Kartlegger store dyp

Med den helautomatiske, ubemannede miniubåten Hugin reduseres kostnadene for nøyaktige kart over store havdyp til en brøkdel.

Stavanger: " - Man kan ikke se den grense under vann", sa Harald Heide Steen jr. i sin skikkelse som russisk ubåtkaptein.

Nå er imidlertid en norsk ubemannet ubåt, Hugin, utviklet for å lage korrekte kart for store havdyp. Dermed kan ikke kartet lenger brukes som unnskyldning for feilnavigeringer. Men først og fremst er nøyaktige kart etterspurt i forbindelse med planlegging og installasjon av utstyr på havbunnen.

Mytologi

Hugin og Munin var navnet på Odins ravner. Ifølge norrøn mytologi fløy de verden rundt og rapporterte tilbake om tilstanden i Odins rike. Den ubemannede Hugin-ubåten kan operere uten kabel til overflatefartøyet. Kommunikasjonen med moderskip gjøres via lyd i vann. Ved å fjerne kabelen, er det mulig å kunne gå ned til store dyp og kartlegge områder mye raskere enn konvensjonell teknologi tillater.

Å drive en ubemannet undervannsbåt tilknyttet et moderfartøy med kabel, krever stor energimengde. Kabelen blir nesten uhåndterlig på store dyp. Farten må derfor senkes til en halv knop, eller i underkant av én kilometer i timen. Derfor tar det tid å kartlegge områder for store rørledninger og undervannsinstallasjoner. Og tid er penger. Leie av et kartleggingsfartøy koster rundt en kvart million kroner om dagen. Når kartlegging på1000 meters vanndyp kan gjøres unna på en femtedel av tiden, gir det store besparelser for oljeselskapene.

Allsidig

Hugin-prosjektet er et godt eksempel på utvikling av ny teknologi for sivil og militær bruk der sivile bedrifter og militære myndigheter samarbeider. Prosjektet startet med utviklingen av nye batterier på Forsvarets Forskningsinstitutt (FFI) på Kjeller. Disse hadde et meget høyt energiinnhold under vann. Beregninger som forskerne gjorde, viste at man kunne reise norskekysten rundt - fra Oslo til Alta - med én oppladning for en miniubåt.

Dette ble bevist ved at en særegen farkost så dagens lys: rundt fem meter lang, en halv meter i diameter og vekt på 900 kilo. Med en motor på 300 W fikk den en hastighet på fire knop. Den ble utstyrt med selvstyring, og forsøket ble en realitet.

- Vi funderte på om dette ikke kunne brukes til noe mer, og så startet diskusjonene om å finne nye anvendelser. Et konseptstudie sammen med Statoil viste at det ville være en stor gevinst for Statoil for visse oppgaver ved bruk av en autonom enhet, forteller forskningssjef Per Thoresen ved FFI.

Spesialister

- Spesielt innen kartlegging på dypt vann. For Forsvaret vil en anvendelse som mineleter være interessant. Norske miljøer som er spesialister innen instrumentering og sonarteknologi ble kontaktet og prosjektet ble etablert. Målet var en selvdreven kartleggings-ubåt som skulle bli kommersielt tilgjengelig, forteller Thoresen.

Simrad skulle ta seg av instrumentering, sonar og akustisk forbindelse. Nutec fikk i oppdrag å være prosjektleder, FFI skulle videreutvikle instrumenter og enda sterkere batterier, mens Statoil ble første kunde.

SND stod for finansieringen, cirka 110 millioner kroner over en femårsperiode. Produksjon og salg av farkosten skal Simrad, nå Kongsberg Maritime, ta seg av. Utgangspunktet var ubåten slik den var fra FFIs side, og prosjektet ble døpt Hugin.

Komprimering

En av de største utfordringene var å overføre data fra Hugin til moderfar-tøyet. Vanligvis trenger en sonar minst en kapasitet på 3 Mbit/s, mens tilgjengelig kapasitet var fra to til 10 Kbit/s. Ny teknologi måtte utvikles. Valget falt på å bedre overføringskapasiteten til 50 Kbit/s og lokal komprimering av data.

Kun de data som rapporterer endringer blir prosessert og ført til moderfartøy. Dette er viktig for militære anvendelser, men for sivile kartleggingsformål brukes det mer som en sjekk på at alle systemene i Hugin virker. Selve undersøkelsesdataene overføres ikke før Hugin tas om bord i moderfartøyet.

Det måtte bygges mye datakraft inn i Hugin.

- Sonaroperatøren måtte digitaliseres og flyttes inn i ubåten. Dette betyr at for våre anvendelser må vi kunne la Hugin selv ta avgjørelsen på om det er en mine eller skrap den oppfatter, forteller Thoresen.

For sivilt bruk skal sonarbildene kontinuerlig lagres på diskett. Dataene danner grunnlaget for kartene. Med operasjonstid på 36 timer skal store mengder data lagres.

Stort behov

- Årsaken til at vi ser på Hugin som et meget interessant prosjekt, er først og fremst mulighetene for å kunne kartlegge de store havdypene på en kortere tid, og langt mer nøyaktig enn hva vi har gjort tidligere, sier Øyvind Nilsen, prosjektleder i Statoil og leder av Statoils kartavdeling.

- Jo dypere vann, desto vanskeligere er det å få nøyaktige kart av havbunnen. Og når Statoil skal plassere utstyr og rørledninger på større dyp enn 1000 meter, som Vøringplatået, er det av stor viktighet at utstyr blir plassert riktig. Erfaringer viser at ofte er det vanskelige bunnforhold ved store dyp, og risikoen kan dermed reduseres ved at kartet er korrekt.

Hugin er utrustet med det mest avanserte ekkoloddet til Simrad; EM 3000. Det dekker relativt store arealer ut til siden, slik at bunnforholdene kartlegges i bred korridor. Ekkoloddet dekker områder fra området en halv til 200 meters dybde. Nøyaktigheten er bedre enn ti centimeter. Hugin har to ekkolodd, ett for kartlegging og ett til styring. Operatørene kan stille inn ubåten slik at den går med konstant høyde over havbunnen.

Treghetsnavigasjon

FFI har utviklet treghetsnavigasjon for Hugin, tilsvarende den som finnes i missiler. Hele bevegelsen til farkosten kan programmeres på forhånd i et tredimensjonalt rom. I fremtiden kan Hugin brukes til å gå inn i farvann og kartlegge store områder, uten at fienden oppdager farkosten.

Ved å videreutvikle batteriteknologien, kan Hugin oppnå større fart og utrustes med mer avansert instrumentering. Blant annet vurderes bruk av eventuell laserbasert radar for undervannsformål. FFIs undervannsavdeling i Horten arbeider med slike sensorer.

Det er planer for flere Hugin-versjoner. Den som nå er testet, Hugin v.1, har en begrenset, dyptgående funksjon på 600 meter og operasjonstid på seks timer.

Teknologiskifte

Neste Hugin-versjon skal utrustes med forbedrede sjøvannsbatterier. Operasjonstiden blir 36 timer. Produksjonen av denne versjonen kommer i gang fra og med årsskiftet, og skal brukes i alle kommersielle operasjoner. Deretter foreligger det planer om ytterligere nye utgaver.

Versjon 3, kalt Hugin 2000 er større, cirka syv meter. Den får ekkolodd for sedimentkartlegging, blir dyptgående på 2000 meter og kraftigere batterier. Versjonen ventes i løpet av to år. Statoil ønsker seg en versjon som tillater rørinspeksjon på store havdyp. I dag må det brukes dyre ROV-løsninger (remote operated vehicle) til disse operasjonene.

For militære formål er mulighetene enda flere:

- Hugin gir et teknologiskifte for undervannsoperasjoner, tilsvarende det vi opplevde med missiler og cruiseraketter i luftrommet, slår Thoresen fast.

Søkeord: Hugin3000