ROV in Residence

アラン・マクドナルドとスヴェン・アイヴィンド・トルキルドセン14 11月 2019
ノルウェーのスタヴァンゲル近くのブリーネにあるIKMの施設にあるマーリンUCV。 (写真:IKM Subsea)
ノルウェーのスタヴァンゲル近くのブリーネにあるIKMの施設にあるマーリンUCV。 (写真:IKM Subsea)

遠隔操作車両(ROV)は、掘削から最新の海中処理技術のサービスまで、水中操作に不可欠なサポートを提供する、オフショア産業の標準的な主力製品となっています。しかし、彼らは今、変容を遂げています。

表面上では、英国とノルウェー領北海全体に広がる4G通信ネットワークが、陸上からの遠隔制御を現実のものにしました。水面下では、「海中GPS」と通信技術によりナビゲーションが容易になり、長距離にわたって高度な自律性が得られ、収穫されたデータをワイヤなしで水を介して送信できます。これらの機能により、車両にサポート船を同伴する必要がなくなり、運用の柔軟性が向上し、パイロットが陸上に滞在でき、安全性と生活の質が向上します。常設または半永久的に海中に配置された常駐システムとして、車両は陸上で24時間年中無休で行動できるため、コストを削減し、安全性と生産性を向上させることができます。

遠隔地の旅
ノルウェーのスタヴァンゲルからそう遠くないブレーンに本拠を置くIKMサブシーは、これらの技術を搭載し、海底居住者用車両を開発、展開しています。 IKMの常駐ROVへの旅は2007年に始まり、社内で設計されたテザー管理システム(TMS)と打ち上げおよび復旧システム(LARS)を備えたワーククラスROVであるMerlin WR200を2010年に立ち上げました。

WR200の大きなオープンフレームは、強い電流で良好に機能し、メンテナンスのためのアクセスを容易にします。ただし、サイズが大きいため、一部のエリアに常にアクセスできるとは限りません。そのため、2014年にIKMサブシーは、電動マーリン超小型車両(UCV)ROVの作業を開始しました。 2015年に発売されたMerlin UCVは、すぐにIKM Subseaの常駐ROVまたはR-ROVコンセプトの基礎となり、2018年初頭に、独自の海中ケージ(またはガレージ)とTMSを備えた最初のMerlin UCVが配置されましたノルウェー沖のノルウェーのオペレーターEquinorのSnorre B施設の海底。以来、24時間年中無休で利用可能であり、3か月の展開でオンまたはオフショアからパイロットされ、その間にメンテナンスが行われます。

「これを達成するための課題のいくつかは、リモートコントロール機能を有効にするなど、技術的なものです」とIKM SubseaのエンジニアリングマネージャーであるMents ToreMøller氏は述べています。これは、たとえば、必要なケーブルの数を減らすなど、すべてをイーサネットに移行することを意味しました。 「また、マニピュレータなどの機械部品を適合させることで、メンテナンスの手間を省くことができました。従来、メンテナンスは毎週行われます。私たちは、システムがデッキに設置される3か月ごとに行きたかったのです。

「重要な要件は、ROVを静止させる必要がある場合に特定のタスクを支援するためのステーションの維持、および通信がバックアップ操作としてROV自体をナビゲートできる場合のパスフォローモードでもあります。失われますが、これは頻繁には発生しません」とMøller氏は言います。

海底ガレージに格納されたIKMのMerlin UCV R-ROVは、トレーラーに格納されており、沖で動員する準備ができています。 (写真:IKM Subsea)

Merlin UCVのステーション維持およびナビゲーション機能の鍵は、Sonardyneのハイブリッドナビゲーション機器であるSPRINT-Navです。 IKMは、ノルウェーの水中技術プロバイダーであるInnovaを通じて機器にアクセスしました。Innovaは、英国のSonardyneと密接に連携してノルウェーの顧客をサポートしています。

SPRINT-Navは、慣性測定ユニット(IMU)内の非常に堅牢で正確なHoneywellリングレーザージャイロ(RLG)慣性センサーを中心に構築され、Sonardyne Syrinx Doppler速度ログ(DVL)と統合され、高性能圧力センサーを内蔵しています。これらのセンサーからの生のセンサーデータを低レベルで緊密に統合することは、より高いレベルの精度と信頼性が達成されることを意味します。ROVは、より少ないドリフトでより長い位置を計算できます。

また、SPRINT-Navは初期化が高速で、作業前または作業中にキャリブレーション操作を行う必要がありません。これは、慣性航法システム(INS)がIMUの機首方位参照システム(AHRS)から即座に初期化できるように2つのアルゴリズムを実行するためです。高速初期化は、他のタイプのジャイロと比較して、RLGの非常に決定的な特性によっても可能になります。これらすべてが非常に人気のある楽器となっています。その性能とコンパクトなフォームファクターは、常駐ROV、自律型水中車両(AUV)、ハイブリッド車にも最適です。

UCVの主要なハードウェアは、SonardyneのSPRINT-Navハイブリッドナビゲーション機器です。 (写真:Sonardyne)

大きな節約
気象条件が何であれ、海底ROVを常時配備することは、常に存在し、利用可能であるため、オペレーターにとって大きな利点です、とMøllerは言います。 「10月から3月まで、天候を待つために多くの運用日が無駄になる可能性があります。車両を永続的に配備することで、何百万ものクローナーを節約できます」と彼は言います。 IKM Subseaは、これらの車両を最大20メートルの有意な波高で運転できます。その近くのどこからでもデッキからROVを展開できませんでした。 「海底から打ち上げられることで、毎回30分も節約できます」と彼は付け加えます。 「その後、SPRINT-Navは数分で初期化されます。 ROVは陸上の制御室からも操作できるため、24時間年中無休で利用できます。」

マリンライザーの切断および再接続中の時間節約や長時間の気象ウィンドウ操作など、さらなる利点があります、とIKM SubseaのBryneの陸上リモートROVコントロールセンターを管理するIKM SubseaのRolleiv Gangstadは言います。 「掘削作業の場合、切断するたびに、通常はシーズン中に約5回切断しますが、すでにそこにいることで135万クローネを節約できます。シャットダウン後に井戸を起動するには、通常、水の中にROVがすでにある場合は12時間です」と彼は言います。 「そうしないと、48時間かかることがあります。生産が失われると、3800万クローネに達する可能性があります。」

実績の構築
オンショアコントロールセンターから、IKMサブシーは、早期導入のEquinorのSnorre BおよびVisund施設でROVを運用しています。 Visundには、Tiger観測クラスROVと作業クラスMerlin WR200 ROVがあります。

Snorre Bには、標準の「シルクハット」TMSを備えた作業クラスROVがあり、これはSnorre Bムーンプールを通して下げられ、3,000メートルの海底がSPRINT-NavでMerlin UCV R-ROVを展開しました。 Merlin UCVは、プラットフォームクレーンを介して、「Eケージ」内の4つの事前に作成された海底着陸位置の1つに下げられます。ケージは、遅延波浮力システムのテザーを介して、電力と通信のためにプラットフォームに接続されたままです。 R-ROVはケージから独自のTMSで展開し、1,000メートルまでの小旅行を可能にします。 3か月後、ROVはメンテナンスのためにケージとともにプラットフォームに回収されます。

ガレージは海底に降ろされ、R-ROVが一度に数か月間収容されます。 (写真:IKM Subsea)

Snorre Bの両方のROV(およびVisundのROV)は、プラットフォームから、または光ファイバーリンクを介して陸上から操作できます。陸上管制センターには現在、Visund用とSnorre B用の2つのステーションがありますが、これらは交換可能で、両方が同時に1つのフィールドで機能します。 2人のパイロットが、24時間年中無休で陸上の制御室で働いています。オフショアでは、各施設に2人のパイロットがいます。通常、オンショアのサポートなしでは3人です。

Snorre Bでは、SPRINT-Navが非常に価値のある投資であることを証明しています。 Merlin UCV R-ROVの場合、IKM Subseaには独自のナビゲーションシステムがあり、SPRINT-Navからナビゲーション座標文字列を取り込みます。これは、海底インフラストラクチャのマップと一緒に使用されます。 SPRINT-Navでは、以前のシステムでは測位が正確でも信頼性もなかったのに対し、Møllerは、パイロットはROVがどこにあるかを知っており、ROVはそれがどこにあるかを知っていると確信しています。ステーションキーピングも非常にうまく機能しており、SPRINT-Navのおかげです。

「このようなリモートコントロールを可能にするには、ステーションを維持する必要があります」とMøller氏は言います。 「通信が途絶えた場合、ステーションキープモードにできるはずです。そのため、ローカルパイロットが引き継ぐまでそこにあります。これはあまり頻繁に起こることではありませんが、将来、ROVが単独で機能する自動または自動化された機能を使用する場合、この機能が必要になります。」

「他のINSは機能しませんでした」と彼は続けます。 「パイロットは他のシステムと連携しており、これがうまく機能していることを知っています。彼らは駅の維持が良いと考えています。マニピュレーターで何かをしたいときにも役立ちます。現時点では、単純な作業には左マニピュレーターアーム(Atlas)を使用し、細かい作業にはシリングリグマスターアームを使用しています。ステーションキーピングモードでは、柔軟性が高まります。」

現在、Merlin UCV R-ROVが行う作業の大部分は、掘削および井戸関連、または生産用のバルブの開放です。つまり、作業のほとんどはSnorre B施設の設置面積内にあります。検査作業では、ROVが約300メートルまで出て、海上ライザーが吸引アンカーで海底に固定されている場所を検査しています。これらに移動するために、パイロットは現在、海底に沿ってライザーを追跡しています。しかし、視界が悪い場合、ナビゲーションシステムに自信を持って目的の場所に到達することが重要です。

ROVの世界におけるこの変革は始まったばかりです。できることは他にもあります。今日の調査作業は、固定点からのテザーの長さによって制限されているため、一部はテザーを削除しようとしています。 「テザーを取り外すことはできますが、バッテリーのサイズによって制限されます」とMøllerは指摘します。 「そのため、さまざまなことを行うためにさまざまな車両が必要になる場合があります。」これは、ナビゲーション用のSPRINT-Navがサポートする調査用のAUVや、より多くの機能を備えた大型車両が必要な常駐ROVのようなものです。 「これにはさまざまな方法があります」と、Møller氏は付け加えます。

ミッション中、UCVは海中ガレージから職場に戻り、帰国します。 (写真:IKM Subsea)

たとえば、誘導カプラを使用して海中の部品を交換できるようにすることで、車両の柔軟性を高めることができます。テザーがないと、システムはノードからノードに移動する可能性があります(再充電できる場所)。トランスポンダー、例えば。海底ケージ上のソナダインのコンパットは、ケージ内のスタンバイ位置へのROVの戻りを自動化でき、衝突防止システムでサポートできることを意味します。 SonardyneのBlueComm自由空間光モデムは、水を介したライブビデオ伝送も可能にします。

別のオプションは、ボートから必要な場所に配置して作業を行うためにそこに残しておくことができるバッテリーパック付きのケージで、地上のブイと4Gセルラーネットワークを介した陸上からの通信と制御が可能です。 「船舶には4〜5台のROVシステムを搭載できますが、これは単なる配送メカニズムに過ぎません」とMøller氏は言います。このシナリオでは、バックアップとしてオフショアパイロットが存在しないため、ステーションの維持はさらに重要です。

IKM Subseaが検討している他の領域には、海底世界のデジタルツインが含まれます。それは理想的なナビゲーションソリューションを作成します、とMøllerは言います。 SPRINT-Navは3Dソナーと一緒に位置を提供し、海底環境を再現できます。さらに、通信またはソナーが脱落した場合、SPRINT-NavはROVの場所の計算を続行できます。また、デジタルツインは、手順とトレーニングのシミュレーションをより簡単かつ現実的にし、実際のシステムでの時間を短縮します。

次のステップには、さらに自動化が含まれます。しかし、これは部分的に人間の挑戦です。 ROVパイロットは、これらのタスク自体を実行するために使用されます。彼らは、水の中にいる必要がある場所を見て感じることができることに慣れており、機械に頼ることを好む。しかし、変化が起こっている、とMøllerは言います。そして、マシンビジョン技術の使用を含む、タスクを自動化できるようになるにつれて、さらに多くが来るでしょう。車両にメッセージを送って、「西の駅#2に行き、このバルブの状態を確認してください」と言うだけで済みます。

IKM SubseaがROVとR-ROVをテストおよび保守しているBryneに戻ると、AKOFS Offshore用に2つの新しいUCVが構築されています。これらは、SPRINT-Navsを装備した船舶配備システムです。追加のリモートコントロールステーションも構築され、装備されています。

IKM Subseaは、電気R-ROV用の電動マニピュレーターや、これらのシステムをより効率的にする方法にも取り組んでおり、バッテリー寿命を延ばすことができます。これには、電気TMS、代替プロペラとバッテリー、電力管理システムが含まれます。

海底に配備されたシステムへの関心が高まるにつれて、そのようなシステムがより多く市場に登場し、ナビゲーションおよび通信技術によってサポートされるように進化します。


作家たち
アランマクドナルドは、ソナダインのセールスマネージャーです。 Sven Eivind TorkildsenはInnovaのセールスマネージャーです。

Categories: 技術, 装置