Contribuições Práticas para o Desenvolvimento da Vela Autônoma

Cenário de cruzamento para testes de bacia modelo para investigar o algoritmo de manobra de evasão autônomo. (Imagem: MARIN)

(Imagem: MARIN)

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Uma grande quantidade de debates e especulações envolve a navegação autônoma. Enquanto a MARIN não pretende saber todas as respostas, está tomando medidas práticas para ajudar no seu desenvolvimento.

A introdução de maior autonomia no transporte primeiro visa facilitar padrões de segurança muito mais elevados, mas, ao mesmo tempo, uma redução na lotação. MARIN está se concentrando em três áreas principais em relação à navegação autônoma. Acreditamos que é importante estudar o navio em relação ao controle de tráfego, entender as questões de segurança náutica e a definição de novas funções de tripulação, incluindo aquelas em terra.

Além disso, em um esforço para aprofundar a pesquisa sobre a navegação autônoma, a MARIN, juntamente com a indústria marítima holandesa, já iniciou um novo Projeto Conjunto da Indústria. No âmbito da 'Autonomous Sailing', procuraremos juntos a tecnologia disponível necessária. Aqui descrevemos os vários papéis que o controle e a modelagem de embarcações desempenham no desenvolvimento da navegação autônoma.

Ao controle
Sem rumo, posição e controle de pista, testes de manutenção e manobra do mar não seriam possíveis. Conclusões e previsões sobre o desempenho de todo o sistema inevitavelmente incluem o desempenho do sistema controlado. O melhor controle possível é, portanto, essencial para MARIN. O desempenho do sistema de controle não deveria estar dominando o resultado de simulações e testes de modelo, a menos que fosse suposto. Um sistema de controle é usado para manter uma embarcação em posição, ou em pista em condições variadas, e deve fazer o uso ideal de todos os seus recursos disponíveis, como a potência do gerador instalado, características do propulsor e outros. Se isso não for feito corretamente, resultará em um projeto de vaso com uma capacidade operacional (muito) menor do que a prevista.

Existe uma hierarquia paralela entre autonomia e controle. O controle é uma base inevitável para os níveis mais altos de autonomia: sem controle, sem autonomia. O nível mais baixo de autonomia corresponde ao controle manual por um operador humano. Um sistema que atenda ao mais alto nível de autonomia fará seu próprio plano, tomará suas próprias decisões e executará usando seus sistemas de controle.

Ao realizar simulações de docagem para estudar a segurança das abordagens portuárias, o modelo de simulação precisa incluir um algoritmo de decisão que realisticamente aloque e controle os rebocadores portuários que auxiliam a embarcação ao entrar no porto e ancorar ao longo do cais. Desafios semelhantes se aplicam ao simular tráfego marítimo ao avaliar projetos de esquemas de separação de tráfego. Estes devem incorporar algum tipo de modelo 'operador no circuito' para poder incluir o planejamento de missão de longo prazo e evitar situações de colisão de alto risco.

Modelos
Os modelos de simulação de tempo da MARIN serão usados ​​para prever situações perigosas com bastante antecedência. Isso dá ao operador - a bordo ou em terra - a oportunidade de avaliar a situação com bastante antecedência e fornece soluções alternativas. Quanto melhor esses modelos de simulação refletirem o comportamento real dos navios e melhor incorporarem as condições ambientais reais, melhor a operadora será capaz de identificar situações de risco e selecionar o cenário de menor risco para execução.

Questões de segurança náutica
Além da modelagem adequada das capacidades de previsão de manobra e rota / pista, os algoritmos de 'detectar e evitar' também exigem conhecimento sobre soluções de conflito de tráfego. Este último terá que lidar com vários navios e outros cenários complexos. As soluções de conflito desses cenários precisarão levar em conta várias perspectivas. Eles têm que obedecer ao Regulamento de Colisão (COLREGS), aos regulamentos locais e às limitações físicas puras impostas pelo ambiente nas capacidades dos navios.

Além disso, boa marinaria e previsibilidade são outros fatores muito importantes. Elas refletem as muitas "regras não escritas" sobre situações de tráfego que são frequentemente confirmadas apenas por contato direto através do VHF. As regras não escritas referem-se, por exemplo, às distâncias mantidas durante os encontros de perto e / ou ao comportamento mais estratégico e de longo prazo. Ambas as soluções de tráfego (conflito) têm seus próprios parâmetros orientados para segurança e economia.

Novos papéis de equipe
Cada nível de autonomia apresentará seus próprios desafios em relação à interface com as representações de dados náuticos, como planejamento de rotas, avaliação do tempo e condições do navio. As partes onboard e on-shore dessas representações exigirão novas capacidades de equipamento e novas competências de operador. Mais uma vez, os modelos de detecção e evitação são usados ​​para produzir as representações apropriadas e seguras de consciência situacional crítica, apontando (bem) tempo e espaço para as situações de tráfego emergentes e potencialmente conflitantes ou até mesmo violadoras.

A remoção completa da tripulação do navio exigirá autonomia total para todas as funções a bordo, incluindo manutenção e reparo. Isso exigirá sistemas mais simples e a redundância de sistemas críticos. O “All-Electric Ship” será uma solução de design muito atraente para navios autônomos. Além disso, um navio totalmente elétrico tem o benefício de reduzir as emissões drasticamente, desde que seja usada energia renovável para carregar suas baterias. Aqui nós delineamos alguns dos primeiros passos práticos que estão sendo dados. Como mencionado, o Projeto da Indústria de Navios Autônomos de Navegação já está em andamento. Além disso, um programa de teste modelo investigará o atual status / capacidades de nossos algoritmos de manobra de evasão autônoma ('crossing' e 'passing').


(Conforme publicado na edição de março de 2018 da Maritime Reporter & Engineering News )