Ende September 2024 war es wieder soweit – Acht Studierende brachen zusammen mit Mitarbeitenden aus den Fachbereichen Maschinenbau und Energietechnik (ME) sowie Elektro- und Informationstechnik (EI) zu einer spannenden Exkursion auf. Das Ziel war die kroatische Hafenstadt Biograd na Moru an der dalmatinischen Küste, diesjähriger Austragungsort des internationalen Workshops „Breaking the Surface (BtS)“.

Bereits zum dritten Mal in Folge organisierte Professor Thomas Glotzbach (EI) eine Teilnahme von Studierenden an dieser Veranstaltung, die jährlich von der Universität Zagreb ausgerichtet wird. Ziel ist die Vernetzung und der Austausch im Bereich Forschung, Entwicklung und Anwendung maritimer Technologien und Robotik. Als Alleinstellungsmerkmal dieser besonderen Veranstaltung ist neben den theoretischen Vorträgen die hohe Anzahl an praxisnahen Tutorials und Demonstrationen. Im letzten Jahr entstand im Rahmen der Teilnahme die Forschungsgruppe NUMAR (Nautik und Maritime Robotik), zu deren Gründungsmitgliedern neben Glotzbach auch Prof. Cathrin Schröder (EI) und Prof. Dirk Meyer (ME) zählen. Auch sie waren in diesem Jahr wieder dabei; zum einem, um Ergebnisse aus ihren Entwicklungstätigkeiten des vergangenen Jahres zu zeigen, zum anderen, um acht Studierenden, jeweils paritätisch aus den genannten Fachbereichen, die Möglichkeit zur Teilnahme zu geben.

Die Forschungsgruppe NUMAR konnte dabei mit einer gemeinsamen Demonstration unter dem Titel „Comparison of Ship Hull Structures and Employment of Maritime Robots for Environmental Protection“ zum Programm des Workshops beitragen. Dabei ist die hohe Miteinbeziehung der studentischen Teilnehmer besonders hervorzuheben. Von Seiten des Fachbereichs ME wurde ein selbstentwickeltes Boot mit einer Länge von 4,5 Metern präsentiert, welches größtenteils im Rahmen studentischer Arbeiten entwickelt und aufgebaut wurde. Das Boot verfügt über einen neuartigen M-förmigen Rumpf und dient unter anderem dazu, durch Variationen unterschiedlicher Parameter wie einstellbare Trimmklappen, Rumpfverlängerung, Propelleranbauhöhe sowie Schwerpunktverlagerung deren Einfluss auf den Fahrwiderstand zu erforschen. So diente die Vorführung nicht nur der Demonstration vor einem internationalen Fachpublikum, sondern auch der intensiven Aufnahme von Messwerten, die in den kommenden Wochen ausgewertet werden und Einfluss auf weitere Entwicklungstätigkeiten nehmen. „Die im Vorfeld erprobte Höhenverstellung des Motors und manuell einstellbare Trimmklappen erlauben den idealen Übergang in die Gleitfahrt bei unterschiedlichster Beladung“, resümiert Professor Meyer den Einsatz des Bootes auf der Veranstaltung.

Auch im Bereich der maritimen Robotik fand eine spannende Vorführung statt. Wie bereits im Rahmen der letztjährigen Exkursion berichtet, wurde am Fachbereich EI ein kleiner, 60 cm langer Oberflächenroboter mit dem Namen AXIOS entwickelt, der komplett aus dem 3D-Drucker stammt. Mit großartiger Unterstützung des 3D-Druckzentrums der THM wurden mittlerweile 15 Exemplare davon aufgebaut und im vergangenen Sommersemester erstmals im Rahmen des Studieneinstiegsseminars im Studiengang Elektro- und Informationstechnik eingesetzt. Die Studierenden erhielten dabei in Gruppen jeweils einen Roboter und hatten die Aufgabe, diesen durch Anbau geeigneter Sensorik und Aktorik und durch entsprechende Programmierung dazu zu befähigen, eine Plastikflasche auf der Wasseroberfläche zu erkennen und zu bergen. Die Studierenden, die diese Aufgabe am besten gelöst hatten, erhielten nun bevorzugt die Möglichkeit zur Teilnahme an der Exkursion und dortiger Vorstellung ihrer erzielten Ergebnisse. Mit großem Engagement hatte die Studierenden bereits im Vorfeld der Exkursion an der Aufgabe gearbeitet, und auch vor Ort setzten sie diese Tätigkeiten oft bis in die späten Abendstunden fort, während sie gleichzeitig interessierten Workshop-Besuchern Auskünfte über ihr Projekt gaben. Begeistert zeigte sich auch Prof. Schröder, die als Modulverantwortliche des Studieneinstiegseminares festhielt: „Obwohl die Studierenden noch am Anfang Ihres Studiums stehen, haben sie bereits bemerkenswerte Resultate erzielen, ihre Präsentations- und Englisch-Skills trainieren und viel praktisches Wissen erwerben können, was im klassischen Studienbetrieb an der THM in dieser Tiefe nicht zu vermitteln gewesen wäre“. Deswegen plant der Fachbereich EI, auch im kommenden Sommersemester die AXIOS-Roboter wieder im Rahmen des Studieneinstiegseminares zu nutzen und den erfolgreichsten Studierenden die Teilnahme an der BtS in 2025 zu ermöglichen.

Bereits seit 2022 hält die BtS-Veranstaltung ein weiteres Highlight bereit: Die Acoustic Localisation-Challenge. Ein akustischer Sender wird in einem definierten Gebiet vor der Küste unter Wasser verankert und muss von den teilnehmenden Teams möglichst genau geortet werden. Jedes Team erhält dazu verschiedene hydroakustische Messgeräte sowie zeitlich begrenzten Zugang zu einem Boot, um Messwerte aufzunehmen. Das Siegerteam wird unter Gesichtspunkten wie Genauigkeit und Schnelligkeit der Schätzung, aber auch dem wissenschaftlichen Anspruch der verwendeten Vorgehensweise ermittelt.

Da das Team der THM in den vergangenen beiden Jahren jeweils den zweiten Platz erreichen konnte, war die Erwartungshaltung in diesem Jahr naturgemäß sehr hoch. Die Organisatoren hatten sich ein besonders anspruchsvolles Thema für die aktuelle Challenge ausgedacht. Ein Miniatur-Beacon wurde in einem festgelegten Gebiet vor der Küste Biograds ausgebracht. Dieser sendete alle zehn Sekunden ein lineares frequenzmoduliertes (LFM)- Signal aus. Da die genauen Zeiten der Aussendungen unbekannt waren, konnte keine Entfernungsmessung durchgeführt werden. Die Auswertung der generierten wav-Dateien ermöglichten auf Grundlage der unterschiedlichen Ankunftszeit des Signals an den Hydrophonen lediglich eine grobe Richtungsschätzung.

„Letztes Jahr erhielten wir einen kommerziellen akustischen Entfernungsmesser, was die Aufgabenstellung auf die Lösung geometrischer und mathematischer Probleme beschränkte“, erklärt Prof. Glotzbach, „wohingegen wir uns dieses Jahr zusätzlich mit Themen aus dem Bereich des Signal Processings beschäftigen mussten“. Über mehrere Tage arbeiteten die Teilnehmer des THM-Teams an der Aufgabenstellung. Mit Spannung wurde dann die Verkündung der Ergebnisse im Rahmen der Closing Ceremony am vorletzten Tag des Workshops erwartet. Und all die Mühe hat sich gelohnt: Das Team der THM wurde zum Sieger des diesjährigen Wettbewerbs gekürt.

Neben den arbeitsintensiven Demonstrationen, Forschungsaktivitäten und der Challenge-Teilnahme wurde die Gelegenheit auch genutzt, sich mit anderen Teilnehmern aus verschiedenen Ländern weiter zu vernetzen. So entstanden einige Ideen für gemeinsame Forschungsaktivitäten, die die Arbeitsgruppe NUMAR im kommenden Jahr zu realisieren versuchen wird. Auch die Zusammenarbeit zwischen den Fachbereichen ME und EI, sowohl auf Seiten der Mitarbeitenden als auch der Studierenden, klappte wieder reibungslos und zeigt, dass die Gründung einer gemeinsamen Arbeitsgruppe eine sinnvolle Entscheidung war. Mit vielen neuen Eindrücken trat das Team der THM die Heimreise an, in Vorfreude auf die weitere Zusammenarbeit.

Die Exkursionsteilnehmer bedanken sich für die finanzielle Unterstützung der Exkursion beim International Office und GettING Started der THM sowie dem Fachbereich Elektro- und Informationstechnik (dezentrale QSL-Mittel).