ミスター・フィックス

Jul 01, 2023

地下 6 ～ 10 フィートの 12 インチのパイプがアメリカ全土に天然ガスを運びます。 それらは電線管や水道本管に巻きつきます。 毎日の通勤、配送トラック、市バスの重量に耐えています。 そしてそれらの多くは漏れています。 「これらのパイプの一部は 100 年以上地中に埋まっており、老朽化が進むばかりです」と GE Research のロボット工学者、Alexander Duncan 氏は言います。 「彼らにサービスを提供する方法を真剣に考えている人は誰もいませんでした。 したがって、それは現在、国家インフラにとって大規模で費用のかかる問題となっています。」

ダンカンは、潜在的な解決策を考え出す学際的なチームで働いています。 彼らはそれを PipeLine Underground Trenchless Overhole System、略して「PLUTO」と呼んでいます。 目標は、地面に巨大な溝を掘って損傷したパイプを取り外して交換することなく、パイプラインを修復する方法を見つけることです。これは費用がかかり、破壊的な取り組みとなります。 代わりに、3本足または6本足のロボットは、ジェットエンジンで使用されるGEコーティング技術を利用して、パイプ自体を這い、内側からパイプを修復します。 この装置は、パイプラインの改修コストを、従来の方法では 100 万ドルから 1,000 万ドルの範囲であった 1 マイルあたり 20 万ドルから 50 万ドルまで削減できる可能性があります。

このロボットは、エネルギー高等研究プロジェクト庁 (ARPA-E) が支援および主導する取り組みの一環として開発されています。 先週、フロリダ州オーランドで開催された年次地下技術建設カンファレンスで、PLUTO パイプ建設システムが「今年の新技術」として業界最高の栄誉を授与されました。

パイプの水漏れはよく知られた広範囲にわたる問題です。 数兆立方フィートの天然ガスが米国全土の数百万マイルのパイプラインを通って流れ、その途中、数え切れないほど多くの地点で、逃亡ガスが強力な温室効果ガスであるメタンを大気中に漏洩させます。 良くなっていません。 ある調査によると、地域の配水パイプラインだけでも63万件以上の漏水が発生していると推定されている。

古いパイプは多くの場合鋳鉄や鋼で作られており、地中のパイプの約 3% しか占めていないが、メタン漏れの約 50% を占めているとダンカン氏は言う。 そして、何度も何度も建てられてきたため、アクセスするのが非常に困難です。 「最終的には非常に興味深いジオメトリやエルボが大量に発生するため、一度に非常に小さなセグメント以上に対処するのが非常に困難になります」とダンカン氏は説明します。 「法外なコストがかかったり、技術的に参入が非常に困難なものは、基本的には解決策が見つかるまでガス抜きを続けることが許されているのです。」

そこでGEのロボットの出番だ。

これまでのテストによると、「PLUTO」パイプ構築システムを設置するには、パイプの小さなセグメントを取り外すだけで済みます。 モジュール式ロボットはパイプの内壁に沿って回転し、光検出センシングシステムとビデオでスキャンしてパイプの状態を評価し、最も補強が必要な場所を特定します。 それが後退するとき、それが本当の行動が始まるときです。 ロボットのノーズは調整可能な回転スプレー ヘッドで、パイプの内壁に沿って 2 つの部分からなるエポキシを堆積します。 現場吹き付けパイプ (SIPP) は既存パイプとの密閉性を確立し、4 時間以内に硬化し、最小限の掘削で迅速かつ効果的に漏れを止めます。 従来のパイプが老朽化して腐食し続けると、新しいエポキシパイプが所定の位置に残されたまま、簡単に剥がれてしまいます。

チームは、ジェットエンジンやガスタービン部品に保護コーティングを塗布したGEの数十年にわたる経験を活用し、ガストランスミッションの専門知識を持つ環境工学会社ガーバーと協力した。 エポキシ材料は、プロジェクト パートナーである Warren Environmental によって製造されています。 チームは今夏にロボットの工業用プロトタイプを完成させてテストする予定だ。

このロボットは、強さと多用途性、繊細さと力技の両方を考慮して設計されました。 蜘蛛のような三角形のポッドで構成されており、それぞれの長さはわずか数フィートで、肘関節の周りを操縦できます。 内蔵サスペンションにより、段差やゴミの上でもスムーズに走行できます。 外側に押し出す 3 本の脚と強力なモーターにより、パイプ内の牽引力を維持し、数百フィートの電力ケーブルと 1,800 ポンドの重さのスプレー ホースを牽引できます。 「私たちの目標は都市街区です」とダンカン氏は言う。 目標は、1 つの交差点でパイプラインにアクセスし、そこからあらゆる方向に伸びるパイプを修理および補強できるようにすることです。