Allgemein — Autonome Unterwasser-Fahrzeuge — Effiziente Minenjagd auf höchsten Niveau

Dieser Artikel wird mit fre­undlich­er Genehmi­gung der “Marine­Fo­rum — Zeitschrift für mar­itime Fra­gen” veröf­fentlicht.

Marineforum

Autonome Unter­wass­er-Fahrzeuge von Atlas Elek­tron­ik — Effiziente Minen­jagd auf höch­sten Niveau

Ob zu Lande oder unter Wass­er: Minen zählen zu den heimtück­ischsten Waf­fen seit Erfind­ung des Sprengstoffs. Sie sind ver­gle­ich­sweise leicht und kostengün­stig herzustellen und stellen damit ein »attrak­tives « Kampfmit­tel für Extrem­is­ten dar, das – unent­deckt – eine große und akute Gefahr darstellt. Auch Alt­las­ten aus längst been­de­ten Kon­flik­ten – zum Beispiel aus der Zeit des Zweit­en Weltkrieges – gefährden noch heute Schiffe und deren Besatzun­gen. Im Unter­wasser­bere­ich bedarf es nur weniger Minen, um kom­plette Seewege prak­tisch unpassier­bar zu machen. Umso wichtiger sind tech­nis­che Lösun­gen, die Kampfmit­tel präzise zu orten und unschädlich zu machen. ATLAS ELEKTRONIK ist auf diesem Sek­tor bere­its seit mehreren Jahrzehn­ten aktiv und zählt weltweit zu den führen­den Anbi­etern von Sys­te­men zur Seeminenabwehr.

 

SeaOtter Mk II im Einsatz (Foto: ATLAS Elektronik)
SeaOt­ter Mk II im Ein­satz
Foto: ATLAS Elek­tron­ik
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In der klas­sis­chen Minen­jagdvari­ante wur­den – und wer­den immer noch – Minen von entsprechend spezial­isierten Booten aus detek­tiert und anschließend unter Ein­satz von Minen­tauch­ern zer­stört. Damit ver­bun­den ist ein rel­a­tiv großes Risiko für die einge­set­zten Tauch­er, aber auch für die an der Oper­a­tion beteiligten Boote. Um das Risiko in der Minen­jagd speziell für die einge­set­zten Plat­tfor­men und Besatzungen/ Minen­tauch­er zu reduzieren, entwick­elte ATLAS ELEKTRONIK unter anderem das Unter­wasser­fahrzeug PINGUIN B3. Allerd­ings gab es dabei Ein­schränkun­gen hin­sichtlich der Ein­satzmöglichkeit­en (begren­zter Aktion­sra­dius auf­grund leitungs­ge­bun­den­er Steuerung von der jew­eili­gen Plat­tform aus, Lim­i­tierung der Ein­satz­dauer durch die Stromversorgung,).PINGUIN B3, als wieder ver­wend­bares Minen­bekämp­fungs­fahrzeug, bildete prak­tisch den Ersatz des Minen­tauch­ers, die Minen­z­er­störung wurde durch das Able­gen ein­er so genan­nten Minen­ver­nich­tungsladung (MVL) mit Hil­fe des PINGUIN B3 über­nom­men. Die MVL wurde dann durch den Bedi­ener von der aus­set­zen­den Plat­tform über ein akustis­ches Sig­nal ferngezündet.

AUV-Familie
AUV-Fam­i­lie
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Mitte der 90er-Jahre wurde als Nach­fol­ger des PINGUINS der SEEFUCHS als Ein­weg-Minen­verver­nich­tungs­fahrzeug entwick­elt und dann einge­führt. Bei der Minen­jagd ste­hen umwälzende Entwick­lun­gen an. 

PINGUIN und SEEFUCHS sind bere­its UUVs (Unmanned Under­wa­ter Vehi­cles). Neu ist, dass nun auch das hoch spezial­isierte Minen­jagdboot durch Autonomous Under­wa­ter Vehi­cles (AUVs) ergänzt wer­den kann (AUV als abge­set­zter Sen­sorträger, der den Aufk­lärungsan­teil übern­immt). Der­ar­tige Mis­sion­s­mod­ule kön­nen auch von nicht spezial­isierten Booten einge­set­zt wer­den, weil man nicht direkt ins Minen­feld muss und nach der Aufk­lärungsphase umfassende Infor­ma­tion über die Bedro­hungssi­t­u­a­tion bere­it­ste­hen hat. Die autonom arbei­t­en­den Drohnen (AUVs) wer­den auch größere See- und Küstenge­bi­ete schneller und sicher­er als bish­er unter­suchen kön­nen. Die Zukun­ft der Minen­jagd gilt in Con­tain­ern unterge­bracht­en Kom­plettsys­te­men, die auf beliebi­gen Plat­tfor­men einge­set­zt wer­den kön­nen und langfristig das klas­sis­che und darauf spezial­isierte Minen­jagdboot erset­zen kön­nen. Der Ein­satz von »reinen« Minen­jagdbooten kön­nte auf diesem Wege schon bald der Ver­gan­gen­heit angehören. 

Fam­i­lienkonzept von ATLAS ELEKTRONIK

Unter dem Ober­be­griff des »Inte­gri­erten Sys­tems zur Seem­i­nen­ab­wehr« (Inte­grat­ed Mine Coun­ter­mea­sures Sys­tem, IMCMS) zählen die Pro­duk­te von ATLAS ELEKTRONIK zu den weltweit mod­ern­sten Sys­te­men ihrer Art. Neben der Deutschen Marine ver­fü­gen mehr als zehn weit­ere Mari­nen auf der ganzen Welt über Minen­ab­wehrsys­teme der ATLAS ELEKTRONIK GmbH, die auf diesem Sek­tor seit vier Jahrzehn­ten den Stan­dard vorgibt. Eine beson­dere und zunehmende Rolle erwächst bei dem Ein­satz dieser Tech­nolo­gie aus der Küsten- und Hafenüberwachung. Seem­i­nen kön­nen als impro­visierte Sprengladun­gen ver­gle­ich­sweise ein­fach platziert wer­den und bei der Block­ade neu­ral­gis­ch­er Punk­te ver­heerende Schä­den anrichten. 

SEAOTTER MK II: Minen­ab­wehr auf dem Stand der Tech­nik

Im Mit­telpunkt der aktuellen Aktiv­itäten von ATLAS ELEKTRONIK auf dem Gebi­et der Minen­jagd und ‑abwehr ste­ht das AUV SEAOTTER Mk II, das unter Ein­satz erhe­blich­er Eigen­mit­tel gegen­wär­tig zur Serien­reife entwick­elt wird. SEAOTTER Mk II bildet die Syn­these aus den Vor­läufer- und Demon­stra­tionspro­jek­ten Mari­dan M600, DeepC und SEAOTTER Mk I. Sys­tem­typ­isch basiert die Kon­struk­tion auf einem mod­u­laren Konzept, sodass Kun­den indi­vidu­elle Sen­soren ein­set­zen können.

Seaotter Mk II (Foto: ATLAS Elektronik)
Seaot­ter Mk II
Foto: ATLAS Elek­tron­ik
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SEAOTTER Mk II basiert auf einem Flach-Fisch-Design mit ein­er Länge von 3,65 Meter bei ein­er Bre­ite von 1,03 Meter und einem Eigengewicht von ca. 1.000 Kilo­gramm. Die zusät­zliche Nut­zlast kann derzeit bis zu 160 Kilo­gramm betra­gen, abhängig von den Umweltbe­din­gun­gen erre­icht das Sys­tem eine Geschwindigkeit bis zu acht Knoten und eine Tauchtiefe bis zu 600 Metern. Bei ein­er durch­schnit­tlichen Geschwindigkeit von vier Knoten kann das AUV 24 Stun­den vol­lkom­men autonom operieren. Umfan­gre­iche Tests hat SEAOTTER Mk II während der Ver­gan­gen­heit unter anderem 2008 anlässlich der »Com­mon Shield/Harbour Pro­tec­tion Tri­als 2008« unter real­ität­sna­hen Bedin­gun­gen in Eck­ern­förde sowie bei der »Qual­i­fi­ca­tion of UUV for search of mines and IED in har­bours« unter Führung der WTD71 im Mai 2009 absolviert. 

In ein­er typ­is­chen Kon­fig­u­ra­tion ver­fügt SEAOTTER MK II im Front­bere­ich über eine hoch auflösende Kam­era mit eigen­er Lichtquelle, über Sonare für die Voraus- und Seit­en­ab­tas­tung, ein Akustik­mo­dem, einen VHF-Transpon­der und mehrere Datenüber­tra­gungssys­teme (Funk, WLAN), um gewonnene und vor­liegende Infor­ma­tio­nen im aufge­taucht­en Zus­tand zur Plat­tform zu über­mit­teln. Der während der Mis­sionsvor­bere­itung pro­gram­mierte Kurs wird bei ein­er max­i­malen Abwe­ichung von weniger als 0,1 Prozent hoch­präzise einge­hal­ten. Stößt das AUV auf ein nicht vorherse­hbares Hin­der­nis – zum Beispiel eine Anker­tau­mine –, so berech­net der Bor­d­com­put­er automa­tisch einen neuen Kurs, um die Block­ade zu umfahren und auf den ursprünglichen Mis­sion­sweg zurück­zukehren. Pro­gram­mierung und Auswer­tung der Mis­sion erfol­gen von ein­er beliebi­gen Über­wassere­in­heit aus. 

Da das kom­plette Sys­tem auch in Stan­dard­con­tain­ern bere­it­gestellt wer­den kann, ist der tech­nisch wie auch finanziell aufwendi­ge Ein­bau zusät­zlich­er Kon­solen im OPZ-Bere­ich von Minen­jagdbooten oder auf anderen Plat­tfor­men nicht unbe­d­ingt erforder­lich. Über die Bedi­enkon­sole erfol­gt die kom­plette Mis­sion­s­pla­nung, die Mis­sions­datenüber­tra­gung via LAN oder WLAN an das AUV und die Über­nahme und über­sichtliche Auswer­tung der Dat­en nach Mis­sion­s­ab­schluss. Auf­grund der bish­eri­gen Erfahrun­gen wird SEAOTTER MK II im laufend­en Jahr weit­er opti­miert. Die Verbesserun­gen beziehen sich zum Beispiel auf eine Erweiterung der Ver­ar­beitung hoch auflösender Bild­dat­en und auf die kon­tinuier­liche Erhöhung der Navigationsgenauigkeit. 

Im Ver­gle­ich zum tech­nol­o­gis­chen Stand des Jahres 2000 hat es auf dem Gebi­et der AUV-Tech­nolo­gie im Wesentlichen drei Fortschritte gegeben: Erstens haben neu entwick­elte Bat­te­rien auf Lithi­um-Poly­mer- Basis zu ein­er wesentlichen Steigerung der autonomen Ein­satz­dauer geführt. Zweit­ens kon­nte die Nav­i­ga­tions­fähigkeit auch unter erschw­erten Bedin­gun­gen (Strö­mungen, Dicht­eschwankun­gen des Wassers) deut­lich verbessert wer­den. Schließlich trägt die kon­tinuier­liche Entwick­lung der Com­put­ertech­nolo­gie dazu bei, AUVs ver­stärkt mit »Intel­li­genz« auszus­tat­ten, die die Präzi­sion bei der Objek­terken­nung kon­tinuier­lich verbessern und dank der mod­u­laren Tech­nolo­gie von ATLAS ELEKTRONIK schnell adap­tiert wer­den kön­nen. In der Summe ergibt sich auch der Effekt, dass die Beschaf­fung von AUVs sich mit­tler­weile auf einem wirtschaftlich darstell­baren Niveau bewegt, das noch vor weni­gen Jahren schw­er real­isier­bar gewe­sen wäre. Die Beschaf­fung eines ersten Los­es von AUVs für die Minen­jagdboote der Klasse 332 der Deutschen Marine ist ab 2013 vorge­se­hen. Für andere Ein­heit­en, die nicht unbe­d­ingt kon­ven­tionelle Minen­ab­wehrein­heit­en sein wer­den, ist eine Beschaf­fung im Anschluss geplant. 

Spezial­isierte Fahrzeuge für alle Ein­satzz­wecke

Während SEAOTTER Mk II vor allem der Detek­tion von Minen, aber auch der Kar­tografie von Seege­bi­eten, der Kon­trolle von Unter­wass­er-Pipelines und der Suche nach Rohstof­fen im Meeres­bo­den dient, bietet ATLAS ELEKTRONIK auch UUV-Sys­teme an, die der direk­ten Erken­nung von Sprengkör­pern dienen, ohne dass Besatzun­gen oder Boote gefährdet wer­den. Als beson­ders erfol­gre­ich hat sich die wieder ver­wend­bare Erkun­dungs­drohne SEEFUCHS erwiesen, die bei ein­er Länge von 1,3 Meter und einem Gewicht von 40 Kilo­gramm per Kabel ges­teuert wird. Aus­ges­tat­tet mit unter­schiedlichen Sen­soren, kann SEEFUCHS vor allem Anker­tau- und Grund­mi­nen detek­tieren und iden­ti­fizieren. ATLAS ELEKTRONIK hat bere­its mehr als 2.500 Stück dieses Sys­tems weltweit verkauft. 

Nach erfol­gter Erken­nung von Gefahren­quellen – vor allem Minen – von der Plat­tform aus wird die mit ein­er Hohlladung verse­hene SEEFUCHS C (Com­bat) Drohne einge­set­zt, um die Mine zu ver­nicht­en. Der neu entwick­elte und bere­its einge­führte SEEFUCHS T ist eine spezielle Train­ingsvari­ante zum Üben des Ein­satzes der Kampfver­sion SEEFUCHS C. Im Gegen­satz zum SEEFUCHS C besitzt der SEEFUCHS T alle wesentlichen Eigen­schaften des SEEFUCHS C inklu­sive ein­er Train­ingsvari­ante der Zünd- und Sicherung­sein­rich­tung (ZSE), die aber im Gegen­satz zur Kampfver­sion reversibel, d.h. rück­set­zbar ist und keine Sprengladung enthält.

SEEWOLF (Foto: ATLAS Elektronik)
SEEWOLF
Foto: ATLAS Elek­tron­ik
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Eine Ergänzung der SEE­FUCHS-Fam­i­lie stellt der SEEWOLF dar, der ursprünglich zur Bekämp­fung im Meeres­bo­den einge­sunken­er Minen entwick­elt wurde. Während SEEFUCHS C mit ein­er Hohlladung aus­ges­tat­tet ist, ver­fügt SEEWOLF über eine 30-Kilo­gramm- Sprengladung und ein speziell entwick­eltes, so genan­ntes para­metrisches Sonar, das einge­sunkene Minen auch noch in ein­er Tiefe von 1,5 Metern unter dem Meeres­bo­den sich­er relokalisieren und ver­nicht­en kann. 

Bei ein­er Länge von zwei Metern eignet sich der SEEWOLF als Miniatur- AUV auch für Anwen­dun­gen des Hafen­schutzes und der Hafenin­spek­tion. So entwick­elte ATLAS ELEKTRONIK im Auf­trag des BWB einen »Demon­stra­tor Har­bour Pro­tec­tion UUV«, bei dem der ursprünglich für die Sprengladung vorge­se­hene Raum mit Sen­soren und elek­tro­n­is­chen Kom­po­nen­ten aus­ges­tat­tet wurde, wodurch ein hoch auflösendes Side Scan Sonar einge­baut wer­den kon­nte. Der Auf­trag der Kon­vertierung des SEEWOLF zum AUV sollte inner­halb kürzester Zeit real­isiert wer­den und war nur dadurch möglich, dass ATLAS ELEKTRONIK auf bere­its vorhan­dene Bausteine wie den Führungsrech­n­er ein­schließlich der Führungs-Soft­ware und der Nav­i­ga­tion­skom­po­nen­ten des SEAOTTERM K II zurück­greifen konnte. 

Um ins­beson­dere die Möglichkeit­en der Hafenin­spek­tion weit­er auszubauen, beteiligt sich ATLAS ELEKTRONIK seit dem ver­gan­genen Jahr an dem Forschungsvorhaben CVIEW unter Führung des Bun­desmin­is­teri­ums für Wirtschaft und Tech­nolo­gie; über eine Laufzeit von drei Jahren soll ein mod­u­lar aufge­bautes AUV entwick­elt wer­den, das mith­il­fe eines Fächer­lots sowie ein­er entsprechen­den Pla­nungs- und Steuerungssoft­ware auch in engen Gewässern einge­set­zt wer­den kann. Das Ziel des Pro­jek­tes CVIEW ist die Entwick­lung eines semi-autonomen Inspek­tion­ssys­tems, welch­es an Unter­wasser­fahrzeu­gen ange­bracht wer­den kann und der Erken­nung von Anom­alien an Unter­wasser­baut­en sowie Schiff­s­rümpfen dient. 

Während ATLAS ELEKTRONIK das AUV (SEEWOLF) bere­it­stellt, wer­den gemein­sam mit den Pro­jek­t­part­nern (Hochschule Bre­men, Fraun­hofer-Anwen­dungszen­trum Sys­temtech­nik und Fraun­hofer-Insti­tut für Bio­medi­zinis­che Tech­nik) hoch­präzise Sen­soren entwick­elt, die zu einem späteren Zeit­punkt auch für Auf­gaben im Nicht-Unter­wasser­bere­ich einge­set­zt wer­den kön­nen. Die Nut­zlast für die Boden­ver­mes­sung ist ein Rand­ab­tast­sonar (Side Scan Look­ing Sonar). Für das Inspizieren von Schiff­s­rümpfen kön­nen ein aufwärts loten­des Sonar und ein TV-Kam­erasys­tem inte­gri­ert wer­den, noch aufgew­ertet durch ein Laser­ab­tast­sys­tem zur drei­di­men­sion­alen Iden­ti­fika­tion von am Schiff­s­rumpf ange­bracht­en Objek­ten. SEEWOLF ist ein kleines und leicht­gewichtiges UUV, das zudem mit einem Trägheit­snav­i­ga­tion­ssys­tem und einem 360-Grad vorauss­chauen­den Sonar für autonome Ein­sätze aus­ges­tat­tet ist. SEEWOLF eignet sich ide­al bei der Bere­it­stel­lung von schneller Unter­wasser­aufk­lärung, der Inspek­tion von Häfen, Pier­an­la­gen, Zufahrts­gewässern und Ankerplätzen. 

Ver­net­zte Oper­a­tio­nen im »Schwarm«

Die zunehmende Zahl inter­na­tionaler Koop­er­a­tio­nen – sowohl mil­itärisch als auch ziv­il – erfordert außer­dem die Zusam­men­fas­sung von AUV-Kapaz­itäten unter­schiedlich­er Mari­nen auf der Ebene ver­net­zter Mis­sio­nen. Mehrere AUVs kön­nen – auch im Ver­bund mit unbe­man­nten Über­wass­er- Plat­tfor­men – schneller größere Gebi­ete gle­ichzeit­ig sondieren und die Effek­tiv­ität der Minen­jagd noch weit­er steigern. 

Aus EU-Mit­teln gefördert, hat ATLAS ELEKTRONIK gemein­sam mit anderen europäis­chen Part­nern inzwis­chen die entschei­den­den tech­nol­o­gis­chen Grund­la­gen geschaf­fen, AUV-Mis­sio­nen mit Fahrzeu­gen unter­schiedlich­ster Betreiber und Her­steller zu ermöglichen. Während eines ersten Pro­jek­tes, das im ver­gan­genen Jahr abgeschlossen wurde, ging es um die Schaf­fung ein­er ein­heitlichen Struk­tur, auf deren Basis die Fahrzeuge miteinan­der kom­mu­nizieren und Abwe­ichun­gen vom vorgegebe­nen Mis­sion­skurs selb­st­ständig kor­rigieren. Statt ein­er einzel­nen Drohne, die sich ver­gle­ich­sweise lang­wierig in einem viele Quadrat­meilen großen Seege­bi­et bewegt, kann damit ein Drohnen­schwarm einge­set­zt wer­den, der gle­ich­sam intel­li­gent und schnell agiert. Nicht von unge­fähr lautet denn auch der Pro­jek­t­name GREX: Er ste­ht lateinisch für das Wort »Gruppe«.

SEABEE (GREX) (Foto: ATLAS Elektronik)
SEABEE (GREX)
Foto: ATLAS Elektronik

Die Auf­gaben­stel­lung der Ver­net­zung zahlre­ich­er AUVs kon­nte ATLAS ELEKTRONIK nur auf­grund umfassender Erfahrun­gen in der AUV-Kon­struk­tion und der Inte­gra­tion unter­schiedlich­ster Kom­po­nen­ten zu kom­plex­en Sys­te­men lösen. Beson­ders die Eigen­heit­en der indi­vidu­ellen autonomen Fahrzeuge galt es zu berück­sichti­gen, die sich in vielfältiger Hin­sicht unter­schei­den. Ver­schiedene Marschgeschwindigkeit­en, unter­schiedliche Nav­i­ga­tion­s­ge­nauigkeit­en oder eingeschränk­te Möglichkeit­en von Online- Umpla­nun­gen wirken sich auf die Art der Koop­er­a­tion und damit auf die gesamte Mis­sions­führung aus. Mit der im Pro­jekt entwick­el­ten »GREX-Box« als Hard- und Soft­ware- Schnittstelle sowie einem auf jeden Drohnen­typ indi­vidu­ell anpass­baren Mis­sions- Inter­face kon­nte sichergestellt wer­den, dass die Koor­dinierung der indi­vidu­ellen Fahrzeuge während des Mis­sion­s­ablaufs erfol­gre­ich durchge­führt wer­den konnte. 

Zum Autor
Dr. Bernd Waltl ist Pro­duk­t­man­ag­er für Unbe­man­nte Unter­wass­er Vehikel (UUV) und Jörg Kalwa Sys­temin­ge­nieur Inno­va­tion UUV im Unternehmen ATLAS ELEKTRONIK GmbH

Team GlobDef

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Seit 2001 ist GlobalDefence.net im Internet unterwegs, um mit eigenen Analysen, interessanten Kooperationen und umfassenden Informationen für einen spannenden Überblick der Weltlage zu sorgen. GlobalDefenc.net war dabei die erste deutschsprachige Internetseite, die mit dem Schwerpunkt Sicherheitspolitik außerhalb von Hochschulen oder Instituten aufgetreten ist.

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