Forschungsinfrastruktur

Maritimer Campus Elsfleth

Nähere Informationen folgen in Kürze.

Im Rahmen des 30. Seeschiffahrtstages im Mai 2001 in Elsfleth wurde der neu errichtete Schiffsführungssimulator des Fachbereichs Seefahrt und Logistik in Betrieb genommen. Das Großgerät wurde von der Firma Kongsberg Maritime Systems, dem weltweit führenden Hersteller von Simulationsanlagen, als Ersatz für den bisherigen Radarsimulator gebaut.

Die zentralen Einrichtungen des Gerätes sind fünf komplett ausgestattete Schiffsbrücken, die alle mit umfangreichen Sichtsystemen, je zwei ARPA-Radargeräten sowie einer elektronischen Seekarte ausgerüstet sind.

Die Simulationsanlage ist in erster Linie zur Ausbildung des nautischen Nachwuchses angeschafft und für diesen Zweck konzipiert worden. Sie steht den Studierenden des Fachbereichs und der Berufsschule Wesermarsch zur Verfügung. Die praxisnahe Ausbildung am Fachbereich in Elsfleth, die bereits bisher im Vergleich mit anderen nautischen Ausbildungsstätten den größten Anteil an Simulatorausbildung im Studium aufweisen konnte, wird davon weiter profitieren und die Studierenden damit noch besser auf die Aufgaben im Beruf vorbereiten.

Forschung

Neben vielseitigen Möglichkeiten in der Ausbildung umfasst der Einsatz der modernen Anlage auch die Nutzung zu Forschungszwecken. Derzeit läuft am vorhandenen Gerät eine Untersuchung der Fachbereiche Psychologie und Informatik der Uni Oldenburg, die sich u. a. mit Bewertungskriterien für die Ausbildung an Simulatoren befaßt. An dieser Untersuchung beteiligt sich die FH im Hinblick auf die nach STCW geforderte Bewertung der studentischen Leistungen.

Weiter wird in Zusammenarbeit mit verschiedenen Lotsenbrüderschaften ein Ausbildungs-/ Fortbildungsprogramm für Lotsen zu entwickeln sein; ein Interesse der Lotsen daran kündigt sich seit der Herabsetzung der erforderlichen Fahrtzeiten an.
Mit den Lotsen und in Zusammenarbeit mit den Wasser- und Schiffahrtsdirektionen können geplante Veränderungen z. B. der Fahrwasser und Fahrwasserbezeichnungen von Elbe, Weser, Jade und Ems vor der Ausführung am Simulator auf ihren Nutzen für die Sicherheit des Verkehrs getestet werden. Dies ist nur am Simulator in Elsfleth ohne zusätzliche Kosten möglich, da die bundesdeutschen Reviere der Nordseeküste vollständig als realistisch abgebildete Datenbanken für Übungen in den Geräten hinterlegt sind.

Das Manöverbecken am Fachbereich Seefahrt dient der Veranschaulichung und Untersuchung für Studierende und Forschung von hydrodynamischen Phänomenen an Seeschiffen und ihren Manövriereinrichtungen. Damit leistet es neben dem experimentellen Erlernen verschiedener Aspekte des Manövrierens einen Beitrag bei der Untersuchung der immer stärker ausgeprägten Aspekte der Digitalisierung und Automatisierung von Schiffen.

Das Wasserbecken besteht aus drei Bereichen, einem großen Kanal (18 m x 2,95 m), einem kleinen Kanal (18 m x 0,85 m) und dem Hafen- und Wendebecken (6,0m x 6,0m) an der Stirnseite beider Kanäle. Die maximale Wassertiefe liegt zwischen 30 und 40 cm. Die genutzten Modelle im Maßstab von 50 bis 100 zu 1 sind entweder mit einer Remote Control Elektronik aus dem Hobbybereich oder mit einem professionellen Brückencontroller (inclusive Conning), welcher über das in der Seefahrt genutzte Standardprotokoll (NMEA 0183) mit den Modellen kommuniziert, ausgestattet. Zum Navigieren im Manöverbecken existiert ein „Electronic Navigation Chart“ im S-57 Standard, das in einer „Electronic Chart Display and Information System“ (ECDIS) dargestellt wird. Die Versuchsumgebung kann über eine Strömungsanlage, Windmaschine und Wellenmaschine manipuliert werden. Die Position und Lage der Modelle wird über eine kamerabasierte Positions- und Lageerkennung als simuliertes GPS an die Brückenkonsole und ECDIS weitergeleitet.

  • Schiffsmodelle
    Verschiedene Modelle im Maßstab 1:50 bis 1:100 mit verschiedenen Antrieben wie Festpropeller, Verstell-Propeller, Voith-Schneider, die meisten mit Bugstrahlruder. Steuerung über Brückencontroller mit anpassbarer Touch-Display Bedienung oder physisch über Handcontroller oder RC-Fernsteuerung. Datenaufzeichnung von Position, Lage und Ansteuerung möglich.
  • Strömung im Hauptkanal
    Eine drehzahlgesteuerte Strom-Maschine ermöglicht die Erzeugung einer reproduzierbaren und homogenen Strömung mit Geschwindigkeiten von bis zu 0.7 m/s bei größter Wassertiefe im Hauptkanal. An der Strömungsgrenze beim Übergang zum Wendebecken können Turbulenzen erzeugt werden. Die Strömungsanlage wird für Versuche als wertvoll bewertet.
  • Windmaschinen
    Zwei drehzahlgesteuerte, frei positionierbare Windmaschinen gestatten die Erzeugung eines turbulenten Windfeldes. Es werden Windkeulen erzeugt die als Störung durch Wind genutzt werden können. Kein homogenes Luftstromfeld möglich.
  • Wellenmaschine
    Mit der Wellenmaschine ist die Erzeugung von Wasserwellen möglich. Die Ansteuerung erfolgt über die Regelung der Wellenschieberposition. Bei nicht vollständigem Eintauchen des Schiebers ist eine gleichzeitige Nutzung von Strom- und Wellenmaschine realisierbar. Die Wellen werden im Becken reflektiert, so dass ein durch die Wassertiefe beschränktes und reproduzierbares Wellenfeld nur in einem kurzen Zeitfenster möglich ist. Nach diesem Zeitfenster kann das dann entstandene ungeordnete Wellenfeld als Störung genutzt werden.

Zusätzlich zum Manöverbecken hat die Jade Hochschule Zugang zum Becken des Maritimen Trainingszentrums Wesermarsch auf dem Maritimen Campus. Dieses Becken misst 20 mal 10 Meter und hat eine Tiefe von 5 Metern. In dem Becken können Wellen von ca. 1,5 Meter Höhe und Wind erzeugt sowie verschiedene Wettersituationen bei Tag und Nacht simuliert werden. Dieses Becken wurde erfolgreich bei Tests von Unterwasserfahrzeugen im EITAMS-Projekt genutzt.

  • USV (Unmanned Surface Vehicle)
    Am Elsflether Standort steht ein Überwasser-Versuchs- und Geräteträger in Form eines 1,6 mal 1,4 Meter messenden Katamarans zur Verfügung. Im EITAMS Projekt dient dieser Katamaran als Positionierungs- und Kommunikationsrelais für die ebenfalls vorhandenen Unterwasserfahrzeuge. Beide Systeme sind bereits mit Automatisierungstechnik ausgestattet und bieten gute Ausbaumöglichkeiten für weitere Technik und damit für weitere Forschungs- und Entwicklungsprojekte
  • SOLAS Schlauchboot (DSB/Survitec)
  • Motorschiff Marvin
    Mit Hilfe des Motorschiffs Marvin wurde in der Vergangenheit Eintauchtiefen (Squat) bei fahrenden Seeschiffen und in jüngster Zeit die Wechselwirkung zwischen Schiffskörper und Wellen ermittelt
  • Motorschiff Alk
    Auch das ehemalige Bundesgrenzschutz-Boot „Alk“ des Schulschiffvereins kann für die Forschung genutzt werden
  • Segelschulschiff Großherzogin Elisabeth
    Größtes und imposantestes Schiff, welches auch der Forschung zur Verfügung steht, ist das Segelschulschiff „Großherzogin Elisabeth“, ein dreimastiger Gaffelschoner mit einer Länge von knapp 64 Metern

Die mobile Evaluations-Plattform für Schiffsassistenzsysteme ermöglicht eine schnelle und einfache Entwicklung moderner Assistenztechnologie für die Schiffsführung. Sie steigert durch die offene, einfache und schnell nutzbare Struktur sowie durch niedrige Kosten den möglichen Entwicklungsprozess von neuen Technologien im Bereich der Schiffsführung bzw. Schiffsassistenzsysteme. Die mit der Laborausstattung von greenMEPS möglichen Hardware-in-the-Loop (HIL) bzw. Software-in-the-Loop (SIL) Untersuchungen können durch den modularen Aufbau an jeder Stelle des Systems andocken sowie stationär oder mobil durchgeführt werden. Das Gesamtsystem lässt sich in einem PKW transportieren und durch eine Person innerhalb von 90 Minuten aufbauen und in Betreib nehmen.

Das System besteht aus einer Brückenkonsole (Controller, Conning und ECDIS (Electronic Chart Display and Information System)), einem 3D-Visualisierungssystem für Umwelt, Schiff und Objekte, einer Schiffssimulation in 6DoF für das Eigenschiff und einem Bahnregler. Die genannten Module kommunizieren über Standardschnittstellen und Protokolle die auf Schiffen üblich sind und können somit heterogen mit den zu untersuchenden Objekten verbunden bzw. integriert werden. Jedes Modul kann auch ohne Gesamtsystem betrieben werden. Alle Module wurden an der Jade Hochschule entwickelt und unterstehen keinen Restriktionen. Fehlende Schiffsmodelle oder Umweltbesonderheiten können bei Bedarf implementiert werden. Die Umsetzung und Technik des Systems entspricht dem State of the Art von Schiffsimulatoren. Ein Aufzeichnungstool aller Daten ist in die Brückenkonsole integriert.

Bezogen auf das Themenfeld der Automation von Schiffen kann auf die Ergebnisse des mit Bundesmitteln geförderten Projekts IMaReS (Integriertes Manöver Realisierungssystem für Schiffe) zurückgegriffen werden. Mit IMaReS steht ein ECDIS-basiertes Bahnplanungstool zur Verfügung, welches im Output ein automationskonformes Datenformat für eine automatische Schiffssteuerung bereithält. Das an der Jade Hochschule entwickelte Verfahren basiert auf einer sogenannten kinematischen Sequenz und nutzt zur Planung einen maritimen Routenstandard, erweitert um Beschleunigungsparameter.

Eine Forschungsgruppe in Elsfleth hat während eines Projekts (EITAMS: Entwicklung Innovativer Technologien für Autonome Maritime Systeme – Volkswagen Stiftung, 1,5 Mio. EUR) eine Mobile Motion Sensorbox entwickelt, die auf jedem Schiff/Fahrzeug platziert werden kann und in der Lage ist, über Tage die hochaufgelösten Bewegungsdaten eines Schiffes in sechs Freiheitsgraden aufzuzeichnen. Die intern genutzte Inertiale Messeinheit (IMU) ist hochpräzise und wird über ein externes oder internes GPS Signal gestützt. Mit der hauseigenen Motion Sensorbox ist es möglich, Daten zu ermitteln, die im Rahmen der Systemidentifikation notwendig sind, um ein mathematisches Schiffsmodell zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wurde eine Real-Time-Kinematik (RTK)-Lösung entwickelt und im Feld genutzt, so dass auch diese für hoch genaue Positionsmessungen einsatzbereit ist.

Forschungsinfrastruktur Emden/Leer

Nähere Informationen folgen in Kürze.

Forschungsinfrastruktur Oldenburg – eMIR – Maritime Integrated Testbed

Das in Zusammenarbeit mit dem DLR-Instituten für Verkehrssystemtechnik und für Kommunikation und Navigation konzipierte und implementierte generische Testfeld eMIR (e-Maritime Integrated Reference Platform) dient seit 2014 der Erforschung und Entwicklung innovativer Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeuge zur Entwicklung, Verifikation und Validierung (V+V) von neuen maritimen Systemen. Ähnlich wie auch in anderen Branchen (Automobil, Luftfahrt) werden zukünftig auch maritime Systeme einen zunehmend höheren Automatisierungsgrad aufweisen und die Systeme in die Lage versetzen, direkt auf Einflüsse aus ihrer physischen Umgebung, wie die aktuelle Verkehrssituation, zu reagieren. Dies stellt Entwicklungsabteilungen und Zertifizierungsstellen vor neue Herausforderungen. Es fehlt aktuell noch an Absicherungsverfahren, die während der Entwicklung solcher hochautomatisierten Systeme einen Nachweis über deren Funktionalität (Verifikation) und Praxistauglichkeit (Validierung) liefern und zur Zertifizierung geeignet sind. Solche Absicherungsverfahren sind jedoch zwingend notwendig, um Sicherheitsanforderungen einzuhalten und um das Vertrauen in solche Systeme zu fördern. Dementsprechend sind effiziente Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeuge zur V+V zu erforschen und bereitzustellen.

eMIR bietet als international bekanntes maritimes Testfeld der Industrie, kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungsinstituten die Möglichkeit, hochautomatisierte maritime Assistenzsysteme und Konzepte für autonome Schiffe zu erforschen und zu entwickeln. Diese können unter virtuellen wie realen Bedingungen in eMIR getestet werden. Funktionen, die bei der Entwicklung von automatisierten Systemen und Technologien entstehen, werden sukzessiv mittels des Testfelds erprobt. eMIR bietet bei der Erforschung und Entwicklung solcher Systeme und Technologien drei wesentliche Einsatzmöglichkeiten: Datensammlung und -analyse, Durchführung von Simulationen und physischen Experimenten sowie Erprobung und Demonstration.

Mehr Informationen finden Sie hier oder  unter www.dlr.de/se

Previous Next
Close
Test Caption
Test Description goes like this