Das Boot

Für unser Projekt verwenden wir ein fertiges ca. 4 m langes Segelboot. Dieses ist innen mit Schaum ausgefüllt, sodass es nicht sinken kann. Durch einen speziellen Kiel, der die Lage des Schwerpunktes weit nach unten verlagert, kann es sich aus jeder Kipplage wieder aufrichten.Dieses Boot statten wir mit der Technik aus, die es benötigt, um selbstständig die vorgegebene Route über das Meer fahren zu können.

Alle Abläufe die es auf dem Boot gibt müssen automatisiert werden, da ein manuelles Eingreifen auf hoher See nur mit erheblichem Aufwand möglich wäre. Um den rauen Ansprüchen auf hoher See gerecht zu werden, werden die wichtigsten Systeme deshalb von uns redundant aufgebaut.

Das Segel und das Ruder werden von zwei Aktoren angetrieben und können so automatisch in eine vorgegebene Position gebracht werden. Dabei werden diese mechanischen Komponenten besonderen Beanspruchungen durch Salzwasser und Wind ausgesetzt und dementsprechend robust von uns konstruiert. Es ist allein anhand dieser beiden Aktoren möglich, jedes nötige Manöver auszuführen.
Um die Manöver zu berechnen, ist eine Vielzahl von Daten nötig. Diese werden von Sensoren über ein Bussystem intern an einen Computer weitergegeben, der sie auswertet. Alle rechenintensiven Steueraufgaben werden dort bearbeitet und die berechneten Befehle an die Aktoren werden an diese zurückgeleitet. Die wichtigsten zur Verfügung stehenden Sensordaten sind: Position (GPS), Windrichtung und Windgeschwindigkeit, Fahrtrichtung (Kompass) sowie Segel- und Ruderstellung.

Eine besondere Schwierigkeit ist das Verhindern von Zusammenstößen mit anderen Schiffen und Booten. Diese müssen erkannt werden und unser Boot sich angemessen verhalten. In internationalen Gewässern gibt es Regeln zur Kollisionsvermeidung. Diese legen zum Beispiel fest, wer Vorfahrt hat. Entsprechende Algorithmen implementieren wir in der Kursberechnung.
Viele Schiffe senden Informationen über ihre eigene Position und Fahrtrichtung in regelmäßigen Abständen über Funk aus. So ist ein Ausweichen frühzeitig möglich. Unser Boot wird zusätzlich zu diesen Standardinformationen einen Hinweis darüber aussenden, dass es unbemannt ist.
Weitere Maßnahmen zur Verhinderung von Kollisionen sind natürlich das Meiden vielbefahrener Routen und die Erhöhung der eigenen Sichtbarkeit durch Radarreflektoren und Leuchtsignale.

Natürlich ist es wichtig, dass obwohl das Boot unbemannt und autonom fährt, mehrere Funksysteme zur Verfügung stehen zu haben, sodass Positionsdaten, Statusinformationen und Softwareänderungen übertragen werden können. Dabei ist es uns auch möglich, wenn keine Verbindung zu Empfangsstationen am Boden errichtet werden kann, die Positionsdaten über den Umweg eines Satelliten zu empfangen.

Auf dem Boot selbst werden die elektrischen Komponenten mit Solarenergie versorgt. Da aber die Größe der Solarzellen durch die Bootsabmessungen begrenzt ist, müssen alle Systeme sehr energiesparend ausgelegt werden.

Wir können uns auch vorstellen, das Boot mit weiteren Sensoren auszustatten, um mehr Umweltinformationen zu sammeln.