طريق إلى الإقامة

(الصورة: أولاف بروسيت)

لقد شهدت الأشهر الـ 12 الماضية مفهومًا متصورًا منذ فترة طويلة في البحر تحت سطح البحر ، مما يجعله في النهاية يسير في الاتجاه السائد. تبرز الفكرة الآن في محادثات كبار مسؤولي التكنولوجيا في الأحداث الصناعية الكبرى ، بدلاً من مجرد التركيز على الأحداث الجانبية الصغيرة تحت سطح البحر. ولكن هل الطريق إلى الأمام وعرة؟

بينما يتم الآن إثبات تقنيات الطائرات بدون طيار المقيمة تحت سطح البحر وإثباتها ومنح العقود الأولى ، ما زال من غير الواضح ما سيكون عليه المستقبل التجاري الفعلي.

الفكرة جذابة وجود روبوتات بحرية تحت سطح البحر بشكل دائم ، مما يقلل من الحاجة إلى الناس والسفن باهظة الثمن في الخارج والانبعاثات التي تنطوي عليها. وفقًا لـ Oceaneering ، تبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا لسفينة تعمل تحت الماء (ROV) عن بُعد حوالي 25500 طن متري. إن إسقاط إحدى طائرات E-ROV في مهمة مؤقتة من شأنه أن يخفض ذلك إلى 3600 طن متري. إن استخدام مركبة منتشرة بشكل دائم ، مثل سيارة Freedom ، سيؤدي إلى خفضها إلى 500 طن متري. قد يكون ذلك أيضًا أمرًا لا مفر منه حيث ينظر المسؤولون التنفيذيون عبر شركاتهم إلى فرص للتحديث وتحقيق الكفاءة من خلال الرقمنة والأتمتة والعمليات عن بُعد. بالنسبة إلى Equinor ، هذا عامل تمكين للمصانع الموجودة تحت سطح البحر. بالنسبة للآخرين ، فقد حان وقت روف في القرن الحادي والعشرين. على سبيل المثال ، أخبر جوستين رونس من TechnipFMC CTO شركة Offshore Europe أن تقنية ROV لم تتغير منذ عقود. لقد حان الوقت للبدء في استخدام تقنيات مثل رؤية الكمبيوتر في هذه الساحة ، كما يقول.

لقد تم اتخاذ خطوات. يجري بالفعل التحكم عن بعد في أنظمة ROV. تمتلك i-tech 7 ، وهي شركة Subsea 7 ، مراكز تحكم في النرويج والمملكة المتحدة ، كما تفعل شركات أخرى مثل Fugro و Oceaneering و IKM Subsea.

حقق البائعون أيضًا خطوات كبيرة في تطوير أنظمة مركبات جديدة لما يبدو أنه سوق جائع. في العام الماضي ، شهدت شركة الروبوتات الكهربائية تحت سطح البحر Saab Seaeye إظهار مركبة Sabertooth ذاتية الحكم تحت الماء (AUV) في مجال الشحن والاتصال الاستقرائي على محطة الإرساء تحت سطح البحر التابعة لـ Equinor - وهو أمر يأمل المشغل النرويجي أن يساعد في تشجيعه على تناول هذه التكنولوجيا ، مما يتيح للبائعين التركيز في تطوير السيارة ، إذا وافق الجميع على استخدام نفس تصميم الإرساء (تعمل Equinor مع Subsea Wireless Group ، أي SWiG و Deepstar ، على المعايير اللاسلكية والميكانيكية لهذه).

التقييس يمكن أن يفتح إمكانية تقديم خدمة Uber AUV - أو الروبوتات تحت سطح البحر عند الطلب -. صرح Pål Atle Solheimsnes ، المستشار الرئيسي للتدخل تحت سطح البحر للغوص وإصلاح خط الأنابيب ، لـ Offshore Europe: "إن الخطة مع UiD (بدون طيار التدخل تحت الماء) هي أن تكون خدمة Uber. نريد أن نشارك مع التراخيص الأخرى ، 1 ، 2 ، 3 ، التي تخدم منطقة بأكملها. علينا فقط اختبارها أولاً والحصول على محطة الإرساء في مكانها ومن ثم سنقدم هذه الخدمة. هذا جزء من الخطة الكبيرة ". أدلى جون برايان من شيفرون بتعليق مماثل في نفس الحدث. "ماذا عن UiD Uber؟ على مستوى الحوض ، تستثمر الشركات في الروبوتات المقيمة التي يمكن للجميع بعدها سحب تطبيقاتهم ومعرفة أيها متاحة؟ "

إذن ما الذي تم عمله؟ هناك الكثير من العمل في الحصول على الروبوتات لخدمة دائمة تحت سطح البحر. تعمل شركة Oceaneering للخدمات والتكنولوجيا في الولايات المتحدة الأمريكية في تشغيل مركبة Freedom الخاصة بها ، وقد تم استخدام نسخة منها على نطاق واسع لتطوير البرمجيات في النرويج ، ثم تم استعراضها أثناء أداء رسو السفن على SDS ، باستخدام الصوتيات والعلامات البصرية ورؤية الماكينة ، والمجال المغناطيسي للموصل الاستقرائي إلى المنزل في لوحة الإرساء. من المتوقع إجراء تجارب خارجية لسيارة واسعة النطاق في مشروع فحص خطوط الأنابيب في المملكة المتحدة هذا العام قبل أن تدخل حيز التشغيل التجاري. وفي الوقت نفسه ، تعمل Saipem بجد على سلسلة سيارات HyDrone ، والتي من المقرر نشر واحدة منها في حقل Njord Equinor بموجب عقد تجاري هذا العام. هناك شركة أخرى ، هي Subsea 7 ، لديها مركبة الفحص المستقلة (AIV) ، والتي أجرت فحصًا منظمًا لشجرة تحت البحر في "وضع الحكم الذاتي الكامل" ، بعد أن انتقلت هناك من تلقاء نفسها.

تم دفع الكثير من هذا النشاط - ولكن ليس جميعه - إلى Equinor ، التي دفعت مقابل بناء SDS ، مع تثبيت واحد في موقع اختبار قبالة Trondheim ، أحد المقرر في حقل Åsgard ، لاختبار نسخة مربوطة من مفهوم آخر - Eelume ، التي صممتها شركة مقرها تروندهايم - والثالثة تستخدم للاختبار من قبل Saipem قبل نشرها. من المفهوم أن الشركة تبحث عن امتلاك سبع شركات في مشروع توسعة Snorre من أجل تثبيت طائرات بدون طيار مقيمة. صرح رون آيس ، نائب رئيس Equinor ، بحدث مظاهرة للطائرات بدون طيار ، نظمته شركة Stinger AS ، وهي شركة متخصصة في تكنولوجيا المغمورة البحرية ، في النرويج العام الماضي ، أن هناك مجالات أخرى يتم بحثها عن UiDs ، بما في ذلك Johan Sverdrup و Johan Castberg و Bay du Nord. "ثم هناك جميع الحقول البنية التي يجب أن تدعمها بعض الطائرات بدون طيار ونحن بحاجة إلى النظر في كيفية قيامنا بذلك".

(الصورة: Eelume)

لكي يحدث هذا ، يجب أن تكون البنية التحتية في مكانها - مثل شبكات الطاقة ، وإعادة شحن المركبات - ويجب أن تكون المعدات الموجودة تحت سطح البحر ملائمة للمركبة. إذا نظرنا إلى المستقبل ، في عالم يمكن فيه لمركبات البائعين المختلفة أن ترسو في محطات الإرساء المختلفة ، كيف ستدار كيفية اتصالها بشبكات بيانات وتحكم مختلفة؟ هذا شيء كان يان كريستيان توريستاد من الإيكينور يفكر فيه.

"إذا كان لدي هاتف خلوي به اشتراك نرويجي ، فلا يزال بإمكاني السفر إلى أمريكا واستخدامه ، حتى لو كانت الخدمة غير متوفرة - لدينا اتفاقات. من خلال محطة الإرساء الموحدة ، يمكنني الحصول على الطاقة والاتصالات ومن ثم مزود الخدمة الذي يتأكد من أنه في حالة توصيل قاعدة توصيل طائرة بدون طيار في محطة إرساء Equinor بغرفة التحكم الصحيحة ، "كما يقول. "إذا ذهبت إلى محطة إرساء Shell ، فهل ستظل تحصل على نفس غرفة التحكم؟ يجب النظر في تكنولوجيا المعلومات والخدمات والهندسة المعمارية في الخلفية. انها جزء من اللغز. يمكن أن يكون مكافئًا لبطاقة SIM ، وإثبات من يقوم بالاتصال ، ثم تدفق ديناميكي للبيانات إلى حيث يحتاج إلى الانتقال ؛ السحابة ، غرفة التحكم ، المشغل ، إلخ. "

كيف يمكنك بعد ذلك تحديد أولوية النطاق الترددي وضمان أمان البيانات؟ كيف يعمل هذا تجاريا؟ قد يكون هناك حتى رسوم لمركبة لرسو السفن ورسوم في محطات الإرساء المختلفة ، كما يقترح. أجب على هذه الأسئلة و "بعد ذلك يمكنك الحصول على Uber AUV والاستفادة العالية لأنه يمكنك التبديل من مهمة إلى أخرى وبين الشركات" ، كما يقول Torvestad. "فقط تخيل لو كان لدينا عدد كاف من المشغلين أحدهم NCS (باستخدام طائرات بدون طيار) حيث نحصل على كتلة حرجة وإدارة التقييس ميكانيكياً وكهربائيًا وتكنولوجيا المعلومات." هذا على افتراض أن الجميع سعداء بمواكبة محطات الإرساء الموحدة نفسها.

محطة الإرساء تحت سطح البحر "المفتوحة القياسية" (الصورة: المنطق الأزرق)

حتى مع ذلك ، هل ستعمل النماذج التجارية؟ يمكن أن يؤدي نجاح هذا المفهوم إلى بعض التغييرات المهمة في كيفية إجراء العمليات تحت سطح البحر. وقال ستيفن جراي ، الرئيس التنفيذي لشركة ROV لخدمات شركة ROV التي تتخذ من المملكة المتحدة مقراً لها ، أثناء مؤتمر Subsea UK's Underwater Robotics الذي عقد في أبردين: "نحن على حافة بعض التغييرات الكبيرة في صناعتنا". يوحي جراي أن التغيير سيعكس التغيير الذي حدث بالفعل في صناعات أخرى ، مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية (اعتقد الهواتف المحمولة وما حدث لنوكيا عندما خرجت شركة أبل من أي مكان).

مما يترك المزيد من الأسئلة. علق جيم جاميسون ، مدير الإستراتيجية والتقنية ، مدير التطوير i-Tech 7 ، في حدث Underwater Robotics بأنه مع زيادة الأتمتة ، يتحمل مخاطر أي ضرر تحدثه هذه المركبات ومتى تحتاج أو لا تحتاج إلى إنسان في عقدة؟ وقال ستيفان ليندو ، مدير التكنولوجيا الناشئة في أوروبا في Oceaneering ، في نفس الحدث: "ليس تطوير التكنولوجيا هو الذي يتخلف ، إنه التطوير التجاري لاستغلاله. الصراع هو إيجاد قيمة تجارية ". قد لا تكون بعض الحقول كثيفة بما يكفي لنظام منطقي. لكن ، عندما تنظر إلى خرائط الحقول في منطقة ما ، هناك كثافة لكن الحقول يديرها العديد من المشغلين المختلفين ، كما يقول. يقول: "هذا سيكون له معنى كبير إذا تمت مشاركته مع الجميع". كما يقول ، إنه لتفقد البنية التحتية الكثيفة لمزارع الرياح البحرية ، قد يكون من المنطقي أيضًا. ولكن ، "يجب تغيير العقليات حول كيفية القيام بالأشياء وتكلفة الدوافع".

هناك أيضًا طرق أخرى يمكن اتخاذها. بينما كان Rounce حريصًا على تعزيز تقدم المركبات التي تعمل تحت سطح البحر ، قامت شركته أيضًا بدمج الروبوتات - أو بشكل أكثر تحديداً الميكاترونيك - في البنية التحتية تحت البحر. في أغسطس 2018 ، قامت TechnipFMC ، التي استحوذت على مناور ومصنع ROV Schilling Robotics من خلال استحواذها على FMC Technologies في عام 2017 ، بتركيب مشعب آلي مدمج في مشعب برازيلي لأربعة فتحات تعمل بالماء. تم تثبيت الذراع الآلية لاحقًا. يمكن أن يعمل 30 صمامًا (والتي قد يحتاج كل منها إلى مشغل) ويمكنه القيام بـ 30،000 دورة ، كما يقول Rounce. تم تشغيل الذراع الآلية لمدة أربعة إلى خمسة أشهر دون إصدار ، ثم تم استرجاعها لقياس تأثير النشر طويل الأجل في بيئة تحت البحر آنذاك. كان من المقرر إعادة تثبيته في وقت لاحق من عام 2019. كما يتم تثبيت مشعب ثاني. يقول رونس: "أعتقد أننا نخدش سطح الفرص في هذه المناطق فقط".

من شأنه أن يفتح آخر يأخذ على موضوع الروبوتات المقيم. أي مفهوم - حتى مقدار الأنظمة والمركبات وحتى محطات الإرساء - يفوز بعد. في حين أن Equinor قد عززت رؤيتها ، لم يكن المشغلون الآخرون صوتيًا. الخطر هو أنهم يخرجون بمتطلبات مختلفة وأنه لا توجد مركبة واحدة تلبي متطلبات مشغل واحد. مما سيحد من السوق. يقول ليندو: "سيكون من المثير للاهتمام أن نرى في غضون 10 سنوات ما إذا كان أي شخص على حق". في الواقع.

(الصورة: ترانسمارك البحر)

يصنع علاقات
قامت Transmark Subsea النرويجية ، التي اشترت WiSub ومقرها Bergen في العام الماضي ، بتطوير Torden 3kW موصل الطاقة والاتصالات بدون أسلاك ، بأسلوب محول مسطح ، للاستخدام في المركبات المقيمة أو محطات الإرساء UiD. بدأ تطويره ، الذي يتضمن بعض التسامح مع الفجوة ، في إطار مشروع مشترك للصناعة يشمل الإيكينور ومصنعي السيارات المقيمين. يُنظر إلى 3kW على تلبية احتياجات المركبات المقيمة ، بما في ذلك عند العمل مع أنظمة طاقة DCFO (طاقة التيار المستمر ، وأنظمة كابل الاتصالات الضوئية التي نظرت إليها Equinor).

وتمتلك الشركة أيضًا نظام Fonn ، نظام 250 واط ، و Maelstrom ، عند 1000 واط في العام الماضي ، قبل الشراء ، سلمت WiSub و Transmark المنتج إلى Equinor لمحطات الإرساء التابعة لها. وتأمل الشركة في الفوز بعقد بناء سبع محطات لرسو السفن لمشروع توسيع Snorre المخطط.

(الصورة: مصلحة الارصاد الجوية)

التفكير من خارج منطقة الجزاء
بدأت جميع الأنظمة الكهربائية في تحرير الشركات من العوامل التقليدية الصارمة التي تأخذها روف. مع تسخير وحدات أكثر مرونة ، يمكن بناء المركبات من لبنات البناء الموحدة.

تقدم Saab Seaeye ضوضاء في هذا الاتجاه ، مستخدمة الذكاء الذي تقوم بتطويره لصالح Sabertooth للسيارات الكهربائية الجديدة.

شركة أخرى تتطلع لدخول مساحة مركبة المقيم هي مصلحة الارصاد الجوية. في العام الماضي ، أطلقت كوانتوم إيف روف. على الرغم من أن Quantum EV ROV تصدرت عناوين الصحف ، إلا أن ما أطلقته SMD كان عبارة عن مجموعة تكنولوجية ، بدلاً من ROV واحدة ، بناءً على إطار مفتوح للكهرباء لأي مركبة شكل مطلوبة والتي يمكن تكييفها لمجموعة متنوعة من العمليات المربوطة أو غير المربوطة.

قال مارك كولينز ، مدير SMD للتكنولوجيات عن بُعد والحكم الذاتي ، إن العمل الذي استمر أربع سنوات قد تم تصميمه ، والذي سيكون متاحًا كمنتج في عام 2020 - ولكن سيتم استخدامه أيضًا كأداة تسخير لأنظمة عوامل الشكل الأخرى ، مثل AUVs بسبب وحداته.

يقول كولينز إن Key كانت تعمل بكامل طاقتها باستخدام نظام الدفع الكهربائي 25kW DC المصمم في المنزل ، لجعله أكثر ملاءمة للبيئة ولكنه أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، مقارنةً بالأنظمة التي تعمل هيدروليكيًا. يتضمن ذلك محركًا جديدًا ، قائمًا على صندوق تروس مغناطيسي مغلق مع جزأين متحركين ، ونظام نقل عالي الجهد الكهربي الجديد. وهذا يعني أنه يمكن استخدام أحجام أصغر ذات قطر أصغر وتصل إلى 6000 متر ، مما يوفر الطاقة لنظام التيار المستمر ذي الحلقة 680 فولت والذي يسمح بأنظمة التوصيل والتشغيل.

لقد تم تصميمه للعمل بربطه أو ربطه ببطارية كنظام مقيم أو تم نشره من سفن مأهولة أو غير مأهولة. ويهدف التصميم إلى السماح بسهولة دمج التقنيات المستقبلية ، مثل التطورات في الذكاء الاصطناعي.

يقول كولينز إن EV سيكون له قوة دفع أكبر بنسبة 20٪ وأجزاء متحركة أقل بنسبة 50٪ مقارنة بالأنظمة الهيدروليكية. كما أنها أصغر حجمًا بنسبة 20٪ وأخف وزناً بنسبة 20٪ ، بحيث يمكن تشغيلها من السفن الصغيرة. تم تطوير وحدة طاقة هيدروليكية لاستخدام الأدوات الهيدروليكية - حتى يتم تطوير الأدوات الكهربائية بالكامل - باستخدام محركات الدوران الجديدة DC ووحدات التحكم الهيدروليكية الجديدة. عندما تأتي الأدوات الكهربائية ، سيتم تخزينها على السيارة في المساحة التي يتم تحريرها عن طريق إزالة المكونات الهيدروليكية ، بدلاً من الاضطرار إلى إضافة ألواح التزلج.

يقول كولينز: "إن التكنولوجيا عبارة عن عائلة مكونة من لبنات بناء صناعية لماكينات تحت سطح البحر". هذه قابلة للتطوير ويمكن تجميعها لتشكيل آلات مختلفة. لقد أنشأنا ROV من فئة العمل باستخدام التكنولوجيا الخاصة بالإطلاق الأولي ، ولكن ذلك لأنه مألوف. كان بإمكاننا إنشاء طائرة بدون طيار للتدخل تحت الماء أو أي نوع آخر من المركبات ".

(الصورة: تيليدين)

تحت سطح البحر الشحن الزائد
طورت Teledyne "Subsea Supercharger" المستندة إلى خلايا الوقود لتوفير الطاقة عن بعد للمركبات المقيمة تحت سطح البحر - أو أي شيء آخر يحتاج إلى طاقة في قاع البحر. كانت الشركة تصنع خلايا وقود لسنوات ، وبينما يمكنها صنع العديد من الأنواع المختلفة للعديد من المركبات الموجودة تحت سطح البحر هناك ، اعتقدت الشركة أنه سيكون من المناسب أيضًا امتلاك واحدة يمكن للعديد من المركبات استخدامها ، الدكتور توماس فالديز ، Teledyne مدير الهندسة الكيميائية في اجتماع لجمعية تكنولوجيا المياه في أبردين. وقال فالديز: "معظم العملاء لا يريدون نظامًا سطحيًا ، إنهم يريدون إيقاف السيارة ولديهم نظام يمكنه الانتقال إليه وشحنه". وقال فالديز إن هذه التقنيات - المركبات المقيمة - لا تزال ناشئة إلى حد ما ، لذا نظرت Teledyne إلى التطبيقات الأخرى ، مثل المناطق التي قد تحتاج فيها أنظمة تحت سطح البحر إلى طاقة إضافية - حيث توجد احتياجات حقل براون للحصول على الطاقة للحقن أو التعزيز أو المشكلات المتعلقة بالفم السريري.

Valdez هو عالم كهربي يعمل في الفضاء لمدة 25 عامًا ، في أنظمة الطاقة مثل المولد الكهروضوئي للنظائر المشعة (RTG) الموجود على كوكب المريخ. ولكن ، بينما تعمل RTGs جيدًا في الفضاء ، فإنها تتطلب استخدام البلوتونيوم. لذلك ، ركزت Teledyne ، تحت سطح البحر ، على خلية وقود غشاء التبادل البروتوني (PEM) - وهي تقنية طورها آخرون أيضًا للاستخدام مع المركبات تحت الماء الكبيرة غير المأهولة.

في خلية وقود PEM ، يتم تغذية الهيدروجين والأكسجين إلى المنحل بالكهرباء بغشاء البوليمر ، والأقطاب الكهربائية المستندة إلى البلاتين ، لتوليد الطاقة مع الحرارة والماء كمنتج ثانوي. يقول فالديز: "كانت التكنولوجيا موجودة منذ الخمسينيات ، لكنها كانت باهظة الثمن ولذلك لم يتم إقلاعها". "لقد بدأ يحدث مع أنظمة كبيرة ، مثل القطارات ، ولكن ليس النقل الشخصي." تباين هذه التكنولوجيا هو خلية وقود مفاعل يحركها القاذف (EDR). لا يحتوي هذا على أجزاء متحركة ، بدلاً من ذلك باستخدام تغيير في ضغط خلايا الوقود ، أثناء عملية إنتاج الطاقة ، للسماح بالدوران المتفاعل وإزالة الماء الناتجة عن المنتج. يتم وضع نسخة تحت سطح البحر قادرة على توفير 8 كيلو واط ساعة في وعاء الضغط مع نظام طرد المياه - المكون الجديد الوحيد للاستخدام تحت سطح البحر - لأنه يحتاج إلى العمل في 5 رطل لكل بوصة مربعة. كانت الوحدة ، التي كانت الأخيرة في ستافنجر (حيث تأمل Teledyne في العثور على تجارب) ، تزن 1.2 طن وتضم موصلات Teledyne wet mate ومودم Teledyne Benthos الصوتي. وقال فالديز إن الوحدات التي توفر طاقة أكبر من 1 ميجاوات في حجم حاوية ISO 20 قدم قابلة للتبديل السريع للتزود بالوقود حتى 30 مرة لكل منها قبل الحاجة إلى إعادة البناء ؛ بدلاً من التزود بالوقود تحت سطح البحر ، يمكن فقط تبديلها. كانت وحدة الاختبار من خلال اختبار الاهتزاز ، وضع الفشل الكامل وتحليل الآثار ، في 20 إلى 70 درجة مئوية ، واختبار محاكاة في 1000 متر في 1500 رطل. تتمثل الخطوة التالية في Teledyne في التأهل إلى 1000 متر وربما 2000 متر.