Maschinentechnik-Student entwickelt ein U-Boot

Strömungen, nahe gelegene Staudämme und schlechte Sichtverhältnisse: Manche Unterwassereinsätze bergen für Taucherinnen und Taucher erhebliche Risiken. Zudem sind sie oft kostspielig, da sie einen hohen personellen und materiellen Aufwand erfordern. Philipp Seid, angehender Maschineningenieur, hat deshalb ein ferngesteuertes U-Boot entwickelt, das Beobachtungen in Tiefen von bis zu 30 Metern ermöglicht und von einer einzelnen Person bedient werden kann. Er hat den Prototyp von Grund auf selbst entwickelt und testet ihn derzeit mit Erfolg in verschiedenen Seen der Region. 

Die modulare, zylindrische Struktur des U-Boots ist für eine optimale Fortbewegung im Wasser ausgelegt. Eine Kamera und zwei Unterwasserscheinwerfer an der Front ermöglichen die Beobachtung der Unterwasserumgebung. Die seitlich angebrachten Propeller sind von der Drohnen-Technologie inspiriert. Die Steuerung erfolgt über einen Gamecontroller. Über ein 30 Meter langes Kabel werden Bilder in Echtzeit auf einen Computer übertragen. Das U-Boot kann auch mit einer Boje verbunden werden, die mit WLAN und GPS ausgestattet ist, sodass es auch aus der Ferne gesteuert werden kann. Unter Wasser orientiert sich das Fahrzeug mithilfe eines Drucksensors, eines Beschleunigungsmessers und eines elektronischen Kompasses.

„Ich wollte ein komplettes System entwickeln und ein funktionelles Ergebnis erzielen. Die Welt der Seen und Meere hat mich schon immer fasziniert“, erklärt Philipp Seid.

Zwei grosse Herausforderungen: Sicherheit und Dichtheit

Die Entwicklung erfolgte in einem iterativen Prozess mit zahlreichen Tests in jeder Phase. Seid entwarf zunächst das Steuerungssystem, das den Computer mit den Antrieben verbindet. Anschliessend wurden die Bauteile an der HTA-FR konstruiert oder mittels 3D-Druck hergestellt und die Elektronik massgefertigt. Vor der Integration in das Gesamtsystem wurde jede Komponente einzeln getestet. Zudem wurde eine thermische Analyse durchgeführt, um das Risiko einer Überhitzung auszuschliessen.

Eine weitere grosse Herausforderung war die Wasserdichtigkeit. «Sobald die wasserdichte Röhre geschlossen ist, besteht kein physischer Zugriff mehr auf die Schalter. Ein ferngesteuertes Relais ermöglicht die Aktivierung des restlichen Systems. Ausserdem habe ich die Kabeldurchführungen besonderes sorgfältig abgedichtet, um das Eindringen von Wasser zu verhindern», erklärt der Student..

Diese praxisnahe Arbeit schafft die Grundlage für vielversprechende Anwendungen in der Forschung in Seen und anderen Gewässern. Vincent Bourquin, Professor für Maschinentechnik und Mitglied der Forschungsgruppe des neuen Schwerpunkts «Drohnen» des Kompetenzzentrums ROSAS, steht Industriepartnern, die an einer Weiterentwicklung des Projekts interessiert sind, gerne zur Verfügung.