Calciu Cătălin Florentin Caracteristici ale platformelor și navelor ce deservesc industria OS [307341]

Capitolul III

3.1 [anonimizat].

[anonimizat], apropiate de țărm. Exploatarea la mare adâncime a luat amploare după anii 1960, mai ales în Marea Nordului. Primul câmp petrolier din Marea Nordului a fost descoperit în 1969.

După anii 1960, [anonimizat]-se în acest scop mai multe tipuri de platforme marine fixe și mobile.

Fig.3.1. Platforma P-51 pe coasta Braziliei

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine fixe

Platformele marine fixe sunt montate direct pe fundul mării. [anonimizat].

[anonimizat]. [anonimizat], sunt integrale (cu toate instalațiile necesare) sau asistate de o navă suport.

După terminarea forajului și punerea în producție a sondelor, [anonimizat]. [anonimizat] o serie de sonde (până la 36 de sonde de pe o platformă).

Platformele fixe pot fi:

platforme marine fixe din zăbrele tubulare (jacket);

platforme marine fixe tip turn;

platforme marine fixe din beton de tip structură gravitațională.

Platforme marine fixe din zăbrele tubulare

Platformele fixe sunt utilizate până la adâncimea de 100 m, [anonimizat] 150 m.

Platformele marine fixe din zăbrele tubulare pot fi platforme cu tuburi de ghidaj (platforme plate)la care picioarele platformei servesc ca un ghidaj prin care se bat piloții pe fundul mării și platforme cu manta (platforme jacket) construite din tuburi de diametru mare a picioarelor prin care se introduc piloții.

Platformele fixe din zăbrele tubulare sunt alcătuite din trei părți principale:

piloții cilindrici pentru ancorare;

construcția din tuburi din oțel sudate care se ridică de la fundul mării până la o anumită înălțime deasupra nivelului apei;

punțile platformei pe care se află instalațiile.

[anonimizat]. Diametrul lor determină dimensiunile picioarelor verticale sau ale mantalei. Numărul picioarelor manta (jacket) legate între ele prin țevi orizontale și oblice (zăbrele) depinde în special de mărimea platformei și poate fi de cca 400 .

Platformele de tip jacket se construiesc pe uscat în șantiere navale și apoi sunt transportate și instalate la amplasament.

Fig. 3.2 Platformă fixă din zăbrele tubulare

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine fixe tip turn

Platformele marine fixe tip turn au fost construite pentru prima oară în anul 1963, în S.U.A., pentru a fi utilizate în condițiile climatice aspre din Alaska.

Sunt construite cu un număr de până la 34 picioare care au un diametru exterior ce poate atinge 5 m sau chiar mai mult, cu pereți dubli.

Ca și platformele fixe din zăbrele tubulare, platformele marine tip turn se construiesc pe uscat și sunt remorcate pe mare până la amplasament, unde sunt lăsate pe fundul apei prin inundare controlată.

Un tip de platformă marină tip turn este platforma cu un singur picior denumită platformă monopod.

Piciorul are un diametru de circa 9 m prin care se pot săpa până la 32 de sonde. La talpa piciorului se află suprafața de sprijin alătuită din chesoane cu întărituri din țeavă, iar la periferia ei se bat piloți de fixare.

Fig. 3.3 Platforma fixă de tip turn

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine fixe din beton de tip structură gravitațională

Platformele marine fixe din beton, bazate pe greutate, prezintă o serie de avantaje:

rezistență mai bună la coroziune,

rezistență mai mare la foc,

rezistență ridicată la oboseală.

Amplasarea acestor tipuri de platforme fixe, este în funcție de adâncimea apei și caracteristicile zonei:

la adâncime mică (7…30 m), se instalează platforme pilot goale în interior.

pentru foraj și producție la adâncimi mari ale apei (de peste 200 m), se folosesc platforme grele a căror stabilitate este bazată pe greutatea proprie.

Această platformă este prevazută cu 1…4 coloane care, la partea inferioară, au un cheson de formă pătrată cu mai multe compartimente etanșe, separate între ele. Aceste compartimente creează flotabilitatea necesară în timpul transportului, iar prin inundare controlată permit imersarea structurii.

Chesonul constituie o bază suficient de mare și grea, astfel că nu mai este necesară baterea de piloți de fixare în fundul mării.

Interiorul gol al coloanelor poate servi și drept rezervor pentru stocarea țițeiului, capacitatea unei coloane putând ajunge până la un milion de barili.

Fig. 3.4 Platformă gravitațională

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine mobile

Prețul de cost extrem de ridicat și timpul îndelungat necesar montării și demontării unei platforme fixe de pe care se fora, au condus la crearea de instalații mobile. Platformele marine mobile pot fi si ele de mai multe tipuri:

platforme marine mobile autoridicătoare (autoelevatoare),

platforme marine mobile semisubmersibile,

platforme marine mobile submersibile.

nave de productie, stocare si descarcare (FPSO)

Platforme marine mobile autoridicătoare

Utilizarea platformelor mobile autoridicătoare a fost dezvoltată prima oară în Golful Mexic. Platformele mobile autoridicătoare sunt construite dintr-un corp plutitor etanș, care servește și ca platformă și din 3…4 picioare.

La amplasare, picioarele sunt coborâte, se sprijină pe fund și ridică platforma deasupra apei. Picioarele sunt alcatuite din grinzi cu zăbrele sau tuburi de diametre mari.

Picioarele platformelor autoelevatoare pot fi verticale, sau ușor înclinate la platformele cu trei picioare, și se construiesc cu secțiune triunghiulară sau pătrată.

Coborârea și ridicarea picioarelor se face mecanic sau hidraulic. Pentru acționarea mecanică se utilizează sistemul pinion-cremalieră.

În timpul forajului, picioarele se pot înfige în fundul mării până la aproximativ 7,5 m iar pentru a se facilita degajarea, la extremitatea inferioară, picioarele sunt prevăzute cu duze pentru jeturi de apă de înaltă presiune.

Platformele marine autoridicătoare se utilizează pâna la adâncimi de 106 m.

Fig.3.5 Platformă marină mobilă autoridicătoare

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine mobile semisubmersibile

Platformele marine mobile semisubmersibile se folosesc atunci când adâncimea apei la locul amplasamentului depășește 100 m.

Aceste platforme prezintă avantajul că flotoarele se află la o anumită adâncime sub suprafața mării, unde influența valurilor este mult mai redusă oferind astfel stabilitatea necesară forajului pe mare agitată.

Platformele marine semisubmersibile pot fi amplasate prin ancorare, dacă adâncimea apei nu depașește 300 m, sau prin poziționare dinamică atunci când adâncimea apei este mai mare de 300 m.

Platformele marine semisubmersibile prezintă dezavantajul că sunt cele mai mari, mai grele și mai scumpe unități de foraj marin mobile.

Sunt construite din două sau patru corpuri principale de plutire orizontale compartimentate numite flotoare, aflate în permanență sub nivelul apei. În interiorul acestora sunt amplasate pompe, care permit transferarea apei dintr-un compartiment în altul, pentru menținerea echilibrului.

La amplasament, platformele semisubmersibile sunt lestate prin inundarea cu apă a unor compartimente.

Aproape toate platformele marine semisubmersibile recent construite sunt dotate cu propulsie proprie.

Fig. 3.6. Platformă marină mobilă semisubmersibilă

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Platforme marine mobile submersibile

Construcția platformei marine mobile submersibile constă dintr-un sistem de corpuri plutitoare legate împreună care alcătuiesc un sistem de țevi și chesoane, susținând platforma prin coloane de diametru mare.

Așezarea pe locul de amplasare se face prin inundarea simultană și controlată a corpurilor plutitoare. La scoaterea platformei de pe locație, se golesc coloanele verticale de apă, până ce întrega structură plutește.

Platformele marine submersibile sunt utilizate în prezent pe scară restrânsă, până la o adâncime a apei de maximum 25 m, numărul lor fiind foarte redus.

Navele de producție, stocare și descărcare (FPSO)

Acestea au capacitatea de a stoca petrolul în interiorul lor. Au avantajul că nu mai este nevoie de o conductă către uscat, care este foarte lungă și scumpă.

Pot explora zone izolate și ape foarte adânci, dar și sonde marginale, unde construirea unei platforme fixe și a conductelor nu este tehnic și economic fezabilă.

Navele sunt tinute deasupra stratului unde este nevoie să se foreze cu ajutorul unui sistem de amarare într-un singur punct(Single Point Mooring – SPM).

Fig. 3.7 Navă de stocare, producție și descărcare

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

3.2 Părțile componente ale platformei

Puntea superioară

Dotările și utilitățile sunt așezate în așa fel încat să se economisească spațiu și greutate;

Încorporează echipament de procesare și utilități;

Pe aceasta se pot găsi:

Instalația de foraj;

Compresoarele de injecție;

Compresoarele de gaz;

Generatoarele de curent electric pe gaz cu turbină;

Piping-ul;

Aparatura de încălzire, ventilare și aerul condiționat;

Sculele de instrumentație;

Cartierul de locuit pentru personalul de pe platformă;

Macaraua pentru manipularea echipamentului;

Helipad-ul.

Fig. 3.8 Puntea superioara a platformei

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Sistemul de amaraj și ancorele

Sunt folosite pentru a ține platforma pe loc.

Materiale necesare:

Lanț din oțel;

Cablu metalic:

Prezintă o curbă în partea de mijloc datorată greutății;

Lungimea cablului metalic este mai mare în comparație cu aceea a lanțului din oțel;

Frânghie din fibră sintetică:

Aceasta însa este întinsa din cauza greutății substantial mai mici decât a firelor din oțel sau a lanțului. Lungimea de frânghie necesară este mai mică.

Fig. 3.9 Sistemul de ancorare al unei nave FPSO

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Riser-ul

Este un ansamblu de țevi folosite pentru producție, foraj și extragerea petrolului și gazului;

Este un component cheie pentru forajul offshore, atât pentru platforme, cât și pentru navele de foraj;

Costul și provocările tehnice ale riser-ului cresc semnificativ cu adâncimea apei;

Design-ul sistemului riser depinde de interfața vasului, proprietățile fluidului și condițiile mediului;

Riser-ul rămâne tensionat datorită greutății proprii;

Profilurile sunt create pentru a reduce încarcarea la partea superioară;

Tipuri de risere:

Rigide;

Flexibile – permit mișcarea vasului sau platformei datorată încărcării create de valuri și compensează mișcările de ridicare;

Risere care prezinta o curba simpla:

Țeava flexibilă este suspendată liber între platformă și fundul mării;

Există și alte configurații ale curbei riserului.

Fig.3.10 Cele mai comune sisteme riser

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Fig.3.11 Configuratii ale riserului in functie de operatia efectuata

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Fig.3.12 Configuratii ale riserelor flexibile

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Instalarea platformei

Încarcarea pe barjă:

Pot fi folosite diverse metode, în funcție de resursele pe care le avem la îndemână și mărimea structurii;

Se foloseste o macara care este poziționată pe barjă.

Structura metalică care o să fie sub apă este amplasată pe o barjă. Barja are posibilitatea de a se balasta, pentru a pune structura în apă.

Structura metalică are instalată pe ea flotori pentru a fi mentinută la suprafața apei. Aceștia se desumflă treptat pentru a permite coborârea și așezarea controlată a structurii pe fundul mării.

Barjele pot transporta greutati de pana la 12.000 tone.

Protectia la coroziune

Metoda uzual folosită pentru a proteja partea scufundată a platformei, dar și partea superioara a pilonilor infipți în solul marin este prin protecție catodică cu anozi de sacrificiu.

Fundatia platformei

Sarcinile generate de condițiile mediului, la care se adaugă și echipamentul de pe platformă, trebuie să fie susținute de pilonii de la nivelul fundului mării și de către partea din solul marin a acestora.

Investigarea solului marin este o parte vitală a construirii oricărei platforme marine. Raportul geotehnic este creat, făcând găuri de probă în sol în locația dorită și teste de laborator la fața locului.

Adâncimea de înfigere a pilonilor în solul marin depinde de mărimea platformei și încărcările la care este supusă, de caracteristicile solului, dar în general variază între 30 și 100 m.

Fig. 3.13. Lansarea la apă și punerea în picioare a platformei pe fundul mării

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Fig. 3.14. Barja care transportă structura metalică a unei platforme

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Fig. 3.15 Interacțiunea dintre piloni și sol

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

3.3 Proiectarea structurală

Tipuri de încărcări

încărcări permanente (sarcini moarte).

încărcări care apar in timpul folosirii echipamentului (sarcini active).

încărcări datorate mediului înconjurator:

Încărcări datorate vântului;

Încărcări datorate valurilor;

Încărcări datorate cutremurelelor;

încărcări datorate construcției și instalării.

încărcări accidentale.

Proiectarea structurilor offshore este influențată predominant de încărcările datorate mediului înconjurător, în special de cele datorate valurilor.

Încărcări permanente

greutatea structurii în aer, inclusiv greutatea elementelor de stabilitate.

greutățile echipamentelor și structurile asociate montate pe platformă.

forțele hidrostatice care acționează asupra pilonilor platformei sub nivelul mării. Aceste forțe includ flotabilitatea și presiunile hidrostatice.

Încărcări care apar in timpul folosirii echipamentului

Printre încărcările de operare se numără greutatea echipamentelor sau materialelor care se pot consuma, dar și fortele generate în timpul folosirii echipamentului.

Greutatea instalației de foraj, a celei de producție, cartierului de locuit, mobilei, a helipad-ului, a lichidelor, a proviziilor;

Fortele generate în timpul operațiilor efectuate: foraj, ancorarea vasului, aterizarea elicopterului, operații realizate cu macaraua;

Sarcinile active recomandate sunt:

zona de lucru a echipajului și căile de acces: 3,2 kN/m2.

zonele în care se lucrează: 8,5 kN/m2.

Încărcări datorate vântului

Încărcarea datorata vântului acționează asupra părții de platformă de deasupra nivelului apei, cât și asupra echipamentelor, cartierului de locuit și asupra turlei sondei.

În combinație cu încărcările datorate valurilor, sunt luate în considerare două cazuri nefavorabile:

Viteza vântului ridicată, combinată cu valuri extrem de puternice, timp de 1 minut;

Rafale care durează 3 secunde;

Când raportul dintre înaltime și cea mai mică dimensiune orizontală a structurii este mai mare de 5, atunci standardul API RP2A necesită ca efectele dinamice ale vântului să fie luate în considerare.

Încărcări datorate valurilor

Încarcarea datorată valurilor la o structura offshore este în general cea mai importantă dintre încărcările datorate mediului înconjurător.

Fortele care actioneaza asupra structurii sunt cauzate de miscarea apei din cauza valurilor.

Determinarea forțelor create de valuri necesită:

a) Starea apei mării folosind un model idealizat al profilului suprafetei valului și cinematicii valului, realizat cu ajutorul teoriei valurilor;

b) Luarea în calcul a forțelor valurilor datorate mișcărilor fluidului exercitate asupra pilonilor și pe structură în ansamblul ei.

Este luată în considerare mărimea valului la platforma a fost proiectata sa reziste, acesta având o anumită înălțime și perioadă si forțele datorate acestui val sunt calculate folosind teoria valurilor. În mod uzual, se folosește un val cu o perioadă de întoarcere de 100 de ani.

Nu este luată în considerare comportarea dinamică a structurii. Analiza statică este pretabilă când perioada în care apare valul dominant este mult mai mare decât perioada de funcționare a structurii. Acesta este cazul valurilor foarte mari din timpul furtunilor, care acționează asupra structurilor din ape cu adâncimi reduse.

Încărcările datorate cutremurelelor

Structurile offshore sunt proiectate pentru două niveluri ale cutremurelelor.

Nivelul de intensitate: Cutremurul, definit ca având „posibilitate ridicata să nu se producă în timpul funcționării unei platforme” (adică intervalul de recurență este de aproximativ 200-500 ani); structura este proiectată să răspundă elastic.

Nivelul de ductilitate: Cutremurul, definit ca apropiat de „intensitatea maximă pe care o poate avea un cutremur” in zona respectiva; structura este proiectată pentru raspuns inelastic si pentru a fi destul de solidă ca să evite prăbusirea/distrugerea.

Încărcările datorate gheții și zăpezii

Gheața este problema principală a platformelor marine din zona arctică și sub-arctică.

Formarea ghetii și extinderea acesteia pot genera presiuni ridicate care dau naștere unor forțe orientate orizontal și vertical. În plus, blocuri foarte mari de gheață aduse de curenții oceanici, vânt și valuri cu viteze cuprinse între 0,5-1 m/s pot lovi structura și pot produce încărcări din cauza impactului.

Încărcările datorate temperaturilor

Gradienții de temperatură produc tensiuni termice în material. Pentru a lua în considerare aceste tensiuni, măsuri extreme ale temperaturilor aerului și apei care vor fi întâlnite în timpul funcționării structurii vor fi estimate. Pe lângă sursele din mediul înconjurator, degajările accidentale de material criogenic pot rezulta în creșterea temperaturii, care trebuie luată în considerare ca încarcare accidentală.

Flora marină

Flora marină se acumulează pe partea scufundată a platformei. Efectul principal al acestor acumulări de alge și alte plante marine este de a crește forța valurilor care acționează asupra pilonilor platformei, mărind ariile expuse la acțiunea acestora. Această creștere a suprafeței este luată însă în calcul în timpul proiectării, fiind mărite diametrele și masele pilonilor scufundați.

Încărcarea datorată instalării

Aceste înărcări sunt temporare și apar în timpul fabricării și instalării platformei și componentelor acesteia. În timpul fabricației, ridicarea diverselor componente structurale creeaza sarcini la ridicare, în timp ce în momentul instalării, forțele sunt generate în timpul încărcării platformei pe barjă, transportarea în locul unde trebuie instalată, lansarea la apă și ridicarea acesteia, cat și în timpul ridicărilor necesare pentru instalare.

Toți pilonii și conectorii unui component ridicat în picioare trebuie să fie proiectați pentru fortele rezultate din echilibrul static creat de ridicarea greutății.

Sunt luate în considerare și fortele de încărcare gerenate atunci când structura este ridicată din șantierul de fabricație și pusă pe barjă.

Încărcări accidentale

Încărcările accidentale sunt sarcini care pot apărea ca urmare a unui accident sau a unor circumstanțe neprevăzute.

Exemple de încărcări accidentale sunt: coliziunea cu nave marine, foc sau explozie, obiecte scăpate, inundări neintenționate ale flotoarelor.

În mod normal, sunt luate măsuri speciale pentru a reduce riscul de a se produce aceste încărcări experimentale.

Combinații de încărcări

Combinațiile de încărcări recomandate pentru folosirea cu proceduri de sarcini acceptabile sunt:

Operații normale:

Sarcini moarte plus încărcări de operare datorate mediului înconjurator plus sarcini maxime active;

Sarcini moarte plus încărcări de operare datorate mediului înconjurator plus sarcini minime active;

Operații extreme:

Sarcini moarte plus încărcări extreme datorate mediului înconjurator plus sarcini maxime active;

Sarcini moarte plus încărcări extreme datorate mediului înconjurator plus sarcini minime active;

Încărcările datorate mediului înconjurator trebuie combinate într-o manieră consistentă cu posibilitatea lor adunată de a se produce.

Încărcările datorate cutremurelor trebuie vazute ca o latură separată a încărcărilor datorate mediului înconjurator și de exemplu nu pot fi combinate cu încărcările datorate valurilor și vântului etc.

3.4 Caracteristici generale ale navelor OSV

Exceptând navele rapide și navele de stocare tip FPSO și navele rapide de intervenție, restul navelor OSV au o serie de caracteristici generale care se regăsesc în mod curent la toate tipurile (PSV, AH, OSCV, chiar și SV). Aceste caracteristici specifice sunt datorate condițiilor de lucru și funcțiilor pe care trebuie să le îndeplinească aceste nave.

Astfel, caracteristice la navele OSV sunt:

– navigația în orice condiții meteo, inclusiv deosebit de severe;

– puterile mari instalate atât pentru propulsie, cât și pentru echipamente;

– sarcinile mari la care este supus corpul navei din valuri, greutăți concentrate și operare;

– dotarea cu sisteme de tip DP (dynamic positioning);

– dotarea cu echipamente grele – vinciuri și macarale de mare capacitate;

– necesitatea unei punți libere pentru lucru și depozitare etc.

Dată fiind specificitatea acestor nave, ele se proiectează după reguli distincte. Toate Societățile de Clasificare, în special DNV, au capitole speciale pentru navele de suport offshore. Ca exemplu, a se vedea DNV – PART 5 cu secțunile specifice: Section 2 OSV; Section 3 AH; Section 4 – PSV; Section 19 Cable Layer, Section 20 Pipe Layer; Section 24 SV.

Elemente de dimensionare

Dimensiunile sunt în general medii, cu lungimi începând de la 60-70 metri până la 120-150 metri. Deși din punct de vedere hidrodinamic se dorește mărirea lungimii la plutire, lungimea este limitată atât de Reguli cât și de client, fiind un factor important în cost.

Deplasamentul navei este de asemeni limitat de condiții de coliziune cu platformele.

Din condiții de stabilitate și amenajare, lățimea este mare, în consecință rapoartele între dimensiuni sunt diferite de ale navelor de marfă; se optează în general pentru valori mari ale raportului B/T și valori mici ale raportului L/B, mai apropiate de remorchere.

Din condiții de nescufundabilitate, rezistența corpului și amenajare, bordul liber este peste limitele impuse de Load Line. Greutatea specifică a navei goale [Deplasament/(LxBxD)] este mai mare decât la navele de marfă, fiind în zona remorcherelor, 150 – 250 kg/m3.

Forma

În general navele OSV au pupa Pram care să faciliteze amplasarea thrusterelor, o zonă clinidrică redusă, chiar inexistentă din motive de finite a formei. Specifică este forma prova și puntea teuga unde formele sunt optimizate pentru a avea buna rezistență la înaintare și bune calități de seakeeping atât în apa calmă cât și pe valuri înalte. Puntea expusă la prova este cel puțin 2-3 etaje deasupra punții principale, iar la navele moderne teuga este protejată pentru a evita ambarcarea de apă pe puntea deschisă. Au apărut și inovații recente care să îmbunătățească cât mai mult comportarea acestor nave .

Fig.3.16– Plan de forme tipic, nava OSV.

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Fig. 3.17 – Forme prova tipice la navele OSV.

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Sistemul de poziționare dinamică Sistemul DP reprezintă completul de elemente și instalații necesare poziționării dinamice a navei. Rolul acestui sistem este de a menține nava la punct fix sau pe curs prestabilit împotriva perturbațiilor externe – vânt, valuri, curent, gheață, tracțiunea în parâma de remorcă, reacțiunea monitoarelor Fi-Fi etc.- fără a folosi alte sisteme decât cele de propulsie (fără ancorare, legare etc.).

Fig. 3.18 – Forțele externe, reactive și mișcările în cadrul sistemului de poziționare dinamică.

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

SPD este compus din:

– Sistemul de generare a puterii (mecanice sau electrice): motoare, generatoare, tablouri de distribuție, sistemele de cabluri și tubulaturi asociate;

– Sistemul de propulsie și direcție: propulsoare laterale, propulsoare pupa și sistemul de guvernare, sistemul de control al propulsiei;

– Sistemul de control-DP: sistemul de calculatoare/joystick, sistemul de senzori, sistemul de operare, sistemul de poziționare.

Calculatorul primește semnale de la sistemul de poziționare (GPS, transponder, RadaScan etc.) și de la sistemul de senzori care măsoară mișcarea navei, vântul, curentul etc. Pe baza acestor informații, pe baza unui model matematic calculatorul comandă acționarea propulsoarelor, a thrusterelor prova și pupa, astfel încât nava să se mențină la punct fix sau să păstreze un curs prestabilit.

Sistemul include modelarea următoarelor :

– forțele externe,

– comportarea hidrodinamică a navei,

– acțiunea trusterelor,

– bucla de control. Rezultatele analizei constau în determinarea mișcării navei, precum și a puterii necesare în fiecare moment.

Fig. 3.19 – Schema bloc simplificată a sistemului de poziționare dinamică.

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Din punct de vedere al Societăților de Clasificare, sistemele de poziționare dinamică se împart în următoarele categorii:

în funcție de controlul poziționării:

modul SAM (semi-automat) în care poziționarea se realizează de operator prin comanda integrată a trusterelor cu ajutorul unui joystick, iar operatorul este informat în permanență asupra poziției și mișcărilor navei precum și asupra forțelor de propulsie;

modul AM (automatic mode) în care poziționarea se realizează automat de sistem;

modul AT (automatic tracking) în care sistemul este capabil să realizeze în mod automat menținerea navei pe un curs stabilit;

în funcție de redundanța sistemului:

Clasa 1 în care sistemul își pierde capabilitățile de poziționare în cazul defectării unui echipament;

Clasa 2 în care sistemul își menține capabilitățile de poziționare în cazul defectării unui echipament activ (generator, truster, tablouri, sisteme de comandă etc.) ;

Clasa 3 în care sistemul își menține capabilitățile de poziționare în cazul defectării unui întreg grup de echipamente aflate în același compartiment (în caz de incendiu sau inundare).

Pentru îndeplinirea acestei clase, toate echipamentele sunt dublate și separate prin amplasare în compartimente diferite.

3.5 Propulsia și sistemele energetice

Navele de suport offshore sunt dotate cu instalații de propulsie puternice. În mod uzual, propulsia este cu linie de axe și elici în duze sau cu propulsoare azimutale, Existența unor sisteme sofisticate de manevrabilitate (poziționare dinamică) și existența unor echipamente de forță (vinciuri, macarale etc.) face ca necesarul de putere auxiliară să fie mare, comparabil cu puterea de propulsie. În aceste condiții, arhitectura sistemului energetic

este un element definitoriu în eficiența navei. Există două opțiuni extreme (cu variante între acestea):

– Arhitectura ,,clasică” prin existența unor surse energetice distincte pentru fiecare consumator: propulsie, thrustere, vinciuri, pompe de incendiu etc. Aceste surse pot fi motoare cu acționare directă sau generatoare electrice.

– Arhitectura integrată prin existența unei surse energetice centralizate – de regulă generatoare electrice – și un sistem de distribuție a energiei către fiecare consumator. Aceasta presupune că toți consumatorii au același tip de acționare (electrică), inclusiv propulsia.

Energia este asigurată de 4 diesel-generatoare și alimentează sistemul de propulsie, thrusterele și consumatorii auxiliari. Distribuția se face prin tabloul principal de distribuție și tablouri locale, modificarea tensiunii se face cu transformatoare, iar modificarea frecvenței cu convertizoare de frecvență. Randamentul global al unui astfel de sistem este de 90-92%, în funcție de numărul de componente.

Fig. 3.20 – Configurația sistemului energetic diesel-electric integrat la o navă OSV.

Sursa: https://www.google.com/search?q=offshore+vessels&tbm=isch&source

Avantajul unui sistem integrat rezultă din reducerea numărului de surse energetice și flexibilitatea distribuției. Sistemul energetic integrat este controlat de așa-numitul “power management system”.

Acesta asigură:

-pornirea/oprirea unor generatoare în funcție de necesarul de putere din acel moment;

-distribuția încărcării active și reactive pe generatoare;

-oprirea unor consumatori în caz de supra-sarcină;

-distribuția energiei în caz de avarie.

3.6 Cerințe de stabilitate pentru nave de suport offshore:

Manualul de stabilitate va conține informațiile necesare pentru demonstrarea îndeplinirii cerințelor de stabilitate intactă și de avarie. Cazurile de încărcare analizate sunt cele standard:

– nava la plină încărcare, plecare (100% rezerve) și sosire (10% rezerve) și încărcătura sub punte și pe punte corespunzător celei mai nefavorabile situații;

– nava în balast plecare și sosire.

În plus se vor analiza condiții de operare specifice tipului de navă:

– nava în cea mai defavorabilă situație de operare,

– nava în condiții de remorcaj sau de operare cu vinciuri și/sau macarale.

În toate cazurile se va ține cont de efectul suprafețelor libere, efectul încărcăturii pe punte asupra ariei velice, absorbția de apă a încărcăturii pe punte (țevi, lemn), acumularea de gheață pe punte, etc.

În cazul în care nava este de tip AHT, dacă este cazul se vor considera și normele specifice pentru acest tip de navă .

Stabilitatea de avarie se abordează deterministic sau probabilistic în funcție de dimensiunile și destinația navei. Pentru navele mai mari de 80 metri se pot aplica și regulile generale de stabilitate de avarie. Navele care au în afară de echipaj și personal de specialitate trebuie să respecte cerințele codului IMO pentru Special Purpose Ships.