Titel

Fahrzeugsystem mit einem Mutterschiff und einem unbemannten Wasserfahrzeug und Verfahren zum Bergen eines unbemannten Wasserfahrzeugs

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem mit einem Mutterschiff und einem auf dem Mutterschiff aufnehmbaren, unbemannten Wasserfahrzeug, wobei zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs durch das Mutterschiff ein über eine Leine mit dem Mutterschiff verbundener Schwimmkörper im Wasser aussetzbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bergen eines unbemannten Wasserfahrzeugs durch ein Mutterschiff, wobei ein über eine Leine mit dem Mutterschiff verbundener Schwimmkörper im Wasser aus- gesetzt wird.

Unbemannte Wasserfahrzeuge weisen keine eigene Besatzung auf und können als unbemanntes Unterwasserfahrzeug unterhalb der Wasseroberfläche oder als unbemanntes Oberflächenfahrzeug an der Wasseroberfläche operieren. Bei den unbemannten Wasserfahrzeu- gen unterscheidet man Wasserfahrzeuge, die ferngesteuert werden und Wasserfahrzeuge, die autonom operieren. Im zivilen Anwendungsbereich kommen unbemannte Wasserfahrzeuge beispielsweise im Rahmen der Meeresforschung zur Anwendung. Im militärischen Bereich werden autonome Wasserfahrzeuge u. a. zu Aufklärungszwecken eingesetzt, beispielsweise zur Seeminenerkennung.

Unbemannte Wasserfahrzeuge werden üblicherweise von einem Mutterschiff im Wasser ausgesetzt und nach Abschluss ihrer Mission von dem Mutterschiff geborgen. Bei dem aus der WO 2007/033 384 A bekannten Fahrzeugsystem mit einem Mutterschiff und einem unbemannten Wasserfahrzeug werden zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs meh- rere Schwimmkörper ausgebracht, zwischen denen ein Kabel verläuft. Das unbemannte Wasserfahrzeug führt einen Fanghaken an einem Seil mit sich, mit welchem das zwischen den beiden Schwimmkörpern verlaufende Kabel eingefangen wird, um einen Kontakt zwischen dem unbemannten Wasserfahrzeug und dem Mutterschiff herzustellen. Bei diesem Fahrzeugsystem besteht der Nachteil, dass zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs mit den beiden Schwimmkörpern und dem Kabel eine Vielzahl an Teilen erforderlich ist. Zum Verstauen dieser Teile muss an Bord des Mutterschiffs bzw. an Bord des Unterwasserfahrzeugs ausreichender Stauraum vorgehalten werden, der insbesondere im militärischen Anwendungsbereich oftmals nicht zur Verfügung steht.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den für die Einrichtungen zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs erforderlichen Stauraum zu verringern.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrzeugsystem mit einem Mutterschiff und einem von dem Mutterschiff aufnehmbaren, unbemannten Wasserfahrzeug vorgeschlagen, wobei zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs durch das Mutterschiff ein über eine Leine mit dem Mutterschiff verbundener Schwimmkörper im Wasser aussetzbar ist, und wobei an dem unbemannten Wasserfahrzeug eine Fangeinrichtung zum Einfangen der Leine angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsystem kann die zwischen dem Schwimmkörper und dem Wasserfahrzeug verlaufende Leine durch die Fangeinrichtung des unbemannten Wasserfahrzeugs eingefangen werden, so dass ein Kontakt zwischen dem unbemannten Wasserfahrzeug und dem Mutterschiff hergestellt wird. Es ist nicht erforderlich, mehrere

Schwimmkörper auszubringen, um das unbemannte Wasserfahrzeug zu bergen. Die Anzahl der zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs erforderlichen Teile wird verringert, so dass auch der zum Verstauen der Teile erforderliche Stauraum auf Seiten des Mutterschiffs und des unbemannten Wasserfahrzeugs reduziert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Fangeinrichtung feststehend an der Außenkontur des unbemannten Wasserfahrzeugs ausgebildet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Fangeinrichtung durchgehend einsatzbereit ist und eine Aktivierung der Fangeinrichtung vor dem Bergen durch das Mutterschiff nicht erforderlich ist. Zudem ist es nicht erforderlich, zusätzlichen Raum zum Verstauen der Fangeinrichtung an Bord des unbemann- ten Wasserfahrzeugs vorzusehen. Die Fangeinrichtung kann nach Art eines Fanghakens oder nach Art eines Fangstabs ausgebildet sein.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Fangeinrichtung von einer Ruhestellung, in welcher die Fangeinrichtung innerhalb der Außenkontur des unbemannten Wasserfahrzeugs angeordnet ist, in eine Fangstellung verbringbar ist, in welcher die Fangeinrichtung aus der Außenkontur hervorsteht. Durch die in der Ruhestellung innenliegende Fangeinrichtung werden die Strömungseigenschaften des unbemannten Wasserfahrzeugs durch die Fangeinrich- tung nicht beeinträchtigt. In der Fangstellung steht die Fangeinrichtung bevorzugt derart aus der Außenkontur des unbemannten Wasserfahrzeugs hervor, dass sich die Leine bei der Vorbeifahrt des unbemannten Wasserfahrzeugs an dem Schwimmkörper in der Fangeinrichtung verfangen kann und ein Kontakt zwischen dem unbemannten Wasserfahrzeug und dem Mutterschiff herstellbar ist.

Bevorzugt weist der Schwimmkörper eine Sendevorrichtung zum Senden von Ortungssignalen auf, so dass der Schwimmkörper von dem unbemannten Wasserfahrzeug geortet werden kann. Eine solche Sendevorrichtung ist insbesondere zum Bergen von autonomen Wasser- fahrzeugen vorteilhaft, da die Steuerung des autonomen Wasserfahrzeugs auf Grundlage der georteten Position des Schwimmkörpers erfolgen kann. Die von der Sendevorrichtung ausgesendeten Ortungssignale sind bevorzugt Funksignale, Wasserschallsignale und/oder Lichtsignale. Zum Empfang der Ortungssignale weist das unbemannte Wasserfahrzeug vorteilhafterweise einen entsprechenden Signalempfänger auf. Der Signalempfänger kann bei- spielsweise als Funkempfänger, als Schallempfänger, als Sonar und/oder als Lichtdetektor ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt ist in dem Bereich der Leine, welcher dem Schwimmkörper zugewandt ist, ein Abstandshalter angeordnet, welcher verhindert, dass der Schwimmkörper in Anlage mit dem unbemannten Wasserfahrzeug gerät. Wenn sich das unbemannte Wasserfahrzeug nach dem Einfangen der Leine durch die Fangeinrichtung weiter im Wasser bewegt, besteht die Gefahr, dass der Schwimmkörper an das unbemannte Wasserfahrzeug herangezogen wird und durch den Kontakt mit dem Schwimmkörper Schäden an dem unbemannten Wasserfahrzeug hervorgerufen werden. Durch den Abstandhalter kann verhindert werden, dass der Schwimmkörper so nah an das unbemannte Wasserfahrzeug herangezogen wird, dass er in Anlange mit dem unbemannten Wasserfahrzeug gerät.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Bergen eines unbemannten Wasserfahrzeugs durch ein Mutterschiff vorgeschlagen, wobei ein über eine Leine mit dem Mutterschiff verbundener Schwimmkörper im Wasser ausgesetzt wird, und wobei eine an dem unbemannten Wasserfahrzeug angeordnete Fangeinrichtung die Leine einfängt, um einen Kontakt zwischen dem Mutterschiff und dem unbemannten Wasserfahrzeug herzustellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können dieselben vorteilhaften Wirkungen erreicht werden, welche vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem Fahrzeugsystem beschrieben worden sind. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das unbemannte Wasserfahrzeug den Schwimmkörper ortet, so dass das unbemannte Wasserfahrzeug auf Grundlage der georteten Position des Schwimmkörpers in Richtung des Schwimmkörpers manövrie- ren kann. Die Ortung des Schwimmkörpers kann mittels eines an Bord des unbemannten Wasserfahrzeugs angeordneten Signalempfängers für Funksignale, Schallsignale und/oder Lichtsignale erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann an Bord des unbemannten Wasserfahrzeugs eine Sonaranlage, eine Radaranlage oder eine optische Detektionsvorrichtung angeordnet sein, über welche der Schwimmkörper geortet wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn dass das unbemannte Wasserfahrzeug um den

Schwimmkörper kreist. Durch das Kreisen um den Schwimmkörper kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass die Fangeinrichtung die Leine einfängt, welche den Schwimmkörper mit dem Mutterschiff verbindet. Es ist nicht erforderlich, dass das unbemannte Was- serfahrzeug den Verlauf der Leine detektiert, um diese einzufangen. Bei einem unbemannten Wasserfahrzeug, welches bewaffnet ist, kann durch das Kreisen um den Schwimmkörper verhindert werden, dass das unbemannte Wasserfahrzeug und damit auch die Waffe auf das Mutterschiff ausgerichtet werden muss. Das Kreisen des unbemannten Wasserfahrzeugs um den Schwimmkörper bringt ferner den Vorteil mit sich, dass in einem kurzen zeitlichen Ab- stand nach einen erfolglosen Einfangversuch unmittelbar ein weiterer Einfangversuch durchgeführt wird, bei welchem versucht wird, die Leine mit der Fangeinrichtung des unbemannten Wasserfahrzeugs einzufangen. Vorteilhafterweise umkreist das unbemannte Wasserfahrzeug den Schwimmkörper vollständig, so dass das unbemannte Wasserfahrzeug jedenfalls in die Nähe der Leine gerät und diese durch die an dem unbemannten Wasserfahrzeug an- geordnete Fangeinrichtung eingefangen werden kann. Bei autonomen Wasserfahrzeugen ist es vorteilhaft, wenn eine Steuervorrichtung des Wasserfahrzeugs dieses derart steuert, dass es um den Schwimmkörper kreist. Die Bewegung des unbemannten Wasserfahrzeugs um den Schwimmkörper kann den Verlauf eines Kreises, den Verlauf einer Ellipse oder den Verlauf einer Spirale aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrtiefe des unbemannten Wasserfahrzeugs beim Kreisen um den Schwimmkörper variiert werden, um die Wahrscheinlichkeit des Einfangens einer Leine zu vergrößern, die unterhalb der Wasseroberfläche verläuft.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das unbemannte Wasserfahrzeug nach dem Ein- fangen der Leine antriebslos geschaltet wird, wodurch ein unerwünschter Zug auf die Leine verhindert werden kann. Bevorzugt wird der Antrieb des unbemannten Wasserfahrzeugs dann abgeschaltet, wenn das unbemannte Wasserfahrzeug in Anlage mit einem an der Lei- ne angeordneten Abstandshalter und/oder mit dem Schwimmkörper gerät.

Bevorzugt wird das unbemannte Wasserfahrzeug über die Leine an Bord des Mutterschiffs verbracht. Durch Zug an der Leine kann das unbemannte Wasserfahrzeug nach dem Ein- fangen der Leine in Richtung des Mutterschiffs verbracht werden. Das unbemannte Wasserfahrzeug kann mithilfe des Seils beispielsweise eine Rampe des Mutterschiffs hinaufgezogen werden oder das Seil kann durch einen Davit geführt werden, um das unbemannte Wasserfahrzeug aus dem Wasser zu heben. Neben den vorstehend genannten vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die im Zusammenhang mit dem Fahrzeugsystem beschriebenen vorteilhaften Merkmale allein oder in Kombination zur Anwendung kommen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführung eines Fahrzeugsystems gemäß der Erfindung mit einem unbemannten Unterwasserfahrzeug in einer schematischen Darstellung.

Die Figur 2 zeigt das Fahrzeugsystem gemäß Figur 1 , wobei das die Fangeinrichtung des unbemannten Wasserfahrzeugs in Kontakt mit der Leine zwischen dem Schwimmkörper und dem Mutterschiff steht.

Die Figur 3 zeigt das Fahrzeugsystem gemäß Figur 1 , wobei die Fangeinrichtung in Kontakt mit dem Abstandshalter steht.

Die Figur 4 zeigt eine zweite Ausführung eines Fahrzeugsystems gemäß der Erfindung mit einem unbemannten Oberflächenfahrzeug in einer schematischen Darstellung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. Die Darstellung in Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems 1 mit einem militärischen Mutterschiff 2 und einem unbemannten Wasserfahrzeug 3, welches als autonomes Unterwasserfahrzeug ausgebildet ist. Das unbemannte Wasserfahrzeug 3 wird eingesetzt, um Seeminen zu detektieren und zu räumen. Um das unbemannte Wasserfahrzeug 3 nach Abschluss seiner Mission zu bergen, sind bei dem Fahrzeugsystem 1 besondere Vorkehrungen getroffen, die nachfolgend beschrieben werden sollen.

Durch das Mutterschiff 2 kann ein als Boje ausgebildeter Schwimmkörper 4 ausgesetzt werden, welcher über eine Leine 5 mit dem Mutterschiff 2 verbunden ist. Zudem ist an dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 eine Fangeinrichtung 9 angeordnet, mit welcher die zwischen dem Schwimmkörper 4 und dem Mutterschiff 2 verlaufende Leine 5 eingefangen werden kann, um einen Kontakt zwischen dem Mutterschiff 2 und dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 herzustellen.

Die Fangeinrichtung 9 des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 ist nach Art eines Hakenstabs ausgebildet. Die Fangeinrichtung 9 weist mindestens einen hakenartigen Bereich auf, in welchem sich die Leine 5 verfangen kann. Die Fangeinrichtung 9 kann feststehend an der Außenkontur des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 angeordnet sein. Alternativ kann die Fangeinrichtung derart verstellbar ausgestaltet sein, dass sie von einer Ruhestellung, in welcher die Fangeinrichtung 9 innerhalb der Außenkontur des unbemanntes Wasserfahrzeugs 3 angeordnet ist, in eine Fangstellung verbracht werden kann, in welcher die Fangeinrichtung 9 aus der Außenkontur des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 hervorsteht.

Zunächst wird das unbemannte Wasserfahrzeug 3 von dem Mutterschiff 2 in die Nähe seines Einsatzbereichs verbracht und zu Wasser gelassen, so dass das unbemannte Wasserfahrzeug 3 seine Mission im Einsatzbereich ausführen kann. Der Schwimmkörper 4 wird an Bord des Mutterschiffs 2 vorgehalten und zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 nach Abschluss der Mission in das Wasser gelassen, so dass dieser an der Wasseroberfläche W treibt. Der Schwimmkörper 4 ist über die Leine 5 mit dem Mutterschiff 2 verbunden und verbleibt daher im Umfeld des Mutterschiffs 2. Das Mutterschiff 2 kann während des Bergens des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 wahlweise be- wegt werden oder im Wesentlichen unbewegt im Wasser stehen. Bei dem Schwimmkörper 3 handelt es sich um eine Boje, die mit einer Sendevorrichtung zum Senden von Ortungssignalen ausgestattet ist. Über die Sendevorrichtung des Schwimmkörpers 4 werden Funksig- nale abgestrahlt, welche von dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 empfangen werden. Alternativ oder zusätzlich können von dem Schwimmkörper 4 Wasserschallsignale und/oder Lichtsignale gesendet werden. Anhand der von dem Schwimmkörper 4 abgestrahlten Ortungssignale ortet das unbemannte Wasserfahrzeug 3 den Schwimmkörper 4. Das unbemannte Wasserfahrzeug 3 wird durch eine Steuervorrichtung des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 derart gesteuert, dass es sich in Richtung des Schwimmkörpers 4 bewegt. Sofern das unbemannte Wasserfahrzeug 3 eine verstellbare Einfangeinrichtung 9 aufweist, wird die Einfangvorrichtung 9 in ihre Fangstellung verbracht, sobald das unbemannte Wasserfahrzeug 3 den Bereich des Schwimmkörpers 3 erreicht. Das unbemannte Wasserfahrzeug 3 wird derart gesteuert, dass das unbemannte Wasserfahrzeug 3 um den Schwimmkörper 4 kreist. Falls die Leine 5 bei einer ersten Umkreisung nicht durch die Fangeinrichtung 9 des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 eingefangen werden kann, so besteht die Möglichkeit, dass dies bei einer der darauffolgenden Um- kreisungen des Schwimmkörpers 4 gelingt. Das Kreisen bringt insofern den Vorteil mit sich, dass in einem kurzen zeitlichen Abstand mehrere Einfangversuche durchgeführt werden können. Zudem wird die Gefahr einer Kollision des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 mit dem Mutterschiff 2 beim Einfangen und/oder Auftauchen durch die Entfernung des

Schwimmkörpers 4 von dem Mutterschiff 2 verringert, welche durch die Länge der Leine 5 vorgegeben ist.

Wie der Darstellung in Figur 2 zu entnehmen ist, kommt die Fangeinrichtung 9 beim Kreisen um den Schwimmkörper 4 schließlich in Kontakt mit der Leine 5 und die Leine 5 verfängt sich in der Fangeinrichtung 9. Bei der weiteren Bewegung des unbemannten Wasserfahr- zeugs 3 um den Schwimmkörper 3 wird die Leine 5 durch die Fangeinrichtung 9 gezogen, so sich Schwimmkörper 4 und unbemanntes Wasserfahrzeug 3 aneinander annähern.

Um zu verhindern, dass das unbemannte Wasserfahrzeug 3 durch den Schwimmkörper 4 beschädigt wird, ist an der Leine 5 ein Abstandhalter 6 vorgesehen. Wie in der Figur 3 dar- gestellt, stößt das unbemannte Wasserfahrzeug 3 nach dem Einfangen der Leine 5 gegen den Abstandshalter 6. Sobald das unbemannte Wasserfahrzeug 3 in Anlage mit dem Abstandshalter 6 ist, wird der Antrieb des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 abgestellt.

Die Leine 5 wird dann durch eine Einholeinrichtung 7 des Mutterschiffs 2 in Richtung des Mutterschiffs 2 gezogen, um die Leine 5 zusammen mit dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 und dem Schwimmkörper 4 einzuholen. Das unbemannte Wasserfahrzeug 3 wird entweder über eine Rampe 8 des Mutterschiffs 2 auf das Mutterschiff 2 gezogen oder es wird über einen Davit des Mutterschiffs 2 aus dem Wasser gehoben.

Abweichend von dem in den Figuren dargestellten Beispiel, bei welchem die Leine 5 im Be- reich der Wasseroberfläche W reibt, kann die Leine 5 unterhalb der Wasseroberfläche W verlaufen und dort durch die Fangeinrichtung 9 des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 eingefangen werden. Ein Verlauf der Leine 5 unterhalb der Wasseroberfläche W ist insbesondere bei starkem Wellengang von Vorteil. In der Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems 1 dargestellt. Anders als bei dem Fahrzeugsystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist das unbemannte Wasserfahrzeug 3 als ferngesteuertes Oberflächenfahrzeug ausgebildet, welches zu Aufklärungszwecken eingesetzt wird. Das unbemannte Wasserfahrzeug 3 kann mit dem im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren durch das Mutterschiff 2 geborgen und auf diesem aufgenommen werden.

Das vorstehend beschriebene Fahrzeugsystem 1 weist ein Mutterschiff 2 und ein auf dem Mutterschiff 2 aufnehmbares, unbemanntes Wasserfahrzeug 3 auf, wobei zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 durch das Mutterschiff 2 ein über eine Leine 5 mit dem Mutterschiff 2 verbundener Schwimmkörper 4 im Wasser aussetzbar ist, und wobei an dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 eine Fangeinrichtung 9 zum Einfangen der Leine 5 angeordnet ist. Bei dem beschriebenen Bergungsverfahren zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 durch das Mutterschiff 2 wird ein über eine Leine 5 mit dem Mutterschiff 2 verbundener Schwimmkörper 4 im Wasser ausgesetzt und eine an dem unbemannten Was- serfahrzeug 3 angeordnete Fangeinrichtung 9 fängt die Leine 5 ein, um einen Kontakt zwischen dem Mutterschiff 2 und dem unbemannten Wasserfahrzeug 3 herzustellen. Bei dem Fahrzeugsystem 1 und dem Verfahren wird die Anzahl der zum Bergen des unbemannten Wasserfahrzeugs 3 erforderlichen Teile verringert, so dass auch der zum Verstauen der Teile erforderliche Stauraum auf Seiten des Mutterschiffs 2 und des unbemannten Wasserfahr- zeugs 3 reduziert wird. Bezugszeichenliste

1 Fahrzeugsystem

2 Mutterschiff

3 unbemanntes Wasserfahrzeug

4 Schwimmkörper

5 Leine

6 Abstandshalter

7 Einholeinrichtung

8 Rampe

9 Fangeinrichtung