Tarnung ist das ultimative Ziel: Kontrolle der akustischen Signaturen von Marineschiffen

Dieser Artikel wurdeursprünglich in Thinkers & Makers veröffentlicht, einemMagazin von Akkodis, in dem die klügstenKöpfe und innovativenProjektevorgestelltwerden, die dieZukunft von Technologie und Ingenieurwesenvorantreiben.

Das Klingeln der Mikrowelle an Bord ist schon von weitem zu hören, ebenso wie das Geräusch eines Besatzungsmitglieds, das duscht.

Obwohl U-Boote für die getarnte Fortbewegung ausgelegt sind, werden sie immer irgendeine Art von Geräuschen von sich geben. Diese Geräusche stammen aus drei Hauptquellen: dem Strahlruder, der Wechselwirkung zwischen der Strömung und dem Rumpf und den internen Quellen, insbesondere rotierenden Maschinen.

Operative Tarnung erreichen

In der maritimen Industrie ist die operative Tarnung eines Schiffes ein wichtiger Indikator für seine Leistung, ebenso wie Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit. Sie ermöglicht es Schiffen, unentdeckt gegen bestimmte Bedrohungen in ausgewiesenen Missionsbereichen vorzugehen. Daher ist es sowohl für Hersteller als auch für Endverbraucher wichtig, die akustischen Signaturen von Schiffen abschätzen, verwalten und kontrollieren zu können. 

Akkodis' Expertise in der akustischen Erkennung und Klassifizierung akustischer Signale sowie die Fähigkeit, eine umfassende End-to-End-Lösung zu liefern, waren entscheidend für die Auswahl durch einen großen europäischen Rüstungskonzern für die Teilnahme an einem bedeutenden Programm zur Entwicklung von Technologien für das Schiff der Zukunft.

"Der Fokus von Akkodis liegt auf der Entwicklung des digitalen Ökosystems, um den akustischen Fußabdruck von U-Booten in Echtzeit zu bestimmen.

Key Account Manager Verteidigung & Sicherheit Mikaël Marsal erklärt: "Das übergeordnete Ziel dieses Systems ist es, den Geräuschpegel des Schiffes zu minimieren. Es wird möglich sein, eine Schätzung des Lärms zu erstellen, der von den Quellen im Inneren des Schiffes erzeugt wird, der bisher aufgrund der Menge und Vielfalt der Daten schwer zu beurteilen war."

"Dafür ist es wichtig, einen Überblick über die Klänge und ihre Eigenschaften zu haben. Wenn dieser Überblick hergestellt ist, wird es möglich, den selbst erzeugten Lärm zu reduzieren und so die Fähigkeit des Schiffes zu verbessern, außerhalb des Erfassungsbereichs feindlicher Schiffe zu bleiben."

Erkennen und Analysieren von Lärmquellen

Bei niedrigen Geschwindigkeiten sind Geräusche aus dem Inneren eines U-Bootes die vorherrschende Quelle seiner akustischen Signatur. Die von Akkodis entwickelte Lösung bietet eine Schnittansicht des U-Bootes, die es der Besatzung leicht macht, die Herkunft und die Quelle der Geräusche zu bestimmen. 

Hierzu wird die "Dataakod"-Plattform genutzt, die die digitale Kontinuität zwischen Datenquellen und deren Nutzung gewährleistet.

Diese Plattform besteht aus Open-Source-Big-Data- und Data-Science-Software sowie Softwarebibliotheken, die von Akkodis entwickelt wurden, um die Industrialisierung von Datenprojekten zu sichern und zu vereinfachen.

Marsal hebt die besonderen Anstrengungen der Entwickler von Akkodis zur Gestaltung des HMI (Human Machine Interface) des Systems hervor. Er betont die Bedeutung einer einfachen und leicht verständlichen Benutzeroberfläche, die ein hohes Maß an Interaktivität und Benutzerfreundlichkeit für die Besatzung ermöglicht, die oft unter Druck arbeitet.

"Die Analyse, die das System durchführt, ist alles andere als einfach. Nichtsdestotrotz muss das, was wir der Crew präsentieren, einfach und so gestaltet sein, dass das Fehlerpotenzial minimiert wird. Daher haben wir viel Arbeit in die Analyse der Arbeitsweise der Crew gesteckt und in die Erstellung einer für sie geeigneten Schnittstelle", sagt Marsal.

Identifizierte Anwendungsmöglichkeiten

Das Projekt befindet sich in einer frühen Phase, in der sich das Entwicklungsteam auf den Aufbau der digitalen Infrastruktur konzentriert. Diese dient der Erfassung und Verarbeitung von Sensordaten sowie der Strukturierung der Daten für die Visualisierung. Der Schwerpunkt liegt somit auf der Entwicklung des Systems. Nach Abschluss dieser Entwicklung ist der nächste Schritt, sich mit konkreten Anwendungsfällen zu befassen. 

Der Kunde und das Entwicklungsteam von Akkodis haben bereits eine Reihe von Anwendungen identifiziert, bei denen der akustische Echtzeit-Fußabdruck des U-Booteszum Tragen kommen könnte und bei denen das System mit der Zeit eine deutliche Reduzierung der Schiffssignatur ermöglichen wird. 

Es könnte die Funktion des ”Golden Ear” des U-Bootes optimieren. Golden Ear ist der Spitzname für die Personen und Systeme an Bord, die auf Außengeräusche hören, um die Position feindlicher Schiffe oder andere Faktoren zu bestimmen, die für die Mission des U-Bootes entscheidend sind. 

Wenn das Goldene Ohr den akustischen Fußabdruck des Schiffes in Echtzeit kennt, kann es die eigenen Geräusche herausfiltern und sich auf das konzentrieren, was wichtig und potenziell gefährlich ist: die externen Geräusche. 

Durch die Verbesserung der Fähigkeit des Golden Ear, zwischen internen und externen Geräuschen zu unterscheiden, kann das Schiff feindliche Schiffe besser orten und so die Sicherheit der Besatzung und die Integrität der Mission gewährleisten. Außerdem hat das System das Potenzial, die Wartung des U-Bootes zu verbessern. Eine Queranalyse könnte alternde Teile identifizieren, und Veränderungen im akustischen Fußabdruck des Schiffes könnten auf Maschinen oder Komponenten hinweisen, die sich anders verhalten als erwartet, z.B. durch Vibrationssensoren, die auf Lager hinweisen, die ausgetauscht werden müssen.

 Eine umfassende Lösung anbieten

Das Entwicklungsteam baut die Software auf einer ähnlichen Lösung auf, die ursprünglich für einen völlig anderen Bereich – Versicherungen – entwickelt wurde und ausgewählt wurde, weil das Datenmanagement und die Architektur auf dem neuesten Stand der Technik und leicht auf den neuen Anwendungsfall anwendbar sind. 

Laut Marsal ist Akkodis dadurch in der Lage, dem Kunden ein Gesamtpaket anzubieten, das mehrere Fachbereiche umfasst. Die vorgeschlagene Lösung, die an drei sicheren Standorten von Akkodis implementiert wird, umfasst Softwareentwicklung, Analyse und Berichterstattung sowie Datenbanktrennung und -management, um die Effizienz und Funktionalität zu steigern.

"Obwohl wir uns noch in der Anfangsphase des Projekts befinden, ist unser Kunde vom Nutzen der Lösung überzeugt und mit den bisher erzielten Fortschritten zufrieden. Wir sind zuversichtlich, dass wir sie auf ihrem Weg zum ultimativen Ziel unterstützen können: das leiseste Schiff auf dem Ozean zu sein."