Wie vergleichen sich Unterwasserdrohnen hinsichtlich der Akkulaufzeit?

Ein Unterwasser-Drohnenbatterie kann alles von etwa einer Stunde Erkundung in einem kompakten Freizeit-ROV bis hin zu mehreren Stunden professioneller Inspektionsarbeit unterstützen, während große autonome Unterwasserfahrzeuge mehrere Dutzend Stunden lang einsatzbereit bleiben können. Der Unterschied ergibt sich aus weit mehr als nur der Batteriegröße: Antriebslast, Wasserstrom, Beleuchtung, Nutzlasten, Fahrzeugeffizienz und die Art und Weise der Energieversorgung wirken sich alle auf die nutzbare Missionszeit aus.

Daher ist es schwierig, die Schlagzeilen zur Akkulaufzeit direkt zu vergleichen. Ein in stillem Wasser gemessener Vier-Stunden-Wert beschreibt nicht die gleichen Betriebsbedingungen wie vier Stunden Inspektionsarbeit gegen die Strömung mit laufenden Lichtern, Sonar und Werkzeugen.

Dieser Leitfaden vergleicht reale Herstellerangaben, erklärt, was die Batterielebensdauer von Unterwasserdrohnen in der Praxis verändert und zeigt, wie OEMs eine erforderliche Missionsdauer in eine geeignete umwandeln können Lithiumbatterie Spezifikation.

Wie lange hält die Batterie einer Unterwasserdrohne?

Bei batteriebetriebenen Unterwasserdrohnen liegt die sinnvolle Reichweite bei vielen kompakten und professionellen ROVs bei etwa einer bis fünf Stunden. Autonome Unterwasserfahrzeuge fallen in eine ganz andere Kategorie und können für Missionen von mehreren Dutzend Stunden Dauer konstruiert werden.

Der Begriff “Unterwasserdrohne” selbst umfasst mehrere Fahrzeugtypen. Ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) wird von der Oberfläche aus gesteuert und bleibt normalerweise über eine Leine verbunden. Ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) führt eine vorprogrammierte oder adaptive Mission ohne ständige Kontrolle durch den Piloten aus. Das britische National Oceanography Centre macht die gleiche Unterscheidung zwischen angebundenen ROVs und unabhängig betriebenen AUVs.

Kompakte Unterwasser-ROVs: Etwa ein bis vier Stunden

Kleine ROVs für den Freizeit- und Leichtinspektionsbereich zeigen, wie groß der Laufzeitbereich sein kann, noch bevor man in professionelle Ausrüstung umsteigt.

CHASING DORY verwendet einen internen 4.800-mAh-Akku und ist für eine Erkundungsdauer von bis zu 60 Minuten ausgelegt. Der GLADIUS MINI S setzt auf zwei 4.800-mAh-Akkus und wirbt mit einer Akkulaufzeit von bis zu vier Stunden.

Diese Zahlen sollten nicht einfach als “doppelte Batterie bedeutet vierfache Laufzeit” interpretiert werden. Verschiedene Fahrzeuge haben unterschiedliche Motoren, Hydrodynamik, Elektronik, Beleuchtung und Betriebsgeschwindigkeiten. Die Batteriekapazität ist nur ein Teil der Energiegleichung.

Das neuere DORY Explore von CHASING veranschaulicht dies besonders gut. Die veröffentlichte Laufzeit reicht von etwa 35 Minuten bei Vollgas bis zu vier Stunden bei ausgeschaltetem Licht in stillem Wasser. Die gleiche Batterie der Unterwasserdrohne kann daher je nach Fahrweise des Fahrzeugs zu sehr unterschiedlichen Einsatzzeiten führen.

Professionelle batteriebetriebene ROVs: Ungefähr zwei bis fünf Stunden

Professionelle ROVs haben bei Betrieb mit Bordbatterien oft eine Laufzeit von zwei bis fünf Stunden, obwohl die Testbedingungen und die Konfiguration eine Rolle spielen.

Blue Robotics bewertet den BlueROV2 mit etwa zwei Stunden bei “normaler Nutzung” und vier Stunden bei “leichter Nutzung” mit der auf der aktuellen Fahrzeugseite angegebenen Batterie. Der 216-Wh-Akku mit hoher Kapazität von Blueye ist für eine normale Laufzeit von bis zu fünf Stunden in kompatiblen Blueye-ROVs ausgelegt. CHASING M2 S verwendet einen 97,68-Wh-Akku und ist für eine Laufzeit von bis zu vier Stunden ausgelegt, wobei der Hersteller ausdrücklich darauf hinweist, dass die tatsächliche Laufzeit je nach Betriebsbedingungen variiert.

Der wichtige Punkt ist nicht, dass eine dieser Figuren von Natur aus beeindruckender ist. Jedes spiegelt ein anderes Fahrzeug, Betriebsprofil und Batteriesystem wider. Für die Inspektionsplanung sind “normaler Gebrauch”, Zubehörlast und die Möglichkeit, die Batterie auszutauschen, oft nützlicher als die größte veröffentlichte Laufzeitzahl.

Die AUV-Ausdauer kann mehrere zehn Stunden betragen

Das AUV-Batteriedesign funktioniert in einem anderen Maßstab.

Die HUGIN-Plattform von KONGSBERG spezifiziert beispielsweise eine Batterietechnologie mit einer Lebensdauer von bis zu 100 Stunden bei vier Knoten. HUGIN ist eine große industrielle und wissenschaftliche AUV-Plattform, die für Anwendungen wie geophysikalische Untersuchungen, Sonararbeiten und autonome Meeresbodendatenerfassung entwickelt wurde, sodass diese Zahl nicht direkt mit einem tragbaren Kamera-ROV verglichen werden sollte.

Bei Langstrecken-AUVs beeinflusst die Energiedichte nicht nur, wie lange das Fahrzeug unter Wasser bleibt, sondern auch, wie viel Territorium oder Meeresboden vor der Bergung untersucht werden kann.

Ein aktuelles Batterieprojekt von Lobster Robotics zeigt diesen Zusammenhang. Ein Paket mit höherer Energiedichte, das für sein autonomes Unterwasserkartierungsfahrzeug entwickelt wurde, erhöhte Berichten zufolge die Batterielebensdauer um etwa 601 TP3T, ohne dass die Fahrzeuggröße wesentlich zunahm, sodass bei jedem Einsatz mehr Meeresboden untersucht werden konnte.

Batterielebensdauer von Unterwasserdrohnen im Vergleich zu gängigen ROVs

Veröffentlichte Spezifikationen werden nützlicher, wenn neben der Schlagzeile zur Laufzeit auch die Batteriearchitektur und der Testtext gelesen werden.

Auf der Jagd nach Dory
4.800 mAh interner Akku | bis zu 60 Minuten

DORY repräsentiert das kompakte Ende des Marktes. Sein geringes Gewicht und das integrierte Antriebssystem eignen sich für kurze Erkundungs- und Filmaufnahmen, aber die maximale Dauer von einer Stunde zeigt auch, warum die Missionsdauer bei der Auswahl eines kleinen Unterwasser-ROV wichtig ist.

GLADIUS MINI S
Zwei 4.800 mAh Akkus | bis zu 4 Stunden

Die Dual-Batterie-Anordnung verleiht dem GLADIUS MINI S ein wesentlich längeres veröffentlichtes Betriebsfenster für Unterwassererkundung, Videoaufnahme und Lichtinspektion. Der Vier-Stunden-Wert bleibt eine “bis zu”-Spezifikation und keine garantierte Dauer bei jedem Strom, jeder Geschwindigkeit und jeder Zubehörlast.

JAGEN M2 S
97,68 Wh austauschbarer Akku | bis zu 4 Stunden

Der M2 S bietet einen besonders nützlichen Vergleich, da der Akku in Wattstunden angegeben wird. Die standardmäßige 97,68-Wh-Einheit ist abnehmbar, und CHASING bietet auch eine Akkuoption mit höherer Kapazität für längere Einsätze. Dadurch wird der Batteriewechsel zu einem Teil der Missionsplanungsgleichung, anstatt jede Aufgabe auf eine feste Bordkapazität zu beschränken.

BlueROV2
15,6 Ah Batteriereferenz | ca. 2 Stunden normaler Gebrauch / 4 Stunden leichter Gebrauch

BlueROV2 trennt klar zwischen normaler und geringer Laufzeit, anstatt nur einen Maximalwert anzugeben. Außerdem kann die Batterie in etwa 30 Sekunden gewechselt werden, was die Durchlaufzeit bei wiederholten Tauchgängen relevant macht.

Blueye-Akku mit hoher Kapazität
216 Wh | bis zu 5 Stunden normale Laufzeit

Blueye verfolgt einen modularen Ansatz: Das 216-Wh-Paket mit höherer Kapazität erweitert das Betriebsfenster und bleibt gleichzeitig vor Ort austauschbar und kompatibel mit der ROV-Reihe des Unternehmens. Dies ist nützlich für Inspektionsteams, die längere Einzeleinsätze wünschen, ohne die komplette Fahrzeugplattform zu ändern.

FIFISH E-GO
69,12 Wh × 2 | Je nach Betriebsbedingungen ca. 1–4 Stunden

FIFISH E-GO verwendet zwei Lithium-Ionen-Batteriemodule und unterstützt Hot-Swapping. QYSEA gibt für seinen Standardtest mit intermittierendem statischem Wasser etwa 2,5 Stunden und je nach Arbeitsumgebung einen breiteren Bereich von 1 bis 4 Stunden an. Wichtig ist, dass der Hot-Swapping an der Luft und nicht unter Wasser durchgeführt wird.

“Bis zu” Laufzeit im Vergleich zur Laufzeit bei normaler Nutzung

“Bis zu vier Stunden” und “vier Stunden Normalbetrieb” sind keine gleichwertigen Angaben.

Hersteller können die maximale Laufzeit bei relativ geringer Antriebslast, stillem Wasser oder reduziertem Zubehörverbrauch festlegen. Die veröffentlichte Unterscheidung von BlueROV2 zwischen etwa zwei Stunden normaler Nutzung und vier Stunden leichter Nutzung macht den Unterschied leicht zu erkennen. CHASING gibt außerdem an, dass die Laufzeit des M2 S je nach Betriebsbedingungen variiert.

Achten Sie beim Vergleich eines Akkus für Unterwasserdrohnen auf die Testbeschreibung und die Nummer. Eine Spezifikation, die erklärt, was das Fahrzeug getan hat, bietet mehr Planungswert als ein isoliertes Maximum.

Austauschbare und Hot-Swap-fähige Batterien

Ein austauschbarer Akku kann eine kürzere individuelle Laufzeit deutlich weniger einschränkend machen.

BlueROV2-Batterien können zwischen Einsätzen schnell gewechselt werden. Blueye-Batterien sind für den Austausch vor Ort konzipiert. FIFISH E-GO geht noch einen Schritt weiter und verfügt über eine Dual-Batterie-Architektur, die den Austausch eines Moduls ermöglicht, ohne das System herunterzufahren, obwohl der Austausch außerhalb des Wassers erfolgen muss.

Bei wiederholten Inspektionstauchgängen lautet die operative Frage daher:

Wie lange kann das Team das ROV über eine komplette Schicht hinweg am Laufen halten, und wie lange kann eine Batterie unter Wasser bleiben?

Diese Unterscheidung kann die entsprechende Batteriespezifikation ändern.

Vergleichen Sie Wattstunden, nicht nur Amperestunden

Amperestunden sind nur dann sinnvoll, wenn auch die Spannung bekannt ist.

Die Batterieenergie wird wie folgt berechnet:

Wattstunden (Wh) = Nennspannung (V) × Amperestunden (Ah)

Eine 20-Ah-Batterie bei einer Spannung enthält nicht die gleiche Energiemenge wie eine 20-Ah-Batterie bei einer anderen Spannung. Für Energie- und Laufzeitvergleiche ist Wh daher aussagekräftiger als Ah allein.

Auch Wh sollte nicht als direkte Laufzeitgarantie betrachtet werden. Zwei ROVs können die gleiche gespeicherte Energie transportieren, sie jedoch aufgrund unterschiedlicher Triebwerkseffizienz, Luftwiderstand, Nutzlast, Beleuchtung und Fahrzeugsteuerung unterschiedlich schnell verbrauchen.

Für einen OEM, der eine Batterie für Unterwasserdrohnen spezifiziert, müssen daher die gespeicherte Energie und die erwartete Belastung gemeinsam bewertet werden.

Wie MANLY Battery kundenspezifische Batterieprojekte für Unterwasserdrohnen unterstützen kann

Bei einem OEM-Unterwasserdrohnenprojekt sollte die Auswahl einer Batterie mit den elektrischen und einsatzbezogenen Anforderungen des Fahrzeugs beginnen und nicht den größten verfügbaren Ah-Wert wählen.

MANLY Battery entwickelt maßgeschneiderte LiFePO4- und andere Lithium-Batteriepacks für Roboteranwendungen mit konfigurierbarer Spannung, Kapazität, Abmessungen, BMS-Parametern, Anschlüssen und Kommunikationsschnittstellen. Das bestehende Roboterbatteriesortiment bietet praktische elektrische Plattformen, auf denen ein anwendungsspezifisches Design entwickelt werden kann.

MANLY 24V 30Ah Roboterbatterieplattform
25,6 V nominal | 30 Ah | 768 Wh | 30 A Dauerentladung | 60 A Spitze für 1–3 Sekunden | wahlweise RS485, RS232 oder CAN-Bus

Die 24V 30Ah-Plattform demonstriert die Art der elektrischen Konfiguration, die MANLY um ein Robotersystem herum aufbauen kann. Spannung, Kapazität, Strom, Abmessungen, Gehäuse, Stecker und BMS-Anforderungen können für ein OEM-Programm angepasst werden.

Für den Unterwassereinsatz muss der Fahrzeugkonstrukteur noch die komplette Batterieinstallation, das Druckgehäuse, die Penetratoren, die Abdichtung und die thermische Anordnung für die vorgesehene Betriebstiefe konstruieren und validieren. Die IP-Einstufung eines Gehäuses ist nicht dasselbe wie eine Unterwasser-Druck-Tiefen-Einstufung; IEC 60529 deckt die Eindringschutzklassifizierungen für elektrische Gehäuse ab, während ein Tiefwasserfahrzeug auch dem hydrostatischen Druck standhalten muss, der mit seiner Betriebstiefe einhergeht.

Beginnen Sie mit der Missionsenergie, nicht nur mit der Batteriekapazität

Die erste Frage an einen Batteriehersteller sollte lauten: Wie viel Energie benötigt die komplette Mission?

Eine praktische Ausgangsrechnung lautet:

Erforderliche Energie (Wh) = durchschnittliche Systemleistung (W) × erforderliche Betriebszeit (h)

Die technische Spezifikation sollte dann die Einsatzreserve, nutzbare Ladezustandsgrenzen, Alterung, Betriebstemperatur und Rückführungs- oder Wiederherstellungsanforderungen berücksichtigen.

Dieser Ansatz ist sinnvoller als die Frage nach einer “30-Ah-Unterwasser-Drohnenbatterie”, da Ah die Gesamtenergie nicht beschreibt, bis die Systemspannung bekannt ist.

Bei einem Vermessungs-AUV könnte die Berechnung über einen langen Zeitraum von Antrieb, Navigation und Sensorbetrieb dominiert werden. Ein funktionierendes ROV hat möglicherweise eine kürzere Mission, aber große Übergangslasten beim Beschleunigen gegen den Strom oder beim Bedienen von Werkzeugen.

Spannung, Spitzenstrom, BMS und Packungsgröße

Gespeicherte Energie ist nur der Anfang der Batteriespezifikation.

Triebwerke können kurzzeitig einen hohen Strombedarf erzeugen, insbesondere beim Beschleunigen, beim Halten der Position oder beim Manövrieren im Fluss. Die Batterie und das BMS müssen daher sowohl die erwartete Dauerlast als auch den realistischen Spitzenstrom ohne unangemessenen Spannungsabfall oder Schutzauslösungen unterstützen.

Auch das physische Volumen spielt eine Rolle. Jede Vergrößerung der Batterie kann Masse, Auftrieb, Ausstattung und Verpackung des Fahrzeugs verändern. Das Batteriegehäuse konkurriert auch mit Steuerelektronik, Nutzlastschnittstellen und Sensoren um das Innenvolumen.

Die Roboterbatterieplattformen von MANLY unterstützen konfigurierbare BMS-Lade- und Entladeströme, physikalische Abmessungen, Anschlüsse, Verkabelung und Kommunikation. Optionale RS485-, RS232- und CAN-Bus-Schnittstellen auf der 24V 30Ah-Plattform veranschaulichen auch, wie die Batterie in eine umfassendere Fahrzeugsteuerungsarchitektur integriert werden kann, anstatt als isolierte Energiequelle behandelt zu werden.

Für die OEM-Entwicklung ist hier die direkte Zusammenarbeit mit einem Batteriehersteller nützlich: Das Paket kann rund um den elektrischen und mechanischen Bereich des Fahrzeugs spezifiziert werden, anstatt das Fahrzeug dazu zu zwingen, ein unabhängiges Standardformat einzubauen.

Entwerfen Sie die Batterie rund um das Fahrzeug und das Drucksystem

Eine erfolgreiche Unterwasserbatterieinstallation ist ein Entwurf auf Systemebene.

Die Lithiumbatterie muss zur Druckarchitektur, elektrischen Verteilung und dem Auftriebsplan des ROV oder AUV passen. Ingenieure müssen auch die Steckerführung, die Druckdurchdringung, den Servicezugang, die Ladestrategie und die Art und Weise berücksichtigen, wie das Paket im Fehlerfall isoliert wird.

Das Batteriedesign sollte daher neben dem Fahrzeug beginnen und nicht erst nach der Fertigstellung des Rumpfes.

Das Lobster Robotics-Projekt bietet ein nützliches Beispiel aus der Praxis für diesen Ansatz. Der Batterielieferant arbeitete innerhalb eines vorhandenen Fahrzeugraums und erhöhte die verfügbare Batterielebensdauer um etwa 601 TP3T, während gleichzeitig die kompakten Installations- und Außendienstanforderungen beibehalten wurden. Dies ist ein Beispiel für Informationen, die durch eine Optimierung auf Paketebene gewonnen werden, anstatt einfach nur das Fahrzeug zu vergrößern.

Warum die reale Laufzeit oft kürzer ist als die Schlagzeilenzahl

Die tatsächliche Batterielebensdauer einer Unterwasserdrohne ändert sich, da ein ROV während einer Mission keine feste Menge Strom verbraucht.

Fahrzeuggeschwindigkeit, Strömung, Auftrieb, Trimmung und Nutzlast beeinflussen alle, wie stark das Antriebssystem arbeiten muss. Accessoires sorgen dann für eine weitere Nachfrageebene.

Triebwerke, Geschwindigkeit und Wasserströmung

Triebwerke gehören zu den variabelsten elektrischen Lasten in einem batteriebetriebenen ROV.

Ein Fahrzeug, das in fließendem Wasser seine Position hält, muss einen kontinuierlichen Schub erzeugen, um einfach stationär zu bleiben. Das gleiche ROV, das in ruhigem Wasser schwebt, benötigt möglicherweise viel weniger Antriebsleistung.

Einen ähnlichen Effekt hat das Manövrieren mit hoher Geschwindigkeit. Blue Robotics empfiehlt ausdrücklich ein sanftes Fahren mit geringer Verstärkung, wo dies praktisch ist, um die Batterielebensdauer des BlueROV2 zu maximieren. In den Betriebsrichtlinien des Unternehmens heißt es außerdem, dass ein ROV, das schlecht ausbalanciert ist oder nicht annähernd neutralen Auftrieb hat, härter arbeiten muss, um die Tiefe zu stabilisieren und aufrechtzuerhalten, was die Laufzeit verkürzt.

Die Batteriedimensionierung sollte sich daher an den erwarteten Wasserbedingungen orientieren und nicht allein an der Lebensdauer im stillen Wasser im Labor.

Lichter, Sonar, Greifer und andere Nutzlasten

Ein funktionierendes ROV ist mehr als seine Triebwerke.

Hochleistungslichter, Sonar, Kameras, Manipulatorarme, akustische Geräte, Positionierungssysteme, Computer und wissenschaftliche Sensoren verbrauchen alle Strom. Einige Lasten können relativ konstant sein, während andere intermittierend arbeiten.

Die Zuladung wirkt sich auch mechanisch auf das Fahrzeug aus. Zusätzliche Ausrüstung kann den Luftwiderstand, den Auftrieb und die Trimmung verändern, was den Antriebsbedarf erhöhen kann, noch bevor der eigene Stromverbrauch berücksichtigt wird.

Aus diesem Grund erfordert eine Unterwasserdrohnenbatterie, die für eine einfache Kameraplattform entwickelt wurde, möglicherweise eine andere Kapazitäts- oder Entladungsspezifikation, sobald dasselbe Fahrzeug zu einer Inspektionsplattform mit Sonar und Werkzeugen wird.

Temperatur, Batteriealter und Einsatzreserve

Die auf dem Typenschild angegebene Kapazität bleibt während der gesamten Lebensdauer einer Batterie nicht die einzige relevante Zahl.

Die Leistung von Lithiumbatterien ändert sich mit der Temperatur und dem Gesundheitszustand, während die Alterung die nutzbare Kapazität und Leistungsfähigkeit zunehmend verringert. Moderne Forschung identifiziert weiterhin Temperatur, Lade- und Entladerate, Entladetiefe und Ladezustand als Faktoren, die die Alterung von Lithium-Ionen beeinflussen.

Ein professioneller Einsatzplan sollte daher vermeiden, davon auszugehen, dass jeder Einsatz 100% der Nennenergie einer neuen Batterie verbrauchen kann.

Unter Wasser ist die Reserveenergie besonders wichtig. Das ROV benötigt immer noch genügend Energie, um zum Bergungspunkt zurückzukehren oder die Kontrolle zu behalten, während der Bediener es holt.

Batteriekapazität, Austausch und Oberflächenstrom: So vergleichen Sie Systeme richtig

Der nützlichste Leistungsvergleich ist nicht immer: “Welche Batterie hält am längsten?”

Für professionelle ROV-Arbeiten ist die vollständige Betriebsverfügbarkeit möglicherweise wichtiger als ein ununterbrochener Tauchgang. Dadurch werden drei verschiedene Strategien eingeführt: mehr Bordenergie, schneller Batteriewechsel und kontinuierliche Oberflächenstromversorgung.

Wattstunden ermöglichen einen faireren Energievergleich

Wh ermöglicht den Vergleich von Batterien mit unterschiedlichen Spannungen und Kapazitäten hinsichtlich der gespeicherten Energie.

Wenn man beispielsweise angibt, dass eine Batterie 30 Ah hat, während eine andere 15 Ah hat, sagt das für sich genommen wenig aus. Auch die Spannung muss bekannt sein, bevor die gespeicherte Energie verglichen werden kann.

Derselbe Wh-Wert kann immer noch nicht die identische Laufzeit verschiedener ROVs vorhersagen, da der Energieverbrauch vom Fahrzeug abhängt.

Ein sinnvoller Vergleich kombiniert daher:

• Batterieenergie in Wh;
• realistische durchschnittliche Systemlast;
• Bedarf an Spitzenentladung;
• veröffentlichte Laufzeit- und Testbedingungen;
• Nutzlastkonfiguration;
• Batteriewechselzeit;
• Missionsreserve.

Das ergibt ein viel klareres Bild als Ah oder maximale Laufzeit allein.

Austauschbare Akkus können mehr als die maximale Laufzeit ausmachen

Stellen Sie sich ein Inspektionsteam vor, das mehrere kurze Tauchgänge um ein Schiff, einen Kai oder ein untergetauchtes Bauwerk herum durchführt.

In dieser Situation kann ein vor Ort austauschbarer Unterwasser-Drohnenakku den Betrieb am Laufen halten, indem ein leerer Akku aufgeladen werden kann, während ein anderer Akku in Betrieb ist. BlueROV2, Blueye und FIFISH E-GO demonstrieren alle Versionen dieses Ansatzes, obwohl der genaue Austauschprozess je nach Plattform unterschiedlich ist.

Für OEMs führt dies zu einer wichtigen Designfrage zu Beginn der Entwicklung:

Sollte das Fahrzeug die maximal mögliche Energie haben oder sollte es eine kleinere, wartungsfähige Batterie haben, die schnell ausgetauscht werden kann?

Ein größerer Rucksack kann jeden Einsatz verlängern, aber das Gesamtdesign muss auch Masse, Verpackung und Auftrieb berücksichtigen.

Wenn Oberflächenenergie sinnvoller ist

Manche Einsätze erfordern eine Ausdauer, die allein mit Bordbatterien wirtschaftlich kaum zu erreichen ist.

Blue Robotics bietet Oberflächenstrom als alternative Konfiguration für BlueROV2 an, was einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, anstatt auf wiederholte Batteriezyklen angewiesen zu sein.

Oberflächenenergie kann für lange statische Inspektionen, Beobachtungen an festen Positionen oder wiederholte Arbeiten in der Nähe eines Versorgungsschiffs attraktiv sein. Es verändert auch die elektrische Architektur erheblich: Stromübertragungsspannung, Kabelverluste, Topside-Versorgung, Konvertierungshardware und Sicherheit werden alle Teil des Designs.

Echte ROV-Hersteller werfen genau dieses Problem auf. Diskussionen in der ROV-Community drehen sich häufig um die Frage, ob die Energieübertragung über die Leine erfolgen soll, die Erhaltungsladung eines Bordrucksacks erfolgen soll oder ob einfach die Batterien zwischen den Tauchgängen ausgetauscht werden sollen. In diesen Gesprächen werden Spannungsabfall, Leitergröße, Gewicht des Halteseils und Antriebsstrom als praktische Aspekte hervorgehoben.

Daher gibt es nicht die eine, richtige Energiearchitektur für jede Unterwasserdrohne.

Passende Batterielaufzeit für die Unterwassermission

Der richtige Akku für Unterwasserdrohnen ist derjenige, der die geforderte Mission mit einer entsprechenden Funktionsreserve unterstützt, nicht unbedingt der Akku mit der größten Kapazität.

Freizeitfilme und kurze Umfragen

Bei Freizeiterkundungen, Filmaufnahmen und kurzen visuellen Untersuchungen kann die Tragbarkeit genauso wichtig sein wie die Ausdauer.

Kompakte ROVs wie CHASING DORY zeigen, dass für kurze Tauchgänge etwa eine Stunde ausreichen kann, während GLADIUS MINI S ein längeres Betriebsfenster für Benutzer bietet, die längere Erkundungen oder wiederholte Filmaufnahmen während einer Sitzung erwarten.

Eine größere Batterie ist nicht automatisch wünschenswert, wenn sie einem äußerst tragbaren Fahrzeug unnötig Gewicht und Volumen verleiht.

Inspektion, Suche und werkzeugbasierte Operationen

Durch eine professionelle Inspektion entsteht ein anderes Lastprofil.

Ein ROV muss möglicherweise zum Arbeitsbereich fahren, seine Position gegen die Strömung halten, eine dunkle Struktur beleuchten, Sonar betreiben, Bilder aufzeichnen und einen Manipulator verwenden, bevor es zur Bergung zurückkehrt.

In dieser Umgebung sollte die Batterieauswahl auf dem gesamten Arbeitszyklus basieren. Ein schneller Batteriewechsel kann auch dann wichtig sein, wenn mehrere Anlagen oder Standorte an einem Arbeitstag überprüft werden müssen.

Das Doppelbatteriesystem von FIFISH E-GO, die vor Ort austauschbaren Akkus von Blueye und die schnellen Batteriewechsel von BlueROV2 veranschaulichen, warum Wartungsfreundlichkeit eher Teil der Ausdauer als ein separates Problem ist.

Für ein kundenspezifisches Projekt kann ein erfahrener Batteriehersteller das erwartete Missionsprofil verwenden, um die nutzbare Energie, die Stromkapazität, das BMS-Verhalten und das physische Packformat zu definieren.

Langfristige autonome Missionen

AUVs führen zu einem anderen Optimierungsproblem.

Da das Fahrzeug autonom arbeitet und vor der Bergung erhebliche Entfernungen zurücklegen kann, wirkt sich die Energiedichte direkt darauf aus, wie viel Vermessungsarbeit pro Start abgeschlossen werden kann. Nutzlastleistung und Antriebseffizienz werden zu zentralen Designvariablen.

Die HUGIN-Spezifikation von KONGSBERG mit bis zu 100 Stunden bei vier Knoten zeigt, wie viel Ausdauer mit einer speziell entwickelten autonomen Vermessungsplattform erreichbar ist.

Das Lobster Robotics-Projekt liefert die ergänzende Lektion zum Thema Batteriedesign: Die Erhöhung der Energie innerhalb ungefähr der gleichen Fahrzeughülle ermöglichte wesentlich mehr Vermessungszeit, ohne einfach die Drohne zu vergrößern.

Bei dieser Art von Plattform ist die Batterie von Anfang an Teil der Missionsarchitektur.

Häufig gestellte Fragen zu Unterwasser-Drohnenbatterien

Kann man die Laufzeit einer Unterwasserdrohne mit einem größeren Akku verlängern?

Ja, wenn das elektrische und mechanische Design des Fahrzeugs dies zulässt. Mehr nutzbare Wh bieten normalerweise eine längere potenzielle Laufzeit, aber auch Batteriespannung, Entladestrom, Masse, Abmessungen, Auftrieb, Trimmung, BMS-Kompatibilität und Gehäuseraum müssen zum ROV passen. Eine größere Batterie der Unterwasserdrohne kann sogar den Antriebsbedarf erhöhen, wenn zusätzliche Masse oder schlechte Trimmung dazu führen, dass das Fahrzeug härter arbeitet. Bei OEM-Projekten sollte die Batteriekapazität daher als Teil des gesamten Fahrzeugdesigns und nicht als isolierte Spezifikation geändert werden.

Kann eine Unterwasserdrohne kontinuierlich mit Oberflächenstrom betrieben werden?

Einige ROVs können. BlueROV2 kann beispielsweise mit einem Oberflächenenergiesystem für den Dauerbetrieb konfiguriert werden, anstatt sich ausschließlich auf eine Bordbatterie zu verlassen. Surface Power ist jedoch keine universelle Nachrüstung. Die Anbindung, die Übertragungsspannung, die Leitergröße, der Spannungsabfall, die integrierte Konvertierungselektronik und die elektrische Sicherheit müssen alle gemeinsam entwickelt werden. Batteriebetriebene Systeme bleiben dort attraktiv, wo Mobilität, schnelle Bereitstellung und Unabhängigkeit von einer Stromversorgung an der Oberseite Priorität haben.

Darf man in Großbritannien eine Unterwasser-Drohnenbatterie in einem Flugzeug mitnehmen?

Dies hängt hauptsächlich von der Wattstundenzahl der Lithiumbatterie ab und davon, ob sie installiert oder als Ersatzbatterie mitgeführt wird. In den Leitlinien der britischen Zivilluftfahrtbehörde heißt es, dass Ersatz-Lithium-Ionen-Batterien bis zu 100 Wh im Allgemeinen ohne Genehmigung des Betreibers mitgeführt werden können, während Batterien über 100 Wh und bis zu 160 Wh eine Genehmigung des Betreibers erfordern. Geeignete Ersatzbatterien müssen im Handgepäck mitgeführt und vor Kurzschlüssen geschützt werden. Batterien müssen außerdem von einem Typ sein, der die relevanten UN-Tests 38.3 erfüllt. Informieren Sie sich vor Reiseantritt immer über die aktuellen Regeln der Fluggesellschaft.

Ist LiFePO4 für eine Unterwasser-Drohnenbatterie geeignet?

LiFePO4 kann dort geeignet sein, wo seine Spannungseigenschaften, Leistungsfähigkeit, Masse und Packungsabmessungen zum Fahrzeug passen, die Chemie sollte jedoch auf Systemebene ausgewählt werden. Verschiedene Unterwasserplattformen nutzen unterschiedliche Lithium-Technologien. Blue Robotics unterstützt beispielsweise Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batteriekonfigurationen, während die 24V 30Ah-Roboterplattform von MANLY LiFePO4 verwendet. Bei einem kundenspezifischen ROV oder AUV sollte der Batteriehersteller die Energiedichte, die Entladungsanforderungen, die Verpackung, das BMS-Design und die Missionsdauer gemeinsam bewerten.

Wie viel Batteriekapazität benötigt eine Unterwasserdrohne?

Beginnen Sie mit Energie, nicht allein. Schätzen Sie den durchschnittlichen Stromverbrauch des Fahrzeugs in Watt und multiplizieren Sie ihn mit der erforderlichen Einsatzdauer in Stunden, um einen Basis-Wh-Bedarf zu ermitteln. Berücksichtigen Sie dann die Erholungsreserve, die erwarteten Spitzenlasten, die Alterung, die Temperatur und den nutzbaren Ladezustandsbereich. Triebwerke, Sonar, Beleuchtung und Manipulatoren sollten in das Lastprofil einbezogen werden. Dieser Prozess erzeugt eine nützliche Batteriespezifikation für Unterwasserdrohnen, anstatt die Kapazität anhand eines allgemeinen Laufzeitziels auszuwählen.

Abschluss

Die Batterielebensdauer von Unterwasserdrohnen kann nicht auf eine einzige “typische” Zahl reduziert werden. Kompakte Freizeit-ROVs können etwa eine Stunde lang betrieben werden, viele professionelle batteriebetriebene ROVs bieten mehrere Stunden nützlichen Betriebs und speziell gebaute AUVs können die Lebensdauer auf mehrere zehn Stunden verlängern.

Der sinnvollere Vergleich ist, wie das gesamte Energiesystem die Mission unterstützt. Wh gibt gespeicherte Energie an, aber Strömungen, Triebwerkslast, Wasserbedingungen, Nutzlasten, Batteriewechsel und Oberflächenenergie bestimmen, wie diese Energie in echte Unterwasserarbeit umgesetzt wird.

Für OEM-ROV- und AUV-Programme ist daher eine frühzeitige Batterieintegration besonders wichtig. MANLY Battery kann Lithiumbatteriepakete entsprechend der erforderlichen Spannung, Kapazität, BMS-Stromstärke, Kommunikation, Anschluss und mechanischen Anforderungen konfigurieren und bietet Entwicklern so einen praktischen Weg von einem missionsbezogenen Energieziel zu einem anwendungsspezifischen Batteriedesign.

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