Il Progetto

Il lavoro subacqueo gioca un ruolo fondamentale per la sostenibilità dell’economia mondiale. Il mare, infatti, oltre ad essere lo scenario nel quale avviene buona parte dell’estrazione di combustibili fossili, si candida a diventare, in prospettiva, la fonte di buona parte dell’energia rinnovabile prodotta nel pianeta. In aggiunta alla correlazione mare-energia, c’è una correlazione mare-sfruttamento delle risorse abiotiche dal fondo del mare (ad esempio minerali) che diventerà sempre più importante nei prossimi decenni.
Nel lavoro subacqueo sono impegnati robot e, limitatamente ai 300 metri di profondità, anche operatori umani con opportuno addestramento certificato, ovvero gli Operatori Tecnici Subacquei (OTS, in Inglese Certified Commercial Divers – CCD). Il coinvolgimento di esseri umani richiede un sensibile incremento della sicurezza (safety), salvaguardando al contempo l’efficacia, migliorando l’efficienza e la qualità della vita per tutte le persone coinvolte, inclusi gli operatori di superficie.

Le operazioni subacquee di intervento e ispezione ravvicinata di strutture, come saldatura di condotte, posa di cavi, assemblaggio e/o smontaggio di strutture, recupero di oggetti/reperti , ecc., sono tipicamente effettuate, in base alla pericolosità, alla profondità e al tipo di operazione da eseguire, da OTS e/o da Remotely Operated Vehicles (ROV), ovvero robot teleguidati da piloti che si trovano in superficie. L’utilizzo di veicoli autonomi ovvero AUV (Autonomous Underwater Vehicles), per le operazioni di intervento ed ispezione ravvicinata è ancora relegato ai laboratori di ricerca.

L’impiego di OTS e di ROV non è mutuamente esclusivo: un ROV di osservazione viene sempre utilizzato per monitorare gli OTS durante le fasi di lavorazione, inviando le immagini al supervisore della missione che si trova nella control room situata in superficie. Inoltre, OTS e ROV si possono alternare nell’esecuzione di certe operazioni a seconda della destrezza o della forza che sono richieste, privilegiando gli OTS per la maggior destrezza e gli intervention ROV per la forza.

Gli OTS: eroi ignoti ai più

Gli OTS respirano miscele di elio ed ossigeno e permangono ad alta pressione (saturazione) per periodi di 4 settimane. Questa attività comporta l’uso di:
− campane per il trasporto degli OTS dalla nave appoggio/piattaforma alla profondità dei lavori e viceversa;
− camere iperbariche di superficie (impianti di saturazione) poste in superficie per i periodi di riposo lavorativo e per le fasi di pressurizzazione e decompressione da effettuare all’inizio ed alla fine del periodo;
− sistemi di salvataggio pressurizzati (Hyperbaric Evacuation Systems – HES), nel caso di grave avaria della nave appoggio/piattaforma.

Gli OTS sono sottoposti a pesanti condizioni lavorative: 1) temperature ambientali spesso non superiori ai 5°C ; 2) turni lavorativi di 8 ore in profondità; 3) permanenza degli OTS per le restanti 16 ore nell’ambiente pressurizzato di iperbariche di superficie che sono ambienti molto ristretti, paragonabili alle stazioni spaziali.

Inoltre, per l’elevata conducibilità termica delle miscele di elio, gli OTS sono soggetti a subire sensazioni di caldo soffocante o di freddo intenso se non si prevede un accurato controllo delle condizioni ambientali e ciò richiede la realizzazione di camere iperbariche tecnologicamente avanzate per massimizzare la sicurezza e la qualità di vita.

Il Progetto SUONO

Il Progetto SUONO affronta le problematiche della sicurezza del lavoro degli OTS e lo sviluppo di un HUV (Hybrid Underwater Vehicle), ovvero un veicolo in grado di operare sia sotto la guida di un pilota che in modalità autonoma, per coprire l’intera filiera operativa del Commercial Diving. Il progetto SUONO è quindi suddiviso in due sottoprogetti.

SOTTOPROGETTO 1 - SAT -diving system

Prevede lo sviluppo di un impianto iperbarico (SAT-Diving System) di tipo modulare (Modular Hyperbaric System – MHS), di camere iperbariche comunicanti, comprendente una campana di immersione e il relativo sistema di lancio e recupero ed un modulo (Hyperbaric Evacuation System – HES) per evacuare gli OTS in caso di incidente della nave appoggio/piattaforma. Il MHS sarà dotato inoltre di dispositivi per il tele-monitoraggio di dati biomedici degli OTS, con la possibilità di avere un tele-consulto medico ed anche psicologico specialistico. È bene sottolineare che gli OTS posti in ambiente iperbarico non possono essere evacuati mediante le tradizionali scialuppe di salvataggio ed, in assenza del sistema di evacuazione iperbarico HES, gli OTS non avrebbero alcuna possibilità di salvataggio. L’HES è costituito da un’unità di emergenza autonoma dalla nave madre e autopropulsa (Autonomous Self Propelled Hyperbaric Lifeboat – A-SPHL), del relativo sistema di lancio in mare e di un modulo di emergenza (Life Support Package – LSP) in grado di consentire la decompressione degli operatori in condizioni di sicurezza una volta che la suddetta unità è stata recuperata dal mare e posizionata in un luogo protetto e sicuro (precedentemente identificato).

SOTTOPROGETTO 2 - Hybrid Underwater Vehicle

Prevede lo sviluppo di un HUV, quindi un veicolo dotato di capacità di intervento autonomo, e di una Stazione di Controllo Immersiva (SCI) dotata di tecnologie di realtà virtuale e aumentata nonchè di interfacce avanzate di interazione uomo-macchina per il controllo remoto. Il sistema di manipolazione permetterà di effettuare operazioni di manipolazione, sia in modalità teleguidata che in modalità semi-autonoma, su un set definito di azioni. La modalità di manipolazione semi-autonoma permetterà di ridurre notevolmente lo stress e la possibilità di errori umani da parte del pilota, incrementando perciò la qualità della vita lavorativa di tali operatori.
La SCI permetterà di svolgere le operazioni di guida e manipolazione in modo intuitivo ed efficiente. La SCI opererà in sinergia con un sistema di visione e visual-servoing a bordo del HUV e sarà dotata di: (1) un sistema di visione immersivo che permetterà aumentare il livello di telepresenza dell’operatore e (2) un’interfaccia di guida basata su sistemi di interazione uomo-macchina avanzati.

Obiettivi

Il risultato del progetto, al di là di quanto prodotto in termini di strumentazione e di modelli operativi dedicati al lavoro subacqueo, è la messa in opera di un sistema integrato sicuro per ambienti estremi che costituisce di per sé una realizzazione unica. A questo riguardo ciò che differenzia il progetto SUONO da altri progetti è proprio lo studio dell’interazione uomo-ambiente e della risposta umana a condizioni estreme, anche dal punto di vista della struttura sociale in cui gli individui sono forzati a vivere per lunghi periodi.
Questa componente inserisce il progetto nell’ambito di un nuovo “umanesimo tecnologico” in cui il contributo di partner apparentemente non affini tra loro si sintetizza nella realizzazione di un progetto al cui centro c’è l’uomo e la sua qualità̀ di vita, intesa principalmente come integrazione armonica con l’ambiente fisico, architettonico e sociale.
Su questa base la filosofia del progetto può diventare un riferimento tecnologico/scientifico/sociale per tutti gli operatori in ambiente ostile (ad esempio vigili del fuoco, protezione civile, militari, ecc.) che potranno fruire di un vero e proprio know-how innovativo, dove l’uomo, la sua sicurezza e salute, sono al centro dello sviluppo industriale e di ricerca di base.
L’evoluzione naturale del progetto SUONO sarà, quindi, l’estensione all’ambito “terrestre” delle metodiche e degli impianti realizzati con riferimento all’ambito subacqueo, ancora una volta con l’obiettivo finale di migliorare la sicurezza sul lavoro, ottimizzare mediante tecnologie robotiche le prestazioni lavorative ed identificare strategie preventive atte a mantenere il suo stato di benessere.

Contatti

Benedetto Allotta – Università di Firenze – DIEF

benedetto.allotta@unifi.it

Il Progetto SUONO è finanziato dal MIUR - Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca nell'ambito dell'avviso Smart Cities Nazionali - Area Tecnologie del Mare (2014-2021)