Ein Ozean – eine Vision

Das Sailing Team Darmstadt arbeitet bereits seit über zehn Jahren an autonomen Segelbooten. Anfangs wurde ein Prototyp auf der Basis eines Segelboot-Modellbausatzes der Firma Robbe mit einer Länge von 1,1 Meter gebaut. Das Modell verfügt über GPS, Kompass und Windfahne und wird mithilfe eines aufladbaren Akkus mit Energie versorgt. 2013 nahm das Sailing Team mit dem Prototyp I »Estelle« an der World Robotic Sailing Championship in Brest, Frankreich, teil und gewann den »Most Professional Student Project Award«.

Seit 2015 wird der neue energieautarke Prototyp II von 2,2 Metern Länge und 3,5 Metern Masthöhe konstruiert. Das Segelschiff soll noch dieses Jahr am Microtransat-Wettbewerb teilnehmen und damit dieses Jahr zum ersten Mal segeln. Um den Herausforderungen des autonomen Fahrens über den Ozean gerecht zu werden, wurde die Sensorik des Schiffs im Vergleich zum ersten Prototyp erweitert. So wird nun zusätzlich die Lage, die Temperatur und die Feuchtigkeit gemessen. Aufgrund von Sensordaten soll die Software die Segel und das Ruder steuern sowie die Route bestimmen, damit Hindernisse sicher umfahren werden können.

Das Schiff ist mit dem Automatic Identification System (AIS) ausgerüstet. Dieses System wird in der Schifffahrt genutzt, um andere Schiffe im Umkreis von 30 Kilometern zu erkennen. Dabei werden neben dem Namen des Schiffes seine Position, seine Geschwindigkeit und sein Zielhafen übermittelt. Theoretisch habe ein Segelschiff Vorfahrt vor motorisierten Schiffen. »Wir können aber nicht erwarten, dass ein großer Tanker den Kurs auch nur um einen Grad wechselt, weil da ein Segelboot ist«, erklärt Mechatronikstudent Philipp Horstenkamp, langjähriges Mitglied und zweiter Vorsitzender und Gruppensprecher des Sailing Teams. Die großen Schiffe seien viel zu träge. Deswegen müsse sich das Segelboot an die Situation anpassen können.

Energie als Herausforderung

Der Vorteil von AIS im Vergleich zu einem Radarsystem liegt vor allem in seinem geringen Energieverbrauch. Dies ist für das autonome Schiff sehr relevant, da die notwendige Energie für die Elektronik sowie für die Stellung der Segel und des Ruders nur von einem Solarpanel aufgenommen und im Akku gespeichert wird. Außerdem muss die Schiffsleuchte die ganze Nacht über an bleiben, damit das Schiff gesehen wird.

»Wir nehmen nur etwa 400 Wattstunden am Tag ein. Davon kann man nicht einmal eine Glühbirne den ganzen Tag brennen lassen, und wir müssen den Roboter betreiben«, legt Philipp dar. Aus dem gleichen Grund werde die Position des Segelschiffes entsprechend den Wettbewerbsregeln nur alle drei Stunden übermittelt. Die dafür benötigte Satellitenkommunikation ist aus zwei Aspekten teuer: »Erstens – Energie, zweitens – finanziell«, so Philipp. Wenn die Energie nicht ausreichend sei, müsse das Schiff eine längere Aufladepause machen. Beim Wettbewerb komme es jedoch nicht auf die Zeit an; die Hauptsache sei, dass das Schiff es über den Ozean schafft.

Bis jetzt hat es noch kein unbemanntes, energieautarkes Boot geschafft, den Atlantik von Osten nach Westen autonom zu überqueren. Das Sailing Team Darmstadt möchte die erste Gruppe sein, die diese Herausforderung meistert. Das Projekt ist als Open-Source-Projekt angelegt. »Nach Abschluss des Wettbewerbs werden unsere Software und Baupläne einsehbar sein, und sie können weiter genutzt werden«, erklärt Tobias Nold, erster Vorsitzender des Sailing Teams und Teamleiter der Software-Gruppe.

Der Schiffsrumpf für den Prototyp II und zahlreiche andere Bauteile wurden von den Studierenden selbstständig entwickelt und konstruiert. »Wir machen es aus dem Ehrgeiz, etwas zu bewirken und uns selbst zu verwirklichen «, sagt Philipp Horstenkamp. »Dazu lernt man den Umgang mit einfachen Handwerksgeräten wie Akkuschrauber, Feile und Schleifpapier, aber auch die Bedienung der CNC-Fräsmaschine und eines 3D-Druckers«, fügt Marc-Simon Stutz hinzu. Marc studiert Maschinenbau im Master und ist Mitglied im Mechanik-Team sowie der zweite Beisitzende im Vorstand.

Die übrigen Bauteile, die nicht selbstständig hergestellt werden konnten, wurden von unterschiedlichen Firmen gesponsert. »Wir entwickeln Kooperationen mit Herstellern und anderen Vereinen, wie zuletzt mit dem Makerspace Darmstadt, und übernehmen die Pressearbeit«, sagt Marc-Simon. Er bedauert die relative Unbekanntheit der Themen autonome Seefahrt und autonome Segelboote in der Öffentlichkeit. Niemand kenne Wettbewerbe wie die World Robotic Sailing Championship oder die Microtransat. »Das macht die Sponsorensuche nicht einfacher«, so Marc-Simon Stutz.

Kein Stress durch Benotung

Den Teammitgliedern gefällt die Arbeit rund um das Segelboot: »Ein eigenes Projekt bietet unfassbare Lernmöglichkeiten, sowohl fachlich und menschlich als auch im Projektmanagement«, sagt Informatikstudent Felix Divo, Finanzvorstand und Mitglied der Organisations- und Softwaregruppen im Sailing Team Darmstadt. Felix ist seit über fünf Semestern im Team und spricht von der »Freiheit, zu machen, was man interessant findet, ohne finanziellen Druck oder Stress durch Benotung«. Katharina Schäfer aus dem Mechanikteam findet auch, dass es eine tolle Sache sei, ein Segelboot selbst zu bauen: »Ich bin im Urlaub ein paar Mal gesegelt und deswegen muss ich bei Segelbooten immer an Urlaub denken.« Vor allem betont die Studentin der Wirtschaftsingenieurwissenschaften mit technischer Fachrichtung Maschinenbau die Möglichkeit, das theoretische Wissen mit der Praxis zu verbinden, was für die Motivation im Studium und für ein besseres Verständnis von einzelnen Themen besonders gut sei.