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Zugehöriger Workspace

Art des Projekts

Masterarbeit

Entstehungszeitraum

WS 15/16 - WS 16/17

Betreuung

POLARIS - Zukunft der Mobilität in der Polarforschung

POLARIS - Zukunft der Mobilität in der Polarforschung

Ein modulares Forschungssystem, gestaltet für die Entnahme und den Transport von Eisbohrkernen. Jede der vier Einheiten trennt sich in Aufbau und Antriebseinheit auf, welche untereinander austauschbar sind. Das Führungsfahrzeug wird manuell gesteuert, die drei anderen Module folgen autonom. Die Adaptivität des unabhängigen Kettenfahrwerks ermöglicht sichere Fortbewegung über unwegsames Gelände. Das hybride Antriebskonzept ermöglich die Agilität und optimiert in Kombination mit integrierten Solarpaneelen den Verbrauch im Einsatz.

Hintergrund

Die Polarforschung hat unser Verständnis von der Erde und dem Klimawandel entscheidend geprägt. Dennoch ist dieses Forschungsgebiet geografisch und medial sehr entfernt. Ein intensives und qualitatives Gestalten für solch einen wichtigen Forschungszweig erzeugt Präsenz und steigert die öffentliche und individuelle Wahrnehmung des Themas. Zusätzlich sorgt ein ausgefeiltes und ganzheitliches Gestaltungskonzept, welches die Aspekte von der Fertigung, über Logistik bis zur Detailnutzung mit einbezieht, für einen möglichst reibungslosen, schnellen und sicheren wissenschaftlichen Einsatz in der wohl lebensfeindlichsten Region der Erde. Die Unterstützung dieser Arbeit vereinfacht den Forschungseinsatz und spart Zeit sowie Ressourcen. Diese Optimierung fördert letztlich ein tieferes und besseres Verständnis für das aktuelle und zukünftige Weltklima.

Entwurf

Innovative Aspekte

Polaris ist als ganzheitliches Konzept zur Erforschung der Polarregionen zusammen mit Fachleuten und Forschern des AWI entwickelt worden. Durch die Modularisierung ist nicht nur ein Forschungsbereich, wie hier die Eisbohrkernentnahme, möglich, sondern auch eine Vielzahl an Aktivitäten, für die nur ein Modul in der Logistik gegen ein anderes ausgetauscht wird. Die Modularität wird gesteigert durch Trennung von Aufbau und Antriebseinheit, welche bei allen Fahrzeugen identisch und austauschbar ist. Gleichzeitig wurden die Dimensionen der Fahrzeuge an den Transport per Schiff und Flugzeug angepasst, was bei bisher genutzten Varianten nicht der Fall war. Eine straffere Logistikkette erspart viel Zeit und Ressourcen.
Darüber hinaus basiert Polaris auf einem hybriden Antriebssystem. Hierdurch wird einerseits die hohe Beweglichkeit und Anpassungsfähigkeit des Fahrwerks und andererseits eine Senkung des Verbrauchs ermöglicht.

Das mit Ingenieuren entwickelte Fahrwerk wird mit E-Motoren über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe bewegt und kann damit jede der vier Ketten einzeln in der Höhe verstellen. Die zerklüftete Landschaft mit Gletscherspalten und Eisbrocken in der Antarktis kann hiermit besonders schonend und sicher überquert werden.

Das Drill Unit ist für den schnellen Auf- und Abbau gestaltet, wofür bisher mehrere Stunden notwendig waren. Auch ist erstmals eine temperierte Verstauung für die Eisbohrkerne im Konzept integriert, welche die darin enthaltene Informationen sichert.

Ökologische Aspekte

Polaris nutzt ein hybrides Antriebssystem. Ein Dieselmotor speist die Elektromotoren, die für Antrieb und Verstellung des Fahrwerks genutzt werden. Zusätzlich sind auf den Modulen große Solarpaneele installiert, die direkt für den Vortrieb und die Beheizung des Innenraums genutzt werden. Da die Sonne in den Sommermonaten nie untergeht, die UV-Strahlung hoch ist und Solarpaneele gerade dann einen besonders hohen Wirkungsgrad haben, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, ist die Energieausbeute dort enorm hoch. Weniger Treibstoff muss transportiert werden, was viele logistische und ökologische Vorteile hat.

Das Energy Unit wird bei längeren Standzeiten mit dem verstellbaren Fahrwerk der Sonne entgegen geneigt und per Kabel an die übrigen Module angeschlossen. Diese können dadurch ihre Motoren abschalten und Energie sparen.

Da von Polarfahrzeugen nur geringe Stückzahlen produziert werden, ist die Gestaltung der einzelnen Module so angelegt, dass möglichst wenige Formteile hergestellt werden müssen. Die Formensprache ist reduziert geometrisch und ergänzt durch wenige organische Elemente.
Die Dreifachverglasung verbessert, laut Spezialisten auf dem Gebiet, die Wärmedämmung und macht durch große Fenster das Manövrieren und Navigieren einfacher.
Durch die Trennung von Antriebseinheit und Aufbau in jedem Modul kann die Antriebseinheit im Feldeinsatz getauscht werden. Dadurch wird zum einen sichergestellt, dass die Forscher vom Einsatz zurückkehren können und zum anderen vereinfacht es die Wartung.

Statement

Innovationen, die Ressourcen effektiver ausnutzen, um das Leben und Arbeiten zu erleichtern, haben mich stets interessiert. Besonders möchte ich mit Analyse und Verständnis komplexer Prozesse und Strukturen eine Optimierung auf vielen Ebenen erreichen. Forschen unter Extrembedingungen ist hierfür ein besonders geeignetes Feld. Wer in die Arktis aufbricht, startet in ein selbstloses Abenteuer von Unwägbarkeiten. Hierfür einen Beitrag zu leisten hat mich mit Leidenschaft am Projekt arbeiten lassen.