遠隔操作の水中ビークル

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水中の油田およびガス田で作業中のROV。ROVは、海中構造物のバルブで海中トルクツール（レンチ）を操作しています。

遠隔車両水中で操作（技術ROUVまたは単にROVは）である係留通称水中移動体装置、ロボット水中で。

定義

この意味は、陸上または空中で動作する遠隔操作車両とは異なります。 ROVは空いていて、通常は非常に機動性が高く、船/浮きプラットフォームに乗っているか、近くの土地で乗組員によって操作されます。それらは、オフショア炭化水素抽出などの深海産業で一般的です。それらは中性浮力のテザーによってホスト船にリンクされています。または、多くの場合、荒れた状態や深海で作業する場合は、負荷を運ぶアンビリカルケーブルがテザー管理システム（TMS）とともに使用されます。 TMSは、スプラッシュゾーンを通過する際にROVを含むガレージのようなデバイスです。または、より大きな作業クラスのROVでは、ROVの上に配置される別のアセンブリ。 TMSの目的は、テザーを長くしたり短くしたりして、水中の流れがある場所でのケーブルの引きずりの影響を最小限に抑えることです。アンビリカルケーブルは、オペレーターとTMSの間で電力、ビデオ、およびデータ信号を伝送する導電体と光ファイバーのグループを含む装甲ケーブルです。使用される場合、TMSはROVの信号と電力をテザーケーブルに中継します。 ROVに到達すると、電力はROVのコンポーネント間で分配されます。ただし、高出力アプリケーションでは、ほとんどの電力が油圧ポンプを駆動する高出力電気モーターを駆動します。。ポンプは、推進力や、電気モーターが海中を実装するのが難しすぎるトルクツールやマニピュレーターアームなどの機器に電力を供給するために使用されます。ほとんどのROVには、少なくともビデオカメラとライトが装備されています。車両の機能を拡張するために、通常、追加の機器が追加されます。これらには、ソナー、マグネトメーター、スチルカメラ、マニピュレーターまたはカッティングアーム、ウォーターサンプラー、および水の透明度、水温、水の密度、音速、光の透過、および温度を測定する機器が含まれる場合があります。[1]

歴史

A海軍ROV（カツレツ最初の練習の魚雷や機雷を取得するために1950年代に使用されます）

1970年代と80年代に、英国海軍は遠隔操作の潜水艇である「コートレット」を使用して、練習用の魚雷と地雷を回収しました。RCA（ノイズ）はBUTEC範囲に基づく「Cutlet02」システムを維持し、「03」システムはクライドの潜水艦基地に基づいており、RNの担当者によって運用および保守されていました。

米海軍はその後、「ケーブル制御水中リカバリービークル」（CURV）と命名されたものに、1960年代の早い段階でROV技術開発のほとんどに資金を提供しました。これにより、深海救助活動を実行し、1966年のパロマレスB-52墜落後に地中海で失われた核爆弾など、海底から物体を回収する機能が生まれました。。この技術基盤に基づいて構築します。オフショア石油・ガス産業は、オフショア油田の開発を支援するために作業クラスのROVを作成しました。 ROVが最初に導入されてから10年以上が経ち、ROVは、新しいオフショア開発の多くが人間のダイバーの手の届かないところにあった1980年代に不可欠になりました。 1980年代半ば、海洋ROV業界は、石油価格の下落と世界的な景気後退に一部起因する技術開発の深刻な停滞に苦しんでいました。それ以来、ROV業界の技術開発は加速し、今日、ROVは多くの分野で多くのタスクを実行しています。彼らの任務は、海中構造物、パイプラインの簡単な検査にまで及びます。、およびプラットフォーム、パイプラインの接続および水中マニホールドの配置。それらは、海中開発の初期建設とその後の修理および保守の両方で広く使用されています。[2]

潜水艇のROVは、RMSタイタニック、ビスマルク、USS ヨークタウン、SSセントラルアメリカなど、多くの歴史的な難破船を見つけるために使用されてきました。タイタニック号やSSセントラルアメリカなどの一部のケースでは、ROVを使用して海底から物質を回収し、表面に運びます。[3]

石油およびガス産業はROVの大部分を使用していますが、他のアプリケーションには、科学、軍事、およびサルベージが含まれます。軍は地雷除去や検査などのタスクにROVを使用しています。科学の使用法については、以下で説明します。

用語

プロのダイビングおよび海洋請負業界では、通常の用語はROVであり、遠隔操作無人探査機を意味します。より正確な用語である遠隔操作水中ビークルまたはROUVは、主なタイプの遠隔操作ビークルが水中で使用されるこの分野では一般に区別する必要がないため、あまり使用されません。[4] [5] [6]

建設

作業クラスのROVは、さまざまなタスクを実行するために必要な浮力を提供するために、アルミニウムシャーシの上に大きな浮力パックを使用して構築されています。アルミフレームの構造の洗練度は、メーカーのデザインによって異なります。浮選材にはシンタクチックフォームがよく使われます。さまざまなセンサーまたはツーリングパッケージに対応するために、ツーリングスキッドをシステムの下部に取り付けることができます。軽い部品を上に、重い部品を下に配置することで、システム全体で浮力の中心と重心の間に大きな間隔ができます。これにより、水中での作業に安定性と剛性がもたらされます。スラスター浮力の中心と重心の間に配置され、操縦中のロボットの姿勢の安定性を維持します。さまざまなスラスター構成と制御アルゴリズムを使用して、特に大電流の水域で、操作中に適切な位置と姿勢を制御できます。スラスターは通常、可能な限り最も正確な制御を提供するためにバランスの取れたベクトル構成になっています。

電気部品は、油で満たされた水密コンパートメントまたは1気圧コンパートメントに配置して、海水での腐食や、深部作業中にROVにかかる極端な圧力によって押しつぶされることから保護することができます。 ROVには、基本的な作業を行うためのカメラ、ライト、マニピュレーターが装備されます。特定のタスクの必要に応じて、追加のセンサーとツールを取り付けることができます。 2つのロボットアームを備えたROVを見つけるのは一般的です。各マニピュレータには、異なるグリップジョーがあります。カメラは、衝突から保護するために保護することもできます。 ROVにはSonarおよびLiDAR機器が装備されている場合があります。[7]

作業クラスのROVの大部分は、上記のように構築されています。ただし、ROV構築方法のスタイルはこれだけではありません。小さいROVは、それぞれが意図したタスクに適した、非常に異なる設計を持つことができます。より大きなROVは通常、船舶から展開および操作されるため、ROVにはデッキに回収するための着陸スキッドがある場合があります。

構成

遠隔操作無人探査機には、3つの基本構成があります。これらはそれぞれ特定の制限をもたらします。

  • オープンフレームまたはボックスフレームROV-これはROV構成の中で最もよく知られています-すべての操作センサー、スラスター、および機械的コンポーネントが囲まれているオープンフレームで構成されています。これらは、光の流れ（メーカーの仕様に基づいて4ノット未満）での自由な水泳に役立ちます。これらは、流体力学的設計が非常に貧弱であるため、牽引用途には適していません。ほとんどのワーククラスおよびヘビーワーククラスのROVは、この構成に基づいています。[8]
  • 魚雷型ROV-これは、データ収集または検査クラスのROVの一般的な構成です。魚雷の形状は流体力学的抵抗が低くなりますが、制御に大きな制限があります。魚雷の形状は、位置と姿勢を安定させるために高速（この形状が軍需品に使用される理由）を必要としますが、このタイプは高速で非常に脆弱です。低速（0〜4ノット）では、テザーによって引き起こされるロールとピッチ、電流によって引き起こされるロール、ピッチ、ヨーなど、多くの不安定性に悩まされます。尾部または船尾の操縦翼面が限られているため、過補償の不安定性が発生しやすくなっています。これらは、曳航ROVとして使用されることが多いため、「曳航魚」と呼ばれることがよくあります。[8]

調査用途

調査または検査ROVは、一般にワーククラスROVよりも小さく、多くの場合、クラスI：観測のみまたはペイロード付きのクラスII観測のいずれかに細分類されます。[9]これらは、水路測量、つまり海中構造物の位置と配置を支援するために使用されます。また、パイプライン調査、ジャケット検査、船舶の船体検査などの検査作業にも使用されます。サーベイROV（「眼球」とも呼ばれます）は、ワーククラスよりも小さいですが、電流の位置を保持する能力に関して同等のパフォーマンスを発揮することが多く、照明、カメラ、ソナー、USBL（超短）などの同様のツールや機器を搭載していることがよくあります。ベースライン）ビーコン、および車両のペイロード能力とユーザーのニーズに応じたストロボフラッシャー。

ダイビング操作のサポートに使用

同時ダイビング操作と組み合わせたROV操作は、安全上の理由からダイビング監督者の全体的な監督下にあります。[4]

国際海洋請負業者協会（IMCA）文書中のダイバーとの組み合わせ操作でのROVの沖合い操作のためのガイドラインを発表リモートダイビング操作中の車両介入運営（IMCA D 054、IMCA R 020）は、請負業者とクライアントの両方が使用するためのもの。[10]

軍事用途

ROVは、主に地雷捜索や地雷破壊のために、何十年にもわたっていくつかの海軍で使用されてきました。

AN / SLQ-48鉱山中和車両

2008年10月、米海軍は、ミスティックDSRVとサポートクラフトに基づくローカルパイロットの救助システムを、加圧救助モジュール（PRM）と呼ばれる係留された有人ROVに基づくモジュラーシステムSRDRSで改良し始めました。これは、いくつかの国の艦隊からの潜水艦での長年のテストと演習に続きました。[11] また、無人のSibitzky ROVを使用して、障害のある潜水艦の調査とPRM用の潜水艦の準備を行っています。

米海軍はまた、ROVがためにAN / SLQ-48鉱山中和車（MNV）と呼ばれる使用する鉱山戦。それは接続ケーブルのために船から1000ヤード離れることができ、2000フィートの深さに達することができます。MNVで利用可能なミッションパッケージは、MP1、MP2、およびMP3として知られています。[12]

  • MP1は、回収搾取または爆発物処理（EOD）のために係留された鉱山を浮上させるケーブルカッターです。
  • MP2は、底部/地雷を中和するための75ポンドのポリマー結合爆薬PBXN-103高爆薬の爆弾です。
  • MP3は、係留された地雷を中和するためのMP2爆弾の組み合わせを備えた係留された地雷ケーブルグリッパーとフロートです。

電荷は船からの音響信号によって爆発します。

AN / BLQ-11自律無人海底車（UUV）秘密の鉱山対策機能のために設計されており、特定の潜水艦から起動することができます。[13]

アメリカ海軍のROVは、アヴェンジャー級掃海艇にのみ搭載されています。USSガーディアン（MCM-5）の着陸、USSアヴェンジャー（MCM-1）、およびUSSディフェンダー（MCM-2）の廃止後、バーレーンの沿岸海域で活動しているのは11隻の米掃海艇のみです（USSセントリー（MCM-3） ）、USS Devastator（MCM-6）、USS Gladiator（MCM-11）およびUSS Dextrous（MCM-13））、日本（USS Patriot（MCM-7）、USSパイオニア（MCM-9）、 USSウォリアー（MCM-10）、 USSチーフ（MCM-14））、カリフォルニア（ USSチャンピオン（MCM-4）、 USSスカウト（MCM-8）、 USSアーデント（MCM-12） ））。 [14]

2011年8月19日、ボーイング製のロボット潜水艦「エコーボイジャー」は、米軍が敵の海域をストーキングし、国家安全保障上の脅威について地元の港をパトロールし、海底を精査して環境の危険を検出するために使用できるかどうかテストされていました。[15]ノルウェー海軍船検査ヘルゲ・イングスタッドをドローン水中でノルウェーBlueyeパイオニアによって。[16]

それらの能力が成長するにつれて、より小さなROVも、米国沿岸警備隊と米国海軍、オランダ海軍、ノルウェー海軍、英国海軍、サウジ国境警備隊を含む世界中の海軍、沿岸警備隊、および港湾当局によってますます採用されています。 。また、警察や捜索・復旧チームにも広く採用されています。爆発物処理（EOD）、気象学、港湾保安、地雷対策（MCM）、海事情報、監視、偵察（ISR）など、さまざまな水中検査タスクに役立ちます。[17]

科学の使用

南極の氷雪藻を餌とするオキアミのROVが撮影した画像。
海洋調査船によって回収されている科学ROV 。
深海タコCirroteuthismuelleriの標本を捕獲しようとしているROVの吸引装置

ROVは、海洋を研究するために科学界でも広く使用されています。多くの深海の動植物が、ROVを使用して自然環境で発見または研究されています。例としては、クラゲの Stellamedusaventanaやウナギのようなトカゲギスなどがあります。米国では、モントレー湾水族館研究所（MBARI）、ウッズホール海洋研究所（WHOI）（ネレウスと共に）、ロードアイランド大学/研究所など、いくつかの公的および私的海洋研究所で最先端の作業が行われています。探査（URI / IFE）。[18] [19]

科学ROVは多くの形とサイズを取ります。優れたビデオ映像はほとんどの深海科学研究のコアコンポーネントであるため、研究ROVには高出力の照明システムと放送品質のカメラが装備される傾向があります。[20]実施されている研究に応じて、サイエンスROVにはさまざまなサンプリングデバイスとセンサーが装備されます。これらのデバイスの多くは、深海の極限環境で動作するように構成された、他に類を見ない最先端の実験コンポーネントです。科学ROVには、油圧マニピュレーターや高精度の海中ナビゲーションシステムなど、商用ROVセクター向けに開発された多くの技術も組み込まれています。また、マルディグラなどの水中考古学プロジェクトにも使用されます。メキシコ湾での難破プロジェクト[21] [22]および地中海でのCoMASプロジェクト[23]。[24]

多くの興味深くユニークな科学ROVがありますが、一見の価値があるいくつかのより大きなハイエンドシステムがあります。 MBARIのティブロン車両の開発には600万米ドル以上の費用がかかり、主に米国西海岸の中水および熱水研究に使用されています。[25] WHOIのジェイソンシステムは、深海海洋学研究に多くの重要な貢献をしており、世界中で機能し続けています。 URI / IFEのHerculesROVは、油圧推進システムを完全に組み込んだ最初の科学ROVのひとつであり、古代および現代の難破船を調査および発掘するための独自の装備を備えています。カナディアンサイエンティフィック水中施設ROPOSこのシステムは、いくつかの主要な海洋科学機関や大学で、深海噴出孔の回復や海洋観測所の保守と展開の調査などの困難なタスクのために継続的に使用されています。[26]

教育的アウトリーチ

SeaPerchリモートは、水中ビークル（ROV）教育プログラムは、基本中間、および高学校の学生が簡単に構築することを可能にする教育ツールキットで運営リモートから、水中車両を作動ポリ塩化ビニル（PVC）パイプおよび他の容易に製造材料。 SeaPerchプログラムは、船や潜水艦の設計に学生の基本的なスキルを教え、探求する学生を奨励海軍の建築と海洋と海洋工学の概念を。SeaPerchは、National Naval Responsibility for Naval Engineering（NNRNE）の一環として、Office of Naval Researchによって後援されており、プログラムは造船技師協会。[27]

ROVテクノロジーのもう1つの革新的な使用法は、マルディグラ難破プロジェクトでした。「マルディグラ難破船」は、約200年前、ルイジアナ州の沖合約35マイル、メキシコ湾の4,000フィート（1220メートル）の水域で沈没しました。本当のアイデンティティが謎のままである難破船は、2002年にOkeanos Gas Gathering Company（OGGC）で働く油田検査員によって発見されるまで、海の底に忘れられていました。2007年5月、テキサスA＆M大学が主導し、鉱物管理サービス（現在のBOEM）との合意に基づいてOGGCが資金提供した遠征隊）は、当時これまでに試みられた中で最も深い科学的考古学的発掘調査を実施し、海底の場所を調査し、ルイジアナ州立博物館で最終的に公開するために遺物を回収するために立ち上げられました。教育支援の一環として、ノーチラスプロダクションは、BOEM、テキサスA＆M大学、フロリダパブリックアーキオロジーネットワーク[28]、ヴェオリアエンバイロメンタルと協力して、プロジェクトに関する1時間のHDドキュメンタリー[29]、パブリックビューイング用の短いビデオ、および提供されたビデオを制作しました。遠征中に更新します。[30] ROVからのビデオ映像は、このアウトリーチの不可欠な部分であり、ミステリーマルディグラ難破船で広く使用されましたドキュメンタリー。[31]

海洋先進技術教育（MATE）は、センターは、海洋関連のキャリアと彼らの科学、技術、工学、数学の能力を向上させる助けについての中学、高校、コミュニティーカレッジ、大学の学生を教えるためのROVを使用しています。 MATEの毎年恒例の学生ROVコンテストでは、世界中の学生チームが設計および構築するROVと競争するように挑戦しています。コンテストでは、高性能の職場環境をシミュレートする現実的なROVベースのミッションを使用し、海洋関連の技術スキルや職業のさまざまな側面に学生をさらすさまざまなテーマに焦点を当てます。 ROVコンテストは、MATEと海洋技術学会のROV委員会が主催し、米国航空宇宙局などの組織が資金を提供しています。（NASA）、米国海洋大気庁（NOAA）、Oceaneering、およびROVの設計、エンジニアリング、パイロットなどの技術スキルを備えた高度な訓練を受けた学生の価値を認めている他の多くの組織。MATEは、全米科学財団からの資金提供を受けて設立され、カリフォルニア州モントレーのモントレー半島大学に本部を置いています。[32]

科学ROVのリスト

カリフォルニア州モントレーのROVベンタナ（1996年）。
ROV名 オペレーター 運用年数
ジェイソン 誰俺 1988年–現在[33]
ネレウス 誰俺 2009-2014 [34]
SuBastian シュミットオーシャンインスティテュート 2016年–現在[35]
ROVチブロン MBARI 1996-2008 [36]
ROVベンタナ MBARI 1988年–現在[37] [38]
ROV Doc Ricketts MBARI 2009年–現在[39] [40]
ルカイ ハワイ大学マノア校 2013年–現在[41]
V8オフショア イェーテボリ大学 2011年–現在[42]
ROVヘラクレス ノーチラスライブ海洋探査トラスト 2003年–現在[43]
Ægir6000 UiB 2015年–現在[44]
ROVキール ジオマー 2007年–現在[45]
ディープディスカバリー 海洋探査のためのグローバル財団 2013年–現在[46] [47]
海光 JAMSTEC 1993-2003 [48]
アビズモ JAMSTEC 2007年–現在[49]
ROPOS カナダの科学的水没施設 1986年–現在[50]

放送利用

カメラとセンサーが進化し、車両の機敏性と操縦性が向上するにつれて、ROVは、ダイバーが到達できない深く危険で限られた領域にアクセスできるため、特にドキュメンタリー映画製作者に人気があります。ROVを沈めて映像をキャプチャできる時間に制限はありません。これにより、これまで見えなかった視点を得ることができます。[51] ROVは、NatGeoのSharkMenやTheDark Secrets of the Lusitania、BBC Wildlife Special Spy in theHuddleなどのいくつかのドキュメンタリーの撮影に使用されています。[52]

ROVは、軍事、法執行機関、沿岸警備隊のサービスで広く使用されているため、人気のあるCBSシリーズCSIなどの犯罪ドラマでも取り上げられています。

趣味使用

老若男女を問わず多くの人々が海への関心を高め、かつては高価で市販されていなかった機器の入手可能性が高まったことで、ROVは多くの人々の間で人気のある趣味になりました。この趣味は、一般的にPVCパイプで作られ、多くの場合50〜100フィートの深さまで潜ることができる小さなROVの建設を含みますが、300フィートに達することができたものもあります。 ROVに対するこの新たな関心は、MATE（海洋先端技術教育）やNURC（国立水中ロボティクスチャレンジ）を含む多くの競技会の形成につながりました。これらは、競合他社、最も一般的には学校やその他の組織が、構築したROVを使用して一連のタスクで互いに競合する競技会です。[53]ほとんどの趣味のROVは、水が穏やかなプールや湖でテストされていますが、海で独自のROVをテストしたものもあります。ただし、そうすることで、ほとんどの趣味のROVに取り付けられているエンジンのサイズが小さいため、ROVがコースから外れたり、波を押し進めるのに苦労したりする可能性のある波や電流のために多くの問題が発生します。[54]

分類

水中ROVは通常、サイズ、重量、能力、または出力に基づいてカテゴリに分類されます。一般的な評価は次のとおりです。

  • マイクロ-通常、マイクロクラスのROVはサイズと重量が非常に小さいです。今日のマイクロクラスROVの重量は3kg未満です。これらのROVは、特に下水道、パイプライン、小さな空洞など、ダイバーが物理的に入ることができない可能性がある場所で、ダイバーの代替として使用されます。
  • ミニ-通常、ミニクラスのROVの重量は約15kgです。ミニクラスROVはダイバーの代替品としても使用されます。一人が小さなボートに乗って完全なROVシステムを運び出し、配備して、外部の助けなしに仕事を完了することができるかもしれません。一部のマイクロクラスとミニクラスは、介入タスクを実行できる可能性のあるROVと区別するために、「眼球」クラスと呼ばれます。
  • 一般-通常5HP未満（推進力）; 非常に初期のRCV225など、小さな3本指マニピュレーターグリッパーが取り付けられている場合があります。これらのROVはソナーユニットを搭載できる場合があり、通常は測光アプリケーションで使用されます。通常、最大作業深度は1,000メートル未満ですが、7,000メートルまで深くなるように開発されています。
  • 検査クラス-これらは通常、頑丈な商用または産業用の観測およびデータ収集ROVです-通常、ライブフィードビデオ、静止画、ソナー、およびその他のデータ収集センサーが装備されています。検査クラスのROVには、軽作業や物体操作用のマニピュレーターアームを取り付けることもできます。
  • 軽いワーククラス-通常50馬力（推進力）未満。これらのROVは、いくつかのマニピュレーターを搭載できる場合があります。それらのシャーシは、従来のステンレス鋼やアルミニウム合金ではなく、ポリエチレンなどのポリマーでできている場合があります。通常、最大作業深度は2000m未満です。
  • ヘビーワーククラス-通常220hp（推進力）未満で、少なくとも2つのマニピュレーターを運ぶことができます。彼らは3500メートルまでの作業深度を持っています。
  • トレンチングと埋設-通常200hp（推進力）を超え、通常500 hp以下（一部はそれを超えるものもあります）で、ケーブル敷設スレッドを運び、場合によっては最大6000mの深さで作業できます。

潜水艇のROVは、打ち上げ船またはプラットフォームからのテザーで中性浮力で動作する「フリースイミング」の場合もあれば、重いものに取り付けられたテザーの水中の「ガレージ」または「トップハット」から動作する「ガレージ」の場合もあります。船またはプラットフォームから下げられたガレージ。どちらの手法にも長所と短所があります。[説明が必要]しかし、非常に深い作業は通常ガレージで行われます。[55]

も参照してください

参考文献

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外部リンク

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