Дорога к месту жительства

Элейн Маслин4 марта 2020
(Фото: Олав Брюсет)
(Фото: Олав Брюсет)

За последние 12 месяцев в подводной среде, где проживают полевые жители, появилась давно задуманная концепция, которая наконец стала широко распространенной. Теперь эта идея фигурирует в выступлениях главных технических специалистов на крупных отраслевых мероприятиях, а не просто в фокусе небольших подводных событий. Но будет ли дорога впереди неровной?

В то время как новые технологии подводных резидентных дронов в настоящее время проверяются, демонстрируются и заключаются первые контракты, все еще далеко не ясно, каким будет реальное коммерческое будущее.

Идея привлекательна; наличие подводных роботов на постоянной основе под водой, сокращение потребности в людях и дорогих судах в море и связанных с этим выбросов. По данным Oceaneering, ежегодные выбросы CO2 с судна с дистанционным управлением подводного транспортного средства (ROV) составляют около 25 500 метрических тонн. Отказ от одного из E-ROV во временной миссии сократит это до 3600 метрических тонн. Использование постоянно развернутого транспортного средства, такого как его автомобиль Freedom, позволило бы сократить его до 500 метрических тонн. Возможно, это неизбежно, поскольку руководители ищут возможности для модернизации и повышения эффективности за счет оцифровки, автоматизации и удаленных операций. Для Equinor это средство для подводных фабрик. Для других пришло время ROVs войти в 21-й век. Технический директор TechnipFMC Джастин Раунс, например, сказал Offshore Europe, что технология ROV не изменилась за последние десятилетия. Пришло время начать использовать такие технологии, как компьютерное зрение, на этой арене, говорит он.

Шаги были сделаны. Удаленное управление системами ROV уже осуществляется. i-tech 7, компания Subsea 7, имеет центры управления в Норвегии и Великобритании, как и другие компании, включая Fugro, Oceaneering и IKM Subsea.

Поставщики также сделали огромные шаги в разработке новых систем транспортных средств для того, что кажется голодным рынком. В прошлом году подводная электрическая робототехническая фирма Saab Seaeye продемонстрировала, что автономный подводный аппарат Sabertooth (AUV) выполняет индуктивную зарядку и связь на подводной док-станции Equinor (SDS) - что, как надеется норвежский оператор, поможет стимулировать освоение этой технологии, позволяя поставщикам сосредоточиться на разработку транспортного средства, если все согласятся использовать одну и ту же конструкцию стыковки (Equinor сотрудничает с Subsea Wireless Group, то есть SWiG и Deepstar, по беспроводным и механическим стандартам для них).

Стандартизация может открыть возможность предоставлять услугу Uber AUV или подводную робототехнику по запросу. Пол Атле Солхаймснес, ведущий консультант по подводному вмешательству, дайвингу и ремонту трубопроводов, рассказал Offshore Europe: «План с использованием UiD (подводного беспилотника) заключается в том, что это должен быть сервис Uber. Мы хотим поделиться с другими лицензиями, 1, 2, 3, которые обслуживают всю область. Нам просто нужно сначала проверить их и установить док-станцию, а затем мы предложим эту услугу. Это часть большого плана. Джон Брайан из Chevron сделал аналогичный комментарий на том же мероприятии. «А как насчет UiD Uber? В масштабах всего бассейна компании инвестируют в постоянных роботов, чтобы каждый мог потом загрузить свое приложение и посмотреть, какие из них доступны? »

Итак, что было сделано? Есть много работы, чтобы иметь роботов для постоянного подводного обслуживания. Американская подводная компания, специализирующаяся на услугах и технологиях, Oceaneering работала над своим автомобилем Freedom, масштабная версия которого использовалась для интенсивной разработки программного обеспечения в Норвегии, а затем была продемонстрирована возможность стыковки с SDS с использованием акустики, визуальных маркеров и машинного зрения, и магнитное поле индуктивного разъема для подключения к стыковочной плите. Оффшорные испытания полномасштабного транспортного средства по проекту инспекции трубопроводов в Великобритании ожидаются в этом году, прежде чем он поступит в коммерческую эксплуатацию. Тем временем Saipem усердно работает над серией автомобилей HyDrone, один из которых будет развернут на месторождении Эквинор в Ньорде по коммерческому контракту в этом году. У другой фирмы, Subsea 7, есть свой автономный инспекционный аппарат (AIV), который выполнил структурированную проверку подводного дерева в «полностью автономном режиме», пройдя там самостоятельно.

Большая часть - но не вся - этой деятельности была стимулирована компанией Equinor, которая заплатила за построение SDS, причем один был установлен на испытательном полигоне в Тронхейме, другой - на месторождении Осгард, чтобы протестировать привязанную версию другой концепции - Eelume, созданная компанией, базирующейся в Тронхейме, и третья, используемая для тестирования Saipem перед ее развертыванием. Подразумевается, что фирма рассматривает наличие семи в проекте расширения Snorre, чтобы установить резидентные дроны. Руне Аасе, вице-президент Equinor, рассказал о демонстрационном беспилотнике, организованном в прошлом году специализированной подводной технологической фирмой Stinger AS, в Норвегии, на котором рассматриваются другие области, включая Йохана Свердрупа, Йохана Кастберга и Bay du Nord. «Тогда есть все коричневые поля, которые должны поддерживаться некоторыми дронами, и мы должны посмотреть, как мы собираемся это сделать».

(Изображение: Eelume)

Для этого необходимо наличие инфраструктуры, такой как электрические сети, для зарядки автомобилей, а подводное оборудование должно быть дружественным к транспортным средствам. Заглядывая в будущее, в мир, где автомобили разных поставщиков могут стыковаться на разных док-станциях, как будет осуществляться управление их подключением к различным сетям передачи данных и управления? Это то, о чем думал Ян Кристиан Торвестад из Эквинора.

«Если у меня есть сотовый телефон с норвежской подпиской, я все равно могу поехать в Америку и пользоваться им, даже если эта услуга отсутствует у провайдера - у нас есть соглашения. Со стандартизованной док-станцией я могу получить питание и связь, а затем поставщика услуг, который будет следить за тем, чтобы, если док-станция для дронов на док-станции Equinor была подключена к правильной диспетчерской », - говорит он. «Если он пойдет на док-станцию« Шелл », получит ли он ту же диспетчерскую? Служба ИТ и архитектура в фоновом режиме должны быть рассмотрены. Это часть головоломки. Это может быть эквивалент SIM-карты, подтверждающий, кто подключается, а затем динамический поток данных туда, куда он должен идти; облако, диспетчерская, оператор и т. д. »

Как вы затем расставляете приоритеты пропускной способности и обеспечиваете безопасность данных? Как это работает коммерчески; Он может предположить, что может взиматься плата за стыковку и зарядку транспортного средства на разных док-станциях. Ответьте на эти вопросы и «тогда у вас будет Uber AUV и высокая загрузка, потому что вы можете переключаться с одной миссии на другую и между компаниями», - говорит Торвестад. «Представьте себе, если у нас есть достаточное количество операторов в одной системе NCS (использующей дроны), где мы получаем критическую массу и управляем стандартизацией механически, электрически и в сфере ИТ». Это при условии, что все будут рады использовать одни и те же стандартизированные док-станции.

Подводная док-станция «открытого стандарта» (Изображение: Blue Logic)

Даже тогда будут ли работать коммерческие модели? Успех этой концепции может привести к некоторым существенным изменениям в том, как выполняются подводные операции. «Мы находимся на грани некоторых действительно больших изменений в нашей отрасли», - сказал Стивен Грей, генеральный директор британской ROV-сервисной компании ROVOP, во время конференции Subsea UK по подводной робототехнике в Абердине. Грей предполагает, что это изменение будет отражать изменения, которые уже произошли в других отраслях, таких как телекоммуникации (например, мобильные телефоны и то, что случилось с Nokia, когда Apple появилась из ниоткуда).

Что оставляет дальнейшие вопросы. Джим Джеймисон, менеджер по стратегии и технологиям, i-Tech 7, прокомментировал на мероприятии Underwater Robotics, что с ростом автоматизации тот, кто несет риск любого ущерба, нанесенного этими транспортными средствами, и когда вам нужен или нет человек в цикл? Штеффан Линдсё, директор по новым технологиям в Европе в Oceaneering, сказал на том же мероприятии: «Отставание отстает не от развития технологий, а от их коммерческого использования. Борьба находит коммерческую ценность ». Некоторые поля могут быть недостаточно плотными, чтобы резидентная система имела смысл. Но когда вы смотрите на карты полей в области, есть плотность, но поля управляются многими различными операторами, говорит он. «Это имело бы большой смысл, если бы им поделились все», - говорит он. По его словам, для проверки плотной инфраструктуры морских ветровых электростанций это также может иметь смысл. Но «мышление должно измениться, как делать вещи и стоить драйверы».

Есть и другие подходы, которые могут быть приняты. В то время как Роунд стремился содействовать продвижению подводных аппаратов, его компания также внедряет робототехнику - или, более конкретно, мехатронику - в подводную инфраструктуру. В августе 2018 года TechnipFMC, которая приобрела компанию-манипулятора и производителя ROV Schilling Robotics, приобретя FMC Technologies в 2017 году, установила компактный роботизированный коллектор в бразильский чередующийся газовый коллектор переменного тока. Роботизированная рука была позже установлена. Он может работать с 30 клапанами (в противном случае каждому требовался бы привод) и может выполнять 30 000 циклов, говорит Раунд. Роботизированная рука работала в течение четырех-пяти месяцев без проблем, а затем извлекалась для измерения воздействия долгосрочного развертывания в подводной среде. Он должен был быть переустановлен позже в 2019 году. Также устанавливается второй коллектор. «Я думаю, что мы только царапаем поверхность возможностей в этих областях», - говорит Раунс.

Это откроет еще один взгляд на тему робототехники. Какая концепция - хотя бы количество систем, транспортных средств и даже док-станций - выигрывает, еще неизвестно. В то время как Equinor продвигал свое видение, другие операторы не были такими громкими. Риск состоит в том, что они предъявляют различные требования и что ни одно транспортное средство не отвечает требованиям одного оператора. Что бы ограничить рынок. «Было бы интересно через 10 лет увидеть, был ли кто-то прав», - говорит Линдсё. В самом деле.

(Фото: Transmark Subsea)

Установление связей
Норвежская Transmark Subsea, которая купила WiSub в Бергене в прошлом году, разработала разъем питания и связи Torden мощностью 3 кВт, с плоским преобразователем, для использования на автомобилях или док-станциях UiD. Его разработка, которая включает некоторые допуски на разрыв, была начата в рамках совместного промышленного проекта с участием Equinor и местных производителей автомобилей. 3 кВт соответствует потребностям автомобилей-резидентов, в том числе при работе с системами электропитания постоянного тока (комбинированные источники постоянного тока, волоконно-оптические кабельные системы связи, которые рассматривал Equinor).

У компании также есть система Fonn, система 250 Вт, и Maelstrom, мощностью 1000 Вт. В прошлом году, до приобретения, WiSub и Transmark поставляли продукт в Equinor для своих док-станций. Компания надеется выиграть контракт на строительство семи док-станций для запланированного проекта расширения Snorre.

(Фото: SMD)

Думать из коробки
Все электрические системы начинают освобождать компании от традиционных строгих форм-факторов, которые традиционно принимают ROV. Благодаря более гибкому модульному жгуту транспортные средства могут быть собраны из стандартных строительных блоков.

Saab Seaeye шумит в этом направлении, используя смарты, которые он разрабатывает для Sabertooth для новых электромобилей.

Другая фирма, желающая войти в автомобильное пространство, - SMD. В прошлом году был запущен Quantum EV ROV. В то время как Quantum EV ROV попал в заголовки новостей, SMD запустил набор технологий, а не единый ROV, основанный на открытой электрической структуре для любого транспортного средства любой формы, который может быть адаптирован для различных привязанных или непривязанных операций.

Марк Коллинз, директор SMD по дистанционным и автономным технологиям, сказал, что четыре года работы были направлены на проектирование, которое будет доступно в качестве продукта в 2020 году, но также будет использоваться в качестве жгута для других систем форм-фактора, таких как AUV. из-за его модульности.

По словам Коллинза, компания Key работала полностью на электричестве с использованием собственной двигательной установки мощностью 25 кВт постоянного тока, чтобы сделать ее более экологически чистой, но при этом более энергоэффективной по сравнению с системами с гидравлическим приводом. Это включает в себя новый двигатель, основанный на закрытой магнитной коробке передач с двумя движущимися частями, и новую систему передачи постоянного тока высокого напряжения. Это означает, что можно использовать шлангокабели меньшего диаметра и до 6000 метров, обеспечивающие питание для основной системы постоянного тока с кольцом на 680 В, которая позволяет подключать и играть в системы.

Он был разработан для работы с привязной или неуправляемой батареей в качестве резидентной системы или развернут с пилотируемых или беспилотных судов. Кроме того, дизайн призван обеспечить простоту встраивания будущих технологий, таких как разработки в области искусственного интеллекта.

Коллинз говорит, что у EV будет на 20% больше тяги и на 50% меньше движущихся частей по сравнению с гидравлическими системами. Он также на 20% компактнее и на 20% легче, поэтому им можно управлять с небольших судов. Гидравлический силовой агрегат был разработан для использования гидравлических инструментов - до разработки полностью электроинструмента - с использованием новых двигателей двигателя постоянного тока и новых гидравлических блоков управления. Когда электрические инструменты действительно появятся, их можно будет хранить на транспортном средстве в свободном пространстве, удаляя гидравлику, вместо того, чтобы добавлять заносы.

«Технология представляет собой семейство промышленных блоков для подводных машин», - говорит Коллинз. «Они масштабируемы и могут быть объединены в разные машины. Мы создали рабочий класс ROV, используя технологию для первоначального запуска, но это потому, что она знакома. Мы могли бы легко создать беспилотник для подводного вмешательства или другой тип транспортного средства ».

(Изображение: Теледайн)

Подводный наддув
Teledyne разработал «Подводный нагнетатель» на основе топливных элементов для обеспечения удаленного питания подводных транспортных средств-резидентов - или чего-либо еще, что требует питания на морском дне. Компания уже много лет производит топливные элементы, и хотя она может производить множество различных типов для множества подводных аппаратов, компания подумала, что было бы неплохо иметь тот, который могут использовать многие аппараты, доктор Томас Вальдес, Teledyne Менеджер по химическому машиностроению рассказал об этом на заседании Общества подводных технологий в Абердине. «Большинству клиентов не нужна наземная система, они хотят отложить автомобиль и иметь систему, на которой он может заряжаться», - сказал Валдез. Эти технологии - резидентные транспортные средства - все еще довольно зарождаются, поэтому Teledyne рассматривает другие приложения, например, где подводным системам может потребоваться дополнительная мощность - где есть проблемы с питанием для впрыска или повышения или проблемы с неисправными шлангокабелями, сказал Вальдес.

Вальдес - электрохимик, проработавший в космосе в течение последних 25 лет, в таких энергосистемах, как радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), установленный на Mars Rovers. Но, хотя РИТЭГи хорошо работают в космосе, они требуют использования плутония. Так, для подводных работ Teledyne сфокусировался на топливных элементах с протонообменной мембраной (PEM) - технология, которую другие разработали также для использования с более крупными беспилотными подводными аппаратами.

В топливном элементе PEM водород и кислород подают в полимерный мембранный электролит и электроды на основе платины для выработки энергии с использованием тепла и воды в качестве побочного продукта. «Технология существует с 1950-х годов, но была дорогой, поэтому ее не снимают», - говорит Вальдес. «Это начинает происходить с большими системами, такими как поезда, но не личный транспорт». Разновидностью этой технологии является топливный элемент с эжекторным реактором (EDR). В нем нет движущихся частей, вместо этого используется изменение давления топливного элемента в процессе производства энергии, чтобы обеспечить циркуляцию реагента и удаление воды из побочных продуктов. Подводная версия, способная обеспечить выходную мощность 8 кВтч, поставляется в сосуде под давлением с системой вытеснения воды - единственным новым компонентом для подводного использования - поскольку она должна работать при 5 фунтах на квадратный дюйм. Устройство, которое было последним в Ставангере (где Teledyne надеется найти испытания), весит 1,2 тонны и включает в себя разъемы для влажного сопряжения Teledyne и акустический модем Teledyne Benthos. Вальдес сказал, что блоки, вырабатывающие мощность более 1 МВтч в размере 20-футового контейнера ISO, могут заменяться в горячем режиме, заправляясь до 30 раз каждый перед тем, как их нужно восстанавливать; вместо того, чтобы заправлять их под водой, их можно просто поменять местами. Испытательный блок прошел испытания на вибрацию, полный режим отказов и анализ эффектов при температуре от -20 до 70 ° C, а также имитационное испытание на высоте 1000 м при 1500 фунтов на квадратный дюйм. Следующим шагом Teledyne будет квалификация до 1000 и, возможно, 2000 метров.

Categories: оборудование, технологии