Ny generasjon fjernstyrte miniubåter

Det avanserte fremdriftssystemet, autotracking og den avanserte flerverktøyplattformen stiller høye krav til styringskontrolleren, som ble utviklet i samarbeid med Data Respons Kongsberg.

Sperre AS har utviklet fjernstyrte miniubåter (ROV – Remote-Operated Vehicle) siden 1987, med den første ordinære leveransen i 1994.

De fleste av oppdragene har hele tiden vært forbundet med utvikling av skreddersydde løsninger på konkrete utfordringer knyttet til kundenes undervannsoperasjoner.

Utviklingen av H-ROV (Hybrid-ROV), den nye generasjonen fjernstyrte miniubåter, er nå i sluttfasen.

H-ROV får et bredt bruksområde, fordi den har et mer fleksibelt fremdriftssystem og en verktøyplattform med opptil fire ulike verktøykonfigurasjoner som kan alternere under vann.

– H-ROV vil være spesielt godt egnet for undervannsoperasjoner som dynamisk posisjonering og autotraction, forteller Thor Olav Sperre, som er direktør for og eier av Sperre AS.

Fleksibel verktøyplattform

Med den nye verktøyplattformen kan ROV-en utstyres med flere ulike verktøykonfigurasjoner før den sendes ned til arbeidsområdet.

– Tidligere måtte ROV-en heises opp for å kunne utstyres med et nytt sett verktøy. Den nye, fleksible verktøyplattformen sparer mye tid, og i praksis innebærer den at jo dypere ROV-en jobber, desto større blir tidsbesparelsen, forteller Sperre.

Minirevolusjon

Fremdriftssystemet, verktøyplattformen og det at de ulike segmentene kan roteres uavhengig av hverandre, utgjør en aldri så liten revolusjon i ROV-markedet, som ifølge Sperre er konservativt og lite preget av nyskaping.

– Alle de fire trusterne kan rotere 360 grader rundt sin egen akse.

Dette innebærer at skyvkraften økes radikalt sammenliknet med tradisjonelle ROV-er, og skyvkraften og kompensasjonen for strøm og kabeltrekk utnyttes maksimalt.

Våre beregninger viser at fremdriften på H-ROV kan utnyttes opptil 100 prosent. For tradisjonelle ROV-er er utnyttelsesgraden 50–70 prosent, forteller Sperre.

Fremdriftssystemet er bare én av forbedringene. Hovedkroppen med flyteelementet kan rotere uavhengig av selve hovedrammen og trusterplattformen.

Dette gjør det enkelt å bytte om på hva som er foran og bak. Dermed blir det mulig å montere mer utstyr, og føreren får 360 graders oversikt.

– Verktøyløsningen er utformet som en kvadratisk ramme. Det kan monteres ett sett med verktøy på hver av de fire sidene, før ROV-en senkes ned til arbeidsstedet.

Når de ulike oppgavene skal gjennomføres, kan verktøyrammen roteres uavhengig av hovedstrukturen til ROV-en, slik at det aktuelle vertøyet kommer i posisjon til arbeidssonen, forklarer Sperre.

Utvider bruksområdene

I Norge er patentet allerede på plass, og Sperre ser et stort internasjonalt potensial for H-ROV.

– Dette er en design som vil utvide bruksområdene for ROV-operasjoner.

H-ROV blir et perfekt verktøy for aktører innen offshore, forskning, marinbiologi, marinarkeologi og miljøoperasjoner. Alle undervannsentreprenører, spesielt innenfor dypvannsarbeid, vil trolig kunne spare tid og penger ved bruk av H-ROV-en, sier Sperre.

Ny hjerne til H-ROV

I 2004 utviklet Sperre AS en kontroller for dynamisk posisjonering (DP). Denne løsningen stilte store krav til føreren på grunn av begrensninger i hardwaren og bruken av et eksternt kartsystem.

Den nye H-ROV-en trengte en ny hjerne, og tiden var inne til å utvikle en kontroller som var fleksibel, hadde god ytelse og var utviklet for å kunne oppgraderes for bruk i fremtidige generasjoner av ROV-er.

– Vi ønsket å lede informasjonen fra sensorene inn til ROV-kontrolleren og la ROV-en stå for justeringen av posisjonen selv, forteller Jesper Nordgård, leder for elektronikkavdelingen i Sperre AS.

Dette forutsatte en helt ny generasjons kontroller. Selskapet kontaktet tre leverandører for å få hjelp til utviklingen av den nye kontrolleren, som fikk betegnelsen Hybrid CPU Controller.

Kontrolleren er knutepunktet i styringssystemet og kommuniserer med føreren på overflaten og med sensorer og aktuatorer i ROV-en.

Utviklet for fremtiden

– Data Respons fikk oppdraget med å utarbeide en konseptskisse for en ny mikrokontroller til H-ROV-en. Da konseptskissen var ferdig, ble kravspesifikasjonen definert i tett samarbeid med Sperre, forteller Pål Nyberg Andersen, prosjektleder i Data Respons Kongsberg.

– Vi valgte Data Respons på grunn av deres erfaring fra tilsvarende prosjekter, kunnskapen og ressursene deres samt det at de holder til på Kongsberg, forteller Nordgård.

Fleksibilitet var et sentralt punkt for Sperre, og løsningen ble en FPGA med en NIOS-prosesser med myk prosessorkjerne.

Det nye prosessorkortet kan brukes som en direkte erstatning for dagenes prosessorkort.

I tillegg ble CAN implementert som en ny funksjon. Dette gir Sperre muligheten til også å bruke kortet som en prototypeplattform for nye løsninger, med busskommunikasjon i stedet for diskrete kabling.

– Kravspesifikasjonen som ble utviklet i samarbeid med Data Respons, dekket vårt krav om at løsningen skulle ha stor fleksibilitet, lang levetid og en høy grad av standardisering, sier Nordgård.

Snart på markedet

Sperre regner med at den nye H-ROV-en er klar for levering i slutten av 2010. Selskapet søker nå etter en FoU-partner som kan hjelpe dem md å få H-ROV ut på det internasjonale markedet.

Mer informasjon her.