В результате трехлетних исследований и разработок специалистами отдела внедрения новой техники и технологии (ОВНТТ) разработаны технические решения

полностью подводного обустройства для месторождений арктического шельфа с подводной установкой подготовки и компримирования газа – подводной УКПГ.

Для реализации этой технологии в ОВНТТ разработаны Технические требования на модульные установки для подводного обустройства месторождений для условий Карского моря производительностью 10 млрд. куб. м / год, включающие:

• модули подводной добычной системы (фонтанные арматуры, опорные плиты, манифольды);
• модули подводных теплообменников;
• модули подводных сепараторов;
• модули утилизации;
• модули электроснабжения;
• модули распределения ингибитора гидратообразования;
• модули компримирования.

При проектировании обустройства месторождений арктического шельфа серьёзной проблемой является фактор влияния природно-климатических условий. Карское море является характерным примером сложных условий для освоения месторождений арктического шельфа РФ. В экстремальных ледовых условиях арктического шельфа РФ, когда море может быть покрыто льдом от 8 до 10 месяцев, ремонт или замену оборудования можно производить только в течение 2 - 4 месяцев в году.

Исследования ОВНТТ показали, что для обеспечения требуемых показателей надежности ПДК необходимо либо обеспечить расчетную степень резервирования либо обеспечить возможность выполнения круглогодичного технического обслуживания и ремонта оборудования. Как показали расчеты второй путь более экономически целесообразен.

С целью определения средств выполнения круглогодичного технического обслуживания и ремонта оборудования ОВНТТ провел ряд совещаний с АО «Научно-Производственное Предприятие Подводных Технологий «Океанос». АО «НПП ПТ «Океанос» является лидером среди российских компаний по разработке технических решений и оборудования для обеспечения работ по диагностике, техническому обслуживанию и ремонту оборудования подводных добычных комплексов, подводных трубопроводов, а также обеспечения изыскательских работ на морском дне.

Основное направление развития отечественной подводной техники - инновационные разработки морских робототехнических комплексов широкого спектра задач:

- автономные необитаемые подводные аппараты планирующего типа «подводный глайдер»;

- автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА);

- подводные электрические манипуляторные комплексы;

- донные комплексы;

- телеуправляемые подводные аппараты осмотрового и легкого рабочего класса.

Появились разработки российских электрических манипуляторных комплексов для оснащения подводных автономных необитаемых аппаратов (АНПА) и подводных телеуправляемых аппаратов (ТПА).

Указанные аппараты, оснащенные манипуляторными системами, получили широкое распространение с увеличением рабочих глубин на морских месторождениях сверх пределов, доступных водолазам (более 300 м). В этих условиях АНПА и ТПА становятся единственным средством выполнения подводных технических работ (ПТР), и от качества и функциональности этих устройств напрямую зависит показатели работоспособности ПДК.

Разработан и изготовлен отечественный модульный манипулятор с электрическими приводами. В процессе разработки был выполнен анализ конструктивного исполнения манипуляторного комплекса и его сопряжению/взаимодействию с носителем. Полученные результаты были положены в основу практического проектирования и моделирования ряда манипуляторов в целях первоначальной отработки манипуляторного комплекса для ТПА с дальнейшим сопряжением с полностью автономным АНПА.

Кроме проектирования непосредственно исполнительного манипуляторного механизма решен вопрос отечественного программного или программно-дистанционного управления манипуляторным комплексом. При управлении манипулятором использованы средств технического зрения и высокоскоростной подводной связи.

Итогом работы явился подводный унифицированный электрический манипулятор, предназначенный для установки на телеуправляемые подводные аппараты осмотрового и легкого рабочего класса, автономные необитаемые подводные аппараты и донные станции. Манипулятор имеет пять степеней свободы, электромеханический привод, шестой степень свободы является дифферентующий привод для установки на АНПА. Манипулятор оснащен съемным схватом для использования дополнительного инструмента и насадок. Максимальный вес груза, который манипулятор может схватить и перенести, не более 200 Н.

Каждая степень манипулятора представляет отдельный модуль. Все модули унифицированы и взаимозаменяемы. Для увеличения досягаемости манипулятора используются проставки между степенями, а также при необходимости устанавливаются более мощные двигатели в его приводах. Путем комбинации модулей с различными двигателями, редукторами и проставками можно добиваться оптимальной досягаемости и грузоподъемности.

Для универсальности захватное устройство манипулятора имеет наиболее распространенный вид механических захватов - классическую схему клещевого типа. Такое захватное устройство успешно справляются с большим количеством задач, решаемых подводными аппаратами. Оно реализовано с использованием электропривода без применения каких-либо энергоносителей, кроме электрической энергии, что очень удобно в подводной робототехнике в условиях подводной среды и ограниченности применения.

Захватное устройство является четвертой степенью манипулятора и имеет возможность вращения вокруг своей продольной оси без ограничения угла поворота. Одновременно с вращением может осуществляться открытие-закрытие губок схвата, т.е. захватывание или отпускание объекта происходит независимо от других движений манипулятора. Кроме того, в отличие от схвата с гидравлическим приводом, данная конструкция продолжит удерживать объект даже при полном отказе питания манипулятора.

Управление манипулятором в онлайн режиме осуществляется элементом типа «джойстик»: отклонение ручки управления задает скорость вращения степени, а закрытие/открытие схвата осуществляется кнопкой. Важно, что управление всеми четырьмя степенями свободы манипулятора, а также работой захватного устройства возможно производить одним джойстиком при помощи одной руки. Это особенно удобно, когда оператор одновременно управляет, например, еще и подводным аппаратом или другим манипулятором.

В онлайн режиме роль следящей системы манипулятора выполняет оператор, который контролирует его работу, задает нужное перемещение степеней свободы и управляет захватным устройством. Информация с видеокамер, установленных на аппарате и манипуляторе, поступает на пульт управления подводным аппаратом и отображается на мониторе оператора.

Режим офлайн в настоящий момент разрабатывается концептуально и будет реализован с развитием технологий технического зрения и распознавания, с оптимизацией программ автоматического перемещения степеней манипулятора и комплексного взаимодействия «объект - манипулятор - аппарат». Проводимые в настоящее время работы по моделированию позволяют прогнозировать выход на тестирование данного режима в течение ближайших 2-3 лет.

С созданием унифицированного манипуляторного модульного комплекса разработчики рассчитывают, что будет «положен еще один кирпич» в обеспечение возможности активного развития отечественной подводной робототехники как в отношении повышения функциональности и снижения себестоимости разрабатываемых и производимых телеуправляемых аппаратов, так и с позиции преодоления наметившегося технологического разрыва в области АНПА с рабочим функционалом, что, в свою очередь, позволит поставлять отечественную подводную робототехнику для нужд отечественных добывающих компаний.

С материалами по российской подводной технике можно ознакомиться, обратившись к главному специалисту Отдела внедрения новой техники и технологий И.Н. Авдиенко (iavdienko@gazpromproject.ru).

скачать выпуск газеты "Проектировщик" выпуск № 6(30), июль 2018>>