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À quoi ressemblera le navire autonome du futur?

Bien sûr, en tant que voiture autonome, des navires robotisés arrivent. Des flottes de petits drones éoliens tournent autour de l'océan, enregistrant des données climatiques et actuelles. Une société norvégienne envisage d'introduire des ferries autonomes en 2018. Rolls Royce et d'autres entreprises de construction navale conçoivent des concepts et rédigent des livres blancs sur l'avenir des navires autonomes.

Le potentiel de ces bateaux est élevé et les utilisations potentielles variées. A quoi vont-ils ressembler? Comment seront-ils vraiment différents?

La réponse est, cela dépend. Les navires ont déjà recours à l'assistance à la navigation et commenceront à être modernisés pour un contrôle plus robotique, à l'instar de ce que les constructeurs ont commencé avec l'assistance au changement de voie et le stationnement automatique. Mais lorsque les constructeurs navals commenceront à construire des navires spécifiquement pour une utilisation autonome, une foule de nouvelles fonctionnalités deviendront disponibles ou nécessaires, et d'autres disparaîtront.

«Nous ne sommes pas contraints par les mêmes limites qu’un navire avec équipage», déclare Oskar Levander, vice-président de l’innovation de Rolls Royce Marine. "Vous vous retrouvez avec une machine très maigre et efficace."

Rolls-Royce-concept-2.jpg Deux navires télécommandés de Rolls Royce passent dans l'eau. (Rolls Royce)

Ce n'est pas une situation ou. Les aspects de trois opportunités principales seront mélangés et assortis: contrôle autonome ou conduite autonome; opération à distance, semblable au pilotage d'un drone; et réduction ou élimination des équipages, qui peuvent même embarquer ou quitter le navire.

Selon M. Levander, une solution pourrait consister en une sorte d’hybride. Un navire en haute mer, voyageant principalement en ligne droite avec peu de passage, sera contrôlé par un ordinateur de bord, sous la surveillance occasionnelle d’un opérateur terrestre pouvant gérer des centaines de navires différents à la fois. En ce qui concerne le port ou l'entrée dans une zone encombrée, plusieurs événements peuvent se produire. L’opérateur distant pourrait prendre le contrôle total ou un équipage pourrait embarquer et débarquer.

Le fait de ne pas utiliser d'équipage présente de nombreux avantages évidents. La conception éliminera les quartiers, les dégâts, les escaliers, les portes et à peu près tout ce que les gens utilisent. Il en résulte une charge supplémentaire d'espace, disponible pour davantage de fret. Un autre est un extérieur plus simple. Cela permet même au poids de bien s'équilibrer. Les navires traditionnels ont beaucoup de poids à l'arrière, grâce au pont. Le centre le plus léger est flottant, penché vers le haut et nécessitant un lest lourd, souvent sous la forme d’eau, qui n’est traîné par terre que pour maintenir le navire à niveau. Enlevez la superstructure, redistribuez le poids et réduisez le ballast nécessaire.

«Ce n’est vraiment que lorsque vous êtes complètement sans équipage que vous pouvez réduire tous les systèmes», déclare Levander. «Lorsque nous additionnons tous ces facteurs, la consommation électrique réduite lorsque nous retirons des systèmes, le poids réduit du bateau, la résistance au vent réduite, nous parlons d'économies de carburant de 10 à 15% pour un cargo typique.»

L'élimination des systèmes CVC, de la nourriture et de l'eau, et d'autres systèmes de maintien de la vie est un autre avantage, réduisant les coûts du navire tout en augmentant l'espace.

Tout comme les voitures autonomes, il n'y a pas de paysage réglementaire prêt. Le Centre Fraunhofer pour la logistique et les services maritimes est une entité qui explore à la fois les aspects technologiques et juridiques. Tant dans les navires que dans les voitures, il est entendu que l’automatisation pourrait accroître considérablement la sécurité - la plupart des accidents maritimes sont causés par une erreur ou une fatigue de l'opérateur, et un rapport dirigé par Fraunhofer sur la navigation maritime sans pilote par le biais du renseignement et des réseaux (MUNIN) s'attend à une autonomie suffisante. décupler le risque de naufrage et de collision. Mais les organismes de réglementation exigeront des preuves, avec la confusion supplémentaire créée par le caractère international du transport maritime.

Les sociétés travaillant sur des navires autonomes discutent déjà des réglementations potentielles, ainsi que des dispositifs de sécurité qui seront nécessaires, à la fois en interne et en externe.

«La loi régissant les véhicules sans pilote sur terre, dans les airs et sur mer est toujours un facteur en évolution. Les différentes législatures entament leurs processus législatifs, et je suppose que la mer est à la traîne », déclare Richard Jenkins, fondateur et PDG de Saildrone, qui envoie une flotte de petits véhicules autonomes à eau dans le monde entier. Si grand est à portée de main - Saildrone a déjà parcouru plus de 100 000 km -, la société commence petit en termes de véhicules. Jenkins compare ces bateaux de 23 pieds à des bouées mobiles, qui suivent des itinéraires prédéterminés à l'aide de satellites Iridium. L'ordinateur de bord transmet 2 000 paramètres en temps réel via ces satellites, à partir de divers capteurs, y compris des mesures telles que la température et l'humidité, ainsi que de l'état physique du véhicule, y compris de l'unité de traitement centrale [CPU] et de la batterie, et même de facteurs de navigation. tels que la vitesse du vent et l'angle.

Ce n'est pas si différent de ce que font les grands navires. Là où il y avait autrefois un pont, des tours plus petites sur lesquelles sont montés des bancs de capteurs vont permettre d’acquérir et de relayer des informations sur les environs du navire. Le radar est l'exemple classique, mais le LIDAR est déjà intégré. Là où le radar ne fournit que des points sur un écran, LIDAR peut exprimer les environnements en 3D. Des caméras infrarouges, des caméras normales et un radar de proximité seront également intégrés. Au lieu de renvoyer chaque représentation à la base, l'ordinateur les combinera en un seul rendu de l'environnement du navire.

MUNIN --- image-de-la-vision.jpg La vision de MUNIN pour les navires autonomes (MUNIN)

«Pour alimenter tous ces algorithmes plus avancés, ainsi que des systèmes plus avancés, il faudrait une meilleure résolution des données», explique Wilko Bruhn, associé de recherche chez Fraunhofer, qui a travaillé sur MUNIN. «Tandis que vous ne possédez peut-être qu'un radar auparavant, peut-être deux, et bien sûr, vous disposerez de davantage de radars de haute technologie à bord du navire. C'est toujours le même capteur, c'est un radar, ça fonctionne selon la même approche générale, mais ce sera beaucoup plus de haute qualité. ”

L'élimination de l'équipage confère de nombreux avantages, mais nécessite également certaines fonctionnalités supplémentaires en plus des capteurs étendus. Principalement, en l'absence de personne pour réparer quoi que ce soit, les constructeurs de navires devront construire pour assurer la fiabilité et la redondance des systèmes, et les opérateurs devront se concentrer sur la maintenance prédictive. Même avec de petits drones à bord, la plupart des réparations seront impossibles.

Au lieu d'avoir un moteur entraînant une hélice, les navires en auront deux, voire quatre. Selon M. Levander, le gazole céderait la place au gaz naturel liquéfié. En fait, c'est déjà le cas - le gaz naturel liquéfié utilise un système plus simple, dans lequel la pression du réservoir entraîne le gaz via une série de vannes jusqu'au moteur, sans pompe ni injecteur de carburant. Ou bien, des moteurs diesel compartimentés (et redondants) alimenteront les batteries, qui feront fonctionner des moteurs électriques. Rolls Royce a développé une conception dans laquelle les générateurs diesel sont logés dans des conteneurs d'expédition sur le pont, de sorte qu'ils puissent être facilement retirés pour des réparations ou des remplacements.

MUNIN --- shore-control-centre.jpg MUNIN imagine un centre de contrôle à terre. (MUNIN)

«Lorsque vous n'avez pas de personnel à bord, vous pouvez vraiment commencer à traiter la sécurité incendie de différentes manières. Vous pouvez dire, ai-je besoin d'oxygène dans la salle des machines ou puis-je le supprimer et rendre très difficile toute anomalie? », Déclare Levander.

Une grande partie de cette expérience sera expérimentée lors de voyages courts et d’abord pour les plus petits navires, où la réglementation est administrée par un seul gouvernement. Ensuite, nous verrons de gros navires faire de longs voyages avec des cargaisons sèches, ce qui est le moins destructeur en cas d’incident.

«Avons-nous la technologie dont nous aurions besoin pour un tel navire? Pouvons-nous le construire? »Bruhn dit que le rapport MUNIN était censé être évalué. "La technologie a déjà été beaucoup plus avancée que prévu ... nous sommes déjà plus proches de ce navire autonome que nous le pensions au début."

À quoi ressemblera le navire autonome du futur?