AUV ABYSS

Technische Spezifikation

Das Autonome Unterwasserfahrzeug Abyss ist ein AUV vom Typ REMUS 6000 der Firma Hydroid. Im Gegensatz zu vielen anderen AUV-Typen besteht es nicht aus einem durchgängigen Druckkörper sondern basiert auf ein Titan-Skelett. Diese Konstruktion trägt die verschiedenen Druckbehälter, Sensoren und den Auftriebs-Schaum.
Die einzelnen Sensoren, wie z.B. die Schwinger der Echolote, sind jeweils für Tiefen von mindestens 6000 m ausgelegt. Die Elektronik dieser Sensoren befindet sich entweder in eigenen drucksicheren Titan-Flaschen oder in der Haupt-Elektronik-Flasche. Dieser zylindrische Behälter beinhaltet auch die gesamte Elektronik zur Fahrzeugsteuerung. Alle Komponenten sind am Titan-Rahmen befestigt.
Die Druckfestigkeit in den einzelnen Systemen wird entweder durch entsprechend ausgelegte Titanbehälter oder über eine Ölkompensierung sichergestellt.
Der verbleibende Raum des zigarren-förmigen Körpers ist mit Sektionen aus syntaktischem Schaum "gefüllt". Dieser hoch-dichte Schaum sorgt für den Auftrieb des AUVs. Die einzelnen Schaumsektionen sind laminiert, um das Material zu schützen.

Basis-Kenndaten:

  • Länge: 4,00 m
  • Durchmesser: 0,66 m
  • Gewicht (Luft): 880 kg
  • Gewicht (Wasser): ca. +5 kg (Auftrieb)
  • Einsatztiefe: 10 - 6000 m
  • Geschwindigkeit: 2,5 - 3,5 kn
  • Einsatzzeit: bis zu 20 Std. (Sidescan Sonar) / bis zu 16 Std. (Multibeam Sonar)
  • Max. Reichweite: bis zu 100 km

Energieversorgung

  • 2 Lithium-Ion-Batterie-Sätze versorgen das AUV während eines Tauchgangs
  • jede der beiden Batterien besteht aus 672 Einzelzellen und ist in einer druckfesten Titan-Flasche gesichert
  • jeder der beiden Batterie-Sätze kann 5,6 kWh bereitstellen
  • Batterien werden software-gesteuert durch externe Ladegeräte geladen
  • externe Stromversorgung im Container möglich

Sensoren

Folgende Sensoren gehören zur Standard-Konfiguration:

  • Seabird SBE 49 FastCat CTD (gepumpte CTD zur Bestimmung der Leitfähigkeit, der Temperatur und des Wasserdrucks)
  • Wet Labs ECO FLNTU Fluorometer und Trübesensor
  • Edgetech 2200-MP Sidescan Sonar 120/410 kHz
  • Reson Seabat 7125 Multibeam 200/400 kHz

Folgende Sensoren können anstelle des Multibeams installiert werden:

  • AVT Pike Kamera (2000x2000; s/w)
  • Edgetech 2200-MP Sub-bottom Profiler

Folgende Sensoren können auf Anfrage installiert und genutzt werden:

  • eH-Sensor (in cooperation with Dr. Koichi Nakamura, Japan)
  • Rockland Scientific microRider 

Navigation / Fahrzeug-Steuerung

Die Navigation des AUVs stützt sich hauptsächlich auf das INS (Inertiales Navigationssystem). Das INS ist in der Lage die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit im 3-dimensionalen Raum zu bestimmen. Um die Position des AUV mitkoppeln zu können, braucht das INS eine initiale Position meist durch das GPS. Da das INS mit einem steigendem Fehler behaftet ist, benötigt das AUV ein LBL-Transponder-Feld (Long Baseline Positioning) im Arbeitsgebiet. Es müssen mind. 2 Transponder ausgesetzt werden. Die Transponder werden vom Schiff eingemessen, um die genaue Position und dessen Tiefe zu ermitteln. Während des Tauchgangs mißt das AUV beide Transponder ein und kann daraus die eigene Position bestimmen. Diese Position stützt das Initiale Navigationssystem. Ein nach unten gerichtetes DVL (Doppler Velocity Log) unterstützt die Navigation des INS durch exakte Werte zu Richtung des Fahrzeugs und Geschwindigkeit über Grund. Die Tiefe, in der sich das AUV befindet, stellt es durch einen separaten Drucksensor fest. Seine Höhe über Grund ermittelt das Fahrzeug durch das oben genannte DVL. Sobald das AUV aufgetaucht ist und in Reichweite des WLAN ist, kann es vom Schiff aus gesteuert werden. Das Fahrzeug kann Hindernisse in seinem Voraus-Bereich detektieren und nach oben ausweichen.

Folgende Sensoren unterstützen die Navigation des AUVs:

  • Kearfott INS
  • Teledyne RDI Workhorse Navigator DVL (Doppler Velocity Log) 300 kHz</LINK>
  • Garmin GPS
  • Paroscientific 8B7000 Drucksensor
  • Imagenex 852 Echo Sounder (Ausweichen von Hindernissen)
  • Hydroid LBL-Transponder

Akustische Kommunikation

Mit akustischer Kommunikation ist der gesamte Datenaustausch unter Wasser zusammengefaßt. Das AUV hat auf der Unter- und Oberseite jeweils einen akustischen Schwinger. Mit diesen Schwingern kann das AUV sowohl mit der auf dem Schiff installierten Gegenstelle kommunizieren als auch die Transponder "anpingen". Am Schiffsrumpf wird ebenfalls ein akustischer Schwinger installiert. Neben der Kommunikation mit dem Fahrzeug kann man so auch vom Schiff aus mit den Transpondern kommunizieren. Während eines Tauchgangs sendet das Fahrzeug verschiedene Status-Meldungen (u.a. Position, Geschwindigkeit, Temperatur, Tauchtiefe etc.). Die Missions-Daten des AUVs können über diesen Weg nur sehr eingeschränkt geändert werden.

Satelliten-Kommunikation

Taucht das AUV außerhalb der Reichweite des WLAN auf, so wartet es zuerst auf eine Satelliten-Position vom GPS und baut anschließend eine Satelliten-Verbindung mit der Gegenstelle auf dem Forschungsschiff auf. Damit bekommt das Team an Bord Daten über Zustand und Position des AUVs.

WLAN Kommunikation

Über die WLAN-Verbindung können kleinere Datenmengen heruntergeladen werden. Viel wichtiger ist aber ist der Einsatz während des Bergens oder des Aussetzens des AUVs. Das AUV kann mittels dieser Verbindung vom Schiff aus gesteuert werden.

Kommunikation über Deck-Kabel

Sobald das AUV wieder im Container an Bord des Forschungsschiffes ist, wird es am Netzwerk des Bordsystems angeschlossen. Bei einer Datenübertragungsrate von 100 MBit/s können die Missions-Daten heruntergeladen, Parameter am Fahrzeug geändert und auf die Rechner der einzelnen Sensoren zugegriffen werden.

Notfall-Systeme

Folgende Notfalls-Systeme sind integriert:

  • Im Fall von nicht ausreichender Batterie-Kapazität übernimmt ein Notfall-Progamm und stellt das Auftauchen und das Senden von SMSen (Status, Position etc.) via Satellit sicher.
  • Ein Notfall-Gewicht kann abgeworfen werden, wenn das AUV schnell auftauchen muß oder generell mehr Auftrieb benötigt.
  • Es können Sicherheits-Tiefen definiert werden, die Bodenberührung vermeiden sollen.
  • Verschiedene Algorithmen im Fahrzeug-Programm sollen sicherstellen, daß das AUV adäquat auf Notfälle reagieren kann (z.B. Fahrzeug steckt unter einem Felsvorsprung fest, Abwerfen des Notfallgewichts etc.).
  • Das AUV-Team kann über die akustische Kommunikation eingreifen. Falls sich z.B. die Wetterlage verschlechtert, kann die Mission frühzeitig abgebrochen werden. Für den Fall, daß das Auftauchen nicht möglich ist, kann es in einer bestimmten Tiefe "geparkt" werden.