Feasibility study of a concept for operating remotely controlled underwater vehicles from an unmanned surface vessel.

Prosjektets formål er å etablere en konseptløsning for operasjon av fjernstyrte undervannsfarkoster fra ubemannede overflatefartøy, og å sannsynliggjøre løsningens gjennomførbarhet. Et vellykket resultat kan danne grunnlag for videre utvikling og industrialisering av løsningen. Fjernstyrte undervannsfarkoster (ROV, Remotely Operated Vehicle) er blant de viktigste verktøy for havbunnsundersøkelser og installasjon- og vedlikehold av havbunnsinstallasjoner i olje & gass-næringen, og i økende grad innen havbruk og havbasert vindkraft. ROV-er er svært manøvrerbare, og kan operere en rekke ulike verktøy og instrumenter. ROV-ene opereres normalt fra et bemannet overflatefartøy, og er forbundet med dette via en kabel for krafttilførsel og utveksling av data og -kontrollsignaler. Overflatefartøyene er ofte store, flerfunksjonelle offshorefartøyer. Som konsekvens er kostnadene for ROV-operasjon i dag hovedsakelig knyttet til overflatefartøyet og dets besetning, og i mindre grad til ROV-en og dens operatører. Videre må ROV-operatørene oppholde seg på skipet kontinuerlig, selv om ROV-en kanskje bare tidvis er i bruk, som bidrar ytterligere til høye kostnader. For en rekke ROV-formål hvor et flerfunksjonelt overflatefartøy ikke gir merverdi, vil det derfor kunne oppnås betydelige besparelser dersom operasjon kunne skje fra et ubemannet, lite og énfunksjonelt overflatefartøy, og hvor ROV-en ble fjernstyrt av operatører på et landbasert kontrollsenter etter behov, og hvor operatørene ofte kan fjernstyre flere ROV-er. Sistnevnte aktualiseres ytterligere av at ROV-er forventes i økende grad å operere autonomt, og kun tidvis vil kreve manuell kontroll. De viktigste utfordringene som vil adresseres i prosjektet knytter seg til følgende: 1) Bevegelser og minimering av disse for små fartøy; 2) Utsetting og inntaking av ROV fra/til små og mer bevegelig fartøy; 3) Kommunikasjon til havs for effektiv monitorering- og fjernstyring av ROV og overflatefartøy. Prosjektets fremdrift er stort sett i henhold til plan. Et monohull baseline-konsept er blitt utviklet og en operabilitetsanalyse utført, der fartøybevegelser og moonpool-responser har blitt beregnet. Foreløpige funn er at den relative påvirkningen fra viskøse komponenter på bevegelser er merkbare for denne fartøystørrelsen. Av denne grunn har ytterligere ressurser enn først antatt blitt viet til å lage en mer omfattende fartøybevegelsesmodell for å kunne redegjøre for en slik påvirkning på riktig måte, mens noe mindre ressurser er brukt til å utforske flere konsepter (dvs. kvalitet er valgt for over mengde). Et alternativt SWATH-skrogkonsept har imidlertid også blitt utviklet, og bevegelses- og responsanalyse er pågående. Etablering av en bevegelsesmodell har blitt fremskyndet for å sikre grunnlaget for en fase 2 søknad, som blant flere formål vil tjene til å bestemme koeffisienter som representerer den viskøse komponenten, og som dermed tjener til å kalibrere bevegelsesmodellen, samt fange opp fenomener som kanskje ikke fanges opp i en analytisk bevegelsesmodell. En gjennomgang av den nyeste type DP er utført for å identifisere teknologier som er relevante for mer dynamiske tilstander, som vil være relevant for mindre fartøyer. En dynamisk simuleringsplattform er utviklet, med 6 frihetsgrader for både fartøyet og ROV. En foreløpig studie som bruker nyeste DP-fartøykontrollalgoritmer er igangsatt. Pågående arbeid vurderer også mer avanserte metoder som for eksempel styringsalgoritmer basert på kortsiktig predikering av bølgebevegelser ? som dermed søker å muliggjøre raskere og mer effektiv koordinert kontroll av den relative posisjonen til fartøyet og ROV. Et nytt konsept for utsetting og inntaking av ROV på små fartøyer mye utsatt for bevegelser er designet og vil bli videreutviklet basert på forskningsresultatene. Potensielle metoder for kommunikasjon med lav latens er fortsatt i en tidlig fase, der fokus er på å analysere brukerkravene for datahastigheter, kvalitet og latenser. En studie av tilgjengelige teknologier og tjenester for kommunikasjon er igangsatt, samt hvilke teknologier og tjenester som forventes å være tilgjengelige i fremtiden. Dette har fokusert på skip-til-skip, skip-til-plattform og skip-til-land radiokommunikasjon i kombinasjon med fiberoptikk fra faste installasjoner. Prosjektet har blant annet studert et konsept med en kommunikasjonskjede med radionoder installert på små fullautonome overflatefartøy, og også nye forventede tjenester ved bruk av lav-jordbane satellitter. Siste del av Fase 1 har hatt fokus på sluttrapportering, og prosjektfasen er nå avsluttet. Prosjektet vil bli videreført i Fase 2, som ble påstartet på slutten av 2020.

The primary results achieved reflect increased and largely new knowledge within the domain of rapid-acting DP systems. This is a field that has received little research previously but which may be significant for the effective operation of small craft (such as USVs). Cost studies performed for the tentative embodiment of the ROV Revolution concept (Vessel plus ROV) considering CAPEX, OPEX and VOYEX, have indicated that the ROV Revolution concept provides for a cost reduction of abt. 45% vs. small size manned survey vessels, and abt. 70% reduction from medium size subsea IMR vessels. The emission reduction is even more significant, at abt. 60% and 80% respectively. A tangible utility value from an industrial perspective for KM, is that the increasing knowledge base resulting from the ROV Revolution project, has contributed to prospective pilot customer Reach Subsea opting to engage in cooperation with KM, with the ambition to industrialize the ROV Revolution project.

Due to superior performance and versatility, work-class ROVs are – and are likely to remain – the workhorse of subsea construction and IMR within oil & gas and renewables. ROVs are today primarily operated- and controlled from large, manned, multi-functional subsea vessels. However, for many ROV duties, there is limited- or no value added from the extensive capabilities of such vessels. On the contrary, the current means of operation drives costs and restricts productivity. The project seeks to explore a concept for operating ROVs from a small-scale, un-manned, self-propelled, remote or autonomous controlled mother vessel (named the ROV Revolution). If and when the mother vessel and/or ROV does not operate autonomously, either may be controlled from a manned control centre, either ashore or aboard another fixed or floating asset. This project seeks to demonstrate the commercial viability and technical feasibility of such concept. If successful, such concept could radically reduce costs and enhance productivity of ROV operations, thereby lowering the cost of offshore oil & gas, and enhancing the competitiveness of offshore renewables. Concept feasibility will largely depend on resolving the following principal R&D challenges: - Establish relevant means for motion reduction and motion control of small vessels, notably focusing on relative motions between vessel and ROV; - Establish relevant means for ROV launch and recovery from small vessels prone to rapid and extensive motions; - Establish relevant means for low latency offshore communications for effective real-time remote ROV control.