ROV στην Κατοικία

Το Merlin UCV στην εγκατάσταση της IKM στο Bryne, κοντά στο Stavanger της Νορβηγίας. (Φωτογραφία: Υποθαλάσσιο IKM)

Τα οχήματα που λειτουργούν με τηλεχειρισμό (ROV) έχουν γίνει τακτικές άξονες εργασίας για την υπεράκτια βιομηχανία, παρέχοντας ζωτική υποστήριξη στις υποβρύχιες επιχειρήσεις, από τη γεώτρηση μέχρι την εξυπηρέτηση των τελευταίων τεχνολογιών επεξεργασίας υποθαλάσσιων υπογείων. Αλλά, τώρα υποβάλλονται σε μετασχηματισμό.

Πάνω από την επιφάνεια, τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα 4G, τα οποία εξαπλώνονται σε όλη τη Βρετανία και τη Νορβηγική Βόρεια Θάλασσα, έχουν κάνει τον τηλεχειρισμό από την ξηρά πραγματικότητα. Κάτω από την επιφάνεια, το "υποθαλάσσιο GPS" και οι τεχνολογίες επικοινωνιών διευκολύνουν την πλοήγηση, επιτρέποντας μεγαλύτερους βαθμούς αυτονομίας σε μεγαλύτερες αποστάσεις και επιτρέποντας τη μετάδοση δεδομένων που συλλέγονται μέσω νερού χωρίς καλώδια. Αυτά τα ελεύθερα οχήματα ικανότητας από την ανάγκη να συνοδεύονται από ένα σκάφος υποστήριξης, προσφέρουν μεγαλύτερη επιχειρησιακή ευελιξία και σημαίνουν ότι οι πιλότοι τους μπορούν να παραμείνουν στην ξηρά, αυξάνοντας την ασφάλεια και την ποιότητα ζωής. Ως συστήματα κατοίκων, που αναπτύσσονται μόνιμα ή ημιμόνιμα, τα οχήματα μπορούν να είναι έτοιμα για δράση, υποθαλάσσια, 24 ώρες το εικοσιτετράωρο και 7 ημέρες την εβδομάδα, υποστηριζόμενα από το κόστος που μειώνει την ξηρά και αυξάνοντας την ασφάλεια και την παραγωγικότητα.

Ένα ταξίδι απομακρυσμένης κατοικίας
Η IKM Subsea, με έδρα το Bryne, κοντά στο Stavanger της Νορβηγίας, χρησιμοποιεί αυτές τις τεχνολογίες επί του σκάφους, αναπτύσσει και εκτοξεύει υποβρύχια οχήματα. Το ταξίδι της IKM προς τον κάτοικο ROV ξεκίνησε το 2007 και η εταιρεία ξεκίνησε το 2010 μια κατηγορία εργασίας ROV, το Merlin WR200, με εσωτερικό σύστημα διαχείρισης πρόσδεσης (TMS) και συστήματα εκτόξευσης και ανάκτησης (LARS).

Το μεγάλο ανοικτό πλαίσιο του WR200 σημαίνει ότι λειτουργεί καλά σε ισχυρά ρεύματα και διευκολύνει την πρόσβαση στη συντήρηση. Αλλά, επειδή είναι μεγάλο, δεν είναι πάντα σε θέση να έχει πρόσβαση σε ορισμένες περιοχές. Έτσι, το 2014, η IKM Subsea άρχισε να ασχολείται με το ηλεκτρικό όχημα Merlin Ultra-compact (UCV) ROV. Το Merlin UCV, που ξεκίνησε το 2015, σύντομα έγινε η βάση του ROV ή της R-ROV, και στις αρχές του 2018 το πρώτο Merlin UCV, με το δικό του υποθαλάσσιο (ή γκαράζ) και TMS, τοποθετήθηκε το βυθό της θάλασσας στη νορβηγική επιχείρηση Equinor's Snorre B, στη Νορβηγία. Ήταν εκεί από τότε, διαθέσιμο 24 ώρες το εικοσιτετράωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα, δοκιμασμένο από ή εκτός ανοικτής θάλασσας, σε τριμηνιαίες εγκαταστάσεις, μεταξύ των οποίων υφίσταται συντήρηση.

"Ορισμένες από τις προκλήσεις για την επίτευξη αυτού του στόχου είναι τεχνικές, όπως η δυνατότητα λειτουργίας απομακρυσμένου ελέγχου", δήλωσε ο Ments Tore Møller, Διευθυντής Τεχνικής Υποστήριξης της IKM Subsea. Αυτό σήμαινε να μεταφέρετε τα πάντα στο Ethernet, για παράδειγμα, μειώνοντας τον αριθμό των απαιτούμενων καλωδίων. "Επίσης σήμαινε την προσαρμογή των μηχανικών εξαρτημάτων, όπως οι χειριστές, ώστε να χρειάζονται λιγότερη συντήρηση. Παραδοσιακά, η συντήρηση είναι εβδομαδιαία. Θέλαμε να πάμε σε κάθε τρεις μήνες, όταν το σύστημα θα αναβαθμιστεί στο κατάστρωμα.

"Μια βασική απαίτηση ήταν επίσης η διατήρηση σταθμών, για να βοηθήσετε με ορισμένα καθήκοντα, όταν χρειάζεστε το ROV να είναι ακίνητο και επίσης να ακολουθήσετε τον τρόπο παρακολούθησης, όταν ο ROV μπορεί να περιηγηθεί στον εαυτό του, επίσης ως backup mode λειτουργίας, εάν η επικοινωνία είναι έχασε, αν και αυτό δεν συμβαίνει συχνά ", λέει ο Møller.

Η Merlin UCV R-ROV της IKM στο υποθαλάσσιο γκαράζ της, έτοιμη να κινητοποιηθεί στην ανοικτή θάλασσα. (Φωτογραφία: Υποθαλάσσιο IKM)

Το κλειδί για τη διατήρηση και τη δυνατότητα πλοήγησης του σταθμού Merlin της UCV είναι το υβριδικό όργανο πλοήγησης SPRINT-Nav, το υβριδικό σύστημα πλοήγησης της Sonardyne. Η IKM έχει πρόσβαση στο μέσο μέσω της νορβηγικής εταιρείας υποβρύχιας τεχνολογίας Innova, η οποία συνεργάζεται στενά με τη Sonardyne με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο για να στηρίξει τους πελάτες της στη Νορβηγία.

Το SPRINT-Nav είναι χτισμένο γύρω από αδρανειακούς αισθητήρες γυμναστικής με δακτυλιοειδή λέιζερ δακτυλίου Honeywell (RLG), σε αδρανειακή μονάδα μέτρησης (IMU), σε συνδυασμό με ένα ημερολόγιο ταχύτητας Sonderyne Syrinx Doppler (DVL) και έναν ενσωματωμένο αισθητήρα πίεσης υψηλής απόδοσης . Η στενή ενσωμάτωση των δεδομένων των πρώτων αισθητήρων από αυτούς τους αισθητήρες σε χαμηλό επίπεδο σημαίνει ότι επιτυγχάνονται υψηλότερα επίπεδα ακρίβειας και αξιοπιστίας: οι ROVs μπορούν να υπολογίσουν τη θέση τους για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα με μικρότερη μετατόπιση.

Το SPRINT-Nav είναι επίσης γρήγορο για την προετοιμασία, χωρίς να χρειάζονται ελιγμοί βαθμονόμησης πριν να φτάσετε στην εργασία ή κατά τη διάρκεια της εργασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τρέχει δύο αλγόριθμοι έτσι ώστε το σύστημα αδρανειακής πλοήγησης (INS) να μπορεί να αρχικοποιηθεί άμεσα από το σύστημα αναφοράς θέσης (AHRS) στο IMU. Η γρήγορη αρχικοποίηση καθίσταται δυνατή και από τα πολύ ντετερμινιστικά χαρακτηριστικά του RLG, σε σύγκριση με άλλα είδη γυροσκοπίων. Όλα αυτά τα πράγματα το καθιστούν ένα πολύ δημοφιλές όργανο. Η απόδοση και ο συμπαγής σχεδιασμός του καθιστούν ιδανική για κατοίκους ROVs, αυτόνομα υποβρύχια οχήματα (AUVs) και υβριδικά οχήματα.

Ένα βασικό κομμάτι υλικού στο UCV είναι το υβριδικό όργανο πλοήγησης SPRINT-Nav της Sonardyne. (Φωτογραφία: Sonardyne)

Μεγάλη εξοικονόμηση
Έχοντας ένα μόνιμα αναπτυγμένο υποβρύχιο ROV είναι ένα σημαντικό όφελος για τους χειριστές καθώς είναι πάντα εκεί, διαθέσιμο, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες, λέει ο Møller. "Από τον Οκτώβριο μέχρι τον Μάρτιο, πολλές λειτουργικές ημέρες μπορούν να σπαταληθούν λόγω αναμονής στον καιρό. Έχοντας ένα μόνιμα αναπτυγμένο όχημα μπορεί να εξοικονομήσει πολλά εκατομμύρια Kroner ", λέει. Η IKM Subsea μπορεί να χειριστεί αυτά τα οχήματα σε ύψος κύματος έως και 20 μέτρων. δεν θα μπορούσατε να αναπτύξετε ένα ROV από το κατάστρωμα σε οπουδήποτε κοντά σε αυτό. "Η δυνατότητα εκτόξευσης από το υποθαλάσσιο δίκτυο εξοικονομεί επίσης μισή ώρα κάθε φορά", προσθέτει. "Στη συνέχεια, το SPRINT-Nav αρχικοποιείται σε λίγα λεπτά. Το ROV μπορεί επίσης να λειτουργήσει από την αίθουσα ελέγχου στην ξηρά, έτσι υπάρχει διαθεσιμότητα, 24/7. "

Υπάρχουν πρόσθετα οφέλη, μεταξύ των οποίων η εξοικονόμηση χρόνου και οι εκτεταμένες λειτουργίες των παραθύρων κατά τη διάρκεια της αποσύνδεσης και επανασύνδεσης των θαλάσσιων οροφής, λέει ο Rolleiv Gangstad της IKM Subsea, ο οποίος διαχειρίζεται το κέντρο ελέγχου ROV της Submersa στο Bryne. "Για τις εργασίες γεώτρησης, κάθε φορά που αποσυνδέετε - και κανονικά σε μια εποχή υπάρχουν περίπου πέντε αποσυνδέσεις - εξοικονομούμε 1,35 εκατομμύρια κορώνες κάνοντας ήδη εκεί. Για να ξεκινήσετε πηγάδια μετά από ένα κλείσιμο, κανονικά είναι 12 ώρες αν έχετε ROV ήδη στο νερό », λέει. "Εάν δεν το κάνετε, μπορεί να διαρκέσει 48 ώρες. Αυτό μπορεί να ανέλθει σε 38 εκατομμύρια κορώνες σε χαμένη παραγωγή. "

Δημιουργία ιστορικού
Από το κέντρο ελέγχου χερσαίων μεταφορών, η IKM Subsea εκμεταλλεύεται τις ROVs στις πρώτες εγκαταστάσεις του Snorre B και Visund του Equinor. Στο Visund, υπάρχει μια τάξη παρατηρητών Tiger ROV και μια κλάση εργασίας Merlin WR200 ROV.

Στο Snorre B, υπάρχει ένα ROV κατηγορίας εργασίας με ένα τυπικό TMS "top hat", το οποίο μειώνεται μέσω της πισίνας φεγγαριού Snorre B και ο πυθμένας με πυκνότητα 3.000 μέτρων αναπτύσσει Merlin UCV R-ROV με το SPRINT-Nav. Το Merlin UCV χαμηλώνεται μέσω του γερανού πλατφόρμας σε μία από τις τέσσερις προ-δημιουργηθείσες θέσεις προσγείωσης θαλασσίου εδάφους μέσα σε ένα "E-Cage". Ο κλωβός παραμένει συνδεδεμένος με την πλατφόρμα, για την τροφοδοσία και τις επικοινωνίες, μέσω ενός ιμάντα σε ένα σύστημα τεμπέλης με τεχνητό κύμα. Από το κλουβί, το R-ROV αναπτύσσεται με το δικό του TMS, το οποίο επιτρέπει εξορμήσεις στα 1.000 μέτρα. Μετά από τρεις μήνες, το ROV ανασύρεται στην πλατφόρμα, μαζί με το κλουβί του, για συντήρηση.

Το γκαράζ κατεβαίνει στο θαλασσό όπου στεγάζει το R-ROV για μήνες κάθε φορά. (Φωτογραφία: Υποθαλάσσιο IKM)

Και οι δύο ROVs στο Snorre B (καθώς και οι ROVs στο Visund) μπορούν να λειτουργούν από την πλατφόρμα ή από το χερσαίο μέσω σύνδεσης οπτικών ινών. Το επί τόπου κέντρο ελέγχου διαθέτει δύο σταθμούς, έναν για το Visund και έναν για το Snorre B, αν και μπορούν να αντικατασταθούν και οι δύο θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα σε ένα πεδίο. Δύο πιλότοι εργάζονται από την αίθουσα ελέγχου στην ξηρά 24 ώρες το 24ωρο. Στις υπεράκτιες περιοχές, υπάρχουν επίσης δύο πιλότοι σε κάθε εγκατάσταση - όπου κανονικά, χωρίς την υποστήριξη στην ξηρά, θα υπήρχαν τρεις.

Στο Snorre B, το SPRINT-Nav αποδεικνύει ότι είναι μια πολύ αξιόλογη επένδυση. Για το Merlin UCV R-ROV, η IKM Subsea έχει το δικό της σύστημα πλοήγησης, το οποίο λαμβάνει τη συμβολοσειρά συντεταγμένων πλοήγησης από το SPRINT-Nav. Αυτό χρησιμοποιείται παράλληλα με ένα χάρτη της υποθαλάσσιας υποδομής. Όπου με προηγούμενα συστήματα, η τοποθέτηση δεν ήταν ακριβής ή αξιόπιστη, με το SPRINT-Nav, ο Møller λέει ότι οι πιλότοι έχουν εμπιστοσύνη ότι γνωρίζουν πού βρίσκεται το ROV και ότι ο ROV γνωρίζει πού είναι. Η λειτουργία του σταθμού λειτουργεί επίσης πολύ καλά και αυτό είναι χάρη στο SPRINT-Nav, λέει, γιατί δεν παρασύρεται πολύ.

"Για να μπορέσουμε να έχουμε αυτό τον απομακρυσμένο έλεγχο, χρειαζόμαστε σταθμό," λέει ο Møller. "Εάν χάνουμε την επικοινωνία, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να το θέσουμε σε κατάσταση διατήρησης σταθμού, οπότε στέκεται μόνο εκεί μέχρι να μπορέσει ένας τοπικός πιλότος να αναλάβει. Αν και αυτό δεν συμβαίνει πολύ συχνά, όταν στο μέλλον χρησιμοποιούμε περισσότερες αυτόματες ή αυτοματοποιημένες λειτουργίες, όπου το ROV πηγαίνει από μόνο του, θα χρειαστούμε αυτή τη λειτουργία. "

"Άλλα INS" απλά δεν δούλευαν ", συνεχίζει. "Οι πιλότοι συνεργάζονται με άλλα συστήματα και ξέρουν, βλέπουν, αυτό λειτουργεί καλύτερα. Θεωρούν ότι η διατήρηση του σταθμού είναι καλύτερη. Είναι επίσης χρήσιμο όταν θέλουμε να κάνουμε κάτι με τον χειριστή. Προς το παρόν, χρησιμοποιούμε μόνο αριστερό βραχίονα χειριστή (Atlas) για απλή δουλειά και βραχίονα Schilling Rig Master για ωραία δουλειά. Στη λειτουργία αποθήκευσης σταθμών, έχουμε μεγαλύτερη ευελιξία. "

Η πλειοψηφία των εργασιών του Merlin UCV R-ROV είναι επί του παρόντος γεώτρηση και φρεάτια που σχετίζονται με, ή άνοιγμα βαλβίδες για την παραγωγή, πράγμα που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας είναι στο αποτύπωμα της εγκατάστασης Snorre Β. Οι εργασίες επιθεώρησης δείχνουν ότι ο ROV βγαίνει σε απόσταση περίπου 300 μέτρων για να επιθεωρήσει τον τόπο όπου οι θαλάσσιοι ανυψωτές είναι αγκυροβολημένοι στο θαλασσό με τις άγκυρες αναρρόφησης. Για να πλοηγηθείτε σε αυτά, οι πιλότοι ακολουθούν αυτή τη στιγμή την ανύψωση κατά μήκος της θάλασσας. Όμως, σε κακή ορατότητα, η εμπιστοσύνη σε ένα σύστημα πλοήγησης για να φτάσετε εκεί που θέλετε να είστε είναι ζωτικής σημασίας.

Αυτή η μεταμόρφωση στον κόσμο ROV μόλις ξεκινάει. Υπάρχουν περισσότερα που θα μπορούσαν να γίνουν. Μερικοί ψάχνουν να αφαιρέσουν τον ιμάντα, επειδή η εργασία των ερευνών σήμερα περιορίζεται από το μήκος του ιμάντα από ένα σταθερό σημείο. "Θα μπορούσατε να αφαιρέσετε τη δέσμη, αλλά τότε θα περιορίζεστε από το μέγεθος της μπαταρίας", επισημαίνει ο Møller. «Μπορούμε λοιπόν να χρειαστούμε διαφορετικά οχήματα για να κάνουμε διαφορετικά πράγματα». Αυτό θα μπορούσε να είναι κάτι περισσότερο σαν AUV για έρευνα, υποστηριζόμενη από την SPRINT-Nav για πλοήγηση και κατοίκους ROVs, όπου χρειάζονται βαρέα οχήματα με περισσότερες δυνατότητες. "Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να γίνει αυτό", προσθέτει ο Møller.

Κατά τη διάρκεια αποστολών, η UCV ταξιδεύει από το υποθαλάσσιο γκαράζ της στο χώρο εργασίας της πριν επιστρέψει. (Φωτογραφία: Υποθαλάσσιο IKM)

Τα οχήματα θα μπορούσαν να είναι πιο ευέλικτα, επιτρέποντάς τους, για παράδειγμα, να αλλάξουν υποθαλάσσια τμήματα χρησιμοποιώντας επαγωγικούς συζεύκτες. Χωρίς πρόσδεση, ένα σύστημα θα μπορούσε να μετακινηθεί από κόμβο σε κόμβο (όπου θα μπορούσε να επαναφορτίσει). Αναμεταδότες, π.χ. Compatts της Sonardyne, στο υποθαλάσσιο κλουβί θα σήμαινε ότι η επιστροφή του ROV στην θέση αναμονής του στο κλουβί θα μπορούσε να αυτοματοποιηθεί, υποστηριζόμενο από συστήματα κατά της σύγκρουσης. Το οπτικό μόντεμ BlueComm της Sonardyne για ελεύθερο χώρο επιτρέπει επίσης τη ζωντανή μετάδοση βίντεο μέσω του νερού, η οποία επιτρέπει ζωντανό τηλεχειριστήριο για οχήματα χωρίς κινητήρα.

Μια άλλη επιλογή είναι ένας κλωβός με πακέτα μπαταριών που θα μπορούσαν να αναπτυχθούν από μια βάρκα σε εκείνη που χρειάζεται και να μείνουν εκεί για να κάνουν τη δουλειά τους, με επικοινωνία και έλεγχο από την ξηρά μέσω ενός σημαντήρα επιφάνειας και του κυψελοειδούς δικτύου 4G. "Ένα σκάφος μπορεί να μεταφέρει τέσσερα έως πέντε συστήματα ROV, θα ήταν απλά ένας μηχανισμός παράδοσης", λέει ο Møller. Εδώ, η διατήρηση σταθμών είναι ακόμη πιο κρίσιμη, καθώς σε αυτό το σενάριο δεν υπάρχει υπεράκτιος πιλότος ως εφεδρικό.

Άλλοι τομείς στους οποίους κοιτάζει η IKM Subsea περιλαμβάνουν ένα ψηφιακό δίδυμο του υποθαλάσσιου κόσμου. Αυτό θα δημιουργούσε την ιδανική λύση πλοήγησης, λέει ο Møller. Το SPRINT-Nav θα παράσχει τη θέση μαζί με ένα 3D σόναρ, το οποίο θα μπορούσε να αναδημιουργήσει το περιβάλλον υποθαλάσσιου. Επιπλέον, εάν οι επικοινωνίες ή ο σόναρ πέσουν έξω, το SPRINT-Nav μπορεί να συνεχίσει να υπολογίζει πού βρίσκεται το ROV. Ένα ψηφιακό δίδυμο θα έκανε επίσης την προσομοίωση διαδικασιών και κατάρτισης ευκολότερη και πιο ρεαλιστική και θα μειώσει το χρόνο στο πραγματικό σύστημα.

Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν περισσότερη αυτοματοποίηση. Ωστόσο, αυτό είναι εν μέρει μια ανθρώπινη πρόκληση. Οι πιλότοι ROV χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αυτών των καθηκόντων τους. Είναι συνηθισμένοι να βλέπουν και να αισθάνονται πού πρέπει να βρίσκονται στο νερό και προτιμούν να βασίζονται σε μια μηχανή. Αλλά, η αλλαγή συμβαίνει, λέει ο Møller, και πολλά άλλα θα έρθουν καθώς τα καθήκοντα μπορούν να αυτοματοποιηθούν, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης τεχνολογιών μηχανικής όρασης, π.χ. θα μπορούσατε απλώς να στείλετε μήνυμα στο όχημα και να πείτε: "Πηγαίνετε στο δυτικό σταθμό # 2 και ελέγξτε την κατάσταση αυτής της βαλβίδας".

Πίσω στο Bryne, όπου η IKM Subsea επίσης κατασκευάζει δοκιμές και διατηρεί τα ROVs και R-ROV, κατασκευάζονται δύο νέα UCV για την AKOFS Offshore. Αυτά θα είναι συστήματα που αναπτύσσονται σε πλοία, αμφότερα εξοπλισμένα με SPRINT-Navs. Επιπλέον σταθμοί τηλεχειρισμού κατασκευάζονται και εξοπλίζονται.

Το IKM Subsea εργάζεται επίσης σε έναν ηλεκτρικό χειριστή για το ηλεκτρικό του R-ROV καθώς και άλλους τρόπους για να καταστήσει αυτά τα συστήματα πιο αποτελεσματικά, έτσι ώστε να μπορεί να επεκταθεί η διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Αυτό περιλαμβάνει ένα ηλεκτρικό TMS, εναλλακτικά έλικα και μπαταρίες, και συστήματα διαχείρισης ισχύος.

Με ενδιαφέρον για τα συστήματα που αναπτύσσονται στο βυθό της θάλασσας να αυξάνονται, περισσότερα τέτοια συστήματα θα εμφανιστούν στην αγορά και θα εξελιχθούν, θα υποστηρίξουν τεχνολογίες πλοήγησης και επικοινωνίας.

Οι συγγραφείς
Ο Alan MacDonald είναι Διευθυντής Πωλήσεων στο Sonardyne. Ο Sven Eivind Torkildsen είναι Διευθυντής Πωλήσεων της Innova.