Unterwasser-Akustikbaken sind Signaleinrichtungen unter Wasser, die dazu dienen, untergetauchte Objekte zu orten, zu verfolgen, zu identifizieren, anzusteuern oder zu bergen, wenn keine HF- und GNSS-Signale verfügbar sind. Zu diesen Systemen zählen Pinger, akustische Transponder, Responder, Navigationsreferenzen, Bergungsbaken sowie Einheiten am Meeresboden oder an Verankerungen.
Auf dieser Seite werden Anbieter von akustischen Unterwasser-Baken für UUVs, ROVs, Taucher, Überwasserschiffe und ortsfeste Anlagen vorgestellt.
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Marine- und Unterwassernavigation, Positionierungs- und Vermessungstechnologien für Marine- und Verteidigungsanwendungen
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Unterwasser-Akustikbaken bieten eine praktische Möglichkeit zur Ortung, Identifizierung oder Bergung von unter Wasser befindlichen Objekten, wenn sich Hochfrequenz- (HF) und GNSS-Signale nicht bis in nutzbare Einsatztiefen durch das Meerwasser ausbreiten. Anwender im Verteidigungsbereich setzen diese Geräte bei bemannten und unbemannten maritimen Einsätzen ein, von der Ortung von Unterwasserfahrzeugen über die Markierung von Ausrüstung auf dem Meeresboden bis hin zur Unterstützung von Bergungsmaßnahmen.
Ein akustisches Signalgerät kann eigenständig senden, auf eine Abfrage reagieren oder als Teil eines umfassenderen Ortungsnetzwerks fungieren. Die Systemleistung hängt von der akustischen Frequenz, dem Schallpegel der Quelle, der Empfindlichkeit des Empfängers, der Wassertiefe, den Schallgeschwindigkeitsbedingungen, der Absorption, Umgebungs- und Plattformgeräuschen, der Mehrwegausbreitung, der Geometrie des Wandlers, der Leistungskapazität sowie der Integration in Navigations- oder Kommandosysteme ab.
Akustische Ortungsbaken von Applied Acoustics
Ein akustischer Pinger sendet periodische Schallimpulse mit einer definierten Frequenz oder einem codierten Muster aus, ohne dass ein Abfragesignal erforderlich ist. Ein Unterwasser-Pinger kann eine relativ einfache Referenz für die Ortung, Zielerfassung, Identifizierung oder Bergung bieten. Akustische Pinger sind dort nützlich, wo eine kontinuierliche oder zeitgesteuerte Übertragung einer bidirektionalen Entfernungsmessung vorzuziehen ist, wobei die Reichweite und die Batterielebensdauer teilweise von der Sendeleistung und dem Arbeitszyklus abhängen.
Ein akustischer Transponder empfängt ein Abfragesignal und sendet eine Antwort zurück, wodurch das Host-System die Schalllaufzeit messen und die Entfernung berechnen kann. Ein Unterwasser-Akustiktransponder kann je nach Systemgeometrie Positionierungsarchitekturen mit ultrakurzer Basislinie (USBL), kurzer Basislinie (SBL) oder langer Basislinie (LBL) unterstützen, während ein Unterwasser-Akustiktransponder an einem Fahrzeug, einer Nutzlast, einem Meeresbodenrahmen oder einem anderen Unterwasserobjekt angebracht werden kann.
Ein akustischer Responder wird nicht durch den Empfang eines akustischen Abfragesignals, sondern durch einen elektrischen Befehl ausgelöst. Er erzeugt daraufhin eine akustische Antwort, die von einem Ortungssystem erfasst werden kann. Dieser Ansatz kann in integrierten Systemen nützlich sein, bei denen der Sendezeitpunkt direkt mit der Elektronik des Fahrzeugs oder der Plattform synchronisiert ist und nicht vom Empfang eines Unterwasser-Abfragesignals abhängt.
Navigations- und Referenzbaken stellen bekannte oder verfolgbare Punkte innerhalb eines Unterwasser-Einsatzgebiets bereit. Sie können Teil eines Netzwerks aus akustischen Ortungstranspondern sein, das zur Aktualisierung der Fahrzeugposition oder zur Begrenzung der Drift bei der Trägheitsnavigation dient. Feste Referenzpunkte sind besonders wertvoll, wenn Plattformen eine wiederholbare lokale Positionierung innerhalb eines definierten Einsatzgebiets erfordern oder präzise zu zuvor vermessenen Standorten zurückkehren müssen.
Anflug- und Bergungsbaken helfen dem Bedienpersonal dabei, untergetauchte Ausrüstung nach einem Einsatz, einer Stationierung oder einem Notfall wiederzufinden. Ein Signalgeber kann ein periodisches Signal aussenden, das von einem Richtempfänger oder einem Unterwasser-Akustik-Transceiver erfasst wird, sodass sich ein Schiff, ein Taucher, ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug (UUV) oder ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV) dem Objekt nähern kann, wenn eine visuelle Identifizierung nicht möglich ist.
Systeme am Meeresboden und verankerte Systeme können dauerhafte akustische Referenzpunkte an bekannten oder vermessenen Standorten etablieren. Sie können als autonome Baken, akustische Transponder oder akustische Freigabetransponder fungieren. Ein akustischer Auslösetransponder kann akustische Befehls- oder Entfernungsmessfunktionen mit einem Auslösemechanismus kombinieren, der zur Bergung von verankerten Instrumenten oder Nutzlasten vom Meeresboden oder aus der Wassersäule dient.
Unbemannte Unterwasserfahrzeuge (UUVs) können Unterwasser-Akustikbaken nutzen, um externe Positionsreferenzen zu erhalten, wenn GNSS-Signale unter der Wasseroberfläche nicht verfügbar sind. Akustische Messungen können mit Daten eines Trägheitsnavigationssystems (INS), eines Doppler-Geschwindigkeitsmessers (DVL), der Tiefe und der Lage fusioniert werden, um den kumulierten Positionsfehler während längerer Unterwassereinsätze zu begrenzen und Abdrift zu korrigieren, sofern geeignete akustische Positionsbestimmungen verfügbar sind.
ROVs können einen Unterwassertransponder oder -responder mitführen, der es einem Begleitschiff ermöglicht, ihre relative Position zu überwachen. Die akustische Ortung ist besonders wertvoll in tiefen Gewässern oder bei schlechter Sicht, wo visuelle Referenzpunkte begrenzt sind und die Länge des Verbindungskabels allein keine verlässliche räumliche Orientierung in der Nähe von Unterwasserstrukturen, Meeresbodenausrüstung oder anderen Betriebsgefahren bieten kann.
Taucher und Militärschwimmer können akustische Referenzpunkte zur Unterwasserorientierung, für Treffpunkte und zur Rückkehr zum Ausgangspunkt nutzen. Ein Empfänger kann die Entfernung oder Richtung zu einer akustischen Bake anzeigen und so die Navigation unterstützen, wenn Dunkelheit, Strömungen, schlechte Sichtverhältnisse oder operative Anforderungen eine visuelle Navigation und Positionskontrollen an der Oberfläche unmöglich machen.
Bei Minenabwehr- (MCM) und Kampfmittelbeseitigungs- (EOD) Einsätzen können akustische Baken eingesetzt werden, um Einsatzgebiete zu markieren, Unterwasserfahrzeuge zu orten, Kontakte wiederzufinden oder Plattformen zu identifizierten Objekten zurückzuführen. Konsistente lokale Bezugspunkte können wiederholbare Einsätze unterstützen, wenn Fahrzeuge, Taucher und Oberflächenfahrzeuge an ein und demselben Unterwasserort operieren müssen.
Feste oder einsetzbare akustische Referenzpunkte können Überwachungsnetzwerke unterstützen, indem sie dabei helfen, die Position von Unterwassersensoren, -fahrzeugen oder mobilen Knotenpunkten zu bestimmen. In stärker integrierten Architekturen kann ein Unterwasser-Akustik-Transceiver Signal- und Datenfunktionen kombinieren, sodass Navigationsinformationen mit Sensor-, Überwachungs- oder Befehlssystemen koordiniert werden können.
Verteidigungsorganisationen nutzen akustische Baken, um Testobjekte, Trainingsausrüstung, Sensoren, Nutzlasten und andere untergetauchte Objekte wiederzufinden. Ein Unterwasser-Pinger kann ein einfaches Bergungssignal liefern, während ein akustischer Transponder Entfernungsmessfunktionen hinzufügen kann, wenn Bediener eine präzisere Schätzung des Standorts eines Objekts benötigen, anstatt nur einer Anpeilungsanzeige.
Die Leistung akustischer Baken hängt in hohem Maße davon ab, wie die Bake und die zugehörigen Wandler installiert sind. Bei der Integrationsplanung sollten akustische Ausbreitungswege, die Richtcharakteristik der Wandler, Eigenrauschen, strukturelle Abschirmung, Fahrzeugbewegungen, Stromversorgung, Datenschnittstellen sowie die Anforderungen des Missionssystems berücksichtigt werden.
Installation, Kalibrierung, Schallgeschwindigkeitsbedingungen, Sensorgeometrie, Mehrwegausbreitung, Interferenzen sowie die Genauigkeit der Referenzpositionen können die Leistung der akustischen Positionierung beeinflussen. Betriebsverfahren sollten daher während des gesamten Einsatzes und Betriebs die Kalibrierung, die Umgebungsbedingungen, die Qualität der Sensordaten, die Korrektur der Schallgeschwindigkeit sowie das Interferenzmanagement berücksichtigen.
Die Qualifikationsanforderungen hängen von der Plattform, dem Programm, der Betriebsumgebung und den Beschaffungsspezifikationen ab. Relevante Normen und Leitlinien können dabei helfen, die Umweltbeständigkeit, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und die Integration in Ortungssysteme zu definieren; die anzuwendenden Prüfverfahren und Grenzwerte müssen jedoch auf die jeweilige Ausrüstung und die Einsatzumgebung zugeschnitten sein.
Diese Anforderungen sollten entsprechend den spezifischen Beschaffungs-, Plattform-, Umgebungs- und Integrationsanforderungen angewendet werden und nicht als universeller Qualifikationskatalog für jede Unterwasser-Akustikbake betrachtet werden.
Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt zunehmend auf der Kombination kompakter akustischer Hardware mit autonomen Navigations-, Vernetzungs- und Fahrzeugsteuerungsfunktionen bei gleichzeitiger Verbesserung der Energieeffizienz und der Fähigkeit zur Koordination mehrerer Unterwasserfahrzeuge.
Da sich die Autonomie im Bereich der maritimen Verteidigung ausweitet, werden Unterwasser-Akustiksender zunehmend in umfassendere Navigations- und Kommunikationsarchitekturen integriert, anstatt ausschließlich als eigenständige Ortungsgeräte eingesetzt zu werden. Die Auswahl hängt daher nicht nur von der Reichweite und der Tiefenfähigkeit ab, sondern auch von der Betriebsdauer, der akustischen Umgebung, der Positionsgenauigkeit, den Installationsbedingungen sowie davon, wie effektiv sich ein akustisches Ortungsgerät in die Plattform, das Positionierungssystem und das Einsatznetzwerk integrieren lässt.
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