الاستقلالية البحرية فوق وتحت الماء

الين ماسلين • 17 جمادى الثانية 1441

L3 Harris UK's C-Worker 7 يعمل مع ROV قبالة الساحل الجنوبي للمملكة المتحدة. صور من L3 هاريس المملكة المتحدة.

زودت Marine Tech أنظمة RSV-ROV إلى IMODCO لعمليات تفتيش العوامات CALM. صور من IMODCO.

ويجري وضع النظم البحرية المستقلة ومجموعات من هذه النظم موضع الاختبار بشكل متزايد في الفضاء الخارجي. تنظر إلين ماسلين إلى كيفية اختبار الأنظمة الهجينة عن بُعد والاستقلال الذاتي.

تعتبر المفاهيم مثل المركبات الموجودة تحت سطح البحر ، للفحص والإصلاح والصيانة ، خيارات جذابة ، ولكنها ليست المفاهيم الوحيدة التي يتم تجربتها. كما يتم اختبار استخدام المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد (ROVs) من السفن السطحية غير المأهولة (USVs) واستخدامها. إنها طريقة أخرى لإخراج المشغلين بعيداً عن الضرر ، ومراقبة العمليات وخفض التكاليف والأثر البيئي. ولكن ، هناك طريقة للذهاب إلى أن تواجه هذه الأنظمة الظروف القاسية لأمثال بحر الشمال.

الأوائل
تعمل شركة Marine Tech الفرنسية على الجمع بين إمكانات USV و ROV ، مع نجاح تجاري منذ عام 2017. وتقدم الشركات التي تقف وراء الشركة ، والتي تأسست في عام 2014 ، ما يسمونه السفن السطحية البعيدة (RSVs) في صناعة النفط والغاز منذ عام 2012 ، في عمليات المسح البحري في الشرق الأوسط.

بدأت شركة مارين تيك في دراسة إمكانية إضافة قدرات ROV إلى منافذها RSV في عام 2016 ، من خلال مشروع مع فريق المسح والغوص في شركة الإنشاءات البترولية الوطنية (NPCC) في أبو ظبي. أراد NPCC حلا لبعثات المسح والرصد ، بما في ذلك في المناطق الخطرة أو المحظورة ، التي يمكن أن تطلق واستعادة ROV.

L3 Harris UK's C-Worker 7 يعمل مع ROV قبالة الساحل الجنوبي للمملكة المتحدة. صور من L3 هاريس المملكة المتحدة.

يقول ماغالي موريس ، أحد مؤسسي مارين تيك ومديرها التجاري ، "لقد أرادوا توفير التكلفة وتحسين أمن الأفراد والغواصين وتقليل الوسائل التقنية التي يتعين عليهم نشرها لتنفيذ هذه المهام. يستبدل RSV الغواصين والسفن وجميع الفرق المطلوبة للقيام بهذه المهام التقليدية. "

وكانت النتيجة استخدام جهاز RSV Sea Observer الذي يبلغ طوله 4.2 أمتار وعرضه 2.1 متر مع صدى متعدد الحزم و Teledyne Seabotix vLBV300 ROV على متن الطائرة ، للفحص البصري. تم تزويد RSV الذي يعمل بالبطارية ، والذي يتميز بالتحمل على مدار 24 ساعة ويمكنه التنقل بسرعة 10 كيلووات ، برافعة ونظام شد ومنصة مفصلية لنشر ROV ، بعمق يصل إلى 100 متر. يتم التحكم والتحكم عبر UHF ، باستخدام نفس الأنظمة التي تم نشرها على جميع أساطيل RSV من Marine Tech ، مع Wi-Fi لاستعادة البيانات المسجلة بواسطة أجهزة الاستشعار على متن الطائرة. كان التواصل بين ROV و RSV جزءًا من التطوير ، وكذلك التوجيه التلقائي مع الاحتفاظ بموضع RSV وإدارة حبل ROV.

بعد مظاهرات في عام 2017 ، أصبحت RSV ، التي يمكن أن تعمل حاليًا في ما يصل إلى 1.8 متر من البحار ، أول RSV (أو ASV / USV) يتم استخدامها في الخارج ، وفقًا لموريس. تم استخدامه في حقل زاكوم ، على بعد 16 كم قبالة أبو ظبي ، لتفقد خطوط الأنابيب ، وإجراء المسوحات الباثيمترية ونشر ROV لإجراء فحص تفصيلي إذا تم اكتشاف شيء ما. يقول Mouries ، وهو متخصص في علم المحيطات من خلال التدريب ، إنه يعمل لصالح NPCC منذ ذلك الحين ولديه خبرة 12 عامًا في البيئة البحرية والتلوث البحري.

على الرغم من أن السيارة قادرة على العمل لمدة 24 ساعة ، بما في ذلك استنزاف الطاقة من ROV ، فغالبًا ما لا تستخدم فعليًا لفترة طويلة كما يقول Mouries ، لأن أعمال المسح / الهيدروغرافية لا تحتاج إلى القيام بها بشكل مستمر ، طوال هذا الوقت.

ويضيف موريس: "هذا هو الأول وما زلت أعتقد أنه الوحيد من خلال تشغيل شقيق صغير RSV Sea Observer Compact". في الواقع ، بعد العمل مع NPCC ، في عام 2018 ، قامت Marine Tech أيضًا بتوصيل RSV Sea Observer Compact ، بطول 3.2 متر ، مع BlueROV2 على متن الطائرة إلى IMODCO (شركة تكنولوجيا محطة تحميل خارجية مملوكة لشركة SBM Offshore لتكنولوجيا الإنتاج) . بالنسبة إلى IMODCO ، يتم استخدامه كجزء من صيانة عوامات التحميل / التفريغ في الخارج ، بما في ذلك استطلاعات خط الربط. مرة أخرى ، لا يزال يتم استخدامه منذ بدء العمل قبل عامين.

يقول موريس: "لقد عملنا قرابة 10 سنوات في هذا المجال". "لقد أنتجنا أكثر من 10 منصات في أوروبا والشرق الأوسط وآسيا ، وهذا هو السبب في أننا قادرون على تطوير هذه الأنواع من المنصات." "يجب أن تكون الصناعة جاهزة لتغيير عملية عملها وتستغرق بعض الوقت للقيام بذلك. السوق يتطور الآن ، ولكن. العقول تتغير. "

زودت Marine Tech أنظمة RSV-ROV إلى IMODCO لعمليات تفتيش العوامات CALM. صور من IMODCO. زيادة الحكم الذاتي في البيئات القاسية
في الواقع ، كانت BP تبحث في هذه التكنولوجيا. الشركة ، التي تتحدث عن هدف الحصول على 100 ٪ من أنشطة التفتيش تحت سطح البحر مع أنظمة غير مأهولة بحلول عام 2025 ، كانت تدعم الشركة المصنعة USV USV L3Harris UK في مشروع يسمى ARISE. وهو يرمز إلى نظام التدخل الروبوتي المستقل للبيئات البحرية المتطرفة ، وهو مشروع تم تمويله جزئياً من شركة Innovate في المملكة المتحدة وشارك فيه جامعة إكستر كشريك أكاديمي.

يقول جيمس كولز ، مدير المبيعات التقنية التجارية من شركة L3Harris UK ، إن القيام بعملية التفتيش الذاتي تحت سطح البحر يتطلب العمل "الممل والقذر والخطير" على البشر. بدلاً من امتلاك سفينة طولها 24 مترًا مع أشخاص ، "ارتد حولها" ، يمكن استخدام قارب بدون طيار طوله 7 أمتار. كما أنه لا ينطبق فقط على النفط والغاز ، ولكنه أيضًا ينطبق على الرياح البحرية ، حيث تحتاج آلاف المنشآت إلى التفتيش ، وكذلك الكابلات الموجودة بينها. كما أنه يقلل من التكلفة ويزيد من التكرار ، كما يقول كاولز.

كانت المرحلة الأولى من مشروع ARISE دراسة جدوى ، بتمويل جزئي من Innovate UK. شهد هذا صنف فحص Saab Seaeye Falcon ROV تم نشره من C-Worker 7 ASV مع حوض سباحة بحجم 2.5 × 1 متر. تم الاحتفاظ بـ ROV في شماعات مع رافعة لسداد ما يصل إلى 50 مترًا من حبل وعجلة غمد بالطاقة للحفاظ على التوتر. كانت جميع الأجهزة الإلكترونية في حاوية إلكترونية وأبقت منفصلة عن نظام التحكم الرئيسي. تم التعامل مع التحكم في ROV بشكل مشابه للحمولات الأخرى ، من خلال اتصال سطح مكتب بعيد عبر وصلة راديو ، مما يوفر تحكمًا قويًا في ROV. تم تتبع ROV باستخدام نظام UltraL Short BaseLine (USBL).

تمت تجربة هذا الإعداد في خليج Cawsand ، في Plymouth ، في أوائل عام 2019. كما لم يكن هناك شيء لتفقده بالفعل في Cawsand Bay. لذلك ، جندت L3Harris UK شركة التصور والمحاكاة البرتغالية Aybssal Systems لبناء بيئة اصطناعية ، لذا كانت هناك أشياء يجب "النظر إليها" في قاع البحر. تمكن طيارو السفينة من الإشراف على ما يجري ، كما تمكن موظفو شركة BP من Sunbury ، المملكة المتحدة ، أو هيوستن ، الولايات المتحدة ، من تسجيل الدخول ومعرفة ما كان يحدث. تم الانتهاء من الغطس العشر في حالة البحر ودية الجنية 3 (طفيف). تضمنت الغطس اختبار الفحص الرأسي ، والوصول إلى موقع ، وتحوم ، وتطير ROV باليد (من الشاطئ) ، ووضع ASV في وضع الانتظار وتطير ROV تحتها ، واختبار خوارزمية الالتحام.

يقول كاولز: "أحد التحديات الرئيسية كان الروافع". "كان التعليم المبكر أنه إذا لم تقم بمزامنة هذه ، فسيحدث خطأ سريعًا." أيضًا ، لن يكون هناك دائمًا عرض نطاق ترددي 10 ميجابايت في الخارج ، كما يقول Cowles ، ويمكن أن يكون هناك أوقات تكون فيها السفينة أعلى ROV مباشرة مما يجعلها صعبة أن يتتبع. لكن هذه هي الدروس المستفادة ، كما يضيف.

"في هذه المرحلة ، أردنا فقط رؤيتها تعمل ، المرحلة المقبلة من الحكم الذاتي التعاوني بين السيارة والمركبة تحت السطحية" ، كما يقول. "وبالتالي ، فإن الخطوة التالية هي النظر في زيادة الأتمتة والتعلم الآلي لإنشاء مسارات للعودة إلى العلبة ، نقاط الطريق ، إلخ."

ستكون هناك حاجة أيضًا إلى القدرة على العمل في الدول البحرية فوق الثلاثة ، بالإضافة إلى ROV أكبر ، مع Tiger ، أيضًا من Saab Seaeye ، والتي تتطلع إلى التجارب القادمة ، كجزء من المرحلة الثانية من المشروع ، المقرر عقدها هذا العام (2020) ، والتي من المأمول أن تشمل نطاق التفتيش الحقيقي تقديم البيانات. سوف تتطلع L3Harris UK أيضًا إلى زيادة طول حبل ROV إلى 275 مترًا ، من أجل التشغيل في عمق 150 مترًا من المياه ، والذي سيغطي 70-75٪ من بحر الشمال. ستشمل الأنظمة المستقبلية أيضًا قطع الخط ، في حالة اكتشاف حبل ROV ، وربما تصبح مرساة.
الهدف هو نظام إطلاق واسترداد أكثر قوة. نحتاج إلى العمل في دول أعالي البحار للحصول على نافذة العمل التي نحتاجها في بحر الشمال وفي أي مكان آخر حول العالم. ونحن بحاجة إلى مزيد من الحكم الذاتي ، "يقول كاولز. يمكن أن يشهد المستقبل وعاءًا يتراوح طوله بين 18 و 24 مترًا مع فئة ROV خفيفة العمل أو مركبات AUV أكبر.

يقول كاولز إن الإمكانات موجودة ، مستشهداً بالقدرة على التحمل لمدة 20 يومًا مع مزيج USV-ROV. يقول: "يمكنك مغادرة أبردين أو بيتيرهيد ، العبور ، والقيام بعشرة أيام من العمل ، ولا يزال لديك احتياطي كبير". "حتى لو كانت السفينة تحتاج إلى وقت للعبور ، فإن ذلك يوفر مجالًا". وتشمل الأسئلة المتبقية من الذي سيؤدي إلى تجربة ROV - نفس الشخص الذي طيار USV ، أم لا؟ تظل اللوائح البحرية أيضًا مسألة لكن L3Harris UK تعمل مع مجموعة العمل التنظيمية للاستدامة البحرية (MASRWG). يقول كاولز أنه يبدو أن لوائح الاصطدام الحالية (Colregs) ربما تكون مناسبة للغرض من الحجم ASVs الحالي. ومع زيادة حجم السفن ، سنحتاج إلى تغييرات ، كما يقول.

يرى آخرون الإمكانات أيضا. تعمل شركة XOCEAN ، وهي شركة إيرلندية ، ومقرها في مقاطعة لاوث ، أيرلندا ، أيضًا على حل لنشر الروبوتات الموجودة تحت الماء من منصة سطح غير مأهولة. يقول جيمس إيفيس ، الرئيس التنفيذي للشركة ، "لقد أعرب العديد من العملاء عن اهتمامهم بتوسيع نطاق الحل ليشمل المياه العميقة لتغطية المزيد من أصولهم. هذا يعني حتما وضع أجهزة استشعار لتحديد المواقع أقل في عمود الماء. تعمل XOCEAN على هذا الجيل التالي من التكنولوجيا لتحقيق ذلك.

"يعتمد النظام على تكامل مركبة فحص تحت سطح البحر مع USO أكبر XO-900 (9m). سيتم تزويد مركبة الفحص بمجموعة من المستشعرات بما في ذلك الكاميرات والماسحات الضوئية الليزرية التي تسمح بالتفتيش التفصيلي للأصول الموجودة تحت سطح البحر. النظام قيد التطوير حاليًا وتخطط XOCEAN لتشغيل نظام في عام 2021. "

البعض الآخر يعمل على قدرات مماثلة. في العام الماضي [2019] ، أظهرت مجموعة ECA ، التي تزود USV في الغالب بقدرات تدابير مكافحة الألغام (للكشف عن الأجسام الشبيهة بالألغام وتدميرها) ، إمكانية إجراء فحص تحت سطح البحر باستخدام USV (مركبة سطحية غير مأهولة) تنشر ROV من نوع H300V ضمن برنامج البحث والتطوير بقيادة توتال و TechnipFMC. لقد وصل استعراض منتصف المدة إلى اللجنة الاقتصادية لأفريقيا ولكنه لم يتلق أي استجابة.

زودت Marine Tech أنظمة RSV-ROV إلى IMODCO لعمليات تفتيش العوامات CALM. صور من IMODCO.