Drone og ROV
Ubemannede luftkjøretøyer (droner) og fjernstyrte kjøretøyer (ROV) er mye brukt i bransjer som overvåking, inspeksjon, redning og varelevering. Imidlertid står de overfor betydelige utfordringer når de opererer under kalde og våte forhold. Disse utfordringene inkluderer isingsproblemer og fuktighetsinntrenging, som kan begrense driften, øke kostnadene, utgjøre risiko og påvirke miljøet.
For å møte disse utfordringene er samarbeid mellom bransjeinteressenter, forskere og reguleringsorganer nødvendig for å utvikle og ta i bruk effektive løsninger. Ettersom etterspørselen etter ubemannede kjøretøyer i utfordrende miljøer, inkludert kaldere klima og til atmosfærisk flyging, fortsetter å stige, er det avgjørende å prioritere teknologiske fremskritt og etablere praksis som støtter sikker og bærekraftig drift.
Denne samarbeidsmetoden er avgjørende for å sikre påliteligheten og effektiviteten til ubemannede kjøretøy under disse krevende forholdene.
Ising på droner og ROV -er
NanoTech Solutions Norway har jobbet med å kartlegge problematikk knyttet til påvirkning av atmosfærisk isdannelse på droner, samt flyve-begrensninger knyttet til is, snø og regn. For utvalgte bransjer som redningsmannskap, militæret, brannvesen og kritiske leverandører av helseartikler, er forsinkelser og innstillinger grunnet værforhold, uakseptabelt. For slike aktører kan bruken av droner utgjøre forskjellen på liv eller død, dermed er viktigheten av et driftssikkert system avgjørende.
Begrensninger
Ising utgjør betydelige driftsbegrensninger for både droner og ROV -er. Akkumulering av is på overflater kan forstyrre aerodynamikk, hindre sensorfunksjonalitet og øke totalvekten og flyve-evne - i noen tilfeller kan dronen styrte og skape materielle skader og risiko. Dette kompromitterer effektiviteten og ytelsen til disse enhetene og begrenser deres evne til å operere optimalt i kalde miljøer og under tøffe værforhold.
Kostnader
De økonomiske implikasjonene av isings-problematikk er bemerkelsesverdige. Å innlemme tradisjonelle anti-isingsmetoder gir økte produksjonskostnader, ytterligere tekniske utfordringer, samt tydeligere digital signatur. I tillegg bidrar behovet for spesialisert opplæring av operatører til større driftsutgifter og begrenser operasjonsevnen. Kostnader relatert til vedlikehold, reparasjoner og potensiell driftsstans på grunn av værrelaterte problemer, påvirker ytterligere de økonomiske aspektene ved å operere droner og ROV-er i høyden og i nord. Også direkte kostnader forbundet med havari, styrt og defekte deler blir betydelige, og ettervirkningene av mangelen på utført oppdrag kan bli katastrofal.
Mulige risikoer
Isrelatert risiki omfatter en rekke sikkerhetsproblemer. Redusert manøvreringsevne og kompromitterte kontrollsystemer øker sannsynligheten for ulykker og kollisjoner. Is-akkumulering på kritiske komponenter, for eksempel rotorblader eller sensorer, kan føre til funksjonsfeil og fare for gjennomføring av oppdrag. Videre utgjør virkningen av en islagt drone eller ROV en betydelig risiko på infrastruktur eller personell, spesielt under kritiske operasjoner som søk og redning (SAR), brann eller ved offshoreinspeksjoner.
Miljøpåvirkning
Miljøkonsekvensene av isingsproblemer på droner og ROV -er strekker seg utover deres umiddelbare driftsutfordringer. Økt energiforbruk for å bekjempe isdannelse bidrar til et høyere karbonavtrykk, spesielt når anti-isingsteknologier er avhengige av energikrevende løsninger. Ulykker eller feil forårsaket av frost og is kan føre til miljøforurensning, spesielt i sensitive økosystemer som marine miljøer der ROV -er ofte brukes til forskning og leting.
Strategi
For å møte disse utfordringene er det nødvendig med en helhetlig tilnærming. Selv ved utnyttelse av velprøvde proaktive tiltak for å bøte med problemstillingen, er behovet for ytterligere utvikling av eksisterende metoder nødvendig. Samarbeid mellom bransjeinteressenter, regulatoriske organer og miljøorganisasjoner er avgjørende for å utvikle omfattende retningslinjer og standarder som fremmer trygge drone- og ROV operasjoner i utfordrende miljø.
Preventive og velprøvde tiltak
For å motvirke problemene knyttet til is, snø og regn, fremstår anvendelsen av super hydrofobe belegg som en lovende løsning. Gjennom uttesting i samarbeid med blant annet brannvesenet, har NanoTech Solutions Norway bevist at bruken av Hirec gir utmerket beskyttelse mot is og snø. I tillegg utførte vi tester for å hindre vanninntrengning og kortslutning i operasjonsenheten ved å behandle utsatte komponenter med UED (Ultra-Ever Dry). Testene ble en stor suksess!
Mekanisme for superhydrofobe coatinger
Superhydrofobe coatinger (Hirec) utnytter blant annet nanoteknologi for å lage overflater som frastøter vann med eksepsjonell effektivitet. Disse beleggene er preget av mikro- eller nanostrukturer som reduserer kontaktflaten til vann, noe som får vanndråper til å perle og rulle av. Denne iboende vannavvisningen fungerer også mot is og snø, noe som gjør super-hydrofobe coatinger til et verdifullt forsvar mot is- og snøakkumulering.
Forebygging av isdannelse
En av de viktigste fordelene med superhydrofobe belegg er deres evne til å forhindre den første isdannelsen (krystallisasjon). Ved å minimere kontaktområdet mellom overflaten og vannet, frastøter coatingen krystalliskjernen. Denne proaktive tilnærmingen reduserer sannsynlig-heten for at is fester seg til kritiske komponenter av drone og ROV, for eksempel propeller, sensorer og kretskort.
Tilrettelegging for is-avfall
I situasjoner der isen allerede har dannet seg vil superhydrofobe coatinger bidra til at overflaten "slipper løs" akkumulert is. Den reduserte vedheftet mellom det iskalde laget og den belagte overflaten gjør det mulig for de naturlige bevegelseskreftene eller vibrasjoner til å fjerne isen, og forhindrer dermed potensiell negativ innvirkning på kjøretøyets ytelse.
Forbedret holdbarhet og lang levetid
Superhydrofobe coatinger bidrar også til den generelle holdbarheten og levetiden til droner og ROV -er. Ved å minimere eksponering for tøffe miljøelementer som is, snø og regn, kan disse coatingene beskytte den strukturelle integriteten til kjøretøyene, redusere hyppigheten av vedlikehold og reparasjoner og forlenge operasjonell driftstid.
Elektrisk isolator
Hydrofobe coatinger basert på silika (SiO₂) har fått betydelig oppmerksomhet på grunn av dens unike vannavvisende egenskaper. Silika-baserte belegg kan skape overflater som etterligner egenskapene til lotusblader, kjent som "lotus effekten". Slike coatinger kan påføres ulike materialer, inkludert metaller, glass og polymerer for å gjøre dem svært vannavstøtende. Ultra-Ever Dry (UED) er en slikt coating.
UED er basert på silika og kan også brukes til elektriske isolasjonsformål. Nøkkelen ligger i kombinasjonen av silika's iboende dielektriske egenskaper i tillegg til ekstrem vannavvisende effekt. Derfor kan slike belegg være svært gunstige for elektrisk isolasjon.
Beskytter og isolerer
Superhydrofobe coatinger basert på silika avviser ikke bare vann, men beskytter også mot andre miljøfaktorer som støv, skitt og forurensninger. Dette er spesielt relevant for droner og ROV -er som kan møte en rekke miljøforhold under oppdragene.
Forbedret ytelse i våte og kalde miljøer
Droner og ROV -er må kunne operere under våte eller regnfulle forhold. Ultra-Ever Dry bidrar til å opprettholde funksjonaliteten til elektriske komponenter ved å forhindre vannindusert skade og ivareta isolasjonsegenskapene til kretskort og komponenter. Hirec hindrer påvirkning fra is og snø på kritiske deler av kjøretøyet.
Reduserte vedlikehold
Ved å gi en beskyttende barriere mot fuktighet, kan superhydrofobe coatinger bidra til reduserte vedlikeholdsbehov. Dette er spesielt viktig for droner og ROV -er som ofte har begrenset tilgjengelighet for vedlikehold og reparasjoner på avsidesliggende eller utfordrende steder.
Utvidet levetid for elektronikk
Vanneksponering er en vanlig årsak til nedbrytning av elektroniske komponenter. Is og snø fører til forringelse av øvrige deler som er kritiske for optimal drift og holdbarhet. Implementering av proaktive løsninger som bevist motvirker eksterne påkjenninger, bidrar til utvidet leve- og operasjonstid.
