Autonomia marinha acima e abaixo da água

Elaine Maslin • 11 fevereiro 2020

L3 Harris C-Worker 7 do Reino Unido trabalhando com um ROV na costa sul do Reino Unido. Fotos da L3 Harris UK.

A Marine Tech forneceu sistemas RSV-ROV à IMODCO para operações de inspeção de bóias CALM. Foto da IMODCO.

Sistemas autônomos marítimos e combinações de tais sistemas estão sendo cada vez mais testados no espaço offshore. Elaine Maslin analisa como os sistemas híbridos remotos e autônomos estão sendo testados.

Conceitos como veículos submarinos residentes, para inspeção, reparo e manutenção, são opções atraentes, mas não os únicos sendo testados. A implantação de veículos operados remotamente (ROVs) a partir de embarcações de superfície não tripuladas (USVs) também está sendo testada e colocada em uso. É outra maneira de afastar os operadores, centralizar as operações e cortar custos e pegadas ambientais. Mas há um caminho a percorrer até que esses sistemas possam enfrentar as duras condições de pessoas como o Mar do Norte.

Primeiros adotantes
A empresa francesa Marine Tech combina recursos de USV e ROV, com sucesso comercial desde 2017. Os responsáveis pela empresa, fundada em 2014, fornecem o que chamam de navios remotos de superfície (RSVs) para o setor de petróleo e gás desde 2012, em operações de pesquisa marítima no Oriente Médio.

A Marine Tech começou a investigar a possibilidade de adicionar recursos de ROV a seus RSVs em 2016, por meio de um projeto com a equipe de Pesquisa e Mergulho da Companhia Nacional de Construção de Petróleo (NPCC) de Abu Dhabi. A NPCC queria uma solução para missões de pesquisa e monitoramento, inclusive em áreas perigosas ou restritas, que pudessem iniciar e recuperar um ROV.

L3 Harris C-Worker 7 do Reino Unido trabalhando com um ROV na costa sul do Reino Unido. Fotos da L3 Harris UK.

Magali Mouries, co-fundador da Marine Tech e também gerente comercial, diz: “Eles queriam economizar custos e melhorar a segurança do pessoal e dos mergulhadores, além de reduzir os meios técnicos que precisam implantar para realizar essas missões. Um RSV substitui mergulhadores e embarcações e todas as equipes necessárias para realizar essas missões convencionais. ”

O resultado foi o uso do RSV Sea Observer de 4,2 m de comprimento e 2,1 m de largura com eco sonda de feixe múltiplo e um ROV Teledyne Seabotix vLBV300 a bordo, para inspeção visual. O RSV alimentado por bateria, com resistência de 24 horas e pode viajar a 10 nós, foi equipado com um guincho, sistema de tensionamento e uma plataforma articulada para a implantação do ROV, até 100 m de profundidade de água. O comando e o controle são via UHF, usando os mesmos sistemas implantados em toda a frota de RSV da Marine Tech, com Wi-Fi para recuperar dados gravados pelos sensores a bordo. A comunicação entre o ROV e o RSV fazia parte do desenvolvimento, assim como o piloto automático com a manutenção da posição do gerenciamento de tether do RSV e do ROV.

Após demonstrações em 2017, o RSV, que atualmente pode operar em até 1,8 milhão de mares, tornou-se o primeiro RSV (ou ASV / USV) a ser usado no exterior, diz Mouries. Ele foi usado no campo de Zakum, a 16 km de Abu Dhabi, inspecionando o oleoduto, fazendo levantamentos batimétricos e implantando o ROV para uma inspeção detalhada, se algo fosse descoberto. Desde então, trabalha para a NPCC, diz Mouries, oceanógrafo em treinamento, com 12 anos de experiência no ambiente marinho e na poluição marinha.

Enquanto o veículo é capaz de operar por 24 horas, incluindo o consumo de energia do ROV, muitas vezes não é realmente usado por tanto tempo, diz Mouries, porque os trabalhos de levantamento / hidrografia não precisam ser realizados continuamente, durante todo esse tempo.

"Este é o primeiro e acho que ainda o único, com um irmão mais novo, o RSV Sea Observer Compact, operando", acrescenta Mouries. De fato, após o trabalho com a NPCC, em 2018, a Marine Tech também entregou um RSV Sea Observer Compact, com 3,2 m de comprimento, com um BlueROV2 a bordo da IMODCO (uma empresa de tecnologia de terminal de carregamento offshore de propriedade da empresa de tecnologia de produção flutuante SBM Offshore) . Para o IMODCO, ele está sendo usado como parte da manutenção de bóias de carga / descarga offshore, incluindo levantamentos de linhas de amarração simples. Novamente, ele ainda está sendo usado desde que entrou no trabalho, dois anos atrás.

"Trabalhamos há quase 10 anos nesse campo", diz Mouries. “Produzimos mais de 10 plataformas na Europa, Oriente Médio e Ásia, e é por isso que podemos desenvolver esse tipo de plataforma.” Para que mais empresas adotem essas tecnologias, as mentalidades precisam mudar, diz ela. “A indústria precisa estar pronta para mudar seu processo de trabalho e leva tempo para fazer isso. O mercado está se desenvolvendo agora, no entanto. Mentes estão mudando. ”

A Marine Tech forneceu sistemas RSV-ROV à IMODCO para operações de inspeção de bóias CALM. Foto da IMODCO. Aumentando a autonomia em ambientes mais severos
De fato, a BP tem observado essa tecnologia. A empresa, que fala de uma meta de ter 100% de suas atividades de inspeção submarina com sistemas não tripulados até 2025, apoia o fabricante de USV do Reino Unido L3Harris UK em um projeto chamado ARISE. Significa Sistema de Intervenção Robótica Autônoma para Ambientes Marítimos Extremos, um projeto parcialmente financiado pela Innovate UK que envolveu a Universidade de Exeter como parceiro acadêmico.

James Cowles, gerente de vendas técnicas comerciais da L3Harris UK, diz que fazer uma inspeção submarina autônoma exige o trabalho "sem graça, sujo e perigoso" dos seres humanos. Em vez de ter uma embarcação de 24 metros de comprimento com pessoas "pulando", um barco não tripulado de 7 metros de comprimento pode ser usado. Também não se aplica apenas a petróleo e gás, diz ele, mas também a eólica offshore, onde milhares de estruturas precisam ser inspecionadas, bem como os cabos entre elas. Também reduz custos e aumenta a repetibilidade, diz Cowles.

A fase 1 do projeto ARISE foi um estudo de viabilidade, parte financiada pela Innovate UK. Isso viu um ROV Falcon da classe de inspeção Saab Seaeye implantado a partir de um ASV C-Worker 7 com uma piscina lunar de 2,5 x 1m. O ROV foi mantido em um cabide com um guincho para desembolsar até 50m de corda e uma roda de bainha acionada para manter a tensão. Todos os eletrônicos estavam em um compartimento eletrônico e mantidos separados do sistema de controle principal. O controle do ROV foi tratado de maneira semelhante a outras cargas úteis, com uma conexão de mesa remota via link de rádio, fornecendo um controle robusto do ROV. O ROV foi rastreado usando um sistema Ultra-Short BaseLine (USBL).

Essa instalação foi testada em Cawsand Bay, Plymouth, no início de 2019. Também não havia nada para inspecionar em Cawsand Bay. Assim, a L3Harris UK recrutou a empresa portuguesa de visualização e simulação Aybssal Systems para construir um ambiente sintético, para que houvesse coisas para “olhar” no fundo do mar. Os pilotos da embarcação foram capazes de supervisionar o que estava acontecendo e a equipe da BP de Sunbury, Reino Unido, ou Houston, EUA, também conseguiu fazer login e ver o que estava acontecendo. Dez mergulhos foram realizados em um estado do mar amigável às fadas 3 (leve). Os mergulhos incluíram testes de inspeção vertical, chegar a um local e pairar, pilotando o ROV manualmente (da costa), colocando o ASV em uma posição de espera e pilotando o ROV por baixo e testando um algoritmo de encaixe.

"Um dos principais desafios foi o guincho", diz Cowles. “Um aprendizado inicial foi que, se você não sincronizar essas informações, elas irão errar rapidamente.” Além disso, nem sempre haverá largura de banda de 10 mb no mar, diz Cowles, e pode haver momentos em que a embarcação esteja diretamente acima do ROV, dificultando rastrear. Mas esses são aprendizados, ele acrescenta.

“Nesse estágio, queríamos apenas que funcionasse, o próximo estágio, a autonomia colaborativa entre o veículo e o veículo subterrâneo”, diz ele. “Portanto, o próximo passo é examinar o aumento da automação e do aprendizado de máquina para gerar caminhos para voltar ao seu gabinete, pontos de passagem etc.”

Também será necessária a capacidade de trabalhar nos estados do mar acima de três, além de um ROV maior, com um Tiger, também da Saab Seaeye, de olho nos próximos testes, como parte da Fase 2 do projeto, prevista para este ano. (2020), o que se espera incluirá um escopo real de inspeção que forneça dados. A L3Harris UK também procurará aumentar o comprimento do cabo de ROV para 275m, a fim de operar em 150m de profundidade, o que cobriria 70-75% do Mar do Norte. Os sistemas futuros também incorporarão o corte de linha, caso o cabo de ROV seja preso e potencialmente se torne uma âncora.
“O objetivo é um sistema de lançamento e recuperação mais robusto. Precisamos trabalhar nos estados do alto mar para obter a janela de trabalho que precisamos no Mar do Norte e em outras partes do mundo. E precisamos de mais autonomia ”, diz Cowles. O futuro poderia ver uma embarcação de 18 a 24 m com um ROV leve de classe de trabalho ou AUVs maiores.

O potencial existe, diz Cowles, citando a capacidade de resistência de 20 dias com uma combinação USV-ROV. "Você pode deixar Aberdeen ou Peterhead, em trânsito, trabalhar 10 dias e ainda ter uma reserva significativa", diz ele. “Mesmo que a embarcação precise de um tempo para transitar, isso oferece escopo.” As questões restantes incluem quem pilotaria o ROV - a mesma pessoa que o piloto da USV, ou não? As regulamentações marítimas também continuam sendo uma questão, mas a L3Harris UK está trabalhando com o Grupo de Trabalho Regulatório de Sustentabilidade em Autonomia Marítima (MASRWG). Cowles diz que parece que os regulamentos de colisão atuais (Colregs) provavelmente são adequados para os ASVs de tamanho atual. À medida que as embarcações crescem, precisaremos de mudanças, diz ele.

Outros vêem o potencial também. A XOCEAN, uma empresa irlandesa, com sede em County Louth, Irlanda, também está trabalhando em uma solução para implantar robótica subaquática a partir de uma plataforma de superfície não tripulada. James Ives, CEO da empresa, diz: “Vários clientes manifestaram interesse em estender a solução a águas mais profundas para cobrir mais de seus ativos. Isso inevitavelmente significa posicionar os sensores mais abaixo na coluna de água. A XOCEAN está trabalhando nesta próxima geração de tecnologia para conseguir isso.

“O sistema baseia-se na integração de um veículo de inspeção submarino com um USV XO-900 (9m) maior. O veículo de inspeção será equipado com uma série de sensores, incluindo câmeras e scanners a laser, permitindo uma inspeção detalhada dos ativos submarinos. O sistema está atualmente em desenvolvimento e a XOCEAN planeja ter um sistema em operação em 2021. ”

Outros têm trabalhado em capacidades semelhantes. No ano passado [2019], o ECA GROUP, que fornece principalmente aos USVs recursos de contramedidas de minas (para detectar e destruir objetos semelhantes a minas) demonstrou a capacidade de realizar uma inspeção submarina usando seu INSPETOR USV (Veículo de Superfície Não Tripulado) implantando um ROV do tipo H300V dentro de um programa de Pesquisa e Desenvolvimento liderado pela Total e TechnipFMC. A MTR entrou em contato com a ECA, mas não obteve resposta.

A Marine Tech forneceu sistemas RSV-ROV à IMODCO para operações de inspeção de bóias CALM. Foto da IMODCO.