استخدام الطائرات العمودية للتفتيش على المواقع البحرية وصيانتها

وفي السنوات الأخيرة، فإن نشر المركبات الجوية غير المأهولة، لأغراض التفتيش والصيانة في المواقع البحرية، قد انتقل من التجارب إلى إجراءات التشغيل الموحدة عبر قطاعات النفط والغاز والمتجددة والهندسة في المناطق البحرية، حيث أن هذه المركبات الجوية وشبه المائية ستمكن المشغلين من فحص الهياكل الأساسية الحساسة مثل المنصات الأمامية، والهجمات المتحركة، وخطوط الاكتشاف، وخط الأنابيب ذات الصلة بالأخطار، وخطوط الاستبانة.

تطور التفتيش الموقعي في المناطق البحرية

وقد اعتُمد التفتيش البحري على نحو تقليدي على أفرقة الوصول اليدوي إلى الحبال، أو على متن مركبات تعمل من بعد أو على درجة العمل، أو يتم نشرها من سفن الدعم، وهي مركبات بطيئة ومكلفة، وتعرض العمال لمخاطر كبيرة، وشديدة الرفع، وظروف بحرية معاكسة، كما أبرزت حادثة التدفق المكثف لعام 2010 على مركبات غير مسدودة(10).

أهم جوانب تكنولوجيا الطائرات العمودية للعمليات البحرية

إن نشر الطائرات بدون طيار بدلا من أفرقة التفتيش التقليدية يؤدي إلى تحسينات قابلة للقياس عبر السلامة، والتكاليف، والسرعة، ونوعية البيانات، ويقلل ذلك من المزايا الرئيسية، وكلها مدعومة بأدلة في العالم الحقيقي.

تعزيز السلامة

وفي أكثر العوامل اضطراباً للتبني بواسطة الطائرات بدون طيار، يتم القضاء على الأفراد من المناطق الشديدة الخطورة، وفي منصة نموذجية، يمكن أن يتطلب تفتيشاً لبقشيش مشتعل أو صمام تسرب فريقاً للوصول إلى الحبل، وقارباً للسلامة، ومراقبة مكرّسة، ويمكن للطائرات العمودية أن تؤدي نفس المهمة بينما يعمل الطيار من غرفة مراقبة أو منطقة مرفأة آمنة.

الكفاءة في التكاليف

أما خدمات النقل والإمداد والصيانة الخارجية فهي مكلفة: إذ إن تعبئة سفينة إمداد، وتوفير أماكن الإقامة، وتأجير المكشوفات يمكن أن تصل إلى مئات الآلاف من الدولارات لكل حملة، ولا تتطلب العمليات التي تتم على أساس تجريبي سوى استخدام مجموعة صغيرة من أجهزة الاستشعار، وأجهزة تحليل البيانات، ويمكن أن تدار من سفينة ذات فرصة، بل من الشاطئ ذي النطاق الطويل.

التصوير العالي للاستصلاح والاستشعار المتقدم

وتحمل الطائرات الآلية الحديثة حمولات تتجاوز بكثير الفيديو البسيط للبيوتادايين السداسيين، وتُعد كاميرات بصرية عالية الاستبانة تضم 20+ جهازاً استشعارياً للغيبوبة و30 عيوب بصرية على نطاق الزوم من مسافة آمنة، وتكشف كاميرات المراقبة الحرارية عن البقع الساخنة، وفشل العزل، وكشف عن وجود هووم كهربائي.

بيانات عن الوقت الحقيقي واتخاذ القرارات بسرعة

وبدلا من أيام انتظار صدور تقرير وما زالت صورا، تُبث تغذية الطائرات بدون طيار مباشرة إلى أفرقة هندسية على الشاطئ عن طريق وصلات ساتلية أو 4G/5G، مما يتيح للخبراء عن بعد توجيه الطيار إلى مجالات الاهتمام، وطلب زوايا محددة، واتخاذ قرارات فورية بشأن الإصلاح، كما أن تقييم الأضرار في الوقت الحقيقي بعد حدوث عاصفة أو اصطدام يعجل بمطالبات التأمين وتخصيص الموارد.

إمكانية الوصول إلى الخدمات وتغطيتها

وتحتوي الهياكل الخارجية على عدد لا يحصى من الأسطح تحت سطح الأرض، وعلى صمامات داخلية، حول الرصيف المعقد الذي يتعذر الوصول إليه بكاميرا على القطب أو حتى على متن سفينة صغيرة من طراز ROV، ويمكن للطائرات العمودية أن تطير إلى أماكن محصورة، وتقترب من العقبات، وتلتقط الصور من أي زاوية.

الأنواع الدرقية وتطبيقاتها المحددة

ولا يلائم تصميم الطائرات بدون طيار جميع المهام الخارجية، ويتوقف الاختيار على النطاق والتحمل والقدرة على الحمولة والتسامح البيئي، وفيما يلي الفئات الرئيسية المستخدمة اليوم.

طائرات بدون طيار ثابتة الجناح

- الطائرات ذات الأجنحة الثابتة تشبه الطائرات الصغيرة وتولد الرفع عن طريق الحركة الأمامية، وهي تعرض تحمل الرحلة لمدة ساعة واحدة إلى أربع ساعات ويمكن أن تغطي ما يصل إلى 200 كيلومتر في مهمة واحدة، أما بالنسبة للاستخدام في الخارج، فهي تطلق من من منصة تحمل ثمار أو من شبكة هبوط، ويمكن استردادها عن طريق الناموسيات أو الهبوط الحاد، ودورها الرئيسي هو إجراء مسح شامل للنزاهة.

طائرات دروبية متعددة (المشاة، طائرات هيكساكوبتر، أوكتوبرز)

وهذه هي أفق التفتيش البحري، إذ أن قدرة الإقلاع الرأسي والهبوط تعني أنه لا حاجة إلى جهاز إطلاق - يمكن تشغيله من موقع صغير من طراز هيليدكس أو من سطح سفينة دعم، ويسمح استقرار الغطاء بالوضع الدقيق لأجهزة الاستشعار المزودة بموجات متعددة (مثل قياس سميكة الأشعة فوق الصوتية) حيث تستخدم أجهزة التدقيق في أجهزة التنظيف المزودة بالأجهزة اللاسلكية ذات الترددات الحرارية (DJI Matrice 300) و350 MPSK) المجهزة على نطاق واسع

طائرات بدون طيار تحت الماء (المركبات ذات الرؤوس الأرضية والمركبات ذات البوليسترال)

(ب) التفتيش الفرعي يطرح تحديات فريدة: ارتفاع الضغط، وتدني الرؤية، والتيار، والنمو البحري، حيث يتم إمّا تقطيع الطائرات بدون طيار (مركبات تعمل عن بعد) أو ذاتياً (مركبات متفجرة تحت الماء) وتُستخدم مركبات متطورة من طراز ROVs بما يكفي لنشرها من زورق صغير أو حتى منصة، وتحمل سونار أو كاميرات أو مساحات متطورة من طراز كهرباء تحت خط التدخّل.

منابر شبكة " فوتو " الهجينة

وتجمع فئة ناشئة بين المجموعة الطويلة من التصميمات الثابتة الجناحين وبين قدرة " فيتو " ، ويمكن لهذه الهجينات أن تنزع رأسا من سطح محصور، وأن تنتقل إلى رحلة بحرية متجهة نحو الرحلات السياحية الفعالة، ثم تهبط عموديا، وتبشر بعمليات تفتيش تتطلب تغطية كبيرة وقدرة على التكفير عن التفاصيل، غير أن قدرة الحمولة غالبا ما تكون أقل من موزعات متعددة مخصصة، ولا يزال التصديق على الاستخدام في الخارج يتعثر.

التغلب على التحديات التشغيلية

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، فإن الطائرات بدون طيار في البيئة الخارجية لا تزال تتطلب الكثير، ويجب على المشغلين أن يتنافسوا مع الرياح، والرطوبة، والضباب الملحي، والتدخل الكهرومغناطيسي، والقيود التنظيمية، وتتطلب معالجة هذه التحديات حلولا هندسية وإجرائية على حد سواء.

ظروف الطقس في هرش

وكثيراً ما تتجاوز الرياح البحرية 25 عقدة، مع وجود علكة يمكن أن تزعزع استقرار الطائرات المسيرة، وترفع عدسات كاميرات الرشاشات البحرية وتتسبب في اختصارات كهربائية، وتنتج الآن أجهزة تصنيع تعمل بالطائرة التي بواسطتها تي بي 67 مع أجهزة إلكترونية مختومة، ومعاطف مضادة للتشهير، ومحركات ذات صدى عال.

التداخل بين الإشارات والاتصالات

وتتسبب هياكل الصلب في تدخل متعدد المحركات وفي ظلها، وكسر خط البصر والتحكم، كما أن الاتصال الموثوق به أمر حاسم بالنسبة للأمان، وتشمل الحلول هوائيات ذات اتجاه عال، وطائرات الهليكوبتر بدون طيار (تعمل طائرة بدون طيار كعميد اتصالات لطائرة أخرى)، و 4G/5G الخلية عند وجود التغطية الساحلية، وتستخدم وصلات ساتلية لخيارات تتجاوز حدود خطوط الطيران المدنية التي تستخدمها السلطة.

Battery Life and Power Management

كما أن أوقات الطيران التي تتسع فيها المضاعفات النموذجية (20-40 دقيقة) هي قفزات من المنشآت الكبيرة، وتحتاج بطاريات التبديل إلى الهبوط وإعادة الترسيب، وتتناول النوافذ التشغيلية، وتتقدم في خلايا البطاريات - الأيونية ذات كثافة طاقة أعلى، وحلول التبديل الساخنة، وخلايا الوقود التي تمتد إلى حد أدنى من شبكات الطاقة الهجينة التي تدير مولدا صغيرا على الطائرة

الهيكل التنظيمي والتوثيق

وكثيرا ما تحدث رحلات الطائرات بدون طيار في المجال الجوي الخاضع للمراقبة أو بالقرب من مواقع الطائرات العمودية، وتحتاج الأنظمة إلى تصريح محدد لكل عملية، ومؤهلات تجريبية، ومصادقات على صلاحية الطيران، كما أن الرابطة الدولية لمنتجي الغازات النفطية قد نشرت مبادئ توجيهية لعمليات الطائرات بدون طيار، كما أن FFAA في الولايات المتحدة الأمريكية، ووكالة الفضاء الأوروبية، قد وضعت أطرا لإعفاءات من خارج نطاق السرية.

حجم البيانات وتجهيزها

ويمكن لكل رحلة تفتيش أن تولد غيبوبة من الصور والفيديو عالية الاستبانة، ويستغرق استعراض هذه البيانات من وقت لآخر، ويستلزم الأمر إجراء عمليات تفتيش آلية، وإجراء قياسات على أساس ثلاثي الأبعاد، وكشف العيوب القائمة على أساس AI. ويمكن أن تُحدد نماذج التعلم المأخوذة من آلاف الصور المشروحة التآكل، والشقوقات، والتفكك، بل وتُدمج في قاعدة بيانات عن النزاهة البحرية مع ⁇ 90 في المائة من خط التمر الرقمي.

دور منظمة العفو الدولية والرحلة المستقلة ذاتيا في العمليات البرية

أما الحدود التالية للتفتيش على الطائرات المسيّرة البحرية فهي مجرد ملاحة آلية، ولكن عملية اتخاذ القرار التكيّف، فبعد عمليات خط البصر تصبح عملية عندما يمكن للطائرة بدون طيار أن تُحسّ أو تتجنب العقبات التي تعترض سبيل الحركة (مثل السرطانات وحركة الطائرات العمودية) دون مدخل بشري.

الأثر الاقتصادي والبيئي

فبعد السلامة والكفاءة، تسهم عمليات التفتيش بالطائرات بدون طيار في تحقيق أهداف الاستدامة الأوسع نطاقا، وبإلغاء الحاجة إلى دعم السفن لكل تفتيش، يخفض المشغلون استهلاك الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، كما تبين من دراسة أجرتها الرابطة النرويجية للنفط والغاز أن حملة واحدة تحل محل دراسة استقصائية عن أقساط السفن توفر 40 طنا من ثاني أكسيد الكربون لكل بعثة، ويقلل الكشف المبكر عن التسربات والتدهور الهيكلي من المخاطر البيئية الناجمة عن الانسكابات النفطية أو الفشل في أماكن الإقامة العادية.

الخلاصة والتوقعات المستقبلية

أما تكنولوجيا الطائرات العمودية فتؤدي إلى تحويل عمليات التفتيش والصيانة في المواقع البحرية من نشاط عالي الخطورة وكثيف العمالة إلى قدرة غنية بالبيانات، ومتعددة الأطقم، ومزودة بمنابر المياه الجوفية، وتحصل على نقاط قوة فريدة، ويتعلم المشغلون نشر الطائرة الآلية الصحيحة للمهمة الصحيحة، وتظل التحديات القائمة حول الطقس والاتصالات وحياة البطاريات والتنظيم قائمة، ولكن الابتكار السريع في مجال الطاقة الهجينة، والعيبة الذاتية.