Véhicules télécommandés (ROV) pour l'exploration sous-marine et les sciences marines

Des eaux côtières peu profondes aux fosses océaniques profondes, les ROV permettent d’effectuer des opérations sous-marines en temps réel sans mettre en danger les plongeurs humains. Leur modularité permet diverses configurations, allant de l’archéologie marine et de l’échantillonnage des sédiments à la neutralisation des explosifs et munitions (NEDEX) et à l’inspection des infrastructures sous-marines. Comprendre la structure, le fonctionnement et les classifications des ROV, en particulier par rapport aux AUV, fournit des informations essentielles sur leur rôle croissant dans les sciences et technologies marines.

Qu’est-ce qu’un ROV ?

Véhicule sous-marin télécommandé Defender de VideoRay

Un véhicule télécommandé (ROV) est un robot sous-marin relié par un câble, principalement utilisé pour l’exploration, l’inspection, la maintenance et la collecte de données océaniques.

Contrairement aux véhicules sous-marins autonomes (AUV), qui fonctionnent de manière indépendante, les ROV sont contrôlés depuis la surface via un câble ombilical ou une fibre optique qui alimente le véhicule en énergie et transmet les données entre l’opérateur et le véhicule.

Les ROV sont souvent équipés de caméras haute définition, de systèmes sonars, de bras manipulateurs, d’outils d’échantillonnage et de capteurs spécialisés pour la surveillance de l’intégrité structurelle, l’évaluation de la qualité de l’eau, la surveillance sous-marine et la recherche en biologie marine. En fonction des exigences de la mission, un système ROV peut être intégré à des systèmes Advanced Navigation, de communication et de contrôle qui permettent des manœuvres précises et l’acquisition de données en temps réel.

Comparaison : ROV vs AUV

Les ROV et les AUV appartiennent tous deux à la catégorie plus large des véhicules sous-marins sans pilote (UUV), mais ils diffèrent considérablement en termes de fonctionnement, d’objectif et de conception.

Les ROV sont reliés par un câble et contrôlés activement en temps réel par des opérateurs en surface, ce qui permet d’effectuer des tâches interactives telles que le soudage sous-marin, les opérations de sauvetage ou l’inspection des coques de navires. Le câble permet des missions de longue durée et une transmission continue des données, mais limite la portée et nécessite le soutien d’un navire de surface.

Les AUV, en revanche, ne sont pas reliés par un câble et fonctionnent de manière autonome selon des instructions préprogrammées. Ils sont mieux adaptés aux études de grande envergure telles que la cartographie des fonds marins, la chasse aux mines et les évaluations d’impact environnemental. Leur indépendance leur permet d’accéder à des espaces plus restreints et de couvrir de longues distances, mais ils ne peuvent pas effectuer de tâches interactives ni s’adapter rapidement à des obstacles imprévus.

De nombreuses opérations utilisent désormais les deux systèmes de manière complémentaire, les ROV pour les interventions et les observations détaillées, et les AUV pour la collecte de données sur de vastes zones.

Catégories de ROV

Les ROV sont généralement classés en fonction de leur taille, de leurs capacités et du type de mission. Les deux principales classifications sont les classes d’inspection et de travail, avec des distinctions supplémentaires entre les plateformes micro, de travail léger et spécialisées.

ROV de classe inspection

Ces systèmes petits et légers sont conçus pour l’inspection visuelle, la surveillance et le déploiement de capteurs de base. Souvent utilisés dans les sciences marines, l’archéologie sous-marine et l’inspection des infrastructures, les ROV de classe inspection sont généralement équipés de caméras, de sonars et de capacités de manipulation limitées. Leur portabilité et leur rentabilité les rendent idéaux pour les universités, les instituts de recherche et les agences de surveillance environnementale.

Véhicule télécommandé PIVOT de Deep Trekker

ROV de classe professionnelle

Les ROV de classe professionnelle sont nettement plus grands et plus puissants. Ils sont souvent équipés de deux bras manipulateurs, d’un système de propulsion robuste et d’une large gamme de capteurs et d’outils. Utilisés dans les secteurs pétrolier et gazier offshore, la construction sous-marine et les opérations navales, ils peuvent effectuer des tâches telles que la découpe, le soudage, le dragage et la lutte contre les mines. Ces ROV fonctionnent à des profondeurs extrêmes et nécessitent des systèmes de contrôle de surface robustes et des navires à positionnement dynamique.

Micro et mini ROV

Parfois appelés ROV portables ou « à châssis en caisson », les systèmes de classe micro sont compacts et très maniables, ce qui les rend idéaux pour les applications en eaux peu profondes et les déploiements rapides. Bien que leur charge utile et leur profondeur nominale soient limitées, les progrès réalisés dans le domaine de l’alimentation par batterie et de la technologie des caméras ont élargi leur utilité dans des domaines tels que la surveillance des récifs coralliens et l’inspection de la sécurité portuaire.

ROV spécialisés et chenillés

Les ROV à chenilles sont conçus pour se déplacer le long des fonds marins ou des structures sous-marines. Utilisant souvent des chenilles à la place de roues, ils sont utilisés pour l’inspection des pipelines, les études des fonds marins et les tâches nécessitant une stabilité sur des terrains accidentés. Les véhicules sous-marins résidents, une innovation récente, restent déployés en profondeur et peuvent être activés à distance en cas de besoin, ce qui élimine la nécessité d’un déploiement en surface à chaque mission.

Composants et technologie des ROV

Un système ROV se compose de plusieurs composants intégrés :

• Corps ou patins du ROV (châssis du véhicule, propulsion, modules de flottabilité)
• Système de commande du ROV (station de surface, manette portable, interfaces de surveillance)
• Câble ombilical (transmet l’alimentation, les données et les commandes de contrôle)
• Capteurs et instruments (y compris sonar, lochs Doppler, navigation inertielle et capteurs de pression)
• Caméras et éclairages (systèmes d’imagerie optique haute définition et faible luminosité)
• Bras manipulateurs (pour saisir, couper, prélever des échantillons)
• Interface logicielle (navigation, télémétrie et planification de mission)

Les ROV alimentés par batterie sont de plus en plus courants dans les micro et mini-plateformes, tandis que les opérations à haute puissance dépendent toujours de sources d’énergie en surface. Les systèmes modulaires permettent une flexibilité de charge utile en fonction du champ d’application, de la recherche scientifique à l’ingénierie offshore.
Applications clés

ROV LUNA de Boxfish Robotics

Les ROV sont déployés dans un large éventail de domaines maritimes, où leur capacité à fonctionner dans des environnements sous-marins éloignés, dangereux ou sensibles leur confère une valeur essentielle. Leur flexibilité, l’intégration de capteurs et leurs capacités de manipulation les rendent indispensables pour les opérations maritimes modernes. Voici les principaux secteurs dans lesquels les ROV jouent un rôle clé :

Surveillance environnementale

Les ROV facilitent les évaluations d’impact environnemental, l’échantillonnage des sédiments et la surveillance de la qualité de l’eau dans les environnements côtiers, en haute mer et dans les estuaires. Ils permettent de suivre les polluants, d’analyser la dispersion des sédiments sous l’effet des courants et de surveiller les changements dans les écosystèmes marins au fil du temps. Les caméras et les capteurs montés sur les ROV permettent d’étudier la santé des récifs coralliens, la densité des herbiers marins et les tendances en matière de biodiversité sans perturber l’habitat. Ces données sont essentielles pour les études climatiques, les efforts de conservation et la gestion des zones marines protégées (ZMP).

Pétrole et gaz

Le secteur de l’énergie offshore dépend fortement des ROV pour l’inspection, la maintenance et la réparation (IMR) sous-marines des pipelines, des risers et des infrastructures de production sous-marines. Les ROV de type industriel sont couramment utilisés pour des tâches telles que le boulonnage, la découpe et le nettoyage, souvent en combinaison avec l’imagerie sonar en temps réel et les essais non destructifs (END). Leur rôle est essentiel pour garantir l’intégrité structurelle, réduire les temps d’arrêt et améliorer la sécurité opérationnelle. Les ROV sont également essentiels pour les opérations de démantèlement et les projets de raccordement sous-marin dans les environnements difficiles des grands fonds marins.

Défense

Dans les contextes militaires et sécuritaires, les ROV constituent des outils sûrs et précis pour mener des opérations de lutte contre les mines (MCM), de neutralisation des explosifs sous-marins (EOD) et d’inspections de sécurité portuaire. Ils permettent aux équipes EOD navales d’évaluer et de neutraliser les menaces sans mettre en danger la vie des plongeurs, et jouent un rôle essentiel dans les inspections des coques à la recherche de contrebande ou d’altérations. Certains modèles avancés intègrent des capacités de sonar, de rayons X et de manipulation pour l’identification et le désarmement à distance des mines sous-marines.

Archéologie marine

Les ROV offrent un moyen non invasif d’explorer les épaves, les sites submergés et les structures sous-marines d’importance historique. Les outils de vidéo haute définition et de photogrammétrie permettent une documentation détaillée et une reconstruction 3D des sites archéologiques, même à des profondeurs extrêmes inaccessibles aux plongeurs humains. Leur capacité à naviguer dans des zones étroites ou fragiles les rend idéaux pour préserver les artefacts tout en capturant des données de recherche essentielles.

Biologie marine

Les ROV facilitent l’exploration d’habitats biologiquement diversifiés et auparavant inaccessibles, tels que les cheminées hydrothermales, les suintements froids et les récifs coralliens en eaux profondes. Équipés de caméras haute sensibilité et de capteurs de bio-enregistrement, ils permettent aux chercheurs d’observer le comportement des espèces in situ, de documenter des organismes jusqu’alors inconnus et de collecter des échantillons biologiques à des fins d’analyse génétique et chimique. Les ROV soutiennent également la recherche écologique à long terme grâce au déploiement et à la maintenance d’observatoires sous-marins.

Océanographie

Dans le domaine de la recherche océanographique, les ROV sont essentiels pour déployer des instruments scientifiques et récupérer des ensembles de capteurs à long terme sur les fonds marins. Ils facilitent le profilage des courants, la surveillance de la température et de la salinité, ainsi que les opérations de détection chimique. Leur maniabilité leur permet de placer des instruments à des endroits précis, par exemple à proximité de cheminées sous-marines ou dans des zones de failles, et de contribuer à la cartographie des fonds marins à l’aide de systèmes de sonars multifaisceaux. Cela est essentiel pour comprendre la circulation océanique, les interactions climatiques et les processus géologiques.

Inspection commerciale

Dans le cadre des opérations maritimes commerciales, les ROV inspectent les coques, les hélices, les propulseurs et l’intérieur des citernes de ballast des navires. Ils facilitent les inspections des sociétés de classification et la planification de la maintenance sans qu’il soit nécessaire de mettre le navire en cale sèche, ce qui réduit considérablement les temps d’immobilisation et les coûts. Dans le secteur des énergies renouvelables, les ROV inspectent et entretiennent les fondations des éoliennes offshore, les câbles sous-marins et les systèmes d’amarrage, souvent dans des conditions météorologiques ou de courant difficiles.
Recherche scientifique
Dans toutes les disciplines scientifiques, les ROV permettent un échantillonnage précis et l’acquisition de données en temps réel à des profondeurs inaccessibles aux plongeurs humains ou trop dynamiques pour les instruments fixes. Les tâches comprennent le carottage géologique, le profilage des sédiments et l’échantillonnage chimique des panaches sous-marins. Les scientifiques peuvent commander les ROV à distance pendant les missions en direct, ce qui leur permet d’adapter l’exploration en fonction des résultats préliminaires. Leurs contributions sont essentielles aux percées dans l’exploration des grands fonds marins, les sciences de la Terre et la dynamique des écosystèmes.

Paysage du marché et fabricants

Le marché des ROV continue de se développer, avec des innovations dans les systèmes de contrôle, la navigation améliorée par l’IA et la conception modulaire compacte. Parmi les principaux fabricants de ROV figurent des entreprises spécialisées à la fois dans les grands systèmes de classe professionnelle et les micro-plateformes agiles. La demande de ROV personnalisables et polyvalents est particulièrement forte dans les applications environnementales et scientifiques, où la flexibilité, la portabilité et la fidélité des données sont essentielles.

Les tendances émergentes sont les suivantes :

• Contrôle des ROV assisté par l’IA pour des manœuvres semi-autonomes
• Amélioration de la gestion des câbles et des communications par fibre optique
• Augmentation des profondeurs nominales et systèmes hybrides ROV/AUV
• ROV compacts pour un déploiement rapide et des missions d’exploration à distance

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Les services de location de ROV et les modèles de leasing gagnent également en popularité, en particulier pour les projets offshore à court terme et la recherche universitaire.