahrzeug kann ohne die Energie aus etwaigen eigenen Energiespeichern zu nutzen in das Einsatzgebiet verbracht werden muss. Der Einsatzradius des Unterwasserfahrzeugs wird somit vergrößert, ohne das in dem Unterwasserfahrzeug Raum für (zusätzliche) Energiespeicher zur Verfügung gestellt werden. Die sich aus der hohen Beweglichkeit und der schlanken Bauform des Unterwasserfahrzeugs ergebenden Vorteile im Einsatz bleiben somit erhalten. Insbesondere ist das Trägerfahrzeug eingerichtet, das Unterwasserfahr zeug mit Energie aus seinem Energiespeicher zu versorgen. Das Trägerfahrzeug sowie das Unterwasserfahrzeug sind vorzugsweise mit entsprechenden Lademitteln, insbesondere induktiven Lademitteln versehen.
Bevorzugt ist das Trägerfahrzeug von einer langgestreckten Bewegungskonfigurati on in eine ringförmige Einsatzkonfiguration überführbar. Insbesondere weist das Trägerfahrzeug eine Verbindungseinrichtung auf, über die das Trägerfahrzeug in der ringförmigen Einsatzkonfiguration mit sich selbst verbindbar ist. Das Trägerfahrzeug ist der langgestreckten Bewegungskonfiguration besonders effizient in Richtung der Längsachse bewegbar. In einer ringförmigen Einsatzkonfiguration kann das Träger fahrzeug besonders gut in eine bestimmte Position verbracht und gehalten werden. Alternativ kann das Trägerfahrzeug um eine Struktur im Wasser wie eine Boie oder eine Stütze gelegt werden. Das Trägerfahrzeug kann somit beim Einsatz des Unter- Wasserfahrzeugs an oder in der Nähe des Einsatzortes insbesondere an oder in der Nähe der Wasseroberfläche verbleiben. Besonders bevorzugt weist das Trägerfahr zeug eine Sende- und Empfangseinheit, insbesondere für eine Satellitenkommunika tion auf. Hierrüber kann das Trägerfahrzeug mit einer Kontrolleinheit in eine Kom munikationsverbindung gebracht werden. Das Trägerfahrzeug bildet in dem Unter wasserfahrzeugsystem eine Verbindungsstation aus. Insbesondere weist das Trä gerfahrzeug Mittel für eine lichtgestützte Kommunikation wie Li-Fi bzw. optisches Wi- Fi auf. Hierüber kann eine Verbindung mit dem entsprechend ausgerüsteten Unter wasserfahrzeug aufgebaut werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Figuren beschreibung zu entnehmen. In den schematischen Figuren zeigt:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Unterwasserfahrzeug,
Fig. 2 das Unterwasserfahrzeug gemäß Fig. 1 in einer Bewegungskon figuration und in einer Arbeitskonfiguration,
Fig. 3 das Unterwasserfahrzeug aus Fig. 1 in einer ringförmigen Ar beitskonfiguration um eine Unterwasserstruktur,
Fig. 4a) - 4f) das Umfassen einer Unterwasserstruktur durch das erfindungs gemäße Unterwasserfahrzeug nach Fig. 1 , Fig. 5a) - 5b) die Anordnung der Vortriebselemente an dem Unterwasserfahr zeug nach Fig. 1 ,
Fig. 6a) - 6c) die möglichen Bewegungsrichtungen des Unterwasserfahrzeugs nach Fig. 1 ,
Fig. 7 die Verwendung der Vortriebselemente bei der Überführung des Unterwasserfahrzeugs von einer Bewegungskonfiguration in eine Arbeitskonfiguration,
Fig. 8 die Anordnung von Kameras an dem Unterwasserfahrzeug nach Fig. 1 ,
Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Modul des Unterwasserfahrzeugs nach
Fig. 1 mit den Abstandshaltern in einer ausgeklappten und einer eingeklappten Position,
Fig. 10a) einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Modul,
Fig. 10b) einen Querschnitt durch ein Modul des Unterwasserfahrzeugs nach Fig. 1 mit einem Ballasttank,
Fig. 11a) - 11 d) ein erfindungsgemäßes Unterwasserfahrzeug nach Fig. 1 in un terschiedlichen Schwebezuständen, Fig. 12 ein launch and recovery System für ein erfindungsgemäßes Un terwasserfahrzeug nach Fig. 1 ,
Fig. 13 eine alternative Ausführungsform eines launch and recovery Sys tems für ein Unterwasserfahrzeug nach Fig. 1 ,
Fig. 14 eine alternative Anwendung eines Unterwasserfahrzeugs nach
Fig. 1 ,
Fig. 15 und Fig. 16 weitere Beispiele für Einsatzmöglichkeiten eines Unterwasser fahrzeugs nach Fig. 1 ,
Fig. 17a) - 17e) ein Trägerfahrzeug eines Unterwasserfahrzeugsystems,
Fig. 18a) -18b) ein Unterwasserfahrzeugsystem mit Trägerfahrzeug nach Fig. 17 und Unterwasserfahrzeug nach Fig. 1 .
Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind, sofern dienlich, mit identischen Bezugszif fern versehen. Einzelne technische Merkmale der nachfolgend beschriebenen Aus führungsbeispiele können mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit den Merkmalen einzelner vorbeschriebener Ausführungsbeispiele zu erfindungsgemä ßen Gegenständen kombiniert werden. Fig. 1 zeigt ein Unterwasserfahrzeug 2 mit acht Modulen 4. Ein erfindungsgemäßes Unterwasserfahrzeug 2 kann auch mehr oder weniger Module 4 aufweisen. Die Mo- dule 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 gemäß Fig. 1 sind jeweils zueinander ausricht- bar. Die Module 4 weisen auf gegenüberliegenden Seiten jedes Moduls 4 angeord nete Arbeitsmittel 6 auf, wobei auf den beiden voneinander weg weisenden Seiten der Module 4 unterschiedliche Arbeitsmittel 6 angeordnet sind. Auf der einen Seite sind die Arbeitsmittel 6 als Inspektionsmittel 8 ausgeführt. Auf der anderen Seite sind die Arbeitsmittel 6 als Reinigungsmittel 10 ausgeführt. Die Arbeitsmittel 6 kön nen auch auf anderen Seiten der Module 4 angeordnet sein. Ebenso können weitere Arbeitsmittel 6 an den Modulen 4 angeordnet sein.
Das Unterwasserfahrzeug 2 weist Kupplungsmittel 12 auf, die vorliegend an dem ersten (nicht dargestellt) und letzten Modul 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 angeord net sind. Als letztes Modul 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 wird hierbei dasjenige Modul bezeichnet, an dem das Versorgungskabel 26 endet. Bei dem Unterwasser fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich somit um ein ROV. Ein erfindungsgemäßes Unterwasserfahrzeug kann auch als AUV ausgebildet sein.
Das Unterwasserfahrzeug 2 weist weiterhin Kameras 20 auf. Zwischen den Modulen und in den Modulen (nicht dargestellt) sind Vortriebselemente 16 angeordnet. Wei terhin weisen die Module 4 jeweils neben den Arbeitsmitteln 6 angeordnete Ab standshalter 18 auf. Das Unterwasserfahrzeug 2 kann auch weitere Kameras 20 beispielsweise an anderen Modulen 4 aufweisen. Fig. 2 zeigt ein Unterwasserfahrzeug 2, das in einer langgestreckten Bewegungs konfiguration in Richtung einer Unterwasserstruktur A bewegt wird. Das Unterwas serfahrzeug 2 wird dann in eine U-förmige Arbeitskonfiguration überführt. Die Aus richtung der Module zueinander kann hierbei entweder durch entsprechende Aus richtungsvorrichtungen der Module selbst oder durch entsprechende Betätigung der Vortriebselemente 16 erfolgen. In der Arbeitskonfiguration des Unterwasserfahr zeugs 2 sind die Abstandshalter 18 ausgeklappt dargestellt. Diese dienen dazu, eine Kollision des Unterwasserfahrzeugs 2 mit der Unterwasserstruktur A zu verhindern bzw. abzufedern, um eine Beschädigung des Unterwasserfahrzeugs 2, insbesonde re der Arbeitsmittel 6, zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt das Unterwasserfahrzeug 2 in einer ringförmigen Arbeitskonfiguration, in der das Unterwasserfahrzeug 2 die Unterwasserstruktur A, die vorliegend durch ei nen Stützpfeiler einer Offshore-Windkraftanlage gebildet wird, umfasst. Die ausge klappten Abstandshalter 18 stellen dabei einen gleichmäßigen Abstand der einzel nen Module 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 von der zu untersuchenden Unterwas serstruktur A her. Das Unterwasserfahrzeug 2 kann nun in vertikaler Richtung an der Länge der vorliegend säulenförmigen Unterwasserstruktur A entlanggeführt werden und hierbei Reinigungs-, Inspektions- und/oder Wartungsarbeiten durchführen.
Die Fig. 4a) bis 4f) zeigen, wie das Unterwasserfahrzeug 2 um eine zu untersuchen de, säulenförmige Unterwasserstruktur herumgeführt und dabei von der langge streckten Bewegungskonfiguration in eine ringförmige Arbeitskonfiguration überführt wird. Die Abstandshalter 18 sind ausgeklappt, während das Unterwasserfahrzeug 2 um die zu untersuchende Unterwasserstruktur A herumgeführt wird. Über die Kupp lungsmittel 12 wird das Unterwasserfahrzeug 2 mit sich selbst in der ringförmigen Arbeitskonfiguration zu einem Ring verbunden. In dieser ringförmigen Arbeitskonfi guration umfasst das Unterwasserfahrzeug 2 die zu untersuchende Unterwas serstruktur A. Hierdurch wird verhindert, dass das Unterwasserfahrzeug 2 beispiels weise durch Strömungen von der zu untersuchenden Unterwasserstruktur A entfernt werden kann. Die folgenden Untersuchungen sind hierdurch besonders einfach und zuverlässig durchführbar.
Fig. 4c) und 4d) zeigen eine Anpassung des Unterwasserfahrzeugs 2 in der ringför migen Arbeitskonfiguration an den Umfang der Unterwasserstruktur A. Dazu ist der Abstand der einzelnen Module 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 zueinander veränder bar. Hierzu sind zwischen den Modulen 4 Verbindungselemente eingefügt, deren Längsabmessungen veränderbar sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind diese jeweils durch ein Kurvengetriebe realisiert, das Drehbewegungen in Längsbewegun gen übersetzt. Der Abstand zwischen einzelnen Modulen 4 kann hierbei vergrößert oder verkürzt werden. Somit können mit einem Unterwasserfahrzeug 2 Unterwas serstrukturen A mit leicht unterschiedlichem Durchmesser untersucht werden. Eben so können Unterwasserstrukturen A mit einem sich verändernden Durchmesser ver bessert untersucht werden, in dem das Unterwasserfahrzeug 2 in der ringförmigen Arbeitskonfiguration kontinuierlich an den tatsächlich vorliegenden Durchmesser angepasst werden kann. Wenn anschließend Unterwasserstrukturen A mit einem deutlich anderen Durch messer untersucht werden sollen, kann hierzu die Anzahl der Module 4 variiert oder Module 4 mit unterschiedlichen Längsabmessungen in das Unterwasserfahrzeug 2 eingesetzt werden. Ein solches modular aufgebautes Unterwasserfahrzeug 2 ist so mit für eine Vielzahl von Inspektionsaufgaben anpassbar. Fig. 4e) und 4f) zeigen das Unterwasserfahrzeug 2 in der ringförmigen Arbeitskonfiguration, in der die Untersu chung der zu untersuchenden Unterwasserstruktur A durchgeführt wird. Hierbei kann das Unterwasserfahrzeug 2 nicht nur entlang der Längserstreckung der Unter wasserstruktur A, sondern auch in Umfangsrichtung bewegt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der gesamte zu untersuchende Bereich der Unterwas serstruktur A mit einem Unterwasserfahrzeug 2 auf einfache Weise untersucht wird.
Fig. 5a) und 5b) zeigen schematisch die Ausrichtung der unterschiedlichen Vortrieb selemente 16. Fig. 5a) zeigt, dass die Vortriebselemente 16 in verschiedene Rich tungen weisen können. Fig. 5b) zeigt, dass die Vortriebselemente 16 bei einem voll ständig gestreckten Unterwasserfahrzeug 2 jeweils in eine von drei rechtwinklig zu einander ausgerichteten Raumrichtungen X, Y und Z ausgerichtet sind. Diese An ordnung der Vortriebselemente 16 ermöglicht ein Unterwasserfahrzeug 2, das auf einfache Weise in unterschiedliche Richtungen bewegt werden kann. Hierzu sind einzelne Vortriebselemente in die Module integriert, während andere Vortriebsele mente 16 zwischen zwei Modulen angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, Vortriebselemente 16 ausrichtbar anzu ordnen, so dass diese im Betrieb so ausgerichtet werden können, dass diese in Richtung der gewünschten Raumrichtung wirksam sind. Die Vortriebselemente sind hierzu jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar, um auch komplexe Bewegun gen des Unterwasserfahrzeugs 2, wie beispielsweise die durch die Vortriebselemen te 16 unterstützte Überführung aus einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine U-förmige, c-förmig, spiralförmige oder ringförmige Arbeitskonfiguration, zu ermöglichen.
Fig. 6a) bis 6c) zeigen exemplarisch mögliche Anordnungen der Vortriebselemente 16 an dem Unterwasserfahrzeug 2, die in unterschiedliche Raumrichtungen wirken. Fig. 6a) zeigt die in Richtung der Längserstreckung wirkenden Vortriebselemente 16, die vornehmlich für horizontale Bewegungen in Richtung der Längserstreckung des Unterwasserfahrzeugs 2 verwendet werden. Fig. 6b) zeigt die Anordnung von in ei ner vertikalen Richtung wirkenden Vortriebselementen an dem Unterwasserfahrzeug 2. Diese können beispielsweise dazu verwendet werden, das Unterwasserfahrzeug 2 in einer Arbeitskonfiguration an der zu untersuchenden Unterwasserstruktur A vor beizubewegen. Fig. 6c) zeigt die Anordnung der Vortriebselemente 16, die in eine seitliche Richtung wirken. Hierdurch kann das Unterwasserfahrzeug 2 in entspre chende seitliche Richtungen bewegt werden. Diese sind in der vorliegenden Ausfüh rungsform vor allem für die Überführung des Unterwasserfahrzeugs 2 von einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine U-förmige, c-förmige, spiralförmige und/oder ringförmige Arbeitskonfiguration notwendig, wie dies in Fig. 7 für eine u- förmige und eine ringförmige Arbeitskonfiguration dargestellt ist. Hierzu werden die in eine seitliche Richtung wirkenden Vortriebselemente unterschiedlich stark und in unterschiedliche Richtungen wirkend angesteuert. Während die zur Mitte des Unter- Wasserfahrzeugs 2 angeordneten Vortriebselemente 16 einen Vortrieb nach Außen erzeugen, werden die an den Enden des Unterwasserfahrzeugs 2 angeordneten Vortriebselemente 16 verwendet, um einen Vortrieb nach Innen in Richtung des von dem Unterwasserfahrzeug 2 in der Arbeitskonfiguration zu umfassenden Raum zu erzeugen. Dies geschieht, bis das Unterwasserfahrzeug 2 beispielsweise in eine ringförmige Arbeitskonfiguration überführt und über die Kupplungsmittel 12 mit sich selbst in dieser Konfiguration verbunden wird.
Fig. 8 zeigt anhand des Ausführungsbeispiels mögliche Anordnungen von Kameras 20 an dem Unterwasserfahrzeug 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils Ka meras 20 an dem ersten und letzten Modul 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 angeord net. Diese Kameras 20 erlauben zum einen eine Erfassung der Umgebung beim Bewegen des Unterwasserfahrzeugs 2 und zum anderen die Überwachung eines Kupplungsvorganges des Unterwasserfahrzeugs 2 mit Unterwasserstrukturen A o- der mit sich selbst. Neben den Kameras 20 sind Leuchtmittel angeordnet, die den von den Kameras 20 zu erfassenden Bereich ausleuchten können. An mittleren Mo dulen 4 sind Kameras 20 angeordnet, die über eine Stellvorrichtung 22 ausrichtbar bzw. verlagerbar sind. Insbesondere kann die Kamera 20 über die Stellvorrichtung 22 in dem Ausführungsbeispiel in eine von dem Modul 4, an dem die Kamera 20 über die Stellvorrichtung 22 festgelegt ist, beabstandete Position überführt werden. Die Kamera 20 kann so kompakt an dem Unterwasserfahrzeug 2 transportiert wer den. In der von dem Modul 4, an dem die Kamera 20 festgelegt ist, beabstandeten Position kann die Kamera 20 einen weiten Bereich erfassen und beispielsweise an dem Modul 4 gleichsam vorbeisehen. Ebenso kann die Kamera 20 auch das Modul 4, an dem sie festgelegt ist, erfassen und ermöglicht somit eine Überprüfung der Lage des Moduls 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 beispielsweise relativ zu einer Un- terwasserstruktur A und/oder die Überwachung eines Reinigungs- oder Inspektions vorgangs.
Fig. 9 zeigt ein Modul 4 eines Unterwasserfahrzeugs 2. In dieser Abbildung ist zum einen ein Strömungskanal für ein Vortriebselement 16, das in dem Modul 4 ange ordnet ist, zu erkennen. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Modul 4 auf zwei Seiten Arbeitsmittel 6 umfasst, wobei auf der einen Seite die Arbeitsmittel 6 als Inspekti onsmittel 8 und auf der anderen Seite als Arbeitsmittel 10 ausgeführt sind. Die Sei ten des Moduls 4, die die Arbeitsmittel 6 aufweisen, sind hierbei konkav ausgeführt und weisen in einem Qzerschnitt quer zu einer Längserstreckungsrichtung des Mo duls 4 jeweils einen geraden Abschnitt auf. Hierdurch können die Arbeitsmittel 6 in einer Arbeitsposition des Unterwasserfahrzeugs 2 besser auf eine zu untersuchen den Unterwasserstruktur A einwirken, wenn es sich um eine Unterwasserstruktur A mit einem runden Querschnitt bzw. gerundeten Abschnitten handelt. Weiterhin sind Abstandshalter 18 benachbart zu den Arbeitsmittel 6 angeordnet, die in einer ausge klappten und in einer eingeklappten Position dargestellt sind. Die Abstandshalter 18 weisen hierbei vorzugsweise auch Dämpfungsmittel auf. Die Abstandshalter 18 kön nen somit nicht nur dazu dienen, die Arbeitsmittel 6 auf einem vorgegebenen Ab stand zu der zu untersuchenden Unterwasserstruktur A zu halten, sondern auch Bewegungen des Unterwasserfahrzeugs 2 bzw. des Moduls 4 relativ zu der Unter wasserstruktur A dämpfen und so Beschädigungen des Moduls 4 bzw. des Arbeits mittels 6 zu vermeiden. Die beweglichen Abstandshalter 18 ermöglichen ein kom- paktes Unterwasserfahrzeug 2. Die Abstandshalter 18 werden lediglich ausgefahren, wenn sie benötigt werden.
Fig. 10a) und 10b) zeigen Schnitte durch ein Modul 4 eines Unterwasserfahrzeugs. Im Längsschnitt (Fig. 10a)) ist eine mit dem Inspektionsmittel 8 verbundene Da tenerfassungseinheit gezeigt. Hier werden die Daten der Inspektionsmittel 8 erfasst.
Weiterhin ist im Modul ein Motor angeordnet. Flierdurch sind die einzelnen Module 4 zueinander ausrichtbar und/oder in ihrem Abstand zueinander veränderbar. Ebenso können über einen derartigen Motor die Vortriebselemente 16 angetrieben werden.
In einem Querschnitt (Fig. 10b)) des Moduls ist ein Ballasttank 24 erkennbar. Die Module 4 sind schwimmfähig ausgestaltet. Der Ballasttank 24 ist mit einem gasför migen und komprimierbaren Medium gefüllt. In den Ballasttank 24 kann das das Modul umgebende Wasser eingebracht und das gasförmige Medium komprimiert werden. Ebenso kann das Wasser aus dem Ballasttank 24 entfernt werden. Hier durch kann der Nettoauftrieb des Moduls 4 genau eingestellt werden.
Fig. 11a) bis 11 d) zeigen die unterschiedlichen Ausrichtungen, die ein erfindungs gemäßes Unterwasserfahrzeug durch eine geschickte Ballastierung von Ballasttanks 24, die in diesem Ausführungsbeispiel in jedem Modul 4 des Unterwasserfahrzeugs 2 vorhanden sind, annehmen kann. Die Ballasttanks 24 können gleichmäßig gefüllt sein, so dass sich das Unterwasserfahrzeug im Wasser horizontal ausrichtet (Fig. 11a)). Die Ballasttanks 24 einzelner Module können jedoch auch unterschiedlich gefüllt sein. In der gestreckten Bewegungskonfiguration des Unterwasserfahrzeugs 2 kann das Unterwasserfahrzeug 2 somit von der horizontalen Ausrichtung abwei chen und ggf. unter der Wirkung der Vortriebselemente 16 schneller auf- bzw. ab tauchen (Fig. 11b) und 11c)). Einzelne Ballasttanks 24 können auch beispielsweise über flexible Verbindungen miteinander in fluidischer Verbindung stehen, so dass zumindest ein Fluid von einem Ballasttank 24 in einen anderen Ballasttank 24 über tragen werden kann, um ein Trimmen, d.h. eine bestimmte Ausrichtung des Unter wasserfahrzeug, zu ermöglichen.
In einer ringförmigen Arbeitskonfiguration kann durch die unterschiedliche Ballastie- rung der Ballasttanks 24 der Module 4 die Ausrichtung des Ringes verändert werden (Fig. 11 d)). So kann der Ring einerseits horizontal liegend orientiert sein. In dieser Orientierung ist das Unterwasserfahrzeug 2 besonders zur Inspektion von vertikalen Strukturen, wie Stützpfeilern von Windkraftanlagen, geeignet. In einer anderen Bal- lastierung ist das Unterwasserfahrzeug in der ringförmigen Arbeitskonfiguration ver tikal ausgerichtet. In dieser Ausrichtung ist das Unterwasserfahrzeug 2 besonders geeignet, horizontal angeordnete Unterwasserstrukturen A, wie beispielsweise Pipe lines, zu untersuchen. Das Unterwasserfahrzeug 2 ist jedoch nicht auf die Verwen dung an horizontal oder vertikal ausgerichteten Unterwasserstrukturen A beschränkt. Insbesondere in der ringförmigen Arbeitskonfiguration kann es an beliebig ausge richteten Strukturen wie flexiblen unterseeischen Rohren entlang geführt werden.
Fig. 12 zeigt ein launch and recovery System für ein erfindungsgemäßes Unterwas serfahrzeug 2. Das launch and recovery System kann hierbei von einem Schiff aus gehen. Es ist auch denkbar, ein launch and recovery System zu verwenden, mit dem das Unterwasserfahrzeug in die Nähe der Einsatzstelle verbracht wird, wobei das launch and recovery System in der Nähe der Einsatzstelle verbleibt und das Unter wasserfahrzeug 2 mit dem launch and recovery System verwendet wird. Hierzu kann das launch and recovery System mit einem tether management System (TMS) aus gerüstet sein (Fig. 13)). Ein solches tether management System sorgt dafür, dass das Versorgungskabel 26 in tieferen Gewässern einwandfrei funktioniert, die Manöv rierfähigkeit wenig einschränkt und sich nicht beispielsweise verheddert.
Fig. 14 zeigt ein alternatives Einsatzszenario für ein Unterwasserfahrzeug 2, das an einer temporären Hilfsstruktur festgelegt wird, um einen unter Wasser durchgeführ ten Vorgang, wie beispielsweise das Bohren eines Bohrlochs, zu überwachen. Das Unterwasserfahrzeug 2 kann auch eine andere Unterwasserstruktur überwachen, die sich von der Unterwasserstruktur unterscheidet, an der es festgelegt ist.
Fig. 15 zeigt den Einsatz des Unterwasserfahrzeugs zur Inspektion flexibler Rohrlei tungen.
Fig. 16 zeigt den Einsatz eines solchen Systems bei der Überwachung von An schlüssen an einem Unterwasserbohrlochabschluss. Auch hier kann das Unterwas serfahrzeug 2 indirekt eine Unterwasserstruktur überwachen, die sich von der Un- terwasserstruktur unterscheidet, an der es festgelegt ist. Hierbei muss das Unter wasserfahrzeug 2 in einer räumlich begrenzten Umgebung arbeiten. In einer solchen Umgebung ist das erfindungsgemäße Unterwasserfahrzeug 2 besonders flexibel einsetzbar, da es in der langgestreckten Bewegungskonfiguration an die zu inspizie- rende Stelle herangeführt und erst dort in die U-förmige, C-förmige, spiralförmige oder ringförmige Arbeitskonfiguration überführt wird.
Fig. 17 a) bis e) zeigen ein Trägerfahrzeug 32 eines Unterwasserfahrzeugsystems 30 in verschiedenen Positionen. Fig. 17 a) ist eine Ansicht von oben. Fig. 17 b) stellt eine Seitenansicht ohne Unterwasserfahrzeug 2 dar. Fig. 17 c) zeigt das Trägerfahr zeug 32 in einer Seitenansicht mit einem Unterwasserfahrzeug 2. Das Unterwasser fahrzeug 2 ist über Festlegemittel 34 des Trägerfahrzeugs 32 an diesem festgelegt. Fig. 17 d) zeigt das Trägerfahrzeug 32 mit dem daran über Festlegemittel 34 festge legtem Unterwasserfahrzeug 2 in einer Ansicht von unten. Fig. 17 e) zeigt einen Querschnitt durch das T rägerfahrzeug in einer Ansicht nach Fig. 17 b).
Das Trägerfahrzeug 32 ist ähnlich dem Unterwasserfahrzeug 2 aus mehreren mitei nander verbundenen und relativ zueinander ausrichtbaren Modulen aufgebaut. Die Module sind untereinander durch Gelenkabschnitte 33 mit Gelenkanordnungen 35 gelenkig verbunden. Das Trägerfahrzeug des Ausführungsbeispiels weist ein Steu ermodul 36, zwei Antriebsmodule 38 mit Antriebsmitteln 40, ein Batteriemodul 42 und ein TMS-Modul 44 mit einem Tether Management System 46 auf. Das Tether Management System 46 umfasst das Versorgungskabel 26, mit dem das Unterwas serfahrzeug 2 mit dem Trägerfahrzeug 32 verbunden ist. Das Trägerfahrzeug 32 ist wie das Unterwasserfahrzeug 2 in eine ringförmige Konfiguration überführbar, in der es mit sich selbst über Verbindungsmittel 48 verbunden ist. Die Verbindungsmittel 48 sind an dem Steuermodul 36 sowie an dem hinteren der beiden Antriebsmodule 38 angeordnet. Über die Verbindungsmittel 48 erfolgt insbesondere eine mechani- sche und/oder (elektro-)magnetische Festlegung des Trägerfahrzeugs 32 mit sich selbst in einer ringförmigen Arbeitskonfiguration oder an einer Struktur im Wasser.
An dem TMS-Modul 44 sowie an dem Batteriemodul 42 sind Anlageblöcke 50 aus gebildet, über die das Unterwasserfahrzeug 2 in Kontakt mit dem Trägerfahrzeug 32 gebracht wird. Die Anlageblöcke 50 dienen zur Vermeidung etwaiger Beschädigun gen des Trägerfahrzeugs 32 sowie des Unterwasserfahrzeugs 2 beim Trennen des Unterwasserfahrzeugs 2 und insbesondere bei der Wiederaufnahme des Unterwas serfahrzeugs 2 durch die Festlegemittel 34 des Trägerfahrzeugs 32.
In dem Querschnitt nach Fig. 17 e) ist erkennbar, dass in dem Batteriemodul 42 ein Akkumulator 43 angeordnet ist. In dem TMS-Modul 44 ist neben dem Tether- Management-System 46 mit dem Versorgungskabel 26 ein Zusatzakkumulator 45 angeordnet. In dem Steuermodul 36 sind eine Steuereinheit 51 , verschiedene Sen soren, insbesondere Navigationssensoren 52 wie Kompass, Tiefenmesser und/oder Sonargerät sowie Mittel 54 für eine insbesondere Satelliten-gestützte Positionierung und/oder Kommunikation angeordnet. Über Mittel für eine insbesondere Satelliten gestützte Positionierung, insbesondere auf Basis von GPS, Galileo, Beidou und/oder Glonass, kann die Position des Trägerfahrzeugs 32 genau bestimmt werden. Über Mittel für eine insbesondere Satelliten-gestützte Kommunikation kann das an der Wasseroberfläche oder in der Nähe der Wasseroberfläche verbleibende Trägerfahr zeug 32 als Kommunikationsknotenpunkt in einer Kommunikationsverbindung mit dem Unterwasserfahrzeug 2 im Einsatz dienen. Weiterhin ist in dem Steuermodul 36 ein Kamerasystem 56 mit einer Kamera sowie Beleuchtungsmitteln angeordnet. Fig. 18 a) und b) zeigen das Unterwasserfahrzeugsystem 30, einmal mit dem über Festlegemittel 34 an dem Trägerfahrzeug 32 festgelegten Unterwasserfahrzeug 2 (Fig. 18 a)) und einmal mit von Trägerfahrzeug 32 beabstandeten Unterwasserfahr zeug 2, wobei das Unterwasserfahrzeug 2 über ein Versorgungskabel 26 mit dem Trägerfahrzeug 32 verbunden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Unterwasserfahrzeug (2) zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von Unterwasserstrukturen A, mit zumindest einem Arbeitsmittel (6) zur Reinigung, Inspektion und/oder Überwachung von Unterwasserstrukturen A, umfassend mehre re miteinander verbundene Module (4), die relativ zueinander ausrichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (4) hintereinander angeordnet sind, wobei das Unterwasserfahrzeug (2) von einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine U-förmige, C-förmige, spiralförmige und/oder eine ringförmige Arbeitskonfigura tion und zurück überführbar ist.
2. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (2) zumindest ein Kupplungsmittel (12) aufweist, über das das Unterwasserfahrzeug (2) an einem zu inspizierenden Gegenstand festlegbar und/oder in der ringförmigen Arbeitskonfiguration mit sich selbst verbindbar ist.
3. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel (12) zumindest einen Magneten, vorzugsweise einen Elektro magneten, aufweist.
4. Unterwasserfahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Module (4) Arbeitsmittel (6) aufweisen, die insbesondere als Inspektionsmittel (8), weiter insbesondere als Ultraschallsensoren, MFL-Sensoren und/oder Wirbelstromsensoren, ausgebildet sind.
5. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (4) auf zumindest zwei Seiten unterschiedliche Arbeitsmittel (6) aufweisen.
6. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (4) auf einer Seite als Arbeitsmittel (6) Reinigungsmittel (10), insbesondere Bürsten und/oder Schaber, aufweisen.
7. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (2) in mindestens zwei unterschiedliche Arbeitskonfigurationen überführbar ist, wobei in jeder der Arbeitskonfigurationen eine andere Seite der Mo dule (4) in Richtung eines von dem Unterwasserfahrzeug in der Arbeitskonfiguration umfassten Raums orientiert ist.
8. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Unterwasserfahrzeug zumindest ein Reparaturmittel, insbe sondere eine Schweißapparatur, einen Applikator für ein Dichtmittel und/oder einen Greifer, aufweist, insbesondere an einem fernsteuerbaren oder autonom agierenden Roboterarm.
9. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Modulen (4) veränderbar ist.
10. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die ein Arbeitsmittel (6) aufweisenden Module (4) in dem Bereich, in dem die Arbeitsmittel (6) angeordnet sind, konkav geformt sind.
11 . Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest die Module (4), an denen seitlich Arbeitsmittel (6) an geordnet sind, einen Querschnitt quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Mo dule (4) mit zumindest einem geraden Abschnitt aufweist, wobei die Arbeitsmittel (6) insbesondere in dem Bereich des zumindest einen geraden Abschnitts angeordnet sind.
12. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug mindestens zwei, vorzugsweise zumindest drei, Vortriebselemente (16), insbesondere Steuerdüsen und/oder Propel ler, aufweist, die in und/oder an einem Modul (4) und/oder zwischen zwei Modulen (4) angeordnet sind, und dass zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei, dieser Vortriebselemente (16) in unterschiedliche Raumrichtungen wirksam sind.
13. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebselemente (16) bei einer vollständig gestreckten Anordnung des Unterwas serfahrzeugs (2) jeweils in eine von drei rechtwinklig zueinander angeordneten Raumrichtungen wirksam sind.
14. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebselemente (16) einzeln ansteuerbar und/oder ausrichtbar sind.
15. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest zwei Modulen (4) Abstandshalter (18) angeord net sind.
16. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (18) beweglich, insbesondere ausklappbar, ausgeführt sind.
17. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug zumindest eine Kamera (20) auf weist.
18. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) über eine Stellvorrichtung (22) bewegbar und/oder ausrichtbar ist.
19. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Modul (4) schwimmfähig ist.
20. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Modul (4) einen Ballasttank (24) aufweist.
21. Unterwasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (2) über ein Versorgungskabel (26) mittelbar oder unmittelbar mit einer land-, luft- und/oder seegestützten Kontrolleinheit (28) verbunden ist.
22. Unterwasserfahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet dass das Unterwasserfahrzeug eine Steuereinheit sowie eine daten übertragend mit der Steuereinheit verbundene Navigationseinheit aufweist, wobei die Steuereinheit für eine zumindest teil-autonome Steuerung des Unterwasserfahr zeugs eingerichtet ist.
23. Unterwasserfahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch Mittel für eine optische Datenübertragung, insbesondere Li-Fi bzw. opti schem Wi-Fi.
24. Unterwasserfahrzeugsystem, umfassend ein Unterwasserfahrzeug (2) nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche und ein Trägerfahrzeug (32), wobei das Trä gerfahrzeug (32) und/oder das Unterwasserfahrzeug (2) zumindest ein Festlegemit- tel (34) zum Festlegen des Unterwasserfahrzeugs (2) an dem Trägerfahrzeug (32) aufweist.
25. Unterwasserfahrzeugsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) eine Steuereinheit (51) aufweist, die eingerichtet ist, einen zumindest teil-autonomen Betrieb des Trägerfahrzeugs (32) zu realisieren.
26. Unterwasserfahrzeugsystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich net, dass das Trägerfahrzeug (32) mehrere miteinander verbundene und relativ zu einander ausrichtbare Module (36,38,42,44) aufweist.
27. Unterwasserfahrzeugsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) von einer langgestreckten Bewegungskonfiguration in eine zumindest ringförmige Einsatzkonfiguration überführbar ist.
28. Unterwasserfahrzeugsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) Verbindungsmittel (48) aufweist, über die das Trägerfahr zeug (32) in der ringförmigen Einsatzkonfiguration mit sich selbst verbindbar ist.
29. Unterwasserfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch ge kennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) zumindest einen Energiespeicher (43,45) aufweist.
30. Unterwasserfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch ge kennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) und/oder das Unterwasserfahrzeug (2) Mittel für eine lichtbasierte Kommunikation, insbesondere Li-Fi oder optisches Wi-Fi, aufweisen.
31. Unterwasserfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch ge kennzeichnet, dass das Trägerfahrzeug (32) ein Tether-Management-System (46) umfasst, wobei das Unterwasserfahrzeug (2) und das Trägerfahrzeug (32) über ein Verbindungskabel (26) miteinander verbunden sind.
32. Unterwasserfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , dadurch ge kennzeichnet, dass Trägerfahrzeug Mittel (54) für eine insbesondere Satellitenge stützte Kommunikation und/oder Positionierung aufweist.
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