Research infrastructure

Maritimer Campus Elsfleth

Further information will follow shortly.

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.

The central facilities of the device are five fully equipped ship bridges, all of which are equipped with extensive vision systems, two ARPA radars each and an electronic nautical chart.

The simulation system was primarily acquired for the training of young nautical professionals and was designed for this purpose. It is available to students of the department and the Wesermarsch vocational school. The practical training at the department in Elsfleth, which has already had the largest share of simulator training in the course compared to other nautical training institutions, will continue to benefit from this and thus prepare the students even better for the tasks at work.

Research

In addition to a wide range of training opportunities, the modern system can also be used for research purposes. An investigation is currently being carried out on the existing device by the departments of Psychology and Computer Science at the University of Oldenburg. a. concerned with evaluation criteria for training on simulators. The University of Applied Sciences participates in this investigation with regard to the evaluation of student performance required by the STCW.

Furthermore, a training / advanced training program for pilots will have to be developed in cooperation with various pilot brotherhoods; An interest of the pilots in this has been announced since the reduction of the required travel times.
With the pilots and in cooperation with the waterways and shipping directorates, planned changes can e.g. B. the fairway and fairway designations of the Elbe, Weser, Jade and Ems are tested on the simulator for their benefits for the safety of traffic before they are executed. This is only possible on the simulator in Elsfleth at no additional cost, as the German areas of the North Sea coast are completely stored as realistically mapped databases for exercises in the devices.

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

Further information will follow shortly.

Forschungsinfrastruktur Oldenburg – eMIR – Maritime Integrated Testbed

The generic test field eMIR (e-Maritime Integrated Reference Platform), designed and implemented in cooperation with the DLR Institute for Transport Systems Technology and for Communication and Navigation, has been used since 2014 to research and develop innovative procedures, methods and tools for development, verification and validation (V + V) of new maritime systems. As in other industries (automotive, aviation), maritime systems will also have an increasingly higher degree of automation in the future and enable the systems to react directly to influences from their physical environment, such as the current traffic situation. This poses new challenges for development departments and certification bodies. There is currently still a lack of validation procedures that provide evidence of their functionality (verification) and practicality (validation) during the development of such highly automated systems and that are suitable for certification. Such security procedures are, however, absolutely necessary in order to comply with security requirements and to promote trust in such systems. Accordingly, efficient procedures, methods and tools for V + V must be researched and provided.

As an internationally known maritime test field for industry, small and medium-sized companies and research institutes, eMIR offers the opportunity to research and develop highly automated maritime assistance systems and concepts for autonomous ships. These can be tested under virtual and real conditions in eMIR. Functions that arise during the development of automated systems and technologies are successively tested using the test field. eMIR offers three main uses in researching and developing such systems and technologies: data collection and analysis, performing simulations and physical experiments, and testing and demonstration.

More information you will find here and www.dlr.de/se

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