Ødkommunikasjon for dykkere

Transkript

1 STF3 F93023 Ødkommunikasjon for dykkere UNIMED

2 FUDT OPPDRAGSGIVER(E) Telex: sintf n Bård Holand og Geir H. Sandsmark Telefon: (07) Telefax: (07) Besøksadresse: Olav Kyrresgt. 3 Postaciresse: 7034 Trondheim SINTEF UNIMED UNIMED Diving Acoustics Kommunikasjon Commumcation To aktiviteter foreslås gjennomført som Fase 2 i NØdkommunikajonsprosjektet : mellom dykkerklokke/habitat og dykkefartøy. Forslag til videre aktiviteter med tanke på å komme fram til utstyr som vil tilfredsstille de spesifiserte kravene Operasjonelle betingelsene som kan være aktuelle ved bruk av akustisk nødkornmunikasjonsutstyr Erfaringer med eksisterende utstyr Funksjonskrav til nødkommunikasjonsutstyr dykkeselskaper og oljeselskaper var til stede, oppsummerer rapporten følgende punkter: STF23 F Arvid Påsche Med basis bl.a. i de erfaringene som framkom på to-dagers arbeidsseminar i Trondheim om nødkommunikasjon hvor representanter fra Oljedirektoratet, forskningsinstitusjoner, industri, RAPPORTNR. DATO ANSVARUG SIGNATUR, BårdHoland Ç bc.aj 4flu44 A:\XBAHB051.W j Fortrolig Einar Svendsen NØdkommunikasjon for dykkere DLfJW TITrEL ARKIVKODE GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG ISBN PRISGRUPPE FAGLIG ANSVARLIG SAMMENDRAG / j EGENVALGTE Akustikk GRUPPE i Mannteknikk Marine Technology GRUPPE 2 Dykking I tillegg er det presentert et kostnadsoverslag over disse to tiltakene. transmisjonskanalen. 2. Gjennomføre nødvendige målinger ved en reell dykkeoperasjon som beskriver å forbedre disse RAPPORT Ekstreme arbeidsmiljø 1. Evaluere eksisterende systemer og med basis i dette, foreslå aktuelle tiltak som kan iverksettes for FORFATTER(E)

3 flflui1i UNIMED C INNHOLDSFORTEGNELSE 1 i INTRODUKSJON 2 side 2 SPESIFIKASJONER Funksjonskrav 4 3 NØD-SCENARIER Historiske data Dykkerklokke/habitat DykkefartØyet Transmisjonskanalen 9 4 ANBEFALINGER FOR VIDERE ARBEID Målinger på transmisjonskanalen Hensikt Måleparainetre Beskrivelse av arbeidet Koordinering av arbeidet Evaluering av eksisterende nødkommunikasjonsutstyr Hensikt Måleparametre Beskrivelse av arbeidet Kostnader 19 APPENDIKS nr.1 APPENDIKS nr.2 Historiske data Analog eller digital overføring

4 UNIMED 2 i INTRODUKSJON I Oljeclirektoratels forskrifter om bemannet dykking, ligger det et krav om at det skal finnes et alternativt kommunikasjonsannlegg (nødkonununikasjon) til hovedkommunikasjonsanlegget og som er uavhengig til dette. Nødkommunikasjonen skal også fungere dersom kabelforbindelsen mellom overflaten og dykkerklokken/habitatet er brutt. Dette er løst ved hjelp av såkalte through water kommunikasjonssystemer som baserer seg på akustisk overføring av tale. Både fra dykkeoperatører, utstyrsprodusenter av kommunikasjonsutstyr og fra personer innen oljeselskaper som arbeider opp mot dykkeoperatører, har det vært uttrykt behov for en kvalitetsforb&lring når det gjelder nødkommunikajonsutstyret. Mye tid kan gå med til å etablere nødkommunikasjon forut for enkelte dykkeoperasjoner, og kvaliteten (forståeligheten) rapporteres ofte å være mangelfull. Som et resultat av dette ble det fra SINTEF UNIMED foreslått et prosjekt i regi av FUDT som skulle ha som hovedmål å frambringe tilfredsstillende nødkommunikasjonsutstyr for dagens og framtidig operasjonell dykking. Dette skal oppnås gjennom en forbedring av eksisterende utstyr, og/eller en framtidig nyutvikling. Prosjektet ble foreslått gjennomført i to faser. Fase 1, som denne rapporten omhandler, var i utgangspunktet tenkt splittet i to underaktiviteter: Akt.l: Sannsynlig behov for nødkommunikasjon skal belyses gjennom en gjennomgang av en rekke scenarier for dykking med alternativ utgang. Status for ulike alternative eksisterende systemer skal vurderes på bakgrunn av tekniske beskrivelser og brukererfaringer. Akt.2: Kravspesifikasjoner for nødkommunikasjonssystem skal foreslås på grunnlag av behov/behovsanalyser kartiagt i samarbeid med brukerne. Dette skal skje gjennom et arbeidsseminar. På grunnlag av anbefalte kravspesifikasjoner og status for eksisterende nødkommunikasjonssystemer, skal videre aktiviteter beskrives. Dette vil inkludere forslag til forbedringer av eksisterende systemer eller nyutvikling. FUDT gav aksept for å starte gjennomføring av Fase I som skissert, og prosjektet fikk betegnelsen NØdkommunikasjon, fartøy - klokke. Tidlig i prosjektfasen for Fase 1, ble det besluttet at det ville være kosteffektivt å se de to aktivitetene referert ovenfor, under ett. Grunnen til dette var at det planlagte arbeidsseminaret under Akt.2 ville samle personer med nødvendig praktisk-operasjonell erfaring og kunnskap, slik at en også kunne belyse problemstillingen som er reist innen Akt.l. M:\BAH XBAHBO51.W51

5 il111w UNIMED 3 Et todagers arbeidsseminar ble arrangert i Trondheim i uke nr. 13 (1993), og deltakere var personer fra forskningsmiljø (SINTEF og NUTEC), tilsynsmyndighet (OD), oljeselskap (Statoil og Norsk Hydro), dykkeselskap (Stolt Comex Seaway, Rockwater og Sub Sea Dolphin), representant fra dykkerne og aktuell industri (Stocktronics og SIMRAD). Temaet for seminaret var å belyse og gi svar på de oppgavene som er nevnt i de to aktivitetene ovenfor. M:\BAHXBAHBO5 i.w51

6 Ufflhi UNIMED 4 2 SPESIFIKASJONER Det foreligger ikke spesifikke krav i Oljedirektoratets forskrifter for bemannede undervannsoperasjoner med tanke på kvalitet/taleforståelse ved bruk av nødkommunikasjonssystemer. Det er imidlertid et krav at utstyr som benyttes skal være fabrikkert og testet etter anerkjente normer. Blant seminardeltakerne i Trondheim var det enighet om at det var behov for spesifikke krav også til nødkommunikasjonssystemene. I det følgende er det laget et utkast til kravspesifikasjoner for et nødkommunikasjonssystem. Spesifikasjonene må sees på som funksjonskrav og ikke detaljerte designkrav. Eksisterende nødkominunikasjonssystemer i bruk på norsk sokkel, er alle basert på analog overføring av data. I moderne instaimenteringssystemer med akustisk overføring av data, er det vanlig at en benytter digital overføring. En eventuell nyutvikling av nødkommunikasjonsutstyr i dag, vil utvilsomt være riktig å gjennomføre med digital dataoverføring (se for Øvrig Kapittel 3). Spesifikke krav som bare er relevante for digital overføring, er merket spesielt. 2.1 Funksjonskrav Mekanisk utførelse Alle materialer og komponenter skal være slik at de tåler den omgivelse og de påkjenninger utstyret utsettes for under forventede forhold. Dette gjelder spesielt for utstyr som utsettes for trykk (helium, fuktighet, kompresjon/dekompresjon, etc.). Nøkkelelementer i denne sammenheng er plugger, kontakter og penetratorer. Fysisk utforming (vekt og volum) må være forenhig med den plass som normalt er tilgjengelig i en dykkerkiokke. Taleforståelse Innenfor det som er angitt som operasjonsområdet, skal nødkommunikasjonsutstyret ha en taleforståelighet som gir en score på minimum 75% i en Modified Rhyme Test (Ref. MIL-SPEC-1472D). Operasjonsområde Taleforståelsen skal være som angitt innenfor et område på overflata som ligger innenfor en sirkel med radius lik klokkedybden, og som har sentrum i det punktet på overfiata som ligger rett over dykkerklokka. Med denne begrensningen skal transmisjonstap tilsvarende 1000 m ganglengde, kunne tillates. Taleforståeligheten skal opprettholdes også når dykkefartøyet er i bevegelse. Støy som M:\BAHXBAHB05 i.w5 i

7 U11J1i UNIMED 5 følge av normal DP-operasjon, skal ikke kunne blokkere kommunikasjonen. Plassering av utstyr på dykkerklokka Taleforståelsen som er angitt, skal oppfyiies for enhver tiltvinkel av dykkerklokka innenfor ±900 fra vertikalen (normal posisjon). Dybde Utstyret som skal brukes på dykkerklokke/habitat, må være utformet slik at det kan brukes innenfor aktuelle dykkedyp, minimum msw. Operasjonelle krav Utstyret skal være operativt for Øyeblikkelig bruk under hele dykkeoperasjonen. Videre skal utstyret kunne opereres med en hånd ( push-to-talk ). Det bør etableres en standard for akustisk nødkommunikasjon, slik at andre fartøyer kan assistere mest mulig effektivt. Dette vil bl.a. ha betydning for valg av overføringsfrekvens. M;\BAFPXBAHBO5 i.w5 i

8 1jEfjW UNIMED 6 3 NØD-SCENARIER NØdkommunikasjonssystemer er primært tenkt brukt i en situasjon hvor detlde normale operative system for kommunikasjon mellom idokke/habitat og overflata ikke fungerer. Årsakene til manglende kommunikasjon kan selvsagt være mange, men det er først og fremst fire hovedscenarier som er aktuelle: 1. Alle forbindelser med overflata er revet av, og dykkerklokken ligger på bunnen eller har hengt seg opp i undervannskonstruksjoner. 2. Deler av forbindelsen mellom klokke og fartøy (inklusive primær kommunikasjon) er revet ove.r, men klokka henger fortsatt under fartøyet uten å kunne heises til overfiata. 3. Dykkere er isolert i undervannshabitat uten å kunne kommunisere med overfiata via kabel da dykkefartøyet har drevet av 4. Feil på primærkommunikasjonen (som kan ha både elektriske og mekaniske årsaker), uten at Øvrige skader er påført kiokke eller løfteutstyr. I sammenheng med disse scenariene som umiddelbart angår dykkerklokka og/eller dykker 1e, er det i tillegg tre viktige scenarier som angår selve statusen til dykkefartøyet etter at uhelllulykke har skjedd: 1. DykkefartØyet er operativt og manøvreringsdyktig med DP-systemet intakt. 2. Dykkefartøyet er manøvreringsdyktig, men med defektlikke operativt DP-system. 3. DykkefartØyet er ikke manøvreringsdyktig. ( dykkere Dersom et uhell skjer mens dykker(e) er i vannet (f.eks. feil med DP-system), er det åpenbart at muligheten for personskade på dykkerne i sammenheng med uhellet er til stede. Med unntak av at nødkommunikasjonsutstyret skal være enkelt å operere, er det i det etterfølgende forutsatt at det er som - etter at den aktuelle nødsituasjonen har oppstått, og situasjonen eventuelt er stabilisert, er i stand tii å operere systemet. Den potensielt alvorligste situasjonen har en naturlig nok dersom dykkerne er overlatt til seg selv i klokke/habitat, og forbindelsen til overflata er fysisk brutt, samtidig som dykkefartøyet ikke er manøvreringsdyktig og eventuelt driver av. På seminaret i Trondheim var det enighet om at i en slik situasjon var det viktig at det så tidlig som mulig, mens fartøs et fortsatt er noenlunde vertikalt over klokke/habitat, var mulig å opprette kontakt via nødkommunikasjonsutstyret slik at dykkerne kunne informeres om situasjonen oppe, samtidig som tilstanden for dykkerne blir kjent for operasjonsledelsen om bord i fartøyet. Det er uttalt med grunnlag i erfaring fra tidligere ulykker, at det å være informert om gjensidig tilstand, har vært svært beroligende for alle involverte parter, og at slik kunnskap kanskje har forhindret potensielt farlige og overilte aksjoner. Det var også enighet blant seminardeltakerne om at det var akseptabelt at en avdrift av fartøyet kunne forårsake en periode uten kontakt mellom dykkere og fartøy via nødkommunikasjonen, dersom dykkerne var informert om hva årsaken til et slikt kommunikasjonsbrudd skyldtes. M:\BAH\XBAHBO5I.W51

9 il1i1i UNIMED 7 I det etterfølgende vil det bli fokusert på registrerte data fra norsk sokkel som er relevant for hendelser som har - eller kunne ha ført til uhell hvor nødkommunikasjon har vært påkrevet, samt hvordan ulike relevante parametrelscenarier vil kunne påvirke lydtransmisjonen mellom klokkejhabitat og fartøy. 3.1 Historiske data Oljedirelctoratet har registrert hendelser som potensielt kunne ha ført til (eller har ført til) tapt dykkerkikke/habitat på norsk sokkel i perioden Denne oversikten, som også inkluderer en kort beskrivelse av hendelsene, er gjengitt i Appendiks nr. 1. Totalt 12 hendelser er referert, hvorav to medførte tapt klokke/habitat. 3.2 Dykkerklokke/habitat De to klokiceparametrene som er viktigst for lydtransmisjonen mellom dykkerklokka og overfiata er: 1. Dykkerklokkas dybde 2. Dykkerklokkas tiltvinkel (i forhold til normal vertikal posisjon) Relevant dybde for bruk av dykkerklokke på norsk sokkel vil hovedsaklig ligge i området meter. Ved siden av å ha betydning for signa]reduksjon som funksjon av avstand, har også dybden betydning for hvilke transmisjonsforhold (f.eks. avbøyning) en har i kombinasjon med horisontal forskyvning mellom en eventuelt tapt dykicerklokke og selve dykkefartøyet. C I en nødsituasjon hvor klokka ikke kan løftes tilbake til overfiata, vil klokka enten være totalt adskilt fra enhver fysisk forbindelse med overfiata hvor både løftewire, guidewire og klokkeumbilical er revet over, eller at deler av disse forbindelsene er skadet, slik at kommunikasjon med overfiatepersonell bare kan skje gjennom nødkommunikasjonsutstyret. Det er i en slik situasjon mulig for klokka å ligge/henge i alle tenkelige stillinger sammenlignet med normal posisjon. Når det gjelder videre betraktninger, vil en fortrinnsvis forutsette at klokka ikke kan tiltes utover 90 fra normal posisjon. (I et tilfelle hvor klokka henger/ligger med bunndøra opp, er det tvilsomt om nødkommunikasjon er påkrevet overhodet). Tiltvinlcelen kan ha betydning for lydtransmisjonen mellom sender/mottaker på dykkerklokka og på dykkefartøyet. Plassering av antennesystemet på klokka, direktivitet og valg av frekvens er eksempler på parametre som må optimaliseres med tanke på dette scenariet. For et sveisehabitat er disse forholdene relativt sett enklere i og med at habitatet alltid vil være stabilt fysisk orientert. Dybden derimot, vil ha samme betydning i begge tilfellene. M:\BA1fXBAHBO5 I.W5 I

10 UNIMED Dykkefartøyet Når det gjelder dykkefartøyet er det to hovedforhold også her som har betydning: 1. FartØyets relative posisjon i forhold til dykkerklokka 2. Alternativt assisterende redningsfartøy Har fartøyet posisjoneringsutstyr (DP) samt motor- og propelikraft intakt, er det natur1ig at fartøyet blir liggende rett over den tapte dykkerklokken/habitatet. Dette reduserer normalt problemene med lydtransmisjon, da horisontal avstand i tillegg til lengere transmisjonsveg, også vil muliggjøre uheldige avbøyningsfenomener som kan forårsakes av skikt (f.eks. temperaturskikt) i vannet. C I tillegg til dn betydning horisontal transrnisjon har i et tilfelle med avdrift mellom klokke og fartøy, vil også avdriftshastigheten kunne ha betydning da slik avdrift vil forårsake en frekvensforskyvning av lydsignalet (dopplerforskyvning). Det ble på arbeidsseminaret om nødkommunikasjon i Trondheim, opplyst at en avdriftshastighet på et dykkefartøy på ca. 2.5 mls var observert etter bortfall av motorkraft. En slik avdriftshastighet vil bety en frekvensforskyvning på ca. 0.2%. En annen viktig parameter som må tas i betraktning i forbindelse med horisontal avstand mellom klokke/habitat og fartøy, er direktiviteten (retningsfølsomheten) til sender og mottalcerantennene. For å bedre signal-støyforholdet, er det hensiktsmessig å sende så mye som mulig av signalet bare i den retning hvor mottakeren befinner seg. GjØres samtidig mottakerantennen diriktiv og rettes mot senderen, vil dette ytterligere bedre signal-støyforholdet da støy generert utenfor stråleretningen vil bli redusert. I en normal operativ situasjon med dykkefartøyet rett over klokka, er det logisk å gi sender/mottakerantenna på klokka direktiv oppoy, mens tilsvarende enhet oppe på fartøyet er direktiv nedover. Dersom en nødsituasjon inntrer, og dykkefartøyet driver av fra Idokka/habitatet, kan en lett tenke seg at det samme fartøyet av flere grunner, ikke kan brukes til urmsetning av de dykkerne som er etterlatt på bunnen. Dersom andre fartøyer brukes i en redningsaksjon, er det en klar fordel at det kan etableres kommunikasjon mellom dette fartøyet og dykkerklokken så tidlig som mulig. l)ette kan skje enten ved at det unsettende fartøyet har samme eller kompatibel nødkommunikasjonsutrustning (standardisering), eller at nødkommunikasjonsutstyret fra det opprinnelige fartøyet kan transporteres over til et annet (mobilitet). M:\BAH\XBA}lBo5I.W51

11 il1i1i UNIMED Transmisjonskanalen Med transmisjonskanal menes i denne sammenhengen sjøvannet som er det mediet som de akustiske signalene må forplante seg gjennom mellom sender og mottaker. Det er lett å forstå at dette er et medium hvor svært mange forhold kan spille inn med tanke på forståeligheten på det signaiet som kommer fram til mottakeren. Følgende parametre kan regnes som hovedfaktorer i denne sammenheng: 1. Støy (Propeller, sjøstøy p.g.a. meteorologiske forhold, andre akustiske transmisjonssystemer, etc.) 2. Bobler i vannet (spesielt rundt plattformer hvor luft fra oljetanker ventileres ut i vannet på ca. 20 meters dyp) 3. Muligheten for refieksjoner fra bunn, overflate og ulike konstruksjoner 4. Faste partikler i vannet 5. Skiktning I et reelt nødscenario, vil alle disse forholdene kunne påvirke lydtransmisjonen - alle varierende grad, eller enkeitvis hver for seg. samtidig i M:\BAII\XBAHBO51.W51

12 Lii11i UNIMD 10 4 ANBEFALINGER FOR VIDERE ARBEID Følgende momenter ble det tidlig enighet om under arbeidsseminaret i Trondheim: Dagens teknologi når det gjelder nødkommunikasjon, er ikke tilfredsstillende for metningsdykking offshore. Det er ikke mulig med sikkerhet å påvise hvorfor eksisterende utstyr ikke virker bra. Data som er relevante for å beskrive den akustiske transmisjonskanalen mellom dykkerklokke/habitat og dykkefartøyet, mangler. Slike data er nødvendige for å kunne utforme et optimalt transmisjonssystem. Det finnes ikke spesifikke krav til nødkommunikasjonsutstyr som håndheves i dag. I tillegg til at det var behov for å utforme spesifikke krav til nødkommunikasjonsutstyr, ble følgende to aktiviteter foreslått gjennomført som en fortsettelse av Fase 1 av NØdkommunikasjonsprosjektet: 1. Beskrivelse av den akustiske transmisjonskanalen basert på målinger foretatt under en reell dykkeoperasjon. 2. Gjennomføring av tester (Mod.ified Rhyme Test) offshore for å bestenune kvalitetllesbarhet på tale overført via eksisterende nødkommunikasjonssystemer, samt å gjøre en evaluering av utstyret med tanke på hvor gevinsten ved en eventuelt forbedring av eksisterende utstyr er størst. I det etterfølgende vil disse to aktivitetene bli beskrevet mer detaljert både med tanke på innhold og hva aktivitetene vil innebære Økonomisk. Det er en åpenbar fordel om disse aktivitetene kan gjennomføres samtidig, da kjennskap til transmisjonskanalen vil være nyttig tilleggsinformasjon når evalueringen skal gjennomføres av eksisterende utstyr. 4.1 Målinger på transmisjonskanalen Hensikt Hensikten med målingene er å framskaffe kunnskap om den akustiske kanalen mellom dykkerklokka og dykkefartøyet. Vi skal: Undersøke om støy eller transmisjonsforhold er årsaken til den dårlige kvaliteten til eksisterende utstyr. Kartlegge transmisjonsforhold og aktuelle støyscenarier for å kunne ta hensyn til dette i en eventuell nyutvikling. M:\BAH\XBAHBO5 i.w5 i

13 UE11i1E UNIMED il Finne eventuelle sammenhenger mellom operasjonelle betingelser og transmisjonskvalitet. Med operasjonelle betingelser menes trusteraktivitet, bevegelser av skipet, værforhold, strømforhold, utslipp av luft i vannvolumet eller andre forhold som er spesielle for den aktuelle operasjonen vi deltar i. Resultatet av målingene inngår i grunnlaget for å avgjøre om man skal utvikle nytt utstyr eller satse på videreutvikling av eksisterende systemer. Vi vil derfor karakterisere den akustiske kanalen for trådløs akustisk forbindelse mellom dykkerklokka og dykkefarøyet En vil spesielt søke etter transmisjonsforhold som har sammenheng med selve dykkeoperasjonen. Vi skal både måle akustisk støy i sjøen og karakterisere transmisjonskanalen. Viktige momenter er: Gassbobler fra dykkerne/omgivelsene PropellstØy fra fartøyet. Demping. Stabilitet (fading) Flerveis transmisjon. Plassering av svinger på dykkefartøyet. Klokkas plassering i forhold til fartøyet Måleparametre De målingene som skal gjøres, kan deles i to klasser: Støymålinger. Transmisjonsmålinger. Hver av klassene omfatter et utvalg av målinger eller forsøk som skal utføres, og scenariet er antydet i Figur Støymålinger Vi Ønsker her å kartlegge det akustiske støybildet som påvirker mottakerforholdene ved fartøyet. De M:\BAH XBAHBO51.W5l

14 120 UNIMED 12 mest aktuelle støykildene er. Trustere styrt av fartøyets DP-system. BølgestØy. Mekanisk støy fra fartøyet transmittert til vannet via fartøyets skrog. Da vi ikke kan regne med å beskrive enhver aktuell støykilde i detalj, Ønsker vi å måle støyspektret i en del posisjoner rundt fartøyet der det er aktuelt å plassere mottakersvingerne. Vi Ønsker å måle på følgende punkter rundt fartøyet: I begge dykkebrønnene. Et punkt ca 1/3 skipsiengde fra akterenden. Hydrofonen senkes over rekka. Et punkt ca 1/3 skipslengde fra bauen. Hydrofonen senkes over rekka. Ved alle målestedene Ønsker vi å plassere hydrofonene 2m, 4m og 1Dm under overflata. Vi ønsker å måle med vanlig rundstrålende hydrofon og med svingere med 90 - graders åpningsvinkel. Målingene skal utføres under dykking, og vi ønsker å måle flere ganger på hvert målepunkt under måleperioden for å fange opp eventuelle endringer av forholdene Målinger av transmisjonskanalen Vi Ønsker her å karakterisere den akustiske kanalen mellom dykkerklokka og overfiatefartøyet. Igjen er vi spesielt interessert i forhold som kan knyttes til dykkeoperasjonen. Følgende kanalegenskaper skal måles. Demping. Vi er her spesielt interessert i luftbobler og andre forhold som er knyttet til dykkeoperasjonen. Kanalens impulsrespons. Frekvensstabilitet. Kanalegenskapenes variasjon over tid. På fartøyet vil vi måle i de samme målepunktene som spesifisert for støymålingene ovenfor når senderen er plassert på eller tett ved dykkerklokka. I tillegg Ønsker vi å utføre eksperimentet også med horisontal avstand mellom sender og mottaker. Dette Ønskes gjort ved å bringe mottakerutstyret M:\BAH\XBAHBO5 i.w51

15 Annet fartøy Dykkerfartøy 13 Figur 4.1 Måleoppsett for støymåiinger og kanalmåling Klokke Transponder Umbilical posisjoner for støymåling kanalmåiin2. Hydrofonlsvinger 1ÏEIE UNIMED M:\BAHXBAHBO5 1.W51

16 UNIMED 14 over på et annet fartøy og utføre eksperimentet med avstand lx, 2x, 4x og 6x vanndyp Beskrivelse av arbeidet Arbeidet er delt i 3 faser: Forberedelser/innkjøp av utstyr. Gjennomføring av målinger. Etterbehandling, analyse og presentasjon av resultater. I tillegg kommer egen aktivitet for koordinering av arbeidet Forberedelser/innkjøp av utstyr Arbeidet omfatter klargjøring/innkjøp av utstyr for støymålinger og kanalmålinger. For kanalmålingene bruker vi en modifisert versjon av en eksisterende Iransponder. Kostnader for disse modifikasjonene er inkludert i prisen. Følgende aktiviteter inngår: Klargjøring, kalibrering og laboratorietest av måleoppsett for støymålinger. Tilpasning av transponder bunn og overfiateenhet. Generering av signaler for kanalmållng. Dette omfatter også generering av modulerte bølgeformer for bruk i videreføring av prosjektet. Utarbeidelse av måleprogram Gjennomføring av målinger Arbeidet omfatter gjennomføring av forsøket om bord på dykkeskip. Det forutsettes at arbeidet kan utføres av en forsker med assistanse av mannskap og dykkere om bord på dykkefartøyet. Målingene skal utføres som beskrevet i kap Etterbehandling Arbeidet omfatter analyse og etterbehandling av måleresultater for presentasjon for oppdragsgiver. Følgende aktiviteter inngår: M:\BAH\XBAHBO5I.W51

17 3UE1TEE UHIMED 15 Analyse og presentasjon av støymålinger inkludert beregning av støynivå, spektraltetthet og eventuelle sanimenhenger med operasjonelle forhold. Analyse og presentasjon av resultater fra kanalmålingene. Resultatene omfatter demping, stabilitet av signalet over tid og kartlegging av eventuell flerveis Iransmisjon. Arkivering av innsamlede data for bruk i videreføring av prosjektet. Vurdering av resultatene med tanke på utvikling av nytt utstyr eller forbedringer av eksisterende utstyr Ko,rdinering av arbeidet Prosjektet vil bli en del av FUDT-prosjektet NØdkommunikasjon, som gjennomføres ved SINTEF UNIMED, og nødvendig prosjektkoordinering og rapportering er SINTEF UNIMED s ansvar. Den utøvende delen av prosjektet som er beskrevet ovenfor, vil bli utført av personell fra SINTEF DELAB, som også vil ta kontakt med SIMRAD og IKU for nødvendig bistand. 4.2 Evaluering av eksisterende nødkommunikasjonsutstyr På arbeidsseminaret i Trondheim ble det fra alle med operasjonell bakgrunn understreket at det ved metningsdykldng understreket at det i svært mange situasjoner ble erfart store problemer med å etablere tilfredsstillende kontakt via nødkommunikasjon forut for at dykkeren forlater klokka. Hovedproblemene kunne karakteriseres som følger: 1. Det kan være stor forskjell i forståeligheten fra en operasjon til en annen (med samme utstyr) 2. Det er generelt bedre taleforståelse i dykkerklokka enn i dykkekontrollen 3. Forståeligheten er generelt dårligere i situasjoner med mye alternativ akustisk transmisjon (f.eks. DP-systemer) i området. Spesielt dårlig ble det hvis det i tillegg var mye støy (f.eks. fra propellere). 4. Taleforståelsen ble sagt å være betydelig bedre med akustiske kommunikasjonssystemer på enatmosfære drakter (f.eks. Newtsuit, Mantis, etc.) Det ble også referert til at tilsynelatende kompatible systemer til det som nyttes innen dykkeindustrien, var testet med svært godt resultat mellom U-båter i skjærgården utenfor Stockholm. Det var en generell oppfatning at det var vanskelig å peke på en spesifikk årsak til de problemene en erfarte. De problemområdene som ble påpekt som sannsynlige (med selve utstyret) var: 1. Mikrofonkvalitet. I mange systemer var det ingen spesifikk mikrofon, da høyttaleren også M:\BAHXBAHBO5 I.W51

18 3UE1111i UNIMED 16 fungerte som mikrofon. 2. Utstyret var designet med tanke på militære formål hvor en hadde luftomgivelse i begge ender. Dette stiller andre (mindre) krav til akustisk båndbredde enn hva tilfellet er i helium. Dette kan kompenseres med å innføre unscrambler i dykkerklokken - noe som ikke brukes i dagens utstyr. 3. Penetratorer og plugger blir ikke tilstrekkelig ettersett og vedlikeholdt. 4. Utstyret i klokka kan påvirkes av miljøparametre som vekslende kompresjon/dekompresjon, høy fuktighet, koosjon, etc. 5. Dersom systemene er utstyrt (og brukes) med automatisk gainkontroll (AGC), kan svake signal (f.eks. Ønsket talesignal) kunne bli dempet (forsterkningen blir automatisk redusert) av sterkere støysignaler (f.eks. ping fra DP-systemet). 6. Antennen (transduceren) som senkes ned i vannet fra dykkefartøyet, kan på grunn av strøm eller lignende, svinge ut fra en vertikal posisjon. Hvis klokka dermed blir liggende utenfor stråleretningen (åpningsvinkelen), vil en oppleve (betydelig) signalreduksjon. Det er i etterkant av seminaret innhentet tilgjengelig dokumentasjon over eksisterende utstyr som brukes operasjoner, basert på opplysninger fra dykkeselskaper om hvilke systemer de bruker eller anbefaler. Generelt kan en si at tilgjengelig informasjon gir et mangelfullt grunnlag til å vurdere funlcsjonsdyktigheten til systemene når de brukes i metningsdykldng med helium som omgivende gass. Det er bl.a. spesifisert audlo båndbreclde på ca. 4.2 kllz på ett system, og dette er typisk båndbredde for systemer som skal overføre tale generert i luft. Et system som skal dekke heliumtale, bør minst ha en båndbredde på 10 khz. Blant seminardeltalcerne var det enighet om at det var nødvendig å gjennomføre en systematisk test]evaluering for å kartlegge hvilke av disse mulige problemområdene som dominerte, samtidig som en foretok en vurdering av eksisterende systemer i forhold til eksisterende standarder for lesbarhetlforståelighet (MIL-STD- I 472D) Hensikt Hensikten med denne evalueringen er todelt: 1. En vil bestemme hvor det eventuelt vil være hensiktsmessig å iverksette tiltak for å forbedre taleforståeligheten for eksisterende nødkommunikasjonssystemer. 2 Det vil bli gjennomført tester for å bestemme taleforståeligheten til eksisterende systemer (fortrinnsvis et system som kan betegnes som state of the art ) i henhold til anerkjente standarder (MIL-STD- 1472D) Resultatene fra pkt. I., vil ikke bare være nyttige med tanke på en eventuell forbedring av eksisterende systemer, men også være direkte overførbare til en eventuell nyutvikling av et moderne system basert på digital datakommunikasjon. Resultatene fra pkt.2., vil være direkte bestemmende med tanke på om konvensjonelt utstyr vil M:\BAH\XBAI-1B051.W51

19 UNIMED 17 tilfredsstille eksisterende standarder (event. med mocliflkasjoner), eller om nyutvikling er påkrevet Måleparametre Testobjekt vil være eksisterende nødkommunikasjonsutrustning i en dykkeridokke. Fortrinnsvis to forskjellige systemer bør testes samtidig, hvorav det ene er et system av en type som kan betegnes som state of the art, og som i tillegg har god operasjonell record. Følgende parametre/konstellasjoner vil bli evaluert med tanke på Modified Ryhme Test (MRT): 1. Eksisterende system eksponeres for heliumtale 2. Soffi 1, men modifisert med ekstern kvalitetsmikrofon 3. Eksisterende system eksponeres for luftgenerert tale fra overflaten direkte (elektrisk) koplet til mikrofoninngangen. 4. Hellumtale som er unscramblet koples direkte (elektrisk) til mikrofoninngangen Beskrivelse av arbeidet Arbeidet er delt i 3 faser: 1. Forberedelser inkludert mobilisering av nødvendig utstyr 2. Gjennomføring av målinger offshore 3. Etterbehand]ing av data (inkludert testpanel som evaluerer lydopptak) samt rapportering. I tillegg kommer nødvendig prosjektkoordinering Forberedelser Forberedelsene vil omfatte følgende hovedaktiviteter: Akt.l. Akt.2. Akt.3. Akt.4. Akt.5. Skaffe spesifikasjoner på eksisterende nødkommunikasjonssystem(er) på det aktuelle dykkefartøyet, samt egnet unscrambler, med hensyn på tilkopling av ekstern mikrofon, elektriske signalnivåer, termineringer, plugger etc. Modifisering, ombygging og tilpasning av mikrofon og unscramblerfbåndspiller Prosedyrer for Modified Rhyme test, lage testbøker med ferdige ordlister. Administrasjon, mobilisering Leie av utstyr, forsikring, forbruksmateriell, etc. M:\BAH XBAFIBO5 i.w51

20 UNIMED Målinger offshore Alctiviteten offshore vil ha følgende hovedaktiviteter: Akt.6. Nødvendige oppkoplinger av utstyr i en dykkerklokke. Akt.7. Gjennomføring av måleprosedyren vist i Kapittel Som lydkilde anvendes ferdiginnspilte lydbånd med rå heliumtale fra 300 msw og lufttale fra overflaten. Signalet sendes via umbilical fra overfiata til en høyttaler i klokka og inn på mikrofonen. All transrnittert tale som kommer opp igjen via den akustiske transmisjonskanalen, tas opp på lydbånd. Bruk av høyttaler i klokka betinger at klokka senkes ned i vannet uten å være komprimert (luft ved i Bar). Fordelen med dette testoppsettet er at en kan bruke opptak som er benyttet i andre tester slik at n kan sammenligne resultatet med annet eksisterende utstyr. En viktig parameter får man imidlertid ikke testet korrekt i et oppsett som skissert ovenfor, og det er heliumomgivelsens innvirkning på mikrofonen. Dette kan bare oppnås under en reell test hvor en dykker under trykk (i helium). Han må da gjennomføre punktene nr. i. og 2. som skissert i Kap , ved at han leser en liste med ord som overføres akustisk til overfiata for registrering. Hvis det av operasjonelle årsaker, bare er mulig å gjennomføre en hyperbar test med helium i klokka (d.v.s. at en test med luft i Bar og høyttaler ikke kan gjennomføres), må punktene 3. og 4. også gjennomføres for den hyperbare testen. Det er en forutsetning at eventuell Automatic Gain Control på utstyret kan koples til Manual. Det vil for øvrig være en fordel at testen kan gjennomføres med et fartøy som har installert Stocktronics kommunikasjonsutstyr i dykkekontrollen. Som et supplement til de testene som er beskrevet ovenfor, vil en få nyttig informasjon fra en enkel test hvor det i ordinære operasjoner ble gjort følgende: Nødkommunikasjonsutstyret i klokka modifiseres slik at det kan tilkoples et headset med mikrofon (f.eks. den type headset som følger Stocktronics komm.utstyr) slik at denne mikrofonen kan benyttes som et alternativ til eksisterende mikrofon. Standbydykkeren leser en ferdig trykket liste med ord til overfiata via nødkommunikasjonssystemet - først med eksisterende mikrofon, deretter med rnikrolbn på headset. Det gjøres opptak av overføringene på overflata Dersom en anskaffer en egnet båndspiller som tilpasses for opptak fra nødkommunikasjonsmottaker i dykkekontrollen, burde resten av oppsettet - samt gjennomføring av testene, kunne organiseres av det faste dykkepersonellet (f.eks. dykketekniker sammen med dykkerleder). M:\BAH\XBAHBO5I.W51

21 UNIMED Etterbehandling Etterbehandling vil bestå av to hovedalctiviteter: Akt.8. Akt.9. Databehandling som inkluderer avspilling av transmittert tale for et testpanel bestående av ca. 20 personer, retting av testbøker, sette resultatene inn i regneark og utarbeidelse av foreløpig rapport. Sluttrapport med evaluering av resultater Prosjektkoordinering Prosjektet vil bli bli en del av FUDT-prosjektet Nødkommunikasjon, som gjennomføres ved SINTEF UNIMED, og nødvendig prosjektkoordinering og rapportering er SINTEF UNIMED s ansvar. Den utøvende delen av prosjektet som er beskrevet ovenfor, vil bli utført av personell fra NUTEC. Akt. 10. Prosjektkoordinering 4.3 Kostnader Estimert kostnad for de to foreslåtte aktivitetene i Fase 2 av NØdkommunikasjonsprosjektet, er som vist i Tabell og Tabell Estimert kostnad for gjennomføring av deiprosjektet Måling på transmisjonskanal. Antall timer Timekost Direkte kost Samlet kost Forberedelser (DELAB) , , ,- Forberedelser (Ekstern ,- assistanse) Gjennomføring , , ,- Analyse/presentasjon , , ,- Koordinering , , ,- SUM , , ,- M:\BAffXBAHBO5 I.W5 i

22 UiEÏ1i UNIMED 20 Tabell Estimert kostnad for gjennomføring av deiprosjektet Evaluering av eksisterende utstyr 1. AKTIVITET j Antall timer } Timekost Direkte kost Samlet kost Forberedelser , , ,- Offshore , ,- Etterbehandling , , ,- Prosjektkoordinering , , , ,- J_21.500, ,- Dersom en enkel test som er beskrevet avslutningsvis i Kapittel kan gjennomføres under operasjonelle betingelser, vil dette medføre følgende kostnad: Kjøp av båndspiller (en enkel DAT) pluss forberedelser: Kr ,- M:\BAH\XBAHBO5I.W51

23 UNIMED 21 APPENDIKS NR. i M:\BAH\XBAHBO51.W51

24 + C OLJEDIREKTORATET Telefaks ADRESSAT TELEFAKS NR. ANTALL SIDER (INKL. DENNE) SINTEF UNIMED VED DATO Arvid Paasche AVSENDER (ENHET I OD) SAKSBEHANDLER GODKJENT AV SFU TELEFON, DIREKTE INNVALG ØL LOKALT TELEFAKSNR, D i. Innholdet i denne telefaks er av formell art og vil bli bekreftet med brev. 2. Innholdet i denne telefaks er av formell art, men vil ikke bli bekreftet med brev. Telefaksen blir arkivert i Oljedirektoratet. 3. Innholdet i denne telefaks gjelder rutinemessig og kurant informasjonsutveksling som ledd i Oljedirektoratets drift og saksbehandling. Det er ikke av formell karakter og ikke bindende for Oljedirektoratet som institusjon. Blir ikke arkivert i Oljedirektoratet. Telefaks av kategori i og 2 skal være godkjent av seksjonssjef eller høyere, mens telefaks av kategori 3 kan sendes av alle medarbeidere i Oljedirektoratet. Melding til mottaker Vedlagt følger info fra DSYS som avtalt. [ Øivind Postboks 600, 4001 Stavanger, Telefon , Telefaks

25 HENDELSER Årstali DP svikt Tapt klokke/habitat i i SUM 12 2 HENDELSER D DP feii Tapt dykkeklokke/habitat Page 1

26 DP feil 1978 Mangler opplysninger om årsak 1979 Mistet all kraft. Skip derv av og klokken hang seg fast på anker Dykkeklokke satt fast i ankerwire. Kom løs etter 104 min. Klokkewire noe skadet. Dykkerne i fin form Klokka hang seg opp i ankerkjetting til flotell på dybde 104 m. Ingen skade på personell. DP feil Mangler opplysninger om årsak 1985 Feil på DP systemet. UPS sviktet.er ikke en uninterrupt power supply 1986 Skipet tok av uten referansesystemet. Det var blitt benyttet ett referansesystem under flytting. Dykker befant seg under klokka Fartøyet beveget seg ukontrollert mot plattformen. Feil i innfasing av Artemis. Det ble benyttet kun ett referansesystem. Prosedyrer oppgradert DP drive off pga. at ROV hadde vært borte i taut wire Fartøyet driftet ca.3 meter.dårlig transponder på ROV 1991 Fartøyet flyttet seg mens det lå på DP. Dykker ble beordret tilbake til klokka. Årsak: Constant tension på transponderwire var for høy, slik at transponderen hadde flyttet seg Ukontrollert posisjonsforandring. ca 5 m akterover. DP operatør overtok manuelt. Flere jordfeil utbedret i stømforsyningsanlegget. (440V) Begge computere falt ut under arbeid langs plattform. Klokka var krysshalt og dykkeren ut i vann. Dykkeren returnerte til klokka. Forre kran berørte plattformen. Mindre skader. Tapt dykkeklokke/habitat 1978 Tapt dykkeklokke. Klokkewire og deler av umbilical kuttet Brann i maskinrom førte til thruster svikt. 2 dykkere isolert i 7 timer i habitat. Page 2

27 fl fl fl HENDELSER DP feil Tapt dykkeklokke/habitat - Manntimer i metning

28 APPENDIKS NR.2

29 ANALOG ELLER DIGITAL OVERFØRING Analoge overføringssystemer For få år siden var all elektronisk overføring av signaler utført ved analog modulasjon. Eksempler fra dagliglivet er mobiltelefon, VHF for skip og lydkringkasting i FM-båndet som alle benytter frekvensmodulasjon. Denne kjennetegnes ved at senderen gir fra seg et signal med kbnstant amplftude (spenning, strøm, effekt) mens signalets frekvens (antall perioder pr. sekund) varieres proporsjonak med talesignalet som skal overføres. Andre eksempler på analog modulasjon er amplitudemodulasjon som benyttes av kringkastingstasjoner i AM-båndene og enkelt sidebåndsmodulasjon (SSB) som er en mer båndbredde- og effekteffektiv variant av amplitudemodulasjon og benyttes av radioamatører, kortbølgeradio for skip og i akustisk dykkerkommunikasjon der overføringen skjer ved modulasjon av IydbØlger i stedet for elektromagnetiske bølger som er informasjonsbæreren for de andre eksemplene. En felles egenskap for alle systemene nevnt ovenfor er at signalet som skal overføres, blir plassert i et bestemt frekvensbånd, som mottakeren innstilles på og flitrerer slik at andre signaler undertrykkes mest mulig. En karakteristisk egenskap for analoge systemer er imidlertid at alle signaler innenfor båndet slipper gjennom mottakeren sammen med Ønsket signal og oppfattes som støy av den som skal høre på. Et annet trekic er at man tydelig kan høre forvrengning på kanalen som for eksempel sterke og hurtige variasjoner i signalnivå. Slik forvrengning er ofte tydelig i bilradio og på mobiltelefon. Da det er en innebygd egenskap ved et analogt signal at alle signaler innenfor båndet kan være et nyttesignal, vil det ikke være mulig å skjerme mottakeren helt for forstyrrelser. Den som har lyttet til tale overført etter metodene beskrevet ovenfor, vet at kvaliteten varierer sterkt fra system til system og kan også variere med tid og sted for hver enkelt metode. Disse ulempene er en del av en teknisk begrunnelse for å lage digitaliserte systemer for å erstatte de analoge systemene. Digitale overføringssystemer Kjernen i et digitalt overføringsystein er at signalet som skal overføres blir kvantisert. Dette innebærer at det analoge signalet, f.eks. talesignalet på en mikrofon, måles med jevne tidsintervaller og sammenliknes med et endelig antall tillatte verdier. Avstanden mellom verdiene velges slik at tilnærmelsene ikke gir sjenerende støy. Ved denne operasjonen oppnår vi at innen en bestemt tidsperiode, kan bare et endelig utvalg av verdisekvenser forekomme. For overføringsystemet innebærer dette at bare et endelig antall bølgeformer skal kunne overføres fra sender til mottaker. Dermed kan en del støy og forvrengning forekomme på overføringskanalen uten at kvaliteten forringes. Dette er mulig fordi mottakeren vil velge som mottatt budskap den tillatte sekvensen som ligner mest på mottatt signal. Feil vil bare forekomme når forstyrrelsen er så kraftig at mottakeren velger feil sekvens. Dette er årsaken til at en dilgital CD-plate ikke knitrer eller skurrer slik man kan oppleve med analoge vinylpiater eller analoge musikkassetter. Dersom man kjenner noen statistiske egenskaper til den typen støy eller forvrengning som

30 forekommer på en bestemt kanal, kan man velge en digital overføringsmetode som er svært robust på denne kanalen. Et eksempel på dette er den nye mobiltelefonstandarden (GSM) der man kan miste 35% av den overførte informasjonen innenfor en bestemt tidsluke uten at brukeren vil høre noen kvalitetsforringelse. I prinsippet kan man gjøre overføringen så robust man vil mot kortvarige forstyrrelser, om man har nok tilgjengelig båndbredde og man kan tillate forsinkelse av signalet i sender og mottaker. For tale benyttes ofte kompresjonskoding for å redusere antall nødvendige tillatte sekvenser for overføring slik at man sparer båndbredde som kan benyttes til å oppnå robust overføring. Dette er også foreslått for dykkerkommunikasjonsystemet. En annen fordel med digital overføring er at man lett kan overføre forskjellig type signaler på samme system samtidig. F.eks. vil måling av miljøparametre i dykkerklokka hvert 5. sekund representere så små datamengder sammenlignet med talesignalet at nødvendige tillegg i båndbredde og effektforbruk blir ubetydelig. Et digitalt system kan også enkelt bygges slik at systemet med jevne mellomrom selv kontrollerer hvordan forbindelsen fungerer, for å tilpasse seg forholdene og å gi alarm når forbindelsen blir brutt. Slik kan man sikre at systemet ikke bruker mer effekt enn nødvendig og at man blir advart hvis systemet ikke virker. Slik selvkoniroll kan også brukes til automatisk valg av den beste tranduceren dersom man innfører redundans av transducere på klokka og/eller dykkefartøyet. Fordeler med et digitalt system for trådløs forbindelse med en dykkerklokke Fordeler med et digitalt system for IrådlØs forbindelse med en dykkerklokke, er: Talekvaliteten blir ikke påvirket av kanalen mellom klokka og fartøyet så lenge man har mindre forstyrrelser enn systemet er designet for. Ved å foreta grundige målinger av transmisjonsforholdene før utvikling starter, kan man lage systemet slik at det så godt som alltid fungerer for de forhold som eksisterer. Måledata kan overføres sammen med talen uten at dette medfører praktiske ulemper. Systemet kan lages seivkontrollerende, slik at det tilpasser seg forholdene, velger den beste tranduceren eller gir alarm.