التحكم في التآكل والسفينة المستقلة

من جانب بادي ريمس • 3 رجب 1439

على الرغم من أن تكاليف الوقود تمثل ، إلى حد كبير ، معظم تكاليف الشحن مقارنة بالأطقم الموجودة على متن السفن ، إلا أن هناك فوائد كبيرة يمكن جنيها من السفن المستقلة. الفوائد الاقتصادية المحتملة أكبر من أن نتجاهل هذه التكنولوجيا الناشئة.

سيتطلب نجاح الشحن المستقل تغييراً كاملاً في موقف العاملين في البيئة البحرية ، بدءاً من أحواض بناء السفن ، التي لا تركز عادة إلا على تخفيض تكاليف السفن الجديدة.

في حين أنه من المفهوم أن نموذج التصميم الحالي يسعى لتقليل تكلفة بناء وتشغيل السفن ، فإن هذا غالباً ما يؤدي إلى استخدام أنظمة حماية من التآكل أقل من الأمثل. ويركز نموذج اتخاذ القرار هذا على النفقات الرأسمالية الأولية دون فهم وإدراك السلامة الكبيرة والموثوقية الطويلة الأمد للنظام الأكثر تقدمًا. نتيجة لذلك ، نواجه مواقف حيث سيقوم طاقم السفينة بتطبيق طبقة إضافية من الطلاء بعد وقت قصير من التسليم ، أو أحواض بناء السفن تحد من تغطية الضمان ، كل ذلك للتعويض عن أنظمة الحماية من التآكل الأقل من المثالية.

يجب أن تتغير المواقف والبنى التحتية لكي يبدأ النقل الذاتي في العمل ، بدءاً بإعادة تصميم أحواض بناء السفن في العالم - وهي ليست مهمة صغيرة. يعتمد نجاح الشحن المستقل على التطوير المتزامن للعديد من التقنيات الأساسية بالإضافة إلى تغيير متناسب في السلوك والنهج في التصميم والبناء والتشغيل. يجب أن تتجسد كل من التحديات التي يواجهها عادة البحارة على متن السفن في أنظمة الحوسبة للشحن الذاتي أو الشحن الذي يتم التحكم فيه عن بعد.

تحديات الشحن المستقل

الملاحة والاتصال في البحر صعبة. على سبيل المثال ، ينهار اتصال الهاتف الخلوي على بعد ثلاثة أميال فقط من الشاطئ ، كما ترتفع تكاليف الاتصالات بشكل كبير في البحر.

والتحكم المستقل في آلية السفينة على أساس البيانات في الوقت الحقيقي المتعلقة بالرياح والتيارات البحرية هو مجرد تحدٍ واحد. وتشمل المخاطر الإضافية في البحر عدم القدرة على التنبؤ بالطقس والأشياء الخطرة. كما أن الحماية ضد القرصنة والقرصنة الإلكترونية والإرهاب تمثل مشاكل صعبة كما هو الحال بالنسبة لموثوقية الأنظمة الإلكترونية والميكانيكية للسفينة. وأخيرًا ، يعد الوعي بحالة تآكل هياكل ومكونات السفن أمرًا حيويًا.

ويمكن أن ينطبق الشحن الذاتي على أنواع كثيرة من السفن ، من قوارب القاطرات المناورة في الميناء إلى سفن الشحن الكبيرة التي تعبر المحيطات. يجب أن تكون السفينة المستقلة "مدركة" لمحيطها الخارجي بالإضافة إلى حالتها الداخلية. المحيط الخارجي يشمل الظروف الجوية وكذلك الأشياء في البحر التي يمكن أن تشكل مخاطر. وتشمل الظروف الداخلية الأداء السليم للعناصر الهيكلية والمحركات والآلات بالإضافة إلى الحواسيب الرقمية ، إلى جانب أنظمة التحكم في الاتصالات والإلكترونيات المرتبطة بها. وبهذا المعنى ، يجب أن تكون السفينة ذاتية الحكم "ذاتية الإدراك".

تحديات التآكل البحري

يشمل تاريخ الصناعات البحرية العديد من الفصول الطويلة على التآكل. كان تطوير السبائك والطلاء صالحة للإبحار طويلاً وشاقًا ويستمر في التقدم حتى يومنا هذا. اليوم ، توجد بالفعل مجموعة كبيرة من المعرفة لإبطاء عمليات التآكل وتقليل المخاطر بسبب التآكل. يمكن أن يؤدي فشل العناصر الحرجة في البحر إلى فقدان الأرواح أو غرق سفينة. أو تستلزم عمليات إنقاذ مكلفة.

ويتمثل التحدي الآن في تضمين الوقاية من التآكل في تصميم وبناء السفن المستقلة وأجهزة الاستشعار وأنظمة الكمبيوتر الخاصة بها. لن يكون هذا تغييرًا خفيًا وقد يستلزم نظرة شاملة حول كيفية بناء السفن. لا يمكن للسفينة المستقلة الاعتماد على أفراد الطاقم لمراقبة أداء الطلاء ومعالجة صيانته في البحر. إن السفينة التي لم يتم صيانتها ، من أجل الطلاء لمدة ستة أشهر ، سوف تتدهور بشكل كبير. يجب أن يتم بناء السفن على مستوى أعلى من المقاومة للتآكل في كل مستوى قبل أن يتم تشغيلها. وبمجرد دخولهم المياه ، يجب تفتيشها ومراقبتها بشكل منتظم واحتجازها بمستوى أعلى من مستوى السفينة المأهولة. وإلا فإن فشل جزء صغير نسبيا يمكن إصلاحه في البحر يمكن أن يؤدي إلى عملية إنقاذ مكلفة لاستعادة السفينة التي تقطعت بها السبل في البحر.

نحن نتعلم الآن تأثيرات المصب الخاصة بتعديلات محرك Tier II ، بما في ذلك زيادة التآكل البارد في السكتة الدماغية الطويلة والمحركات الأكثر كفاءة. قد تطرأ مشاكل جديدة مع محركات Tier III ، والتي قد تتضمن إضافات معقدة مثل إعادة تدوير غاز العادم (EGR) ، والحد من التحفيز الانتقائي (SCR) وحتى أجهزة غسل الغاز. أثبتت أنظمة معالجة مياه الصابورة (BWTS) المفروضة على النقل البحري ، كما تم تطويرها في العقد الماضي ، أنها تحتاج إلى صيانة مكثفة وستحتاج إلى أشخاص على متن السفينة.

حالة الوقود حتى عام 2020 غير مؤكدة بالفعل ، وما بعد عام 2020 أكثر من ذلك. الشيء المؤكد هو أن كل تغيير كبير سيكون له عواقب في اتجاه مجرى النهر.

لحسن الحظ ، من الأفضل فهم التآكل اليوم مقارنة بالماضي. لسوء الحظ ، لا يتم استخدام هذه المعرفة بشكل عام ؛ في أفضل الأحوال ، لا يتم تطبيق التحكم في التآكل بأكبر قدر ممكن من الفعالية ، بالنظر إلى التركيز الزائد على تكاليف البناء بدلاً من الجدوى طويلة الأجل والحماية من التآكل.

لا يتم استخدام العديد من المنتجات والحلول المتفوقة في السوق اليوم لأنه لا يمكن تعديلها بسهولة في عملية البناء التي تركز على التكلفة. التكلفة المالية للسفينة هي ثاني أهم تكلفة في الشحن وراء تكاليف الوقود. تساعد حلول منع التآكل المتطورة على زيادة التكاليف ، وقد تصبح هذه التكاليف الإضافية أعلى من تكلفة أعضاء الطاقم.

توجد الآن سبائك وطلاءات جديدة تزيد من العمر الإنتاجي للمكونات ، خاصة في البحر. يمكن استخدام طرق محسنة لرصد التآكل. في حين لا يمكن القضاء تماما على التآكل ، يمكن إدارتها إلى درجة أن الفشل الكارثي ينخفض.

يمكن أن تؤخذ الحاجة إلى مزيد من التقليل من التآكل البحري على السفن المستقلة كفرصة لتحسين نظم مراقبة ومكافحة التآكل البحري. تستعرض هذه المقالة بإيجاز بعض الطرق التي يمكن بها تبني المعرفة الحالية بالتآكل البحري في تطوير الشحن الذاتي.

تآكل العناصر الهيكلية

سيكون للاتجاه نحو السفن المستقلة عواقب لإدارة التآكل. اﻟﺘ corﻛﻞ اﻟﺒﺤﺮي ﻫﻮ ﻣﻮﺿﻮع ﻳﺘﻄﻠﺐ ﺗﺪاﺑﻴﺮ ﻋﺪاﺋﻴﺔ اﺳﺘﺒﺎﻗﻴﺔ. وقد تم تطوير السبائك الخاصة ، والطلاء والأنودات القربانية لإبطاء التدهور الحتمي للمواد التي تحدث في بيئات المياه المالحة. ونادرا ما يكون السؤال "إذا" ولكن في كثير من الأحيان مسألة "متى". وعلاوة على ذلك ، يمكن أن يكون التآكل غير متوقعة وكارثية. يمكن السيطرة على المخاطر ولكن لا يمكن التخلص منها بسهولة.

يتم تشغيل السفن في بيئة تآكل بوحشية ، مع هياكل السفن المعرضة للتآكل بشكل خاص. يمكن أن يساهم الطفو الحيوي لهذه الهياكل في السحب والإضافة إلى تكاليف الوقود. تحتاج السفن التي تحمل الشحنات على الرحلات الطويلة إلى طلاءات موثوقة وطويلة الأمد.

لقد ولت الأيام التي كانت فيها السفن حرة في التغاضي عن قضية التآكل. تحتاج خزانات الصابورة والبضائع إلى المغلفة. هذا هو مطلب فئة. إذا لم تكن هذه الطلاءات "جيدة" وفقاً للفئة ، فلا يمكن للسفينة أن تتاجر.

هناك عدة طرق لإدارة تآكل هيكل السفينة. معظم هذه تنطوي على التنبؤ بوقت الفشل. يمكن أن يكون هيكل السفينة نفسه مصنوعًا من مواد خاصة تم اختيارها لمقاومتها للتآكل ، على الرغم من أنه ، عمليًا ، لا توجد مادة آمنة تمامًا من التآكل البحري. ومع ذلك ، فإن المواد المركبة - مثل تقشر الزجاج الإيبوكسي - توفر مقاومة ممتازة للتآكل. هذه التقنية غير المستغلة - المناسبة للاستخدام في القضبان اليدوية والسلالم ودعامات الأنابيب وصواني الكابلات - أصبحت متاحة لأكثر من 20 عامًا ، ولكن مقاومة التغيير قوية في مجتمع بناء السفن.

بالنسبة للنقل البحري المستقل ، فإن مراقبة حالة البدن مهم بشكل خاص ، لأن المراقبة اليومية من قبل الطاقم وإمكانية التدخل المبكر ستكون غير موجودة. قد لا يكون استخدام الأنظمة الجوية غير المأهولة للاستقصاءات عمليًا عندما يتم إطلاقها من السفينة ذاتية التشغيل نفسها دون وجود طاقم على متنها. تمتلك المركبات المستقلة تحت الماء والمركبات التي تعمل عن بعد قدرات فريدة يمكن تطويرها لفحص أجسام السفن في البحر. المفتاح هنا هو التنبؤ بوقت الفشل أو الكشف عن حالة كارثية محتملة تتطلب نقل السفينة إلى منفذ لإصلاح الطوارئ.

الحل الآخر هو تضمين أجهزة الاستشعار داخل الهيكل ، مثل أجهزة استشعار الضغط أو أدوات القياس بالموجات فوق الصوتية. يمكن معالجة هذه الإشارات تشير إلى وجود حالة من التلوث الحيوي أو الصدأ. أو حتى مزيج من الاثنين.

كما هو الحال عادة ، هناك المبادلات بين تكاليف مراقبة وصيانة الهيكل. تتطلب إدارة المخاطر وجود خبير تآكل لتقييم البيانات. ويمكن بناء هذه المعرفة في قاعدة المعرفة الخاصة بالسفينة المستقلة ، أو يمكن إجراء المكالمات القضائية بواسطة خبير تآكل يراقب حالة السفينة عن بعد.

يمكن أن تؤثر إدارة المخاطر على حجم السفينة. قد يكون أكثر عملية حمل البضائع على العديد من السفن الصغيرة وبالتالي توزيع المخاطر.

القدرة على الرصد والإصلاح

عادة ، سيكون من الضروري مراقبة تآكل أنظمة التحكم الحرجة عن بعد على الأوعية المستقلة. وتشمل هذه الأنظمة معدات الدفع ، فضلاً عن أنظمة الحماية من الفيضانات والحرائق الحيوية. ويمكن رصد هذه في طريقة النظم المماثلة على طائرة. الفرق الرئيسي هو أن السفن المستقلة في البحر ، وبالتالي فهي تخضع لبيئات أكالة للغاية لفترات طويلة من الزمن.

اعتمادًا على نوع السفينة وطول الوقت في البحر ، قد يكون من الضروري مراقبة هذه المكونات عن بُعد. هذا يمكن أن يتحقق من خلال أساليب مختلفة. يمكن تركيب المستشعرات على المكونات المهمة لمراقبة حالتها في البحر ويمكن التقاط هذه البيانات وإتاحتها لنظام الحوسبة المستخدم للتحكم الذاتي للسفينة. هذا الوضع لا يختلف كثيرا عن ذلك من طائرة والتي قد تكون مطلوبة لجعل عمليات الإنزال غير المجدولة عندما يفشل محرك أو عنصر آخر حاسم.

والفرق الرئيسي بين شركة الطيران وسفينة المحيط هو أن السفينة قد تكون في البحر لأسابيع. إذا كان المكون الحرج عرضة لمستويات متسارعة من التآكل فجأة ، فإن رصد هذا المكون قد يكون له ما يبرره ويجب أن تكون السفينة مستعدة لتغيير مسارها لإجراء الإصلاحات اللازمة. إن عدم القدرة على إجراء إصلاحات على سفينة مستقلة في الوقت الذي يتم فيه تنفيذه يمكن أن يؤدي إلى فترات أطول في المنفذ.

استنتاج

ومع نضوج التكنولوجيات التي تدعم النقل البحري المستقل ، يجب أن تصبح نظم مراقبة التآكل أكثر تطوراً. يمكن اعتبار إزالة العنصر البشري من السيطرة على التآكل فرصة لتعزيز علم التآكل. وبدلاً من النظر إلى التآكل كحاجز للشحن البحري ، يمكن اعتبار تطوير الشحن الذاتي وجمع البيانات على متن السفن وسيلة لدفع علم التآكل البحري.

(كما نشر في طبعة مارس 2018 من المراسل البحري والأخبار الهندسية )