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antriebstechnik 8/2016

antriebstechnik 8/2016

In 6 000 Metern Tiefe

In 6 000 Metern Tiefe Antrieb mit bürstenlosen DC-Motoren für Unterwasserfahrzeug entwickelt Stefan Roschi Spezielle Unterwassersysteme sollen dabei helfen, nicht nur die Weltmeere besser zu verstehen, sondern in Zukunft auch die tiefen Gewässer fremder Planeten zu erforschen. Ein Schweizer Antriebsspezialist hat jetzt einen Unterwasserantrieb entwickelt, der aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor, einem Getriebe sowie einem Controller besteht und in Unterwasserfahrzeugen verbaut wird. Tauchen Sie mit uns ab in die Tiefen des Meeres und lesen Sie mehr… Stefan Roschi ist Redakteur bei der maxon motor AG in München Der wissenschaftliche Mitarbeiter und Spezialist für Unterwasserrobotik am Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) Peter Kampmann führt durch die maritime Explorationshalle, die vor zwei Jahren eröffnet wurde. Hier befindet sich eine europaweit einmalige Testanlage für Tauchroboter sowie ein Salzwasser becken mit einem Fassungsvermögen von 3,4 Mio. l und einer Tiefe von 8 m. Perfekt geeignet, um u. a. neue Unterwasser systeme zu testen, Schiffe und Pipelines zu inspizieren oder Messungen in der Tiefsee zu simulieren. 01 Mit dem Micro-AUV testen Peter Kampmann und seine Kollegen am DFKI in Bremen neue Ansätze zur Steuerung und Navigation

SPECIAL I SCHIFFE UND MARITIME ANWENDUNGEN Laut Kampmann habe die maritime Wirtschaft lange nur ein Schattendasein geführt, denn nach wie vor sind große Teile der Tiefsee nicht kartographiert. Viele Menschen wissen nicht, wie es in 3 000 bis 6 000 m Meerestiefe aussieht. Sogar von der Marsoberfläche gibt es genauere Karten. Doch in den nächsten Jahren soll sich das ändern – vor allem durch den Einsatz neuer Technologien. Das Robotics Innovation Center arbeitet mit Ingenieuren von Maxon Motor an neuen Unterwasserantrieben mit bürstenlosen DC-Motoren. Diese sind druckkompensiert, kompakt sowie energieeffizient und geeignet für „Remote Operated Vehicle“ (ferngesteuerte Fahrzeuge) und „Autonomous Underwater Vehicle“ (autonom agierende Unterwasserfahrzeuge). „Mit neuen Komponenten, die leichter und leistungsstärker sind, ergeben sich für uns ganz neue Möglichkeiten“, so Kampmann. Dem Druck standhalten Der Trend in der Unterwassertechnologie geht in Richtung klein und intelligent. Ingenieure bauen heutzutage Fahrzeuge, die mit Sensoren und Elektronik ausgestattet sind. Die Maschinen sollen in der Lage sein, ohne menschliches Zutun monatelang zu forschen, Daten zu sammeln und auf verschiedene Szenarien selbstständig zu reagieren. Keine einfache Aufgabe, vor allem bei rauen Umgebungsbedingungen. Denn im Meer herrschen schlechte Sichtverhältnisse und im Wasser werden Wellenlängen – die für GPS- oder WLAN-Signale genutzt werden – schnell absorbiert. Das macht die Navigation schwierig. Das Salzwasser greift zudem die Komponenten an und sogar Edelstahl wird nach einer bestimmten Zeit zersetzt. Bestimmte Teile wie Motorenwellen sollten deshalb aus Titan sein. Hinzu kommt der große Umgebungsdruck, denn in 6 000 m Tiefe herrschen rd. 600 bar. Das Robotics Innovation Center kann solche Werte in einer Druckkammer simulieren. Auch Maxon Motor hat seine speziell entwickelten Unterwasserantriebe hier prüfen lassen. Komponenten, die in 6 000 m Tiefe bestehen, können in über 95 % der Weltmeere eingesetzt werden, z. B. in einem Micro-AUV. Das Unterwasserfahrzeug ist besonders klein und wird von Forschern genutzt, um neue Ansätze zur Steuerung und Navigation zu testen. Alles an diesem Fahrzeug muss darauf ausgelegt sein, einen möglichst geringen Restauftrieb zu erreichen. Jedes zusätzliche Gramm an Abtrieb spielt unter Wasser eine Rolle. Denn sollte ein System einmal ausfallen, muss es durch eine positive Tarierung an die Oberfläche steigen. Angetrieben wird das Micro-AUV von vier DC-Motoren von Maxon. Es sind energieeffiziente Antriebe, die trotz einer kleinen Batterie eine lange Betriebszeit ermöglichen. Zukunftsmusik oder bald Realität Ein weiteres Projekt des DFKI ist der Europa- Explorer, ein Unterwassererkundungsfahrzeug, welches optisch einer dünnen Zigarre gleicht. Fernziel ist die Erkundung des Jupitermondes Europa. Dieser ist mit einer 3 bis 15 km dicken Eisschicht bedeckt, unter der sich vermutlich ein Ozean befindet. Im aktuellen Testtyp am DFKI steckt eine Maxon-Motorensteuerung vom Typ Escon Module 50/5. „Die Steuerung erkennt Fehlerquellen selbstständig, was die Arbeit für uns angenehmer mach“, sagt Kampmann. Das DFKI erforscht im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Potenzial einer solchen Mission. Das AUV würde dafür im Innern eines Bohrers bis zum unterirdischen Ozean gelangen, sich dann ausklinken, selbstständig Daten sammeln und diese danach zur Erde senden. www.maxonmotor.de 02 Ölgefluteter Unterwasserantrieb bestehend aus einem bürstenlosen DC-Motor, Planetengetriebe und Controller – druckneutral bis 6 000 m 03 Druckkompensierter Unterwasserantrieb mit Motor und Getriebe von Maxon antriebstechnik 8/2016 67

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