Das Tauchboot

Die Navigation von U-Booten ist unter Wasser eine Herausforderung, da GPS-Signale dort nicht verfügbar sind. Daher werden meistens Systeme zur Navigation in U-Booten eingesetzt, die die aktuelle Position des U-Bootes aus den letzten empfangenen GPS-Signalen und den Bewegungsdaten berechnen. Je länger ein U-Boot jedoch unter Wasser ist, desto größer werden die Ungenauigkeiten in der berechneten Position. Quantensensoren könnten hier in Zukunft eine präzise und zuverlässige Lösung bieten. Diese Quantensensoren nutzen die Eigenschaften von Quantenobjekten, wie Überlagerung und Verschränkung, um Messungen mit höherer Genauigkeit als klassische Sensoren zu ermöglichen.

Ziel ist es, ein Tauchboot zu bauen, das ohne Fernsteuerung auf den Grund eines ca. 40 cm tiefen Bassins (z. B. Aquarium) taucht, und dort für einen bestimmten Zeitraum verweilt. Nach diesem Zeitraum soll das Tauchboot selbstständig wieder auftauchen.

Aufgabenstellung als PDF
Icon Tauchboot Aufgabe

Anforderungen

Nach welche kriterien wird die aufgabe bewertet?
  • Die Zeitmessung beginnt, wenn das Tauchboot nach dem Abtauchen den Boden berührt. Das Tauchboot soll möglichst exakt nach zwei Minuten Tauchgang wieder an der Wasseroberfläche sein. Das Tauchboot zählt als aufgetaucht, sobald es die Wasseroberfläche das erste Mal mit einem beliebigen Teil des Boots durchstößt.
  • Nach spätestens 4 Minuten wird der Tauchvorgang abgebrochen und das Tauchboot zählt als nicht aufgetaucht.
  • Das Tauchboot darf höchstens 30 cm x 10 cm x 10 cm (Länge x Breite x Höhe) groß sein.
  • Fernsteuerungen oder ähnliche Komponenten aus der Modellbautechnik dürfen nicht eingesetzt werden.
  • Programmierbare Elektronikbauteile sind nicht erlaubt! Andere Elektronikbauteile sind erlaubt.
  • Das Tauchboot soll möglichst phantasievoll gestaltet sein.
  • Es dürfen keine pyrotechnische oder sonstige explosive Vorrichtungen verwendet werden.
  • Die Verwendung von Gefahrstoffen ist nicht erlaubt!

Bewertung

Nach diesen Kriterien wird deine Lösung bewertet

Exponate, die nicht alle in der Aufgabenstellung explizit erwähnten Punkte erfüllen, werden nach Ermessen der Jury disqualifiziert oder mit einer Strafzeit versehen.

  • Die Tauchboote werden nach dem Betrag der Abweichung von der Sollzeit (2 Minuten) aufsteigend angeordnet.
  • Kreativität und Originalität können mit Sonderpreisen ausgezeichnet werden

FAQs Tauchboot

Für den Wettbewerb muss jedes Boot einmal tauchen und dabei zeigen, dass es regelgerecht funktioniert.

Es soll, wenn es ins Wasser gelegt wird, zunächst auf den Boden des Bassins absinken (muss also nicht auf dem Wasser schwimmen). Von dort soll es selbständig nach Ablauf einer Zeit von minimal 1 min und maximal 3 min wieder auftauchen. Das Auftauchen endet dann damit, dass es „auf dem Wasser bzw. an der Wasseroberfläche schwimmt“.

Ja, auch das „Abwerfen“ von Ballast ist erlaubt, der Phantasie sind hier keine Grenzen gesetzt.

Die technische Realisierung des Tauchbootes bzw. des Mechanismus, der die (vorgeschriebene) Dauer des Tauchvorgangs regelt, ist weitestgehend freigestellt; allerdings ist eine Fernsteuerung bzw. jegliche Technik, die es erlauben würde, von aussen Einfluss auf die Dauer des Tauchvorgangs zu nehmen, nicht gestattet. Einen – nach Abtauchen des Tauchbootes – sich selbst überlassenen Microcontroller darf man also verwenden.

Darf unmittelbar vor dem Tauchgang des Bootes noch etwas an diesem verändert werden (z.B. Auffüllen eines Tankes mit Pressluft, Anzünden einer Kerze, Aufladen eines Kondensators, Spannen einer Feder, Aktivierung eines Mechanismus…)

Selbstverständlich darf vor dem Abtauchen des Tauchbootes noch ein Mechanismus in Gang gesetzt werden, so daß es nach der vorgeschriebenen Zeit wieder auftaucht. Die technische Realisierung ist dabei völlig freigestellt und der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt. Einzige Bedingung: es darf keine Fernbedienung verwendet werden. Das Wiederauftauchen des Bootes darf also nicht von außen irgendwie gesteuert sein, sondern es muss völlig selbstständig erfolgen.

Im Prinzip Nein; es dürfen keine Kabel oder sonstige Zuführungen zum abgetauchten Tauchboot führen. Das Tauchboot muss völlig autark sein. Allerdings darf das Tauchboot z.B. eine Batterie mitführen.

Wenn Flüssigkeiten direkt in das Wasser eingeleitet werden sollen, brauchen wir genaue Angaben darüber, um welche Flüssigkeit es sich dabei handelt. Nur, wenn es sich um unbedenkliche, d.h. ungiftige und farblose Flüssigkeiten handelt, können wir prinzipiell eine entsprechende Erlaubnis dazu geben. Es muss aber in jedem einzelnen Fall um Erlaubnis nachgefragt werden.