居住地への道

エレイン・マスリン • 4 3月 2020

（写真：Olav Bruset）

過去12か月間、フィールド常駐の海底で長い間想定されていたコンセプトがついに主流になりました。このアイデアは、小規模な海中イベントの焦点にとどまるのではなく、主要な業界イベントで最高技術責任者による講演で取り上げられています。しかし、先の道はでこぼこになりますか？

新しい海底居住ドローン技術は現在、実証、実証され、最初の契約が授与されていますが、実際の商業的未来がどうなるかはまだはっきりしていません。

このアイデアは魅力的です。海中ロボットを恒久的に海底に設置することで、沖合の人々と高価な船舶の必要性とそれに伴う排出を削減します。 Oceaneeringによると、遠隔操作の水中車両（ROV）船の年間CO2排出量は約25,500トンです。一時的な任務でE-ROVの1つをドロップすると、3,600トンに削減されます。 Freedom車両などの永続的に配置された車両を使用すると、500トンに削減されます。また、経営陣が企業全体でデジタル化、自動化、リモート操作による近代化と効率化の機会を探す際にも避けられないでしょう。 Equinorの場合、これは海底工場のイネーブラーです。他の人にとっては、ROVが21世紀に入った頃です。たとえば、TechnipFMCのCTOであるJustin Rounceは、ROV技術が何十年も変わっていないことをOffshore Europeに伝えました。彼は、この分野でコンピュータービジョンのような技術を使い始める時が来たと言います。

手順が完了しました。 ROVシステムのリモート制御はすでに行われています。 Subsea 7の企業であるi-tech 7は、Fugro、Oceaneering、IKM Subseaなどの他の企業と同様に、ノルウェーと英国にコントロールセンターを持っています。

ベンダーはまた、空腹の市場のように見える新しい車両システムの開発に大きな進歩を遂げました。昨年、海底電気ロボティクス企業のSaab Seaeyeは、Equinorの海底ドッキングステーション（SDS）で誘導充電と通信を行うSabertooth自律型水中車両（AUV）のデモを行いました。車両開発に関して、誰もが同じドッキング設計を使用することに同意する場合（Equinorは、これらの無線および機械規格でSubsea Wireless Group（SWiG、Deepstar）と協力してきました）。

標準化により、Uber AUV（またはオンデマンドの海中ロボット）サービスを提供する可能性が開かれます。 PålAtle Solheimsnes、海底介入、ダイビング、パイプライン修理のリーディングアドバイザーは、オフショアヨーロッパに次のように語っています。「UiD（水中介入ドローン）の計画は、Uberサービスであるべきだということです。私たちは、1つのエリア全体にサービスを提供する他のライセンス1、2、3と共有したいと考えています。最初にそれらをテストし、ドッキングステーションを設置するだけで、そのサービスを提供できます。それは大きな計画の一部です。」シェブロンのジョン・ブライアンは同じイベントで同様のコメントをしました。「UiD Uberはどうですか？流域全体で、企業は常駐ロボットに投資し、誰もがアプリを使用して、利用可能なロボットを確認できますか？」

それで、何が行われましたか？恒久的な海中サービスのためにロボットを所有することになる多くの仕事があります。米国の海底サービスおよび技術企業であるOceaneeringは、ノルウェーでの集中ソフトウェア開発に使用されているスケールバージョンのFreedomビークルに作業を投入し、音響、視覚マーカー、マシンビジョンを使用してSDSでのドッキングの実行も実証しました。ドッキングプレートに接続する誘導コネクタの磁場。英国のパイプライン検査プロジェクトでの本格的な車両のオフショア試験は、商用運転に入る前に今年予定されています。一方、サイペムは、HyDroneシリーズの車両に懸命に取り組んでおり、その1つは、今年の商業契約に基づいて、エクイノールのニヨルドフィールドで展開される予定です。別の会社であるSubsea 7には自律検査車（AIV）があり、「完全自律モード」で海中ツリーの構造検査を実行し、独自にナビゲートしました。

すべてではありませんが、この活動の大部分は、エクイノールによって推進されました。エクイノールは、SDSの建設費用を支払い、トロンヘイムのテストサイトに設置しました。トロンハイムに本拠を置く会社によって建設されたEelume – 3番目はSaipemの展開に先立ってテストに使用されています。同社は、常駐ドローンを設置するために、Snorre拡張プロジェクトに7つを追加することを検討していると理解されています。 EquinorのVPであるRune Aaseは、昨年ノルウェーの海底技術専門会社Stinger ASが主催するドローンデモンストレーションイベントで、Johan Sverdrup、Johan Castberg、Bay du Nordなど、他の分野がUiDで検討されていると語った。「それから、いくつかのドローンでサポートされるべきすべてのブラウンフィールドがあり、それをどうするかを検討する必要があります。」

（画像：Eelume）

これを実現するには、電力ネットワークなど、車両を充電するためのインフラストラクチャを整備する必要があり、海中機器は車両に優しい必要があります。将来、異なるベンダーの車両が異なるドッキングステーションにドッキングできる世界では、それらが異なるデータおよび制御ネットワークにどのように接続されて管理されるのでしょうか。これは、EquinorのJan Christian Torvestadが検討していることです。

「ノルウェーのサブスクリプションで携帯電話を持っている場合、サービスがそこにないプロバイダーであっても、アメリカに旅行してそれを使用することができます。契約があります。標準化されたドッキングステーションを使用すると、Equinorドッキングステーションのドローンドッキングが適切な制御室に接続されていることを確認して、電力、通信、そしてサービスプロバイダーを得ることができます」と彼は言います。「シェルドッキングステーションに行く場合でも、同じコントロールルームを使用できますか？バックグラウンドでのサービスITとアーキテクチャを考慮する必要があります。それはパズルの一部です。 SIMカードに相当し、誰が接続するかを証明し、次にデータの流れが必要な場所に動的に流れます。クラウド、制御室、オペレーターなど」

次に、帯域幅に優先順位を付けてデータのセキュリティを確保するにはどうすればよいですか？これは商業的にどのように機能しますか。車両が異なるドッキングステーションでドッキングして充電するための料金さえあるかもしれない、と彼は示唆しています。これらの質問に答え、「ミッション間および企業間で切り替えることができるため、Uber AUVと高い利用率を得ることができます」とTorvestad氏は言います。「（ドローンを使用して）NCSに十分な数のオペレーターがいて、クリティカルマスを取得し、機械的、電気的、ITで標準化を管理していると想像してください。」これは、誰もが同じ標準化されたドッキングステーションを喜んで利用できることを前提としています。

「オープンスタンダード」海中ドッキングステーション（画像：Blue Logic）

それでも、商用モデルは機能しますか？この概念が成功すると、海底での運用方法が大きく変わる可能性があります。英国に本拠を置くROVサービス会社ROVOPのCEO、Stephen Grayは、Subsea UKのアバディーンで開催されたUnderwater Roboticsカンファレンスで、「私たちは業界のいくつかの大きな変化の端にいます」と述べました。グレイは、この変更が、電気通信などの他の業界ですでに起こっている変更を反映することを示唆しています（携帯電話や、Appleがどこからともなく出てきたときにノキアに何が起こったかを考えてください）

さらに質問があります。 i-Tech 7、開発マネージャー、戦略および技術のジム・ジェイミーソンは、Underwater Roboticsイベントで、自動化が進むと、これらの車両による損傷のリスクを負い、いつ必要になるのか、または必要ないのかをコメントしました。ループ？ Oceaneeringのヨーロッパの新興テクノロジーディレクターであるSteffanLindsøは、同じイベントで次のように語っています。「遅れているのはテクノロジー開発ではなく、それを活用するのは商業開発です。闘争は商業的価値を見つけることです。」一部のフィールドは、常駐システムが意味を成すほど密度が高くない場合があります。しかし、エリア内のフィールドのマップを見ると密度はありますが、フィールドは多くの異なるオペレーターによって実行されている、と彼は言います。「すべての人と共有されていれば、これは非常に理にかなっています」と彼は言います。彼は、高密度の洋上風力発電施設のインフラを検査することには意味があると考えています。しかし、「考え方は物事を行う方法を変え、ドライバーにコストをかける必要があります。」

他にも取れるアプローチがあります。 Rounceは海中車両の進歩を促進することに熱心でしたが、彼の会社はロボット工学、具体的にはメカトロニクスを海底インフラストラクチャに組み込んでいます。 2018年8月、TechnipFMCは、2017年にFMC Technologiesを買収してマニピュレーターとROVメーカーのSchilling Roboticsを買収し、ブラジルの4スロット水交互ガスマニホールドにコンパクトなロボットマニホールドを設置しました。ロボットアームは後に設置されました。 30個のバルブ（それ以外の場合はそれぞれアクチュエータが必要）を操作でき、30,000サイクルを実行できます、とRounceは言います。ロボットアームは問題なく4〜5か月間動作し、その後回収されて、海中環境での長期展開の影響を測定しました。 2019年後半に再インストールされる予定でした。2番目のマニホールドもインストールされています。「これらの分野でのチャンスの表面をひっかいているだけだと思います」とラウンスは言います。

それは常駐ロボット工学のテーマの別のテイクを開くでしょう。どのコンセプトが、常駐システム、車両、さらにはドッキングステーションでさえ、勝つかはまだわかりません。 Equinorはそのビジョンを推進してきましたが、他のオペレーターはそれほど積極的ではありませんでした。リスクは、それらが異なる要件で出てくることであり、単一の車両が単一のオペレーターの要件を満たさないということです。市場を制限するだろう。「誰かが正しければ10年後に見るのは面白いでしょう」とLindsø氏は言います。確かに。

（写真：Transmark Subsea）

接続する
ノルウェーのTransmark Subseaは、昨年ベルゲンに拠点を置くWiSubを買収し、常駐車両またはUiDドッキングステーションで使用するためのフラットトランスデューサスタイルのTorden 3kWピンレス電源および通信コネクタを開発しました。いくつかのギャップトレランスを含むその開発は、Equinorと居住車両メーカーが関与する業界共同プロジェクトの下で開始されました。 3kWは、DCFO電源システム（DC電源と光ファイバー通信ケーブルシステムの組み合わせ、Equinorが検討している場合）を含む常駐車両のニーズを満たすと見られています。

同社はまた、250 WシステムのFonnシステムと1,000 WのMaelstromを所有しています。昨年、買収前に、WiSubとTransmarkはドッキングステーション用にEquinorに製品を納入しました。同社は、計画されているSnorre拡張プロジェクトの7つのドッキングステーションを建設する契約を獲得したいと考えています。

（写真：SMD）

箱から出して考える
すべての電気システムは、ROVが従来採用していた従来の厳格なフォームファクターから企業を解放し始めています。より柔軟なモジュラーハーネスを使用すると、標準化されたビルディングブロックから車両を構築できます。

Saab Seaeyeは、新しい電気自動車のSabertooth向けに開発しているスマートを使用して、この方向で騒ぎ立てています。

常駐車両スペースへの参入を検討しているもう1つの企業はSMDです。昨年、Quantum EV ROVを発売しました。 Quantum EV ROVが注目を集めましたが、SMDが立ち上げたのは、単一のROVではなく、一連のテザーまたはアンテザー操作に適応できるあらゆる形状の車両のオープンエレクトリックフレームワークに基づくテクノロジースイートでした。

SMDのリモートおよび自律技術担当ディレクターであるマーク・コリンズは、4年間の作業が2020年に製品として提供される設計に組み込まれたが、AUVなどの他のフォームファクタシステムのハーネスとしても使用されると述べました。そのモジュール性のため。

社内で設計された25kW DC電気推進システムを使用して、油圧駆動システムと比較して環境に優しいだけでなくエネルギー効率を高めるために、キーは全電気式でした。これには、2つの可動部のみを備えた密閉型磁気ギアボックスに基づく新しいスラスタと、新しいHV DC伝送システムが含まれます。つまり、より小さな直径のアンビリカルを使用でき、最小6,000メートルで、プラグアンドプレイシステムを可能にする680ボルトリングメインDCシステムに電力を供給できます。

常駐システムとして、または有人または無人の船舶から配備されたバッテリーでテザーまたはアンテザーで動作するように設計されています。また、この設計は、人工知能の開発など、将来の技術を簡単に組み込むことを目的としています。

コリンズは、油圧システムと比較して、EVの推力が20％増加し、可動部品が50％減少すると言います。また、20％コンパクトで、20％軽量であるため、小型の容器から操作できます。新しいDCスラスタモーターと新しい油圧制御ユニットを使用して、油圧ツールを使用するための油圧パワーユニットが開発されました。電動工具が来たら、スキッドを追加する代わりに、油圧装置を取り外して、空いたスペースの車両に保管することができます。

「このテクノロジーは、海中機械用の工業化されたビルディングブロックのファミリーです」とコリンズは言います。「これらはスケーラブルであり、さまざまなマシンを形成するためにまとめることができます。私たちは最初の打ち上げのテクノロジーを使用してワーククラスROVを作成しましたが、それは使い慣れているからです。水中介入ドローンまたは別のタイプの乗り物を簡単に作成できたでしょう。」

（画像：テレダイン）

海中過給
テレダインは、燃料電池ベースの「海中スーパーチャージャー」を開発し、海底居住車両または海底で電力を必要とする他のあらゆるものに遠隔電力を供給しています。同社は長年にわたり燃料電池を製造しており、大量の海中車両用に多くの異なるタイプを製造することができますが、同社は多くの車両が使用できるものを持っていることもきちんと考えていました、トーマス・バルデス博士、テレダイン、化学工学部長は、アバディーンで開催された水中技術協会の会議で語った。「ほとんどの顧客は、地上システムを望んでおらず、車両を置いて、充電して充電できるシステムにしたい」とバルデス氏は語った。これらの技術（常駐車）はまだかなり初期の段階であるため、テレダインは、海底システムに追加の電力が必要な場合など、他のアプリケーションを検討しました。

Valdezは、火星探査機に搭載されている放射性同位体熱電発電機（RTG）などの電力システムで、過去25年間宇宙で働いていた電気化学者です。しかし、RTGは宇宙ではうまく機能しますが、プルトニウムの使用が必要です。したがって、海底では、テレダインはプロトン交換膜（PEM）燃料電池に焦点を当てました。これは、他の大型の無人水中車両で使用するために開発された技術です。

PEM燃料電池では、水素と酸素が高分子膜電解質と白金ベースの電極に供給され、熱と水を副産物として発電します。「このテクノロジーは1950年代から存在していましたが、高価であったため、外に出ることはありませんでした」とValdez氏は言います。「列車などの大きなシステムで発生し始めていますが、個人輸送では発生していません。」この技術のバリエーションは、エジェクター駆動リアクター（EDR）燃料電池です。これには可動部分がなく、代わりに、発電プロセス中に燃料電池圧力の変化を使用して、反応物の循環と水副産物の水分除去を可能にします。 8 kWhrの出力を提供できる海底バージョンは、5 psigで動作する必要があるため、海底で使用するための唯一の新しいコンポーネントである水排出システムを備えた圧力容器に収められています。スタバンゲルに最後にあったユニット（テレダインは試験を希望している）の重量は1.2トンで、テレダインウェットメイトコネクタとテレダインベントス音響モデムが組み込まれています。 Valdez氏によると、20フィートのISOコンテナのサイズ内で1 MWhrを超える電力を供給するユニットは、ホットスワップ可能であり、再構築が必要になる前に最大30回燃料を補給できます。海底に燃料を補給する代わりに、交換することができます。テストユニットは、-20〜70℃での振動テスト、完全な故障モードと影響分析、および1,500 psiで1,000 mでのシミュレーションテストを実施しました。 Teledyneの次のステップは、最低1,000メートル、場合によっては2,000メートルまでの資格を取得することです。

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