Unterwasserdrohne nutzt die IP68 dichte Fischer FiberOptic Serie bis 300m Tiefe

Das Unternehmen Strategic Robotics Systems (SRS) setzt in seinem revolutionären unbemannten Unterwasserfahrzeug (UUV) FUSION auf den IP68 FO1 Steckverbinder der Fischer FiberOptic Serie. Das UUV ist durch eine Verbindungsleine mit dem Team an der Wasseroberfläche verbunden, so kann es in Echtzeit Daten aus bis zu 300m Tiefe senden.

Strategic Robotic Systems, Inc. (SRS) befasst sich seiner Gründung mit der Entwicklung der nächsten Generation von Unterwassersystemen. An diese Herausforderung geht das Unternehmen mit frischen Ideen heran. Sein autonomes Unterwasserfahrzeug FUSION ist eines der wenigen, das als autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV), als ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV) oder als Assistenzsystem für Taucher eingesetzt werden kann. Gemeinsam mit Fischer Connectors führten die Ingenieure von SRS Tests durch und konfigurierten einen Steckverbinder (FO1) aus der Fischer FiberOptic Serie, der sich für raue Umgebungsbedingungen eignet, für die Echtzeitübertragung enormer Datenmengen an Anwender und Analytiker an der Wasseroberfläche.

Das UUV FUSION von SRS und die zugehörigen Geräte an der Wasseroberfläche setzen auf eine einzigartige Lösung von Fischer Connectors, als Teil einer Gigabit-Verbindung mit der Daten in Echtzeit oder auf Abruf übertragen werden.

 

HERAUSFORDERUNGEN & CHANCEN

Als das Team von SRS im Jahr 2015 damit begann, sein autonomes Unterwasserfahrzeug FUSION zu entwerfen, sollte sich dies deutlich von anderen Unterwasser-Robotern auf dem Markt unterscheiden. Aufgrund seiner optimalen Grösse sollte es sich für Militäroperationen eignen, Rettungsdienste bei Rettungseinsätzen unterstützen und bei wissenschaftlichen Erkundungstouren mit dem Kleinboot eingesetzt werden. Dies bedeutete, dass es robust genug sein musste, um bei jedem Wetter bis auf 300m Tiefe abtauchen und Sensor- und Sonardaten sowie Videos in HD-Qualität an die Oberfläche schicken zu können. Aber damit nicht genug: Es sollte ausserdem multifunktional sein und mit der Oberfläche verbunden werden können, wenn in Echtzeit Informationen gesammelt werden sollten, oder ferngesteuert an Orte bewegt werden können, an denen eine Verbindungsleine hinderlich wäre. Zudem sollte es zu einem erschwinglichen Preis erhältlich sein.

Was zählt, sind die Daten

Gemäss Jesse Rodocker, dem Geschäftsführer von Strategic Robotic Systems, bestand eine der wichtigsten Anforderungen darin, dass das Fahrzeug anspruchsvolle Fahrten unter der Meeresoberfläche bei jedem Wetter aushalten würde. Ausserdem musste es fähig sein, riesige Datenmengen zu verarbeiten. «Wir wussten, dass wir auf Videoaufnahmen in HD-Qualität angewiesen sein würden, inklusive einer Gigabit-Verbindung an die Wasseroberfläche. Aufgrund dieser Tatsache sowie der zu überwindenden Entfernungen fiel herkömmliches Kupfer als Option aus dem Rennen. Uns war sofort klar, dass wir auf Glasfaser setzen mussten.» Das Konstruktionsteam musste die Aufgabe annehmen, einen robusten Glasfaser-Steckverbinder zu finden, der sowohl die Datenmengen verarbeiten als auch den Umgebungsbedingungen widerstehen konnte.

Auf der Suche nach der passenden Verbindungslösung

Der Steckverbinder FO1 aus der Fischer FiberOptic Serie ist spezifiziert bis IP68 (2 Meter während 24 Stunden) dicht. Nach einem umfassenden Augenschein war das Team von SRS jedoch der Ansicht, er könne noch mehr leisten. Das Konstruktionsteam hatte den Steckverbinder FO1 bereits für die Geräte an der Wasseroberfläche vorgesehen. An den Apparaten befanden sich Steckerbuchsen, über die Daten in ein Netzwerk eingespeist wurden. Die Geräte an der Wasseroberfläche mussten den Witterungseinflüssen & der rauen Handhabung im militärischen Gebrauch standhalten. Die Produkte von Fischer Connectors erfüllten diese Anforderungen. Da Fischer Connectors für die Geräte an der Wasseroberfläche bereits ausgewählt war und so bereits eine Verbindung mit dem entsprechenden Team bestand, zogen die Ingenieure das Unternehmen auch für die Unterwasser-Komponenten in Betracht.

Rodocker sagt, nachdem er den Steckverbinder an der Wasseroberfläche gesehen habe, sei er davon überzeugt gewesen, dass dieser auch unter Wasser bestehen würde, obwohl er offiziell nicht für die Tiefe zugelassen sei, in der seine Firma ihn einsetzen wollte. «Herkömmliche Unterwasser-Komponenten sind sehr, sehr teuer. Sie sind gross; ausserdem waren sie schwer und kompliziert in der Bedienung. Wir brauchten etwas, das kleiner, einfach zu installieren war und benutzerfreundlich ist, aber dennoch robust, zuverlässig und der Aufgabe gewachsen war.»

«Wir haben einen Druckbehälter, in dem wir die Bauteile unter Hochdruck testen. Wir können sie bis zu 50 Bar aussetzen. Die Vorrichtung ahmt den Druck in verschiedenen Tiefen unter Wasser nach. Wir statteten uns mit mehreren Prototypen aus und nahmen die Drucktests in Angriff.» Die Muster Steckverbinder bestanden den Test bis zu einem Druck, der einer Tiefe von 300 m und tiefer entspricht. Auch gesteckte Steckverbindungen und Kabel wurden getestet. Nachdem die Verbindungslösung die Tests im unternehmenseigenen Labor bestanden hatte, nahmen die Ingenieure sie mit aufs offene Meer, wo sie sowohl mechanisch als auch in Bezug auf die optische Übertragung im Test-Praxiseinsatz, während das Fahrzeug in Bewegung war, überzeugten. Beim Kabel, das gleichzeitig auch als Verbindungsleine dient, handelt es sich um ein massgeschneidertes Kabel, das SRS gemeinsam mit Linden Photonics entwickelt hat; für die Integration entstand eine Zusammenarbeit mit Fischer Connectors’ Partner FIS Blue.

Momentan steht das Fahrzeug für die US-Marine im Einsatz, um Minen und minenähnliche Objekte aufzuspüren und zu bergen. Auch andere Organisationen aus dem militärischen und dem wissenschaftlichen Bereich sowie aus der Sicherheitsbranche setzen das zuverlässige und erschwingliche AUV/ROV ein, dass eine einzigartige Verbindungslösung von Fischer Connectors enthält, um Unterwasser-Missionen erfolgreich durchzuführen.

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«Unsere Wahl fiel auf die Steckverbinder der Fischer FiberOptic Serie, weil sie zuverlässig, gut gemacht und preiswert zu haben sind. All diese Aspekte flossen in unsere Entscheidung ein. Wir bauen sie sowohl über der Wasseroberfläche in unsere Apparate und Zusatzgeräte ein als auch unter Wasser im autonomen Unterwasserfahrzeug selbst.»

Jesse Rodocker, Geschäftsführer, Strategic Robotic Systems

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Das massgeschneiderte orange Glasfaserkabel verfügt sowohl an der Wasseroberfläche als auch am Kabelende unter Wasser über je einen FO1-Steckverbinder der Fischer FiberOptic Serie, dank denen eine schnelle Übertragung von Videos in HD-Qualität sowie anderen Daten in Echtzeit möglich ist.

 

DAS PROJEKT IN KÜRZE

Branche

Verteidigung & Sicherheit, wissenschaftliche Erkundungen

Anwendungsart

Mess- und Regeltechnik, maritime Anwendungen

Ort

USA

Projektabriss

Strategic Robotic Systems (SRS) entschied sich für den Steckverbinder FO1 der Fischer FiberOptic Serie, um grosse Datenmengen von den Sensoren, Sonargeräten und Kameras am unternehmenseigenen autonomen Unterwasserfahrzeug FUSION sicher zu den Anwendern und Analytikern an der Wasseroberfläche übertragen zu können. Das Unterwasserfahrzeug FUSION wird weltweit im militärischen Bereich, bei Such- und Bergungseinsätzen sowie bei wissenschaftlichen Forschungseinsätzen genutzt. Die integrierte Glasfaserverbindung garantiert eine Gigabit-Verbindung an die Wasseroberfläche unter extremen Umgebungsbedingungen, im Meer, in Seen oder auf Wasserwegen. Das ferngesteuerte/autonome Unterwasserfahrzeug taucht mit den gemäss IP68 dichten Steckverbindern von Fischer Connectors bis auf etwa 300m ab. Dank der robusten Steckverbinder kann es entweder mit oder ohne Verbindungsleine genutzt werden, je nach Auftrag, den es gerade erfüllen soll.

Zum Vergleich: 300m Tiefe entspricht der Distanz, die der Weltrekordhalter im Gerätetauchen zurücklegte. Im Jahr 2014 stellte Ahmed Gabr den Rekord mithilfe eines speziellen Tauchseils auf; dabei tauchte er innerhalb von nur 12 Minuten ab, brauchte jedoch 15 Stunden, bis er wieder an der Wasseroberfläche war. Das UUV FUSION erreicht bei seinen ausgedehntesten Tauchgängen den oberen Bereich der dysphotischen Zone (auch «Dämmerzone» genannt) des Ozeans. In dieser Tiefe ist nur noch so wenig Licht vorhanden, dass keine Photosynthese mehr ablaufen kann. *

* Die dysphotische Zone beginnt in 200m Tiefe und erstreckt sich bis in fast 1000m Tiefe. Das Unterwasserfahrzeug FUSION taucht in eine Tiefe von bis zu 300m, in den oberen Bereich dieser Zone (https://oceanservice.noaa.gov/facts/light_travel.html).

 

HAUPTHERAUSFORDERUNGEN FÜR DIE VERBINDUNGSTECHNIK

  • Sicherstellen von zuverlässiger Verbindungstechnik bis in eine Tiefe von 300m
  • Übertragung von Videos in HD-Qualität in Gigabit-Geschwindigkeit
  • muss sowohl mit Verbindungsleine (für Echtzeit-Datenübertragung) als auch ohne Verbindungsleine (Daten werden im Nachhinein hochgeladen) funktionieren
  • hohe Zahl an Steckzyklen bei den Steckverbindern

 

DIE LÖSUNG

Der Einfaser-Steckverbinder FO1 der Fischer FiberOptic Serie unterstützt das Unterwasserfahrzeug FUSION von SRS bei seinen Tauchgängen bis in 300m Tiefe, mit oder ohne Verbindungsleine. Seine IP68-Abdichtung schützt das Fahrzeug und die Daten unter rauen maritimen Bedingungen.

Ausgewählte Verbindungslösung

Glasfaser-Steckverbinder FO1 (eine Faser) der Fischer FiberOptic Serie, massgeschneidertes Kabel, bereitgestellt durch Fischer Connectors’ Partner FIS Blue.

Wichtigste Anforderungen

Fähigkeit, bis in 300m Tiefe (ca. 30 Bar) funktionsfähig zu bleiben und unter rauen maritimen Umgebungsbedingungen zu bestehen.

Mehrwert

Dank der robusten Glasfaserverbindung ist das Unterwasserfahrzeug FUSION von SRS eines der wenigen hybriden ROVs/AUVs auf dem Markt und übermittelt sowohl Sonar- als auch Sensordaten und Videos in HD-Qualität in Gigabit-Geschwindigkeit.

Kundenvorteile

  • Der Einsatz von Glasfasern sorgt für robuste Verbindungstechnik und ermöglicht SRS gleichzeitig, die Gesamtkosten tief zu halten; dadurch ist das unbemannte Unterwasserfahrzeug FUSION eines der derzeit preiswertesten auf dem Markt.
  • eignet sich für Tauchgänge bis auf 300m unter dem Meeresspiegel
  • Kosteneinsparungen dank eines besseren Verhältnisses zwischen Projektkosten und Länge des Produktlebenszyklus