Halbtauchboote können sich energieeffizient und unbemerkt fortbewegen
Nicht unter Wasser, nicht auf dem Wasser, sondern irgendwo dazwischen fahren Semi-submersible vehicles – und das energieeffizient.
(Bild: Konstantin Matveev)
Wissenschaftler der Washington State University haben mit einem Modell eines unbemannten Semi-submersible vehicles (USSV) aufgezeigt, dass sich ein solches Halbtauchboot unter bestimmten Umständen effizient im Wasser fortbewegen kann. USSVs können für Frachttransporte sowie militärische Anwendungen und zu Forschungszwecken genutzt werden. Für das Militär ist von Vorteil, dass nur wenig von dem Boot aus dem Wasser ragt und es daher schwierig zu erspähen ist.
Halbtauchboote bewegen sich weder ganz unter Wasser wie U-Boote noch weitgehend über Wasser wie Schiffe. Sie bewegen sich irgendwo dazwischen. Die Wissenschaftler der Washington State University haben ein 45 cm langes Modell eines USSVs mit einem Durchmesser von 10 cm konstruiert und mit herkömmlich erhältlichen Teilen sowie solchen aus dem 3D-Drucker gebaut. Die Forschungsergebnisse sind in der Studie "Development and Testing of Unmanned Semi-Submersible Vehicle" in Unmanned Systems veröffentlicht.
Halbtauchboot mit Vorteilen
"Ein halbtauchfähiges Boot ist relativ kostengünstig zu bauen, schwer zu entdecken und kann Ozeane überqueren", sagt Konstantin Matveev, einer an der Studie beteiligten Ingenieure und Leiter des Projekts. Schon bei der Konstruktion ergeben sich viele Vorteile. Denn sie muss nicht so stabil wie bei einem U-Boot sein, weil sich das Boot größtenteils im Bereich der Wasserlinie bewegt und weniger großem Druck ausgesetzt ist. Es lässt sich so Material einsparen.
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Dadurch, dass nur ein kleiner Teil des Halbtauchbootes aus dem Wasser ragt, können Funkwellen zum Senden und Empfangen von Daten einfacher übertragen werden als bei U-Booten. Zugleich ist der kleine Aufbau bei militärischer Verwendung schlechter auf der Wasseroberfläche auszumachen.
Das USSV testeten die Ingenieure in einer Flussbucht, um dessen Stabilität und Manövrierfähigkeit festzustellen. Sie ließen das Halbtauchboot mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 1,5 m/s fahren. Dabei stellten sie fest, dass sich das Boot bei höheren Geschwindigkeiten aus dem Wasser hob und eine unerwünschte größere Heckwelle entstand. Dadurch wird mehr Energie verbraucht. Bei niedrigen Geschwindigkeiten erzeugte das Boot weniger Wellen und bewegte sich in fast vollständig eingetauchtem Zustand energieeffizienter vorwärts.
Ausgerüstet mit einem kleinen Sonar-Gerät kartierten die Forscher den Grund eines Stausees nahe Pullman bei Washington, um zu testen, inwieweit das Sammeln und Übertragen von Daten funktionieren. Dies klappte bei den Tests problemlos, sodass sich solche Boote grundsätzlich auch zu Forschungszwecken eignen.
USSV mit Verbesserungspotenzial
Die Forscher sehen aber noch einiges an Verbesserungspotenzial an dem USSV. So ist es derzeit noch nicht in der Lage, vollautonom zu fahren. Derzeit kann es lediglich eine vorab festgelegt Strecke abfahren. Auch können Objekte verfolgt oder ihnen ausgewichen werden. Zudem wollen die Wissenschaftler die Form des Halbtauchbootes verbessern, um die Effizienz weiter zu erhöhen. Ziel ist es, Grundlagen zu schaffen, um größere Halbtauchboote bauen zu können. Sie könnten dann Fracht mit weniger Treibstoffbedarf ökologischer und wirtschaftlicher über Meere transportieren.
(olb)