NO20091637L - Undervannsfartoy med forbedrede fremdrifts- og handteringsmuligheter - Google Patents

Abstract

Et fartøy til bruk under vann som inneholder en oppdriftsenhet (1) montert på toppen av en hovedramme (6) med et lastebord for verktøy (2) montert under, og at nevnte oppdriftsenhet (1) inneholder minst en rorpropell (9), minst ett kamera (7) og minst en lyskilde (8) og at hovedrammen (6) inneholder minst to rorpropeller (5) og minst ett sett med verktøy eller manipulatorer (3) og at fartøyet videre er karakterisert ved at nevnte oppdriftsenhet (1) og nevnte hovedramme (6) kan rotere uavhengig av hverandre, rundt en akse som går gjennom senter av både nevnte oppdriftsenhet (1) og nevnte hovedramme (6), at nevnte minst to rorpropeller (5) montert på nevnte hovedramme (6) kan rotere rundt en akse vinkelrett på aksen til retningen til skyvekraften, at nevnte rorpropeller (5), montert på nevnte hovedramme (6) er montert på et sirkulært ledd som er roterbart rundt sin egen akse.

Description

Tekniskfelt

Foreliggende oppfinnelse gjelder et fartøy, og særlig et fjernstyrt fartøy vanligvis kjent som en ROV og en metode for effektiv bruk av rorpropellere i et undervanns-fartøy.

Bakgrunn

Bruk av ROV startet på slutten av 50-tallet, tidlig på 60-tallet med den amerikanske marinen som ville ha evnen til å utføre dype redningsoppdrag og til å hente opp objekter fra havbunnen. Teknologien ble raskt adoptert av offshoreindustrien som trenger sitt eget utvalg av arbeidsklasse ROVer for å hjelpe til med utviklingen av oljefelt offshore.

Pa 1980-tallet ble de essensielle, siden mye av utviklingen av oljefelt offshore gikk utover rekkevidden til menneskelige dykkere.

I de senere årene har ROV gått gjennom en stor utvikling fra, i starten bare å kunne sende video til kontrollskipet, til nå å kunne utføre et stort spekter av operasjoner. Deres oppgave er alt fra rene visuelle inspeksjoner, til å koble rørledninger og plassere undervanns manifolder og til vitenskapelige undersøkelser.

ROVer er nå mye brukt både under byggeprosessen og vedlikehold og reparasjon av undervannsstrukturer.

Den normale ROVen består vanligvis av en stor oppdriftsenhet, normalt bestående av syntetiske skum, som er koblet til et chassis av stål, kompositt materiale eller en annen form for legering.

Den er normalt utstyrt med verktøy, som for eksempel gripende verktøy eller sensorer til kabinettet som kan styres fra kontrollrommet til å utføre forskjellige oppgaver. Dette kalles verktøyslede og er vanligvis montert i bunnen av ROVen.

Bakgrunnen for montering av tunge gjenstander, som verktøyslede og rorpropellere på bunnen og lettere gjenstander, som oppdriftsenheten, på toppen er å oppnå en stor avstand mellom sentrum for oppdriften og tyngdepunktet som gir stivhet og stabilitet til å utføre arbeid under vann.

De rorpropellere som produserer fremdriften for ROVen er vanligvis fastmontert i alle tre aksene for å gi full kontroll mens man manøvrerer ROV i posisjonen av in-teresse.

Dagens ROV-teknologi er vanligvis elektrisk drevet via en kabel som gir både energi og kontrollsignaler til enheten mens enheten sender data i form av video og andre registrerte data tilbake til kontrollskipet.

Videre er kameraene, lys og manipulatorer vanligvis plassert på fronten av ROVen eller på baksiden for å hjelpe med manøvreringen.

Et par problemer med den vanlige byggingen av ROV er at hver av rorpropellerne er fastmontert i sin posisjon og kan bare gi fremdrift parallelt med retningen til rorpropellerne. Dette betyr at for eksempel bare to av seks rorpropellere kan brukes til å drive ROVen fremover eller bakover. Dette betyr at mye av den potensielle kraften og fremdriftevnen til ROVen er tapt siden bare en del av rorpropellerne gir sky-vekraft i den valgte retningen.

Videre er det et problem med at ROVen bare har anledning til å ha et sett med verktøy, dette betyr at ROVen har et svært begrenset spekter av arbeidsområder av gangen.

US 2007/0283871 viser en eksisterende løsning på hvordan å lede rorpropellerne i ønsket retning for bedre å gjøre bruk av den kombinerte styrken til ROVen.

Her er det vist hvordan de fire rorpropellerne i horisontalplanet kan styres sentralt slik at de står i forskjellige ulike retninger. Dette oppnås ved å la rorpropellerne kunne svinge rundt i horisontalplanet og koble dem sammen via stenger og styre dem alle fra en sentral styringsmekanisme.

Problemet med denne løsningen er mangelen på muligheten til å endre arbeids-verktøy på verktøysleden og den begrensede og komplekse måte å posisjonere rorpropellerne.

US 6106763 er et eksempel på en normal måte å løse problemet med fremdrift, her er det en komplisert måte å beregne kraften som brukes på de ulike rorpropellerne for å kompensere for ikke-periodisk drift og krefter som virker på ROVen. Her er det åpenbare problemet at rorpropellerne er i en fast posisjon som betyr at bare deler av den potensiale fremdriften av ROVen brukes.

Sammendrag

Det er derfor et formål med denne oppfinnelsen å løse problemene nevnt ovenfor ved å bygge en ROV med evne til å kontrollere rorpropellerne på en slik måte at den maksimale effekten av dem alltid brukes.

Den nåværende oppfinnelsen løser problemene ved å la alle rorpropellerne være individuelt manøvrerbare. Dette gjør ROVen i stand til å benytte den kombinerte styrken av alle rorpropellere på den mest effektive måten, hvis målet er å drive den fremover, bakover eller sidelengs, kompensere for strøm og drift i vannet eller utfø-rer en vektoriale forskyvninger.

Det er videre et formål med denne oppfinnelsen å løse problemet med bare ett sett arbeidsverktøy på verktøysleden ved å ha en 360° front.

Den 360° fronten kan løses ved å ha muligheten til å rotere fronten i forhold til hovedrammen og verktøysleden, men også ved å legge ekstra kameraer til oppdriftsenheten, slik at ROVen kan ha et kamera for alle verktøyene på verktøysleden.

Videre er ROVen delt inn i enten to eller tre roterbare deler. Enten er oppdriftsenheten og hovedrammen med verktøysleden roterbar i forhold til hverandre, eller så er oppdriftsenheten, hovedrammen og verktøysleden roterbar i forhold til hverandre.

Disse løsningene gjør det mulig å ha mer enn ett sett arbeidsverktøy på ROVen samtidig.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 viser et eksempel på ROV i standard modus med ett sett manipulatorer og rorpropellere rettet vinkelrett på hverandre i horisontalplanet. Figur 2 viser et eksempel på ROV i undersøkelsesmodus med ett sett manipulatorer og rorpropellere rettet parallelt med hverandre i horisontalplanet og rettet forside til bakside. Figur 3 viser et eksempel på ROV i nåværende modus med ett sett manipulatorer og rorpropellere rettet parallelt med hverandre i horisontalplanet og i en vinkel i forhold til hoveddelene til ROVen. Figur 4 viser et eksempel på ROV i vektor-modus med ett sett manipulatorer og rorpropellere rettet vinkelrett på hverandre i horisontalplanet med hele rorpropel-lerplattformen rotert 45°. Figur 5-8 viser fire eksempler på hvordan ROVen har muligheten til å ha flere ulike sett av verktøy knyttet til verktøysleden på en gang, noe som gjør det mulig å utføre forskjellige oppgaver i løpet av ett dykk uten å måtte føre ROVen til overfla-ten.

Detaljert beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser ROVen i standard-modus, som vil si med rorpropellerne 5 i normal posisjon med, i horisontalplanet, to rorpropellere vendt forover og to rorpropellere vendt sidelengs. Videre er det mulig å se hvordan ROV har en oppdriftsenhet 1 som ligger på toppen av ROVen, og at den inneholder to rorpropellere 9 som hovedsake-lig arbeider i vertikalplanet.

Ytterligere et sett med kameraer 7 ligger på forsiden av ROVen med et sett med to lyskilder 8 noe som gjør kontroll av manipulatorene 3 mulig.

Manipulatorene 3 er koblet til verktøysleden 2 noe som ytterligere inneholder HPUer (hydrauliske drivverk) og en kontroller 11 for manipulatorene 3.

Oppdriftsenheten 1 og verktøysleden 2 er begge knyttet til hovedrammen 6 som har muligheten til å rotere den øverste delen av ROVen, med oppdriftsenheten 1, kamera 7, lys 8 og de vertikale rorpropellerne 9 relativt til hovedrammen 6 og verktøysleden 2. Dette gir ROVen en mulighet til å ha mer enn ett sett med ar-beidsverktøy knyttet til verktøysleden 2 vist i figur 5-8.

Videre har hovedrammen 6 evnen til å rotere bare et sett av rorpropellere. En liten motor 4 kobler hver rorpropeller 5 til hovedrammen 6 og styrer rotasjonen av rorpropellerne 5 på en slik måte at de kan rotere uavhengig av hverandre.

Det faktum at rorpropellerne 5 kan roteres uavhengig av hverandre gjør det mulig å alltid maksimere kraften som brukes av rorpropellerne 5 som igjen reduserer be-hovet for energi og igjen reduserer vekt-til-styrke forholdet.

Denne reduksjonen av vekt og volum gjør ROVen mer håndterlig og mindre.

Videre at oppdriftsenheten 1 har evnen til å rotere i forhold til hovedrammen 6 og verktøysleden 2 gir ROVen muligheten for å oppholde seg under vann lenger og utføre et større utvalg av oppgaver mens den er neddykket.

ROVen er videre utstyrt med en kontrollenhet og måleutstyr 10 som har evnen til å måle strømmen og avdriften på det valgte stedet, og ved å justere rorpropellerne 5, kompenserer for dette på den mest effektive måten.

Alle disse forbedringene nevnt ovenfor gjør ROV mer kostnadseffektivt i forhold til en state of the art ROV.

Figur 2 viser ROV i undersøkelsesmodus, her er alle rorpropellerne 5 i horisontalplanet vendt fremover. Dette maksimerer effekten av rorpropellerne 5 som igjen gjør det mulig å redusere størrelsen på rorpropellerne 5 slik at ROVen blir mindre og lettere. Det er også et alternativ for å kunne rotere de vertikale rorpropellerne 9 slik at også de kan brukes til fremdrift av ROV i ønsket retning.

Undersøkelses modus oppnås ved å rotere to av rorpropellerne 5, 90° fra standard modus i horisontalplanet. Hver av de to tilstøtende rorpropellerne kan roteres, som gjør det mulig for ROVen å maksimere trust også sideveis. Figur 3 viser ROVen i strømmodus, her er to tilstøtende rorpropellere rotert 90°, og ringen som kobler rorpropellerne 5 til hovedrammen 6 er rotert 45°. Dette kan gjø-res i begge retninger for å ha muligheten til å kompensere for strømmen og driften av ROVen. Figur 4 viser ROVen i vektorialmodus som gjør det mulig for ROV å flytte for eksempel diagonalt ved å justere rorpropellerne 5 individuelt og ikke likt hverandre og ved det å kunne gi kraft og manøvrere i alle retninger.

Dette oppnås ved å rotere rorpropellerne individuelt og den roterende ringen som kobler rorpropellerne 5 til hovedrammen 6 så mye som nødvendig. Mengden av bevegelse av rorpropellerne 5 og ringen som kobler rorpropellerne 5 til hovedrammen 6 styres av et datasystem som justerer bevegelsen i henhold til signaler gitt til ROVen fra kontrollplattformen og produksjonen fra sensorene 10 om bord på ROVen som måler driften og strømmen i vannet på den tiden.

Figur 5-8 viser hvordan det er mulig å koble flere sett med verktøy til verktøysle-den som gjør det mulig å utføre et bredere spekter av operasjoner mens ROVen er under vann. Dette aspektet gjør det mulig å skreddersy ROVen til hver oppgave eller oppdrag.

Som det kan sees i figur 5 har fronten av oppdriftsenheten, et kamera og lys som står overfor en gripende manipulator for håndtering av løfting av større gjenstander.

Som det kan sees i denne figuren har ROVen 4 sett med verktøy påmontert, ett sett på hver side av verktøysleden, dette er kun ment som en illustrasjon, og ROV kan inneholde fra ett til fire sett med manipulatorer / verktøy som alle kan skiftes ut, fjernes eller byttes ut avhengig av brukernes behov.

I figur 6 kan det sees at verktøysleden har rotert 90° i forhold til oppdriftssyste-met, og at verktøy kam era et nå viser er en sag. Verktøysleden kan roteres i alle retninger avhengig av hvilke av de manipulatorene operatøren ombord på kontroll-fartøyet har behov for.

Figur 7 og 8 viser videre rotasjoner av verktøysleden i forhold til oppdriftsenheten inneholdende kameraer og lyskilder montert på toppen. Videre kan det ses at hver av verktøyene eller manipulatorene kan inneholde et ytterligere sett av lyskilder for å forbedre synligheten.

Funksjonene ovenfor betyr at ROVen krever mindre energi til å utføre de samme oppgavene som en konvensjonell ROV, reduksjon er i enkelte tilfeller opp til 50%. Dette betyr at systemet som overfører kraft fra kontrollplattformen til ROVen, kan reduseres betraktelig, noe som vil være av stor betydning under arbeid på store dyp.

Ytterligere med muligheten til å rotere oppdriftsenheten 360° rundt sin egen akse i forhold til hovedrammen, og verktøysleden, gir ROVen en bedre oversikt over situ-asjonen.

Evnen kan oppnås ved å rotere verktøysleden rundt sin egen akse ved hjelp av rorpropellerne.

Funksjonen med at ROVen kan rotere hver av rorpropellerne rundt sin egen akse gjør den bedre tilpasset til å utføre oppgaver hvor ROVen styres automatisk, slik som å følge linjer eller etappemål.

ROVen vist på bildene er én legemliggjøring av oppfinnelsen, en annen er at ROV også har evnen til å ha flere kameraer, for eksempel ett for hvert verktøy på verk-tøysleden. En videre legemliggjøring er at oppdriftsenheten, hovedrammen og verktøyslede alle kan rotere fritt i forhold til hverandre.

En annen legemliggjøring av ROVen er at de ulike delene, som for eksempel oppdriftsenheten, hovedrammen og verktøysleden ikke behøver å være kubiske, de kan være mangekantede, eller til og med runde, de kan også være av individuelt forskjellig form, som for eksempel kubisk oppdriftsenhet og hovedramme med rund verktøyslede.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er at kontrollplattformen kan bli plassert på et skip, en offshoreinstaNasjon, som for eksempel en oljerigg, på land, for eksempel i form av et mobilt kontrollrom eller til og med i et annet neddykket fartøy som en ubåt. Fordelene ved å ha en liten allsidig ROV koblet til et annet neddykket fartøy er at den kan utføre mange forskjellige oppgaver mens ubåten er under vann, man kan bruke ROVen til å utføre oppgaver som ville sette ubåten eller personell i fare, som å komme seg inn i et vrak.

Claims (15)

1. Et fartøy til bruk under vann som inneholder en oppdriftsenhet (1) montert på toppen av en hovedramme (6) med en verktøyslede for verktøy (2) montert under, og at nevnte oppdriftsenhet (1) inneholder minst en rorpropell (9), minst ett kamera (7) og minst en lyskilde (8) og at hovedrammen (6) inneholder minst to rorpropeller (5) og minst ett sett med verktøy eller manipulatorer (3) og at fartøyet videre er karakterisert ved - at nevnte oppdriftsenhet (1) og nevnte hovedramme (6) kan rotere rundt sin egen akse uavhengig av hverandre, - at nevnte minst to rorpropeller (5) montert på nevnte hovedramme (6) kan rotere rundt sin egen akse og - at nevnte rorpropeller (5), montert på nevnte hovedramme (6) er montert på et sirkulært ledd som er roterbart rundt sin egen akse.

2. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte oppdriftsenhet (1) og nevnte hovedramme (6) kan rotere 360° i begge retninger, rundt sin egen akse relativt til hverandre.

3. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte oppdriftsenhet (1), hovedramme (6) og verktøyslede (2) kan alle rotere 360° i begge retninger, rundt sin egen akse relativt til hverandre.

4. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at minst to rorpropeller (5) montert på nevnte hovedramme (6) kan rotere 90° i begge retninger, rundt sin egen akse.

5. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte sirkulære ledd kan rotere minst 45° i begge retninger rundt sin egen akse.

6. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte minst éne rorpropell (9) montert på nevnte oppdriftsenhet (1) kan rotere minst 90° rundt sin egen akse.

7. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte minst to rorpropeller (5) montert på nevnte hovedramme (6) kan rotere individuelt i forhold til hverandre rundt sin egen akse.

8. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte hovedramme (6) kan inneholde mer enn ett sett med verktøy eller manipulatorer (3).

9. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 8 er videre karakterisert ved at nevnte sett av verktøy eller manipulatorer (3) kan fjernes, veksles seg imellom eller erstattes.

10. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 1 er videre karakterisert ved at nevnte fartøy inneholder sensorer (10) som måler og registrerer data som posisjonen til nevnte fartøy samt driften og strømmen i vannet.

11. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i kravet 10 er videre karakterisert ved at nevnte sensorer (10) sender inn data til et kontrollsystem.

12. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 11, er videre karakterisert ved at det nevnte kontrollsystem kan kontrollere nevnte rorpropeller (5) for å kompensere for drift og strøm i vannet.

13. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 11, er videre karakterisert ved at det nevnte fartøyet er kontrollert fra en kontrollplattform.

14. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 11, er videre karakterisert ved at nevnte kontrollplattform enten kommuniserer med fartøyet via en kabel eller radio signaler.

15. Et fartøy til bruk under vann, som beskrevet i krav 11, er videre karakterisert ved at nevnte fartøy kan operere selvstendig.