In der Meeresforschung, bei maritimen Operationen und bei verteidigungsnahen Aktivitäten werden unbemannte Überwasserschiffe vor allem aus einem Grund geschätzt: Sie können für sehr unterschiedliche Aufgaben eingerichtet werden, ohne dass die Plattform selbst verändert werden muss. Ein und dasselbe USV kann für die Sammlung wissenschaftlicher Daten, die hydrographische Vermessung, die Umweltüberwachung oder die Überwachung der Oberfläche eingesetzt werden, je nachdem, wie seine Nutzlast konfiguriert ist. Nutzlasttypen und Missionskonfiguration machen dies möglich.
Eine Plattform, die durch ihre Nutzlast definiert wird
Ein professionelles/kommerzielles USV ist nicht auf eine einzige Mission ausgerichtet. Stattdessen verfügt es über ein offenes Deck, interne Buchten und standardisierte Strom- und Datenverbindungen, die es den Betreibern ermöglichen, das Schiff auf eine bestimmte Aufgabe zuzuschneiden. Innerhalb der Grenzen der Nutzlastkapazität, des Nutzlastgewichts, des Nutzlastvolumens und der verfügbaren Nutzlastleistung kann eine breite Palette von Sensoren und Systemen installiert werden.
BX-USV von AGISTAR
Dieser Ansatz unterstützt zivile Forschung, kommerzielle Vermessung, maritime Sicherheitsaufgaben und verteidigungsbezogene Operationen auf derselben grundlegenden Plattformarchitektur.
Sensor-Nutzlasten für alle maritimen Bereiche
Umwelt- und ozeanographische Sensoren sind nach wie vor eine wichtige Nutzlastkategorie, aber sie sind nur ein Teil des Bildes. Zu den üblichen Nutzlasten gehören Leitfähigkeits-, Temperatur-, Tiefen-, Salzgehalt-, Trübungs-, Fluorometer-, Chlorophyll-, gelöster Sauerstoff-, pH- und Nährstoffsensoren. Diese unterstützen die Forschung, die behördliche Überwachung und den Offshore-Betrieb.
Hydroakustische Nutzlasten erweitern den Einsatz von USVs auf Vermessungs- und Sicherheitsaufgaben. Einstrahl- und Mehrstrahl-Echolote, Sidescan-Sonar, bathymetrisches Sonar, Sub-Bottom-Profiler und akustische Doppler-Strömungsprofiler werden für die Kartierung des Meeresbodens, die Vermessung von Routen, die Bewertung von Lebensräumen und die Inspektion von Infrastrukturen eingesetzt. Die gleichen Systeme sind auch für Hafenvermessungen und Aufgaben der maritimen Domain Awareness relevant.
Meteorologische und oberflächennahe Nutzlasten wie Windsensoren, Lufttemperatursensoren, Wellensensoren, Wellenradar und barometrische Drucksensoren unterstützen Offshore-Operationen, Umweltüberwachung und Einsatzplanung.
Nutzlasten für Navigation, Positionierung und Kontrolle
Navigationssensoren sind unabhängig von der Anwendung unverzichtbar. GNSS-Empfänger, Trägheitsnavigationssensoren, Bewegungsreferenzeinheiten, Steuerkurssensoren und Kompasssensoren unterstützen die Schiffssteuerung und sorgen für die erforderliche Positionsgenauigkeit bei Vermessungs-, Überwachungs- und Kontrollnutzlasten.
Bei Vermessungs- und Verteidigungsaufgaben ist eine enge Integration zwischen Navigationssensoren und Nutzlasten von entscheidender Bedeutung. Genaue Zeitsynchronisation und stabile Montage sind oft wichtiger als das verwendete Sensormodell.
Feste, modulare und geschleppte Nutzlastanordnungen
USV-Nutzlasten werden in der Regel auf eine von drei Arten installiert. Feste Nutzlasten sind für wiederholte Einsätze fest montiert. Modulare Nutzlasten ermöglichen den Austausch von Sensorpaketen zwischen Einsätzen mit minimalem Aufwand. Geschleppte Nutzlasten, einschließlich geschleppter Sonare und anderer geschleppter Sensorsysteme, ermöglichen es kleineren USVs, größere oder speziellere Instrumente zu tragen.
Diese Optionen ermöglichen es den Betreibern, ihre Fähigkeiten je nach Missionsbedarf zu erhöhen oder zu verringern, ohne sich auf ein Einzweckschiff festzulegen.
HydroSweep Tiefsee Fächerecholote von Teledyne Marine
Nutzlasten auf die Mission abstimmen
In der Praxis ist die Auswahl der USV-Nutzlast eine Übung in Ausgewogenheit. Hochauflösende akustische Systeme erhöhen den Energiebedarf und das Gewicht der Nutzlast. Langfristige Überwachungsaufgaben bevorzugen leichtere Nutzlasten mit geringerer Leistung. Bei Überwachungs- und maritimen Sicherheitsmissionen können Navigationssensoren, Situationserkennungsnutzlasten und Kommunikationssysteme Vorrang vor wissenschaftlichen Instrumenten haben.
Da USVs für die Aufnahme verschiedener Nutzlasttypen ausgelegt sind, kann die Plattform für Forschung, kommerzielle Vermessung, Offshore-Einsätze oder verteidigungsbezogene Aufgaben mit demselben Kernschiff angepasst werden.
USV-Typen und ihre typischen Nutzlasten
Obwohl die Nutzlastoptionen sehr anpassungsfähig sind, werden verschiedene Klassen von USVs in der Regel mit bestimmten Sensor- und Systemkombinationen in Verbindung gebracht. Diese Gruppierungen spiegeln eher die Aufgaben wider, mit denen sie am häufigsten betraut werden, als harte technische Grenzen.
Militärische USVs
Militärische USVs sind für eine breite Palette von Verteidigungsaufgaben konzipiert und werden oft zusammen mit bemannten Einheiten eingesetzt. Der Schwerpunkt der Nutzlast liegt auf Navigation, Situationsbewusstsein und Missionsflexibilität.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigationssensoren, Trägheitsnavigationssysteme, GNSS-Empfänger, Oberflächenüberwachungssensoren, hydroakustische Sensoren, Umweltsensoren und missionsspezifische Sensorpakete, je nach Aufgabe und Bedrohungsumfeld.
Kampf-USVs
Kampf-USVs sind eine Untergruppe von militärischen Plattformen, die für umkämpfte Umgebungen optimiert sind. Die Nutzlastkapazität ist in der Regel für Missionssysteme und nicht für wissenschaftliche Instrumente reserviert.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigations- und Positionierungssensoren, Sensoren zur Überwachung der Oberfläche und des Untergrunds, hydroakustische Nutzlasten, Kommunikationsnutzlasten und unterstützende Umweltsensoren, die für die taktische Entscheidungsfindung genutzt werden.
Maritime Sicherheit USVs
USVs für die maritime Sicherheit konzentrieren sich auf die Unterstützung von Patrouillen, Überwachung und Verbot in Häfen, Küstengewässern und Offshore-Zonen.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigationssensoren, Oberflächenüberwachungssensoren, elektro-optische Nutzlasten, hydroakustische Sensoren, Umweltsensoren und Kommunikationssysteme, die eine ständige Überwachung und die Wahrnehmung des maritimen Bereichs unterstützen.
Hydrographische Vermessung USVs
Hydrographische Vermessungs-USVs sind für die Kartierung des Meeresbodens und die Erstellung von Karten optimiert, bei denen Positionierungsgenauigkeit und Datenqualität entscheidend sind.
MRU-B2 von Inertial Labs, einem Unternehmen von VIAVI Solutions
Zu den typischen Nutzlasten gehören Mehrstrahl-Echolote, Einstrahl-Echolote, Sidescan-Sonare, Bewegungsreferenzeinheiten, Kurs-Sensoren, GNSS-Empfänger, Schallgeschwindigkeits-Sensoren und andere Navigationssensoren.
Bathymetrische Vermessung USVs
Bathymetrische Vermessungs-USVs konzentrieren sich speziell auf die Tiefenmessung und die Profilierung des Meeresbodens, oft in flachen oder begrenzten Gewässern.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Einstrahl- oder Fächerecholote, bathymetrische Sonare, Bewegungsreferenzeinheiten, GNSS-Empfänger, Steuerkurssensoren und kompakte Navigationssensoren.
USVs für die ozeanographische Forschung
USVs für die ozeanografische Forschung unterstützen multidisziplinäre wissenschaftliche Studien in Küsten- und Offshore-Umgebungen.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Leitfähigkeits-Temperatur-Tiefensensoren, Salzgehaltssensoren, Temperatursensoren, Fluorometer, Chlorophyllsensoren, Sensoren für gelösten Sauerstoff, Nährstoffsensoren, akustische Doppler-Strömungsprofile, meteorologische Sensoren und Navigationssensoren.
Umweltüberwachung USVs
USVs für die Umweltüberwachung werden für wiederholte Probenahmen, Trendanalysen und die Überwachung von Vorschriften eingesetzt.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Wasserqualitätssensoren, Temperatur- und Salzgehaltssensoren, Trübungssensoren, pH-Sensoren, Sensoren für gelösten Sauerstoff, Chlorophyllsensoren, meteorologische Sensoren und Positionierungssensoren, die für die Genauigkeit von Wiederholungsmessungen optimiert sind.
USVs für die Küstenüberwachung
USVs für die Küstenüberwachung werden in küstennahen und küstennahen Gebieten eingesetzt, wo sich die Umweltbedingungen schnell ändern.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Wasserqualitätssensoren, Wellensensoren, meteorologische Sensoren, Strömungsprofiler, Navigationssensoren und manchmal auch kompakte akustische Systeme zur Bewertung des Meeresbodens und der Lebensräume.
Fischereiforschung USVs
Die Fischereiforschung nutzt USVs zur Untersuchung von Fischbeständen, Lebensräumen und Umweltfaktoren.
Zu den typischen Nutzlasten gehören hydroakustische Sensoren, wissenschaftliche Echolote, Umweltsensoren, Leitfähigkeits-, Temperatur- und Tiefensensoren, Fluorometer, Chlorophyllsensoren und präzise Navigationssensoren zur Unterstützung der räumlichen Analyse.
Offshore-Inspektions-USVs
Offshore-Inspektions-USVs unterstützen die Inspektion und Überwachung von Offshore-Infrastrukturen, einschließlich Plattformen, Pipelines und Anlagen für erneuerbare Energien.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigationssensoren, Positionierungssysteme, hydroakustische Sensoren, Umweltsensoren und Schnittstellen für eingesetzte oder geschleppte Inspektionsnutzlasten.
USVs zur Unterstützung der Kabelinspektion
USVs zur Unterstützung der Kabelinspektion werden zur Unterstützung der Vermessung und Überwachung von Unterwasserkabeln eingesetzt.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigations- und Positionierungssensoren, hydroakustische Nutzlasten, Sidescan-Sonar, Sub-Bottom-Profiler, Umweltsensoren und Systeme zur Unterstützung von geschleppten oder ausgebrachten Inspektionsgeräten.
Katastrophenschutz USVs
USVs für Katastropheneinsätze werden nach Zwischenfällen auf See oder Naturkatastrophen schnell eingesetzt.
Zu den typischen Nutzlasten gehören Navigationssensoren, Sensoren für die Vermessung der Oberfläche und des Untergrunds, hydroakustische Systeme, Umweltsensoren, Sensoren für die Wasserqualität und Kommunikationsnutzlasten, die die Datenübertragung in Echtzeit unterstützen.
Nutzlastflexibilität als echter Vorteil
Für das OST-Publikum aus Wissenschaft, Industrie und maritimen Betrieben ist die wichtigste Erkenntnis ganz einfach. USVs werden nicht durch eine einzige Anwendung definiert. Sie werden dadurch definiert, wie einfach ihre Nutzlast ausgewählt, kombiniert und verändert werden kann.
Da die Sensortechnologie immer ausgereifter wird und die Integration von Nutzlasten immer mehr standardisiert wird, werden USVs zunehmend überall dort eingesetzt, wo maritime Daten, Bewusstsein oder Zugang benötigt werden, wobei die Nutzlast die eigentliche Arbeit erledigt.
