Unterwasserfahrzeug Autonomes U-Boot taucht erstmals ab

Das Autonomous Underwater Vehicle (AUV) "Aegir" hat seinen ersten Tauchgang – ohne Steuerung von außen – erfolgreich in einem Schwimmbad absolviert. Das autonome U-Boot wurde von Forschern des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel (Geomar) für die küstennahe Erkundung von Meeresböden entwickelt. Es kann bis in eine Tiefe von 200 m tauchen und einen zuvor festgelegten Kurs abfahren.

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GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Die Forscher des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel (Gemar) haben ihr selbst entwickeltes autonomes Unterwasserfahrzeug AUV Aegir erstmals in einem Schwimmbad auf Tauchstation geschickt. In der Versuchsphase wurde die autonome Manövrierfähigkeit des AUV Aegir erfolgreich getestet. Schon bald soll sich das autonome U-Boot in Wassertiefen bis maximal 200 m frei durchs Meerwasser bewegen. Der Haupt-Sensor ist eine auf den Meeresboden gerichtete Kamera und ein Blitzlicht, bestehend aus zwei LEDs. Diese sogenannte Machine-Vision-Kamera ist mit dem entsprechenden Objektiv fest in einem Druckkörper installiert. Die Kamera hat einen eigenen Rechner und eine Verbindung zum Haupt-Computer des Fahrzeugs. Des Weiteren gibt es einen akustischen Doppler-Geschwindigkeits-Messer, einen kombinierten Druck- und Schallgeschwindigkeits-Sensor sowie insgesamt vier Antriebe bzw. Propeller.

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Aegir ist ungeachtet der Bedeutung des Namens, der "Riese der See", mit einer Länge von rund eineinhalb Metern und einer Höhe von 50 cm so ausgelegt, dass das Gefährt ohne großen logistischen Aufwand zu allen Einsatzgebieten gebracht werden kann, etwa nach Umweltkatastrophen. Es wurde so konzipiert, dass es den rauen Bedingungen in Ost- und vor allem Nordsee widersteht. Angetrieben wird es von vier Propellern, die elektrisch angetrieben werden. Das hilft, wichtige Ziele zu erreichen. Das AUV kann auch bei geringen Geschwindigkeiten stabil tauchen und navigieren. „Wir wollten bei dem kontrollierten Tauchgang in erster Linie die Steuerung testen beziehungsweise die richtigen Werte für die Geschwindigkeitsregelung finden. Diese Werte müssen speziell auf das Fahrzeug und auf dessen Fahrverhalten abgestimmt sein“, erklärt Software-Ingenieur Nikolaj Diller vom Geomar.

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Das AUV Aegir wurde bis auf die Sensorik im Technik- und Logistikzentrum des Geomar konzipiert, konstruiert, gefertigt und montiert. Mehr als 10 Mitarbeiter und Studenten waren zeitweise an diesem Projekt beteiligt. Die Software-Architektur des Fahrzeugs kommt von der Firma IQUA-Robotics (Girona, Spanien), die auch die im Rahmen des Projektes MOSES (HGF Erde und Umwelt Investitionsprogramm) beschafften Unterwasser-Fahrzeuge vom Typ Girona 500 liefert. Damit ist das Testen und Einsetzen vom AUV Aegir ein vorbereitender Schritt für dieses Projekt bzw. dieser Unterwasserfahrzeuge.

Steuerung von außen: Autonomes Tauchen will gelernt sein

Seit Ende 2015 arbeitet die AUV-Gruppe des Geomar zusammen weiteren Technikerinnen und Technikern des Technik- und Logistikzentrums am AUV Aegir, dessen mechanische Fertigung Ende Sommer 2017 abgeschlossen wurde. Erste Tauchgänge absolvierte das Gerät bereits im Herbst 2017. „Dabei war es aber immer noch durch ein Kabel mit der Steuerung verbunden. Geplant war jedoch, dass Aegir ohne Fernsteuerung unter Wasser agieren kann“, erklärt Marcel Rothenbeck, Leiter der Geomar-AUV-Gruppe.Die jetzt getestete Fahrzeugregelung ist ein Bestandteil der Kontroll-Software des AUVs. „Für uns ist dies eine gute Vorbereitung, da wir im Rahmen des Umweltmonitoring-Projekts MOSES zwei AUVs vom Typ GIRONA500 einsetzen werden und die Software jetzt schon an unserem eigenen AUV ausprobieren können “, sagt Rothenbeck.

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Tauchgang ohne Nabelschnur

Für den Test im Uni-Schwimmbecken definierte das AUV-Team ein kleines Viereck innerhalb des Beckens anhand von Wegpunkten, die vom AUV abgefahren werden sollten. Das Fahrzeug tauchte ab, erreichte die vorgegebene Tiefe und fuhr die Wegpunkte ab. Am Ende des Tauchgangs, tauchte das Fahrzeug auf und stoppte die Antriebe. „Von außen sah das ganz unspektakulär aus. Für uns war das aber ein schöner Moment, immerhin war das Aegirs erster autonomer Tauchgang ohne ,Nabelschnur‘“, so Rothenbeck.

Natürlich müssen noch weitere Tests durchgeführt werden, bis das neue Gerät ins Meer entlassen wird. „Aber wir sind auf dem richtigen Weg. Was wir nun brauchen ist eine verlässliche und reproduzierbare Positionierung“, so Rothenbeck.

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