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Mini-ROV

Das zuvor gebaute >ROV< war zwar ganz brauchbar, aber für viele Anwendungen zu unhandlich und mit etwa 18kg zu schwer.Um auch an mit dem Auto unzugänglichen Gewässern, z.B. Bergseen tauchen zu können wurde deshalb ein kleines, leichteres Modell gebaut.
Aufbau:
Das ROV besteht aus einer Plexiglasröhre in der die gesamte Elektronik, der Camcorder und der vertikale Thruster untergebracht sind. Seitlich sind die beiden horizontalen Thruster mit integrierten LED-Scheinwerfern angebracht. Überder Mittelröhre befinden sich zwei Schwimmkörper und die vertikale Schiffschraube. Unter der Röhre ist der Akkupack (2x 4S Lipo 5Ah) befestigt.Vor dem Akkupack ist die, mit einem Servo um 90° schwenkbare Manöverkamera in einer eigenen Druckröhre untergebracht.
Aufgrund des kleineren Raumes wurde zur Steuerung ein Arduino-Nano verwendet. Da dieses Board weniger Port-Anschlüße hat wurde auch die Anzahl der Sensoren verringert.
1. Tiefenmesser Drucksensor MPX5700 Messbereich 7bar entsprechend 70m Wassertiefe
2. Innendruck Drucksensor MPX5200 Messbereich 2 bar, ROV wird vor dem Einsatz mit trockener Luft gefüllt
3. Wassertemperatur LM35  
4. Kompass HMC5883 3-Achsen Magnetsensor
5.Wassersensor Leitfähigkeitsmesser mit Elektroden im Bug und Heck
6. Camcorder Toshiba Camileo 20 HD-Kamera mit SD-Karten Speicherung
7. Manöverkamera   mit Servo in der Vertikalen um 90° schwenkbar
Für die Thruster wurden die schon bewährten Bilgepumpen verwendet. Die beiden horizontalen Thruster verwenden 70 mm 4-Blatt Schiffschrauben, der vertikale ist mit einer 75 mm Rennschraube bestückt. Die Ansteuerung erfolgt über drei L298 Brückentreiber. Der Camcorder wird wieder über die Infrarot-Schnittstelle gesteuert.
Auch das Konzept des Interfaces wurde beibehalten. Die Verbindung zur Landstation erfolgt über ein CAT5-Kabel. Daten und Steuersignale werdem per RS485 übertragen, das Videosignal über ein weiteres Leiterpaar. Auf Videobaluns an beiden Enden des Kabels wurde verzichtet da sie nur wenig zur Bildqualität beitragen.
Neu ist eine Kabeltrommel, die sich auch bei eingeschalteter Verbindung Auf- und Abrollen läßt. Zur Übertragung der Signale dienen neun Schleifkontakte. Die Kontaktringe sind aus Kupfer, die Kontaktfedern aus Kupferberyllium.
 
Landstation:
Auch die Landstationwurde neu gebaut. Auf einen PC wurde verzichtet und die gesamte Steuerung erledigt ein Arduino Mega. Zur Anzeige der Videobilder und eingeblendeten Daten dient ein LCD-Monitor. Zum Einblenden der Daten wird ein OSD (On screen display) MAX 7456 von Maxim verwendet

Besonders relevante Daten werden zusätzlich auf einem LCD-Display angezeigt. Steuerwerte und Messdaten werden auf einert SD-Karte abgespeichert. Die Landstation wird von einem NiMH-Akku 12V 2,4Ah versorgt.
Alle Teile sind in einem Plastikkoffer eingebaut der auch noch genügend Platz für ein Ladegerät, Ersatzteile und Wekzeug bietet.

 

Tauchgänge:

Für die ersten Test wurde ein Baggersee ausgewählt und nur bis zu einer Tiefe von etwa vier Metern getaucht. Trotz des trüben Wasser konnten im Nahbereich schöne Bilder geschossen werden, bei größeren Entfernungen (siehe Karpfen) stören aber die vielen Schwebstoffe
Baggersee
Süsswasserpolyp
kapitaler Karpfen
Walchensee:
Ein lohnendes Tauchgebiet in der näheren Umgebung von München ist der Walchensee. Der Walchensee ist mit fast 200 Metern Tiefe einer der tiefsten Seen Bayerns. Am Westufer des Sees ist eine Unterwasser-Steilwand die fast senkrecht auf 190 Metern Tiefe abfällt. Ein idealer Platz um die Dichtigkeit des ROVs bei höherem Aussendruck zu testen. Die Wand beginnt in einer Tiefe von etwa 15 Meter etwa 20 Meter vom Ufer entfernt.
In 10 Meter Tiefe oberhalb der Steilwand reicht noch das Sonnenlicht aus um klare Bilder zu bekommen
 In der Wand bei etwa 30 Meter Tiefe wird es dunkel sodass nur mit langer Belichtungszeit Bilder aufgenommen werden können.
Näher an der Wand reicht das Licht der LED-Lampen um bei kurzer Belichtungszeit gute Bilder zu erhalten
 
Nach verschiedenen Wassereinbrüchen und Beseitigung der Schwachstellen wurde eine Tiefe von 34 Meter erreicht. Ein weiters Abtauchen wurde durch das Verbindungskabel verhindert. Das, nicht schwimmende, Kabel liegt dann am Grund auf und kann vom ROV wegen der Reibung nicht weiter mitgezogen werden. Besser wäre es die Tauchgänge von einem Boot aus zu unternehmen, sodass das Kabel immer klar bleibt.

Interessant ist der Verlauf der Wassertemperatur mit der Tiiefe. Das relativ warme Oberflächenwasser reicht bis zu einer Tiefe von fünf Meter. Dannach folgt die sogenante Sprungschicht in der die Temperatur innerhalb weniger Meter auf die des Tiefenwassers abfällt. Ab etwa 20 Meter bleibt die Temperatur nahezu konstant bei 4..5°C
Im "großen Alpsee" bei Immenstadt im Allgäu ist das Wasser im Sommer ziemlich trüb. Trotzdem gelingen im Nahbereich ganz gute Bilder, vom Begleittaucher, einem Rotaugenschwarm, einem Flussbarsch und den Malermuscheln am Seegrund.
Der nächste Tauchgang wurde wieder im Walchensee unternommen. Diesmal im Freiwasser von einem Ruderboot aus. Er diente dazu die Druckfestigkeit des ROVs zu testen. Mit dem mitgeführtem "Fishfinder" wurde an der ausgesuchten Stelle eine Tiefe von 96 Metern gemessen, und somit genug Platz für den Tauchgang. Allerdings gibt's im Freiwasser nicht viel zu sehen, deshalb wurde ein mechanischer Tiefenmesser vor der Kamera angebracht. Da die Skale vom LED-Scheinwerfer beleuchtet wird ist sie auch im dunklem Tiefenwasser zu sehen.
Der Tauchgang endete ohne Wassereinbrüche in 65 Meter Tiefe bedingt durch die Länge des Verbindungskabels. Allerdings kann das ROV in dieser Tiefe kaum noch navigiert werden. Das liegt an der Länge des Verbindungskabels das zum einen einen großen Wasserwiderstand aufweist und zum anderen durch sein Gewicht die Trimmung des ROVs hinfällig macht. So kann das ROV durch das Gewicht des Kabels aus dieser Tiefe nicht mehr mit eigener Kraft auftauchen sondern muß am Kabel hoch gezogen werden. Ein Kabel mit neutralem Auftrieb würde das Problem lösen, bliebe aber immer noch der Wasserwiderstand der nur durch stärkere Thruster überwunden werden könnte.