Ulepszone sterowanie wciągarką zapewnia naukowcom z Centrum Morskiego Uniwersytetu Hawajskiego bezpieczny, wydajny i niezawodny sposób rozmieszczania sprzętu do pobierania próbek wody na głębokości do 5000 metrów, nawet w najtrudniejszych warunkach morskich.
Kilo Moana to 60-metrowy statek typu Small Waterplane Area Twin Hull (SWATH) należący do Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i obsługiwany przez Centrum Morskie Uniwersytetu Hawajskiego. Ten oceanograficzny statek badawczy umożliwia naukowcom prowadzenie testów, które pogłębiają wiedzę na temat wpływu głębokich prądów oceanicznych na życie w morzu i zmianę klimatu.
Jednym z głównych zadań statku jest wykonywanie badań w zakresie przewodnictwa, temperatury i rozpuszczonego tlenu (CTD) na głębokościach do 5000 metrów na środkowym Oceanie Spokojnym. Podczas rzutu pakiet CTD o wadze około 900 kilogramów jest opuszczany z pokładu statku do wody. Oprócz delikatnych czujników ciśnienia i temperatury, opakowanie zawiera 24 pojemniki, które pobierają próbki wody na różnych głębokościach.
W 2019 roku University of Hawai'i Marine Center podjął decyzję o modernizacji systemu CTD Launch and Recovery System (LARS) Kilo Moana do nowego projektu z aktywną kompensacją falowania (AHC). System ten pobiera informacje o działaniu fal z jednostki odniesienia ruchu statku (MRU) i dostosowuje silniki wciągarki w celu kompensacji. Precyzyjne regulacje naciągu wciągarki - dokonywane setki razy na sekundę - utrzymują pakiet stabilnie w stosunku do dna morskiego podczas podnoszenia i opuszczania statku.
Przemiennik ABB ACS880 ze zintegrowanym AHC
ABB dostarczyła napęd wciągarki ACS880 firmie Hawboldt Industries, specjalizującej się w niestandardowym projektowaniu i produkcji wyposażenia pokładowego dla statków oceanotechnicznych. Według Dylana Wellsa, dyrektora generalnego Hawboldt Industries, AHC ma zasadnicze znaczenie w operacjach CTD UH, minimalizując skoki napięcia kabli i umożliwiając bezpieczne i niezawodne pobieranie próbek. Jest to szczególnie krytyczne w trudnych warunkach, kiedy fale mogą sięgać nawet czterech metrów i występują znaczne ruchy kołysania, przechyłu i podnoszenia statku.
AHC pozwala również na szybsze, ale bardziej kontrolowane rozłożenie, utrzymując bardziej stałe napięcie liny, a tym samym eliminując luzy, a także skoki napięcia. Luźny kabel może zostać skręcony (zawiązany w węzły), co może spowodować poważne uszkodzenia wymagające wymiany długiego kabla, co oznacza wysokie koszty wymiany sprzętu i stratę czasu statku.
„Napęd wciągarki jest integralnym elementem naszego sprzętu, a napęd ABB ACS880 jest wyjątkowy, ponieważ jest wyposażony w funkcję AHC wbudowaną w oprogramowanie układowe” - powiedział Wells. „Dlatego nie musieliśmy zmieniać architektury systemu ani zajmować się kosztami i złożonością instalacji zewnętrznego systemu sterowania AHC innej firmy. W przypadku napędu ABB wszystko, co musieliśmy zrobić, to podłączyć go do MRU i włączyć. ”
Czasy zrzucania CTD skróciły się o około 30 procent
Kilo Moana przeprowadził udane próby morskie żurawia CTD i wciągarki na początku 2020 r. Próby potwierdziły, że AHC dobrze radził sobie z redukcją obciążenia przyciągania liny wciągarki, z szybką reakcją i płynnymi przejściami. Dodatkową zaletą jest to, że umożliwia również naukowcom bardziej precyzyjne pobieranie próbek wody, przy głębokości kontrolowanej z rozdzielczością jednego metra na głębokości do 5 kilometrów.
Czasy zrzucania są również znacznie zmniejszone. Czas każdego zrzucenia - od rozstawienia do regeneracji - został skrócony z 45 minut do 30 minut. Jest to ważne, ponieważ Kilo Moana może często wykonać do pięciu rzutów dziennie. Dzięki nowemu systemowi Hawboldt może osiągnąć średnią prędkość 60 metrów na minutę - podczas gdy rzeczywista prędkość kabla na wciągarce waha się od 0 do 130 metrów na minutę w zależności od stanu morza.
Naukowcy zatwierdzili nowy system CTD
Kilo Moana spędza na morzu od 200 do 250 dni, wykonując operacje od kilku dni do miesiąca. Jedną z jego najbardziej regularnych misji jest rejs Hawaii Ocean Time-series (HOT), podczas którego od października 1988 roku prowadzono powtarzające się obserwacje na stacji na północ od Oahu. Celem jest monitorowanie zawartości dwutlenku węgla (CO2) w wodzie morskiej jako miara postępu zmian klimatycznych.
Dla Scotta Fergusona, dyrektora działu Marine Technical Service na Uniwersytecie Hawajskim, nowa wciągarka i żuraw CTD przyniosły prawdziwe korzyści. „Pobieranie próbek CTD jest głównym elementem Kilo Moana, a jego codzienne uruchamianie na morzu kosztuje około 50 000 USD” - powiedział Ferguson. „Jeśli nie możemy pracować, ponieważ morze jest zbyt wzburzone, to mamy do czynienia z poważną utratą funduszy. Zaletą naszego nowego żurawia z AHC jest to, że umożliwia on bezpieczne i precyzyjne działanie CTD nawet przy falach o wysokości 4 metrów. Nasza załoga docenia to za niezawodność i łatwość obsługi. ”
