Wissenschaftler entwickeln autonome Unterwasserfahrzeuge

Das Meer wird als Wirtschaftsraum stark genutzt, zum Beispiel durch die seit der Energiewende intensivierte Offshore-Windenergie. Eine nachhaltige Nutzung erfordert jedoch gute Kenntnisse des Raumes. Diese möchten Wissenschaftler der Jade Hochschule in dem aktuellen Forschungsprojekt „Entwicklung innovativer Technologien für autonome maritime Systeme“ (EITAMS) jetzt zugänglich machen. Kleine selbstständige Fahrzeuge, die sich unter Wasser fortbewegen, mit Messsonden ausgestattet sind und miteinander kooperieren, sollen unter Wasser Daten sammeln, die von einer schwimmenden Plattform an Satelliten weiterleitet werden. Das Forschungsprojekt EITAMS wird von der Niedersächsischen Volkswagen Stiftung über vier Jahre mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert.

„Heute verfügbare autonome Unterwasserfahrzeuge sind in der Regel hoch spezialisiert“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Klaus-Jürgen Windeck den Hintergrund des Vorhabens. „Dadurch entstehen hohe Anschaffungs- und Entwicklungskosten.“ Zudem sei der Einsatz bisher sehr aufwändig. „Mit unseren Forschungsergebnissen möchten wir einen Beitrag zur Entwicklung von bezahlbaren Komponenten für flexibel einsetzbare Fahrzeuge unter Wasser leisten, von dem die niedersächsische Wissenschaft und Wirtschaft profitieren kann.“

Fünf Teilprojekte

Fünf Fachbereiche der Jade Hochschule mit unterschiedlichen Spezialgebieten bearbeiten fünf Teilbereiche des Groß-Projektes:

Um in unbekannten oder schwer zugänglichen Gebieten operieren zu können, wird unter der Leitung von Prof. Dr. Frank Wallhoff eine intelligente Steuersoftware für Über- und Unterwasserfahrzeuge entwickelt. Sie ermöglicht, dass die Systeme flexibel unterschiedliche Aufgabenstellungen lösen. Falls beispielsweise während der Mission unter Wasser nicht kalkulierbare Hindernisse auftreten, sollen die Fahrzeuge so auf die Situation reagieren können, dass sie handlungsfähig bleiben.

Für die Ausführung von räumlich ausgedehnten Messungen werden unter der Leitung von Prof. Dr. Lars Nolle intelligente Suchstrategien für die kooperierenden Unterwasserfahrzeuge entwickelt. Diese Verfahren könnten beispielsweise nach einem Schiffsunglück genutzt werden, um beschädigte Container mit schädlichen Substanzen zu orten und zu inspizieren. Nach einem Schiffsunglück müssen oft sehr große Seegebiete in kurzer Zeit abgesucht werden. Die Unterwasserfahrzeuge könnten mit intelligenten Konzepten den Suchaufwand auf ein praktikables Maß reduzieren.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Luhmann wird ein photogrammetrisches Kamerasystem zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten unter Wasser geschaffen. Das Anwendungsspektrum des Systems reicht von der technischen Qualitätskontrolle von Offshore-Bauwerken, der Erfassung archäologischer Fundstellen oder Altlasten (Munition, Sondermüll), der Wrackvermessung bis zu geologischen Fragestellungen und biologischen Phänomenen (zum Beispiel Formerfassung von Korallen).

Bei den Unterwasser-Missionen können umfangreiche Beobachtungsdaten entstehen. Da die Fahrzeuge nicht immer online sind und häufig nur kleine Datenmengen austauschen können, wird unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Brinkhoff eine verteilte Speicher- und Anfragearchitektur entwickelt. Ziel ist es, ein Datenmanagementsystem zu entwickeln, das die lokale Speicherung und Abfrage von dreidimensionalen Daten erlaubt und den Datenabgleich mit einer zentralen Instanz ermöglicht.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Holger Korte wird ein autonomes Überwasserfahrzeug realisiert. Es dient als Ortungsreferenz für die Unterwasserfahrzeuge, als Zwischenspeicher und als Kommunikationsknoten. Zudem transportiert es die zusätzliche Technik für die Unterwasserfahrzeuge.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Die Bewilligung diese Projektes wertet Prof. Thomas Wegener, Vize-Präsident für Forschung an der Jade Hochschule, als großen Erfolg: „Unsere Wissenschaftler aus allen drei Studienorten arbeiten in diesem Projekt interdisziplinär über einen langen Zeitraum zusammen. Diese gute Kooperation über die Studienorte hinweg ist für unsere junge Hochschule sehr wichtig.“ Durch zukünftige innovative Technologien würden sich zudem Kooperationsmöglichkeiten mit Industriepartnern aus der gesamten nordwestdeutschen Region ergeben. Auch der wissenschaftliche Nachwuchs könne über den Wissensgewinn und mögliche Promotionen gefördert werden.

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Bilder (v.li.)
Abstraktes Komunikations- und Aufgabenszenario bei Unterwasseroperationen. (Quelle: Jade HS)
Der zurzeit ferngesteuerte Überwassergeräteträger der Jade Hochschule. (Foto: Jade HS)

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