Bremerhavener Studierende entwickeln für DLR autonome Überwachungsplattform, um Häfen sicherer zu machen
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Ein Team aus drei Studierenden der Hochschule Bremerhaven und Wissenschaftlern hat auf Helgoland erfolgreich ein autonomes Boot mit Sensoren modifiziert und getestet. In Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten die Studierenden eine modulare Plattform für das Boot, die künftig den Schutz maritimer Infrastrukturen verbessern könnte.
Studierende entwickeln für DLR autonome Überwachungsplattform, um Häfen sicherer zu machen
Ein Team aus drei Studierenden der Hochschule Bremerhaven und Wissenschaftlern hat auf Helgoland erfolgreich ein autonomes Boot mit Sensoren modifiziert und getestet. In Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten die Studierenden eine modulare Plattform für das Boot, die künftig den Schutz maritimer Infrastrukturen verbessern könnte.
Wie kann man marine Strukturen besser schützen? Mit dieser Frage und jeder Menge Spezialgerät sind Theresa Mevenkamp, Johannes Lutz und Tom Reichert von Bremerhaven aus nach Helgoland aufgebrochen. Die Drei studieren an der Hochschule Bremerhaven Ingenieurwesen mit der Studienvertiefung Meerestechnik und Windenergie. „Eigentlich wollten wir unser Praxisprojekt auf Helgoland nutzen, um eine Drohne zu konzipieren“, erzählt Theresa Mevenkamp. „Aber dann kam das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt auf uns zu und hatte ein spannendes Angebot für uns.“ Der Auftrag: Lagebilder für Hafengebiete mittels eines teilautonomen Miniboots erzeugen. „Es geht darum, fremde Akteur:innen früh zu erkennen und schnell reagieren zu können“, fasst Prof. Dr. Axel Bochert den Forschungsauftrag zusammen. Er und Labormitarbeiter Ralph Igel haben die Drei unterstützt – erst im Vorlesungssaal und dann beim Praxisprojekt auf Helgoland. Ein Jahr lang haben sie an ihrem Projekt gearbeitet, um jetzt auf Helgoland die Testphase machen zu können. Die Vision: Man schickt das Boot raus, es erstellt ein Lagebild, und am Laptop sieht man direkt die Umgebung – live und in Echtzeit.
Zusätzliche Sensorik liefert umfassende Informationen von der See ans Land
Im Mittelpunkt ihres Praxisprojekts stand die Modifizierung eines Blueboats. Dabei handelt es sich um ein teilautonomes Boot eines kommerziellen Anbieters, das aussieht wie ein kleiner Katamaran. Es kann unter anderem selbstständig vorher eingegebene Wegpunkte abfahren und Messstrecken selbstständig abarbeiten. „Unsere Aufgabe war, das Boot mit zusätzlicher Sensorik auszustatten“, erläutert Student Johannes Lutz. Er und seine Kommiliton:innen Theresa Mevenkamp und Tom Reichert bauten dazu eine Art Tisch auf das Boot, brachten ein 360-Grad-Kamerasystem für Echtzeit-Übertragungen an und installierten ein sogenanntes LiDAR-System: Light Detection and Ranging ist ein optisches Messverfahren zur entfernungsaufgelösten Erfassung der Umgebung. Das System sendet Laserstrahlen aus und berechnet anhand der Laufzeit des Lichts exakte Distanzen. Dadurch werden präzise räumliche Angaben für Objekterkennung und Navigation erstellt. „Es funktioniert so ähnlich wie bei Fledermäusen, nur eben über Lichtsignale statt über Schall“, erläutert Theresa Mevenkamp.
Auf der Basis des in der Vorlesung Erlernten erlangten die Studierenden neues Wissen in der Praxis
Mithilfe eines angebrachten Sonargeräts konnten die Studierenden auch die Beschaffenheit des Meeresbodens ermitteln und hochauflösende Unterwasserbilder vom Blueboat an Land übertragen. Tom Reichert erklärt, wie die Drei die Stromversorgung sichergestellt haben: „Auf unserer selbstkonstruierten Plattform, die wir auf dem Boot befestigt haben, sind auch zwei wasserfeste Boxen – eine enthält die Netzwerktechnik, die zweite sichert die Stromversorgung. Strom stellt das Blueboat mittels Akkus selbst bereit.“ Johannes Lutz arbeitete sich zudem in ein CAD-Zeichenprogramm ein und konstruierte eine Winde zum Ausbringen von Unterwassersensoren beziehungsweise Kameras. „Die mussten wir wegen ihres Gewichts allerdings temporär entfernen.“ Große Unterstützung für den Bau der Winde bekamen die Studierenden von der Firma Astro Motorengesellschaft. Das Unternehmen aus Geestland ist spezialisiert auf Elektro-Kleinmotoren und Getriebe und hat mit Johannes Lutz den Motor für die Winde konstruiert und das fertige Ergebnis kostenlos zur Verfügung gestellt. „Genauso wird das ja auch später im Berufsleben stattfinden“, so Johannes Lutz weiter. „Ich muss mir überlegen, was so ein Motor oder ein anderes Bauteil können muss und wie es aussehen soll, und fertige das dann zusammen mit einem Fachunternehmen.“
Der Prototyp der Studierenden dient Hafensicherheit und Wissenschaft
Gemeinsam mit ihren Dozenten sowie in Zusammenarbeit mit Jendrik Schmidt und Stefan Kampmann vom DLR schafften die drei Studierenden es, ihren Auftrag erfolgreich zu erfüllen. Das von ihnen modifizierte Boot kann Hafenbereiche in Echtzeit überwachen, Vorfälle, wie das Eindringen von fremden Wasserfahrzeugen ins Hafengebiet, dokumentieren und bietet darüber hinaus hochauflösende Meeresbodenkartierung. Ein besonderer Erfolg: Die Reichweite der Funkkommunikation wurde von ursprünglich 250 Metern auf 1,8 Kilometer gesteigert. „Auf Helgoland konnten wir Tests auf offener See machen. Das Boot war noch steuerbar, die Kamera-Streams liefen stabil – das hat auch das DLR begeistert“, berichtet Theresa Mevenkamp stolz. Doch es gab auch Herausforderungen:
So hat das Blueboat nur eine begrenzte Tragfähigkeit. „Mit der Winde und aller Sensorik war es kopflastig und kaum noch schwimmfähig. Im Hafenbecken ging es gerade so“, schildert Johannes Lutz. Durch Seegang und Gewichtsverteilung eignete sich die Plattform nicht gerade ideal für präzise Sonarmessungen. „Die Bewegungen des Bootes beeinflussten die Auflösung der Sonardaten negativ“, fügt er hinzu. Doch die Drei fanden auch hierfür eine Lösung: „Unser größter Erfolg war, dass wir alles in 20 bis 30 Minuten umbauen konnten. Drei, vier Stecker lösen, den Tisch abschrauben – fertig. So konnten wir schnell auf Probleme reagieren.“ Das DLR plant, das Projekt weiterzuführen: „Wir stellen uns vor allem Fragen dazu, wie wir im maritimen Raum verschiedene unbemannte Fahrzeuge in der Luft, auf und unter dem Wasser gemeinsam operieren lassen können und Sensordaten in unser Lagebild bringen. Das Projekt von Theresa, Johannes und Tom schlägt genau in diese Kerbe, denn dank des vollen Zugriffs auf alle Systemkomponenten des Blueboats ist dies eine tolle Plattform zur Forschung an diesen Themen. Wenn wir dabei gleichzeitig die Studierenden für wissenschaftliche Arbeit begeistern können, ist dies natürlich umso besser“, sagt Jendrik Schmidt vom DLR, der mit den Studierenden und ihren Dozenten zusammen auf Helgoland die Tests verfolgt hat.
Fachliches Wissen in der Praxis enorm erweitert
Neben dem fachlichen Knowhow haben die drei Studierenden noch etwas anderes Wichtiges gelernt: „Wir waren eine kleine, aber fein abgestimmte Gruppe“, erklärt Tom Reichert. „Die Betreuung war sehr gut – von Studierenden bis zu Professoren. Das war der Schlüssel zum Erfolg“, sind er, Theresa Mevenkamp und Johannes Lutz sich einig. Die Drei hatten so viel Freude bei ihrem Projekt, „dass sie sogar am frühen Sonntagmorgen daran weitergearbeitet haben“, berichtet Prof. Dr. Axel Bochert. Interessiert begleitet wurde das Team vor Ort von zwei weiteren Studierenden der Hochschule Bremerhaven: Alisa Küther und Kjell Banck, die ebenfalls Ingenieurwesen mit der Studienvertiefung Meerestechnik und Windenergie studieren, und die auf Helgoland eine selbstkonstruierte Windkraftanlage getestet haben. „Wir haben uns gegenseitig unsere Forschungsprojekte vorgestellt“, erinnert sich Theresa Mevenkamp. „Sie haben ganz interessiert geguckt, was wir so machen, und wir bei ihnen!“ Ihr gemeinsamer großer Dank geht an das Alfred-Wegener-Institut, das ihnen in der biologischen Anstalt auf Helgoland Laborräume, Unterkunft und sogar ein Begleitboot für ihre Forschung zur Verfügung gestellt hat. „Der Austausch zwischen Ingenieur:innen und Biolog:innen war besonders bereichernd“, bilanziert Tom Reichert. Studierende der ingenieurswissenschaftlichen Studienvertiefung Meerestechnik und Windenergie an der Hochschule Bremerhaven profitieren von der bereits viele Jahre bestehenden Kooperation mit dem Alfred-Wegener-Institut, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und vieler weiterer Institutionen und Unternehmen aus der Branche.
Bis 15. August Studienplatz sichern
Derzeit läuft die Bewerbungsphase für ein Studium an der Hochschule Bremerhaven. Auch der Bachelorstudiengang Ingenieurwesen nimmt neue Studierende auf. Die Bewerbungsfrist ist der 15. August. Weitere Informationen zum Bewerbungsverfahren für Bachelorstudiengänge unter www.hs-bremerhaven.de/bachelorbewerbung. Wer Interesse an einem Masterstudium hat, findet weitere Informationen unter https://www.hs-bremerhaven.de/masterbewerbung.
Der Studiengang Ingenieurwesen im Überblick: https://www.hs-bremerhaven.de/Ingenieurwesen
Mit Begeisterung studieren, lehren und forschen – dafür steht die Hochschule Bremerhaven. In mehr als 20 praxisnahen und innovativen Studiengängen profitieren die rund 3.000 Studierenden von der engen Zusammenarbeit mit der regionalen Wirtschaft und modernen Lehr- und Lernansätzen. Die zahlreichen Forschungsaktivitäten der „Hochschule am Meer“ wurden bereits vielfach ausgezeichnet und unterstützen nachhaltige Entwicklungen in der Region und darüber hinaus.
Pressekontakt: Hochschule Bremerhaven Isabelle Epplé An der Karlstadt 8 27568 Bremerhaven +49 471 4823-342 iepple@hs-bremerhaven.de presse@hs-bremerhaven.de