SPECIALIZAREA SISTEME ȘI ECHIPAMENTE NAVALE [305689]
UNIVERSITATEA “OVIDIUS” [anonimizat]: [anonimizat]
2018
UNIVERSITATEA „OVIDIUS” [anonimizat]: [anonimizat]
2018
CUPRINS
CAPITOLUL 1. Considerații generale privind industria offshore
1.1. Platforme offshore …………………………………………………………….……… Pag.6
1.1.1. Platforme fixe …………………………………………………………..…….. Pag.6
1.1.2. Turnuri flexible ………………………………………………………………. Pag.7
1.1.3. Platforme plutioare …………………………………………………………… Pag.7
1.1.4. [anonimizat] ………………………………………………… Pag.8
1.1.5. Platforme în formă de stea de mare ………………………………….………. Pag.8
1.1.6. Platforme cu picioare tensionate …………………………………….………. Pag.9
1.1.7. Platforme SPAR ……………………………………………………………… Pag.9
1.1.8. Nave de foraj ……………………………………………………………..… Pag.10
1.2. Nave offshore …………………………………………..………………………..…. Pag.10
1.2.1. Nave de foraj ………….………………………………………….……..….. Pag.11
1.2.2. FPSO ……………………………………………………………………..… Pag.11
1.2.3. Barje offshore ……………………………………………………………..… Pag.11
1.2.4. Nave utilitare offshore ……………………………………………….……… Pag.12
1.2.5. Nave de aprovizionare a platformelor …………………………..…………… Pag.12
1.2.6. Nave specializate …………………………………………………..……….. Pag.13
1.3. Ocupații offshore …………………………………………………………………… Pag.13
CAPITOLUL 2. Stadiul actual al navelor semisubmersibile
2.1. [anonimizat] ……………… Pag.15
2.2. [anonimizat] ………………………………….……… Pag.17
2.3. [anonimizat]-submersibile ……………………………….…….. Pag.19
2.3.1. [anonimizat] …………………………………………….……. Pag.19
2.3.2. Nave doc …………………………………………………………….…….. Pag.20
2.3.3. Transportoare de module și macarale ……………………………………… Pag.21
CAPITOLUL 3. Descrierea generală a [anonimizat]
3.1. [anonimizat] ……………………………………….…..….… Pag.23
3.2. Particularitățile navei Dockwise Vanguard ……………………………………….. Pag.23
3.2.1. [anonimizat] ………………………………………….………… Pag.23
3.2.2. Docuri plutitoare …………………………………………………..……….. Pag.27
3.2.3. Nave de ranfluare …………………………………………………….……. Pag.32
3.3. Dockwise Vanguard ………………………………………………………..……… Pag.34
3.3.1. Instalațiile navei ……………………………………………………..…….. Pag.35
CAPITOLUL 4. Elemente specifice de dimensionare a [anonimizat]
4.1. Datele inițiale ………………………………………………………………..……. Pag.38
4.2. Elemente inițiale ………………………………………………………….………. Pag.38
4.3. Variabilele ……………………………………………….…………….………….. Pag.38
4.4. Ecuațiile ……………………………………………………………….………….. Pag.38
4.4.1.Capacitatea navei ……………………………………………………..……. Pag.38
4.4.2.Rezerva de flotabilitate ……………………………………………..……… Pag.39
4.4.3. Relații geometrice ……………………………………………….………… Pag.39
4.5. Alegerea lungimii ……………………………………………….………………… Pag.39
4.5.1. Efectul lungimii navei asupra rezistenței acesteia ……………..…….……. Pag.40
4.6. Rezistența longitudinală …………………………………………………………… Pag.42
4.7. Rezistență la forfecare …………………………………………………..………… Pag.43
4.8. Rezistențe locale ………………………………………………………….…….… Pag.43
4.9. Structura de fund ………………………………………………………….……… Pag.44
4.10. Structura de punte ……………………………………………………………….. Pag.44
4.11. Dublu fund ……………………………………………………………..……….. Pag.44
4.11.1. Generalități ……………………………………………………..……….. Pag.44
4.11.2. Găuri de ușurare …………………………………………………………. Pag.44
4.11.3. Suporți laterali …………………………………………………………… Pag.45
4.11.4. Învelișul dublului fund ………………………………………….……….. Pag.46
4.11.5. Dublu fund ca tanc ……………………………………………………….. Pag.46
4.11.6. Dublu fund în sistem transversal ………………………………………….. Pag.46
4.11.7. Dublu fund în sistem longitudinal ……………………….……..………… Pag.48
4.12. Structura bordajului ……………………………………………………………… Pag.49
4.12.1. Coaste ………………………………….…………………………………. Pag.49
4.12.2. Longitudinale de fund, bordaje și punte, rame transversal ……………….. Pag.51
4.13. Osatura punților ………………………………………………………………….. Pag.55
4.13.1. Grinzi transversal și longitudinale ale punții ……………………………… Pag.55
4.14. Pereți etanși …………………………………………………………….………… Pag.56
4.14.1. Dimensionare ……………………………………………………..……… Pag.56
4.15. Structura tancurilor ……………………………………………………………… Pag.58
4.15.1. Dimensionare …………………………………………………………….. Pag.58
CAPITOLUL 5. Analiza procedurii de transfer a navei de andocat pe nava heavy-lift
5.1. Compabilitatea navă-încărcătură ………………………………………………..….. Pag.61
5.1.1. Dimensiunile încărcăturii ……………………………………………………. Pag.61
5.1.2. Capacitatea de ridicare ……………………………………………….……… Pag.61
5.2. Calculul de andocare ……………………………………………………..…………. Pag.61
5.3. Pregătiri avansate …………………………………………………………….…….. Pag.62
5.4. Pregătirea navei heavy-lift …………………………………………………….…… Pag.62
5.5. Pregătirea încărcăturii ………………………………………………….…..………. Pag.62
5.6. Verificări înainte de andocare …………………………………………..………….. Pag.63
5.7. Operațiunea de andocare …………………………………………………….……… Pag.63
5.8. Verificări ulterioare andocării ………………………………………………………. Pag.65
CAPITOLUL 6. Analiza stabilității statice a ansamblului navă andocată/navă heavy-lift
6.1. Determinarea forțelor hidrodinamice prin metode estimative …………………..… Pag.66
6.2. Forța de inerție datorată mișcării obiectului …………………………………..……… Pag.66
6.3. Forța valului de amortizare ………………………………………………….……… Pag.67
6.4. Forța de ieșire din apă ………………………………………………………………. Pag.68
6.5. Ecuația mișcării vertical a obiectului ridicat când este coborât în zona de val ………. Pag.69
6.6. Analiză structural comparative a ansamblului navă andocată-navă heavy-lift ….…… Pag.69
6.6.1. Greutate amplasată în centrul navei ……………………………………….. Pag.70
6.6.2. Greutate amplasată în pupa navei ……………………………….……..…… Pag.70
6.6.3. Greutate amplasată în centrul navei transversal …………………….……… Pag.71
6.6.4. Greutate amplasată în prova navei ………………………………………… Pag.72
6.6.5. Greutatea amplasată în centrul navei dar în poziție eronată ………………… Pag.73
CAPITOLUL 7. Studiul sistemului automat de imersare a navei heavy-lift
7.1. Descrierea sistemului ………………………………………………………..……. Pag.74
7.2. Sistemul de control a balastului (TBCS) ……………………………………………. Pag.75
7.2.1. Descriere general …………………………………………………….……. Pag.75
7.2.2. Controlul pompelor de balast ………………………………………….…. Pag.76
7.2.3. Controlul sistemului de balast prin stripuire ………………………….…… Pag.76
7.2.4. Controlul valvulelor de balast …………………………………………….. Pag.76
7.2.5. Măsurarea și indicarea nivelului de apă din tancurile de balast ……..…….. Pag.76
7.2.6. Monitorizarea înclinărilor transversal și balansării navei ………………… Pag.76
7.2.7. Monitorizarea presiunii din vinciurile hidraulice ……………………….… Pag.76
7.2.8. Evaluarea stabilității ………………………………………………………. Pag.77
7.3. Operațiunile sistemului de balast ………………………………………………… Pag.77
7.3.1. Încărcarea …………………………………………………………………. Pag.77
7.3.2. Golirea și stripuirea ……………………………………………………….. Pag.77
7.3.3. Operațiunea de transfer …………………………………………………… Pag.77
CAPITOLUL 1. CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND INDUSTRIA OFFSHORE
Industria offshore este, în principal, compusă din două industrii: industria offshore pentru petrol și gaze și industria offshore pentru energie eoliană.
Datorită cererii din ce în ce mai mari pentru petrol și gaze, această industrie a crescut foarte rapid. Costul crescând al petrolului și a gazului vine cu lucruri bune pentru industrie în anii ce vor veni. [15]
Platforme offshore
Platformele offshore, știute și sub denumirea de platforme petroliere, sunt structuri mari echipate cu resurse pentru a fora și a extrage petrol și gaze din adâncul oceanului. Acestea dețin facilități de stocare pentru petrol și gaze până când acestea sunt transportate la rafinării. În funcție de cerințe, platformele petroliere pot fi plutitoare sau fixe. [15]
Fig. 1. Platforme offshore [15]
Platforme fixe
Platformele fixe sunt construite pe picioare mari din oțel sau beton care sunt fixate direct în fundul mării. Au spațiu atât pentru instalația de forare, facilități pentru producție, cât și spațiu pentru a oferi facilitate echipajului. Acest tip de platformă este extrem de stabil și este proiectat pentru a rezista o lungă perioadă de timp. În mod normal, acestea se pot instala în apă cu adâncimi de până la 520 metri , adâncimile mai mari nefiind practicate datorită costurilor foarte mari. [15]
Fig. 2. Platforme fixe [15]
Turnuri flexible
Funcționalitatea acestor turnuri are ca idee de bază platformele fixe. Spre deosebire de acestea, se folosesc turnuri mai înguste din beton și oțel. Designul lor este unul flexibil pentru a se putea mișca odată cu forțele vântului și a valurilor. Acestea pot opera în ape cu adâncimi cuprinse între 457 m până la 914 m. [15]
Fig. 3. Turnuri flexibile [15]
Platforme plutitoare
FPSO reprezintă principalul sistem de producție plutitor. Acestea pot fi folosite atât ca și platformă semi submersibilă sau navă de foraj în funcție de cerințe. Acestea sunt folosite în principal pentru procesarea și stocarea petrolului și a gazelor și pot opera în mări cu adâncimi de până la 1829 m. [15]
Fig. 4. Platforme plutitoare [15]
Platforme semi submersibile
Așa cum sugerează și numele, acestea sunt platforme semi submersibile care pot fi mutate dintr-un loc în altul de câte ori este necesar. Acestea lucrează pe principiul poziționării dinamice fiind fixate de ancore uriașe. Acest tip de platforme pot opera în apă cu adâncime cuprinsă între 60 și 3000 m. [15]
Fig. 5. Platforme semi submersibile [15]
Platforme în formă de stea de mare
Aceste platforme sunt o versiune mai largă a designului semi submersibil. În schimb, în loc de ancore, acestea sunt conectate de fundul mării cu cabluri din otel flexibil. Acestea operează de regulă în apă cu adâncime cuprinsă între 152 și 1067 m. [15]
Fig. 6. Platforme în formă de stea de mare [15]
Platforme cu picioare tensionate
Acestea sunt platforme plutitoare, usual, fiind versiunea mai mare a platformelor sub formă de stea de mare exceptând faptul că picioarele tensionate se extind de la fundul mării până la platforma propriu-zisă. Acest tip de platforme pot opera în apă cu adâncime de până la 2134 m . [15]
Fig. 7. Platforme cu picioare tensionate [15]
Platforme SPAR
În designul acestor platforme, aceasta este așezată deasupra unei structuri cilindrice masive având celălalt capăt coborât până la o adâncime de aproximativ 213 m. În ciuda faptului că cilindrul se oprește cu mult peste fundul mării, platforma stă pe poziție datorită greutății cilindrului. Acest tip de platforme pot opera în ape cu adâncimi de până la 3048 m. [15]
Fig. 8. Platforme SPAR [15]
Nave de foraj
Navele de foraj sunt nave echipate cu echipamente de forare și un sistem de poziționare dinamică care îi menține poziția deasupra petrolului. În principal, acestea sunt folosite în operațiuni de explorare și sunt folosite în apă cu adâncime de până la 3700 m. [15]
Fig. 9. Nave de foraj [15]
Nave offshore
Navele offshore sunt proiectate pentru a îndeplini o gamă largă de sarcini asociate cu producția și exploatarea offshore de petrol și gaze. Acestea sunt principalul mod de a transporta echipament, bunuri și personal către platformele offshore care operează adânc în ocean.
Unele dintre acestea, precum navele de foraj, pot fi folosite ca și platforme offshore pentru producția de petrol și gaze. [15]
Fig. 10. Nave offshore [15]
Nave de foraj
Navele de foraj sunt nave marine echipate cu echipament de forare și cu sistem de poziționare dinamică care îi permite să își mentină poziția deasupra locului de forare. Acestea sunt folosite în principal pentru forări de exploatare și pot opera în ape cu adâncimi de până la 3700 m. [15]
FPSO
FPSO (stație plutitoare pentru producere, depozitare și descărcare) este o navă offshore folosită în principal pentru procesarea și depozitarea petrolului și a gazelor. Acestea păstrează petrolul și gazele până sunt transferate pe nave petroliere sau descărcate cu ajutorul țevilor. [15]
Barje offshore
Barjele marine sunt folosite pentru o gamă largă de sarcini. Acestea pot fi echipate cu macarale de mare tonaj, sisteme pentru combaterea incendiilor sau pot fi folosite pentru așezarea țevilor sau chiar pot servi pentru cazarea personalului. [15]
Fig. 11. Barje offshore [15]
Nave utilitare offshore
Precum navele de aprovizionare a platformelor, aceste nave sunt de asemenea folosite pentru a sprijini producția la platformele offshore. Navele utilitare joacă un rol important în operațiunile offshore cu petrol și pot fi folosite pentru o gamă largă de alte sarcini. [15]
Fig. 12. Nave utilitare offshore [15]
Nave de aprovizionare a platformelor
Așa cum numele sugerează, aceste nave sunt folosite pentru a transporta echipaj și provizii la platforma petrolieră și să aducă marfă și personal înapoi la țărm. Mărimea lor variază de la cele mici, de 20 metri lungime, până la cele mari de 100 metri lungime. Aceste nave au fost proiectate pentru a transporta o gamă variată de mărfuri precum: fluide pentru forare, ciment, noroi și combustibil în tancurile de sub punte. Acest tip de nave este adesea echipat cu sistem de stingerea incendiilor pentru situațiile de urgență. [15]
Fig. 13. Nave de apovizionare a platformelor [15]
Nave specializate
Acestea sunt folosite pentru o gamă largă de funcții offshore cum ar fi manevrarea ancorării, forarea offshore, așezarea cablurilor, spargerea gheții, cercetări seismice. De asemenea, acestea joacă un rol important în mentenanța platformelor și asigurarea de suport pentru scufundări, pentru FPSO și pentru ROV. [15]
Fig. 14. Nave specializare [15]
Ocupații offshore
Industria offshore este compusă din 2 ramuri: industria offshore de petrol și gaze și industria offshore de energie eoliană regenerabilă. Industria offshore de producere și exploatare a petrolului și a gazelor oferă o gamă largă de locuri de muncă atât pentru muncitori cât și pentru cei cu experiență profesională. Posturile în industrie sunt provocatoare și pot impune programe lungi de lucru în condiții dificile, dar recompensele sunt mari în comparație cu slujbele onshore. Echipajul offshore lucrează de obicei în ture de 12 ore. Aceștia sunt bine antrenați în siguranță și reglementări ale mediului pentru a asigura siguranța și protecția platformelor petroliere și a oamenilor care muncesc pe ele. [15]
Job-urile tipice pe care le poți găsi în industria offshore de petrol și gaze:
Coordonator de operațiuni
Ingineri structurali offshore
Operator pentru sistemul de poziționare dinamică
Specialist pentru sistemele automatizate
Inginer de forare
Inginer în coroziune
Operator a sistemului de balast
Operatori pentru camera de control
Tehnicieni de producție
Tehnicieni pentru mentenanță
Proiectanți offshore pentru tubulatură
Inspector pentru controlul calității
Operatori de macarale
Pilot de elicopter
Operator pentru pompe
Operatori pentru echipamente
Tubulatori offshore Fig. 15. Muncitori pe o platformă offshore [15]
Geologist
Sudori
Electricieni
Personal pentru bucătărie
Personal pentru probleme medicale
Instructor pentru siguranța offshore [15]
CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL AL NAVELOR SEMI-SUBMERSIBILE
Scurt istoric
Navele semi-submersibile există de la apariția pe piață a navei Docklift 1în 1972 urmat de Super Servant 1 în 1979 care avea puntea deschisă. Din ce în ce mai multe nave au apărut, unele din ele fiind copii ale navei Super Servant 1, cum ar fi Dan Lifter și Dan Mover (renumindu-se ulterior Super Servant 5 și 6) sau nave mai mari având design similar, cum ar fi Mighty Servant 1, 2 și 3 apărute în 1983. Un design diferit a fost introdus în 1981 când Dyvi Swan (renumindu-se ulterior Sea Swan și Swan) a fost introdus pe piață.
De asemenea, 2 nave heavy-lift au fost create în 1982 prin convertirea a două tancuri petroliere prin înlocuirea secțiunii transversale centrale cu una mai scurtă, mai joasă. Cele două tancuri convertite au fost Sibig Venture, care a fost vândut la fier vechi în 1994 și Ferncarrier care există și astăzi sub denumirea de Asian Atlas.
Având 13 ani pauză, proiectul de convertire a navei Transshelf într-un heavy-lift, Black Marlin, a fost reînceput în 1999. După doar un an, a ieșit pe piață și nava-soră, Blue Marlin.
În 2002, au apărut pe piață navele Tai An Kou și Kang Sheng Kou. Cea din urmă, a avut un design asemănător cu navele cu punte deschisă, dar a fost mai mică, mergând în direcție opusă cu trendul care urmărea nave din ce în ce mai mari. La scurt timp după livrare, nava Tai An Kou a fost lățită de la 32.2 metri la 36 metri pentru a-i spori capacitatea deadweight și stabilitatea. Nava sa soră a fost de asemena marită la 36 metri lățime în anul 2008.
O parte din navele heavy-lift existente au fost modificate de-a lungul anilor. În anul 1999, Mighty Servant 1 a fost mărită cu 30 metri în lungime și cu 10 metri în lățime ajungând la un total de 50 metri. Pescajul a fost mărit la 26 metri permițând ca deasupra punții să rămână 14 metri de apă.
Nava Blue Marlin a fost mărită, în 2004, cu 21 metri în lățime ajungând la un total de 63 de metri. Aceste modificări au însemnat de asemenea și adăugarea a două thrustere retractabile de 4500 KW fiecare. În plus, a fost mărit și pescajul la 28,4 metri (fig. 16).
Fig. 16. Nava Blue Marlin mărită transportând platforma Thunder Horse PDQ de 59500 t [2]
În decembrie 2006, nava Mighty Servant 3 s-a scufundat din greșeală în timp ce descărca o platformă de foraj pe coasta Africii de Vest. A fost salvată și dusă în Africa de Sud pentru constatări, iar mai apoi tractată până în Bahamas pentru reparații. Aceasta a fost din nou operațională la finalul anului 2008.
Navele nesubmersibile cu puntea deschisă au fost în cea mai mare parte a timpului folosite pentru transportul modulelor și a macaralelor. Cele mai multe nave din prima generație de nave care au puntea deschisă au fost convertite în nave macara și de construcții offshore precum Snimos King care a devenit nava macara Saipem 3000 de 2500 t și Sunrise acum devenită navă de lansat conducte flexibile Sunrise 2000.
În anul 1984, Happy Buccaneer a introdus primul proiect masiv de nave de transport cu o putere mare de ridicare. Macaralele sale, de 550 t fiecare, au fost cele mai puternice macarale instalate pe o navă timp de 20 de ani. În 2006, acestea au fost îmbunătățite astfel ca pot ridica 700 t fiecare.
În 2004, Jumbo Javelin a intrat pe piață cu 2 macarale de 800 t fiecare care au fost îmbunătățite curând la 900 t fiecare. În 2005 a fost dotată cu un sistem de propulsie DP2 făcând nava potrivită pentru o serie de operațiuni offshore pe lângă transportul de mărfuri grele. Nava soră, Fairpartner, este prezentată în figura 17.
Fig. 17. Fairpartner ridicând și încărcând turnul J-Lay de 1800 t [2]
Pentru a face față capacităților din ce în ce mai mari de ridicare, macaralele de pe navele tip macara, au fost îmbunătățite sau schimbate cu unele din ce în ce mai mari. [2]
Nave heavy-lift semi-submersibile
Până în anul 2000, numărul companiilor care operează nave tip heavy-lift s-a micșorat la două: Dockwise Shipping BV și NMA Maritime & Offshore Contractors. Creșterea prețulului țițeiului și creșterea constantă a activităților din industria extragerii de țiței și a echipamentelor necesare, au determinat ca noi companii să pătrundă pe această piață.
Una din primele companii care a pătruns pe piață până la finalul anului 2006, a fost Offshore Heavy Transport AS (OHT) cu 2 petroliere convertite, Willift Eagle (fost Lucky Lady) și Willift Falcon (fost Nilos), deținute de Ocean HeavyLift ASA. OHT a deținut și operat Black Marlin și Blue Marlin, până când acestea au fost vândute către Dockwise în anul 2001. Willift Eagle și Willift Falcon au 42 m lățime și 31809 tdw fiecare. Nivelul maxim al apei deasupra punții este de 8,5 m. Aceasta le face potrivite să transporte majoritatea platformelor de foraj marin sau să transporte 2 platforme în acelaș timp (fig. 18). Totuși, există posibilitatea ca acestea să fie prea mici pentru a încărca noile generații de platforme petroliere.
Fig. 18. Wilift Eagle transportând 2 platforme [2]
Până la finalul anului 2008, încă 2 petroliere transformate, Ancora (fost Songa Ancora) și Hawk (fost Front Transporter) s-au alăturat flotei OHT. Cu o lățime de 44,5 metri, aceste nave sunt mai mari având greutatea deadweight de 54000 t. Pescajul de submersie permite un maxim de 10.5 metri de apă deasupra punții. Viteza de marș a acestor nave este una relativ mare, de 14 noduri atunci când usnt încărcate. Sistemele auxiliare de propulsie ajută nava în manevrare.
Fig. 19. Nava Ancora după conversie [2]
O altă companie nouă, fondată de niște veterani în transportul cu ajutorul navelor heavy-lift, a fost SeaLift Ltd care plănuia să opereze până la 6 foste nave petroliere Frontline Ltd. Suezmax care urmau să fie convertite în perioada 2007-2009. Înainte de a lansa prima navă convertită, compania s-a unit cu Dockwise, care a preluat managementul operațiunii de convertire a navelor. Prima navă convertită a fost Transporter (fostă Front Sunda)(fig. 20) și a fost livrată în mai 2007 urmată de nava Target în luna decembrie a aceluiaș an. Navele Treasure și Talisman erau programate a fi lansate la finele anului 2008 urmate de Truste și Triumph în 2009.
Aceste nave sunt toate identice fiind realizate din petrolierul Suezmax a cărui secțiune maestră a fost înlocuită cu o secțiune a punții făcută special pentru a reduce înălțimea corpului navei fiind mai rezistentă și cu o configurație unică a sistemului de balast.
Fig. 20. Nava Transporter încărcată cu o dragă [2]
Țintind o piață diferită, dar folosind nave de tip heavy-lift convenționale, compania SeaMetric International AS din Norvegia, a dezvoltat sistemul Twin Marine Lifter (TML). Acesta folosește 2 nave din clasa DP3, fiecare dotată cu 4 brațe de ridicare telescopice care sunt operate prin balastarea/debalastarea tancurilor de flotabilitate. Cu aceste brațe pivotante se pot ridica structuri mari care pot cântări până la 20000 t.
Fig. 21. Twin Marine Lifters ridicând o structură complexă [2]
Compania olandeză Fairmount Marine BV, care deține o flotă de barje semi submersibile, a înființat Fairstar Heavy Transport, pentru a coordona 2 nave semisubmersibile autopropulsate convertite din barje, prin adăugarea sistemelor de propulsie, a punții de navigație, teugii etc. Navele convertite au fost redenumite Fjord (fostă Boa Barge 19) și Fjell (fostă Boa Barge 20). Nava Fjord a fost mărită cu o secțiune de 12 metri lungime. Având o lățime de 45,5 metri aceasta are un tonaj deadweight de 24500 t fiind mult mai mare decât cel de 19300 t pentru nava Fjell. Ambele conversii au avut loc la Malta ShipYards Ltd., începând din noiembrie 2005. În decembrie 2007, nava Fjord efectuează probele de mare, după cum se poate vedea în figura 22. [2]
Fig. 22. Nava Fjord efectuând probe de mare după conversie [2]
Tipuri de nave heavy-lift semi-submersibile
Transportoare de yaht-uri
O parte din primele nave heavy-lift semi-submersibile au fost transferate industriei transportului de yaht-uri. Asocierea dintre Wijsmuller Transport și Dock Express a dat naștere la United Yacht Transport în anul 1992 cu o rută trans-atlantică folosind nava Super Servant 3. În 1995 Super Servant 4 a fost convertit pentru această afacere prin adăugarea a unei secțiuni de 30 metri lungime. De asemenea, Dock Express 12 și Explorer (fostă Smit Explorer) au fost de asemenea convertite. Ulterior, compania și-a schimbat numele în Dockwise Yacht Transport.
În octombrie 2007, a fost finalizată prima conversie a navelor, Yacht Express. Aceasta este semi-submersibilă pentru a putea încărca foarte ușor yaht-urile pe puntea lată de 31 metri. Cu ajutorul celor 2 instalații de propulsie diesel-electric de 8700 KW fiecare, nava este propulsată cu o viteză de 18 noduri. [2]
Fig. 23. Yacht Express încărcat cu yaht-uri de lux [2]
Nave doc
Cu cele câteva docuri existente îndepărtându-se de zona navelor heavy-lift, o nouă companie olandeză, RollDock NV, a văzut nevoia navelor doc și a comandat o serie de 8 nave identice de 8300 dwt livrate în perioada 2008-2011. Aceste nave sunt submersibile având până la 6 metri de apă deasupra punții. Ele sunt dotate cu 2 macarale Liebherr de 350 t fiecare permițându-le să concureze cu multe alte nave. În figura se poate vedea o randare pe calculator a unei nave RollDock.
Fig. 24. Randare pe calculator a unei nave RollDock [2]
CombiLift, uniunea dintre Denmark’s Poulsen Group și Germany’s Harren & Partners, a comandat 4 nave doc de 11000 dwt fiecare, dotate cu 3 macarale: 2 de 350 t și una de 200 t.
Eide Marine Services AS din Norvegia operează o flotă de barje și nave de transport marfă, incluzând navele doc Eide Trader (fostă Spruce), Eide Transporter (fostă Kitt) și Eide Carrier, un transportor spărgător de gheață. [2]
Fig. 25. Nava doc de 11306 dwt Eide Transporter [2]
Transportoare de module și macarale
Pentru transportul modulelor și macaralelor sunt folosite nave heavy-lift nesubmersibile. Deținute de coreeni, navele DongBang Giant No 1 și 2 sunt transportoare care au puntea deschisă fără nicio obstrucțiune înafara a 2 tubulaturi mici în prova.
Producătorul de macarale ZPMC livrează, de obicei, în întreaga lume, macaralele produse utilizând navele propriei companii de transport. Prima lor navă, Zhen Hua 1, a fost convertită dintr-un vrachier în 1994.
Pentru a onora noile cerințe, ZPMC a convertit mai mult de 23 de nave. În figura 26 se poate vedea nava Zhen Hua 7 livrând 4 macarale către 2 terminale din Long Beach.
Fig. 26. Zhen Hua 7 livrând 4 macarale pentru terminale din Long Beach [2]
Aceste nave transportă aproape exclusiv macarale. Ocazional, ele mai transportă și alte mărfuri grele, precum secțiuni de poduri. În anul 2009 acestea au transportat tot oțelul necesar construirii podului dintre Oakland și San Francisco. [2]
CAPITOLUL 3. DESCRIEREA GENERALĂ A NAVEI DE TIP
HEAVY-LIFT
Generalități nave de tip heavy-lift
În contextul în care macaralele de pe barje nu mai pot face față sarcinilor din ce în ce mai mari, inginerii au încercat să găsească o soluție pentru a putea ridica aceste greutăți. Soluția găsită de aceștia a fost nava de tip heavy-lift. //de la mine
O navă heavy-lift este proiectată pentru a căra obiecte extrem de mari și/sau extrem de grele care nu pot fi transportate în sau pe alte nave. Semi submersibilele sunt proiectate pentru a transporta obiecte plutitoare foarte mari, incluzând și nave avariate. De asemenea, pot exista și nave heavy-lift de tip Ro-Ro.
Navele de tip heavy-lift au punți extrem de mari și configurații de punți și suprastructuri neobișnuite pentru a putea pune tipuri neobișnuite de mărfuri.
Navele de tip heavy-lift pot transporta încărcături foarte valoroase și complexe precum: transformatoare, locomotive, rachete, platforme semisubmersibile, platforme petroliere.
Un submersibil este o navă care poate avea majoritatea corpului navei scufundat. Cu o suprafață relativ mică deasupra apei, submersibilele sunt mai puțin afectate de valuri decât o navă obișnuită. Spre deosebire de un submarin, o asemenea navă nu este niciodată pe deplin imersată.
O navă submersibilă de tip heavy-lift, cunoscută și după denumirea de flo-flo, are o punte lungă și joasă între suprastructură și spațiul mașinilor de la pupa.
Tancurile de balast pot fi inundate pentru a coborî puntea sub nivelul suprafeței apei, permițând platformelor petroliere, alte nave sau alte mărfuri plutitoare să fie mutate pe poziție în vederea încărcării. Tancurile sunt apoi golite iar puntea se ridică pentru a susține greutatea. Pentru a echilibra marfa, diferite tancuri sunt golite neegal.
În industria navelor flo-flo, cel mai important client este cel din industria petrolieră. Compania Dockwise permite prin navele sale precum Dockwise Vanguard asamblarea platformelor petroliere oriunde în lume iar instalarea rapidă a platformei se poate traduce prin economii masive în industria petrolieră. [7]
Tipuri de nave heavy-lift semisubmersibile
Barje semi-submersibile
“Barjele (pontoane) semisubmersibile sunt nave destinate transportului pe punte a unităților plutitoare – nave, submarine, picioare de platforme de foraj, turnuri de mori de vânt, etc.
Fig. 27. a) Barjă semisubmersibilă [5]
Fig. 27. b) Barjă semisubmersibilă [5]
Încărcarea-descărcarea acestor unități plutitoare pe barjă se face prin imersarea barjei și transferul în plutire a unității plutitoare deasupra barjei.
Din punct de vedere constructiv și funcțional sunt destul de apropiate de docurile plutitoare cu două deosebiri principale:
– sunt destinate transportului de mărfuri și navigației, fie autopropulsate fie prin remorcare,
– structura și amplasarea elementelor de flotabilitate (turnurile) este diferită în sensul de a crea cât mai mult spațiu pe punte pentru încărcarea mărfurilor agabaritice.
Fig. 28. Plan general barjă semisubmersibilă [5]
Funcționarea este similară, respectiv puntea (platforma) barjei este imersată prin balastarea tancurilor din corp și turnuri, iar după aducerea unității plutitoare de încărcat deasupra barjei tancurile de balast se golesc iar barja se ridică împreună cu încărcătura. Din punct de vedere al amplasării turnurilor nu se practică sistemul de turnuri de la docuri (extinse pe toată lungimea navei).
Există câteva modalități de amplasare:
– amplasarea a 4 turnuri aproximativ egale în colțurile barjei (Fig. 27. a), Fig. 28),
– amplasarea a trei turnuri, două egale în pupa și unul mărit în prova (Fig. 27. b) ),
– amplasarea unuia sau a două turnuri la o singură extremitate.
Rolul turnurilor:
– de a crea spațiu pentru echipaj, echipamente și camere de comandă,
– de a asigura rezerva de flotabilitate pe timpul imersării necesară în calculul de stabilitate,
– de a aduce gurile de aerisire pentru tancuri și încăperi deasupra linei de supraimersiune.
Calculul de amplasare și ridicare a încărcăturii precum și sistemele de balastare și control al operării este asemănător cu al docurilor plutitoare. Caracteristic barjelor semisubmersibile sunt:
– modalitatea de control a imersării,
– rezistența structurală,
– stabilitatea.” [5]
Modalitatea de control a imersării
”Rezerva de flotabilitate (volumul emers raportat la volumul imers) va fi conform DNV de minim 4,5% pentru întreaga navă și minim 1.5% pentru oricare din structurile prova și pupa.
Pentru navele cu structuri etanșe la ambele extremități, nava se află în plutire liberă controlată de flotabilitatea turnurilor (Fig. dr.-sus).
Pentru navele cu structuri flotabile numai la o extremitate echilibrul navei în plutire este asigurat fie cu macara de pe alta navă, fie cu piloni culisanți, fie prin eșuarea unei extremități (valabil numai acolo unde adâncimea și natura fundului permite aceasta manevră) (Fig. 29). []
Fig 29. Modalități de control a imersării [5]
Rezistența structural
“Particularitatea calculului de rezistență o constituie sarcinile aplicate pe puntea deschisă.
Aceasta este solicitată de:
– presiunea exterioară a apei cu nava la imersare maximă,
– presiunea interioară a apei din tancurile de balast, cu nava la pescaj minim; a se ține cont că aerisirile tancurilor sunt la mare înălțime (pe turnuri) și ca atare presiunea hidrostatică este dată de coloana de apă până la vârful aerisirilor,
– sarcina statică pe punte; aceasta poate fi distribuită (de ordinal 5–25 t/m2) sau concentrată în zona blocurilor de andocare sau a punctelor de amarare a încărcăturii,
– solicitări dinamice în navigație respectiv presiuni dinamice din val și forțe de inerție ale structurii și încărcăturii,
– solicitare din încovoierea generală a navei atât longitudinal cât și transversal.
Calculele de rezistență structurală se realizează atât în condiția de navigație (transit condition), cât și în condiția de imersare (temporarily submerged condition).
Dimensionarea structurii se face conform experienței proiectantului și se verifică și rafinează prin calcule cu aplicarea metodei elementului finit. Se vor defini mai multe cazuri de calcul care să permită verificarea structurii în diferite cazuri de încărcare și combinații ale sarcinilor de calcul. Câteva cazuri de bază (nu unicele) sunt:
– structura sub greutatea proprie,
– nava în condiția de navigație sub presiunea exterioară,
– nava în condiția de navigație sub sarcina statică și dinamică a încărcăturii,
– nava în condiția de imersare sub presiunea exterioară,
– nava în condiția de emersare sub presiunea interioară.
Cazurile de încărcare în care se verifică structura rezultă din combinarea cazurilor de bază de mai sus în corelație cu situația de exploatare analizată.” [5]
Stabilitatea barjelor semisubmersibile
“Stabilitatea barjelor semisubmersibile se analizează în două situații de exploatare:
a) În condiția de navigație cu încărcătura pe punte
Stabilitatea intactă în condiții de navigație se supune regulilor din The International Code on Intact Stability (2008 IS Code) Part A, Ch. 2.2, 2.3 și Part B, Ch. 2.4.5 acolo unde sunt aplicabile. Aria velică va include și încărcătura pe punte. Dacă încărcătura (fixată) pe punte dispune de flotabilitate proprie aceasta poate fi luată în calcul. Dacă încărcătura de pe punte poate cumula (absorbi) apa, aceasta se va lua în considerare. Se va considera și gheața, dacă este cazul.
Stabilitatea de avarie în condiții de navigație se supune în general regulilor SOLAS Ch.II. Dacă nava are bordul liber redus de tip B-60 sau B-100 atunci nava se supune cerințelor din ICLL 1966 Reg. 27, incluzând IACS UI LL65.
Calculele se vor efectua considerând tancurile avariate ca fiind goale și cu considerarea flotabilității încărcăturii pe punte, dacă este cazul și dacă acestea sunt în afara extinderii avariei.
b) În condiția de imersare
Stabilitatea intactă în condiții de imersare trebuie demonstrată în toate fazele secvenței de imersare-ridicare. O atenție deosebită trebuie acordată considerării interacțiunii dintre barjă și încărcătură, respectiv variației reacțiunilor în funcție de pescaj. Dacă este cazul, se vor evidenția limitările meteorologice (vânt, valuri) în care poate avea loc imersarea barjei. Efectul suprafețelor libere va fi deasemenea luat în considerare.
Criteriile de stabilitate intactă sunt:
– înălțimea metacentrică va fi mai mare de 0,3 m,
– domeniul pozitiv al diagramei va fi de minim 15° iar aerisirile tancurilor nu trebuie să fie imersate în acest domeniu,
– brațul maxim de redresare va fi de minim 0,1 m,
– unghiul de maxim al diagramei de stabilitate va fi de cel putin 7°.
Criteriile stabilității de avarie sunt:
– domeniul pozitiv al diagramei va fi de minim 7° iar aerisirile tancurilor nu trebuie să fie imersate în acest domeniu,
– brațul maxim de redresare va fi de minim 0,05 m,
– unghiul de înclinare al navei nu va depăși 15°,
– plutirea finală de echilibru nu va produce imersarea deschiderilor de inundare (exceptând cele de la compartimentul considerat avariat). “ [5]
Docuri plutitoare
“Docurile plutitoare sunt platforme tehnologice nepropulsate destinate lansării și ridicării din imersiune a navelor. Sunt echipamente aproape nelipsite din șantierele de reparații nave. Cu ajutorul lor navele sunt scoase din apă în vederea reparațiilor și lansate la apă la finalizarea lucrărilor.
Fig. 30. Navă în doc: ridicată și în plutire [5]
Din punct de vedere constructiv docul plutitor este o construcție în formă de U, formată dintr-un ponton prevăzut cu două turnuri laterale, turnurile extinse pe toată lungimea pontonului. Construcția poate fi realizată din oțel sau din beton armat.
Din punct de vedere funcțional, docul este o platformă plutitoare semisubmersibilă. Prin inundarea controlată a tancurilor de balast prevăzute în interiorul pontonului și al turnurilor, docul coboară în imersiune astfel încât plafonul pontonului ajunge la un pescaj suficient care să permită accesul navei între turnurile docului. După aceasta, balastul este descărcat și docul se ridică împreună cu nava. Pentru lansarea navei se procedează în ordine inversă.
Caracteristica ce definește un doc este capacitatea de ridicare, și anume deplasamentul maxim al navei ce poate fi ridicată cu docul. Ex: doc 800 t.
Din punct de vedere al amenajării și dotării, caracteristic unui doc plutitor sunt:
– tancurile de balast al căror volum este suficient pentru imersarea docului la pescajul maxim de imersiune,
– compartiment pompe aflat în pontonul docului,
– spații tehnologice – compartiment mașini, spații pentru echipaj, ateliere etc.,
– camera de comandă a docului,
– culoare și tunele de circulație,
– scări și platforme interioare și exterioare,
– macarale ce se pot deplasa pe turnurile docului,
– blocurile de andocare (numite și tacheți sau blocuri de chilă); sunt suporții pe care se așează nava la andocare,
– sistem de amarare a navei andocate,
– sistem de menținere a docului ,,la punct fix” cu ancore, vinciuri de amarare sau piloni.
Pe lângă dotările de mai sus, docurile plutitoare sunt echipate cu sisteme de control al pescajului, înclinărilor transversale și longitudinale, nivelului de apă în tancurile de balast, debitele de umplere/golire ale tancurilor de balast, system de măsurare al deformatei longitudinale și transversale și uneori sistem de măsurare a tensiunilor în punctele critice ale structurii docului.Pentru facilitarea și siguranța operațiunilor de andocare, docurile moderne sunt prevazute cu calculator de bord. Acesta permite calculul de andocare, simularea diferitelor scenarii și controlul operației de andocare prin integrarea sistemelor de măsură și control.“ [5]
Rezistența structurală a docurilor plutitoare
“Rezistența structurii docurilor plutitoare se analizează sub efectul a trei categorii de forțe: greutatea structurii docului și a balastului, presiunea apei și greutatea navei (navelor) andocate. Sub efectul acestor forțe, se va analiza rezistența locală, rezistența transversală și longitudinală.
Rezistența locală se analizează în special în dreptul blocurilor de andocare rezultând forțele maxime admisibile pe fiecare bloc de andocare. Valorile acestor forțe împreună cu pozițiile blocurilor de andocare sunt înscrise în planul de amplasare al blocurilor de andocare.
Calculul rezistenței transversale, specific navelor cu lățime mare, este obligatoriu pentru docurile plutitoare datorită particularităților secțiunii transversale: lățimea mare în raport cu înălțimea pontonului, secțiunea cea mai slabă aflată în zona planului diametral (la mijlocul deschiderii), greutatea mare la capete produsă de turnuri și de balastul din acestea și nu în ultimul rând greutatea navei (navelor) andocate. Împreună cu presiunea apei, aceste sarcini conduc la forțe tăietoare și momente încovoietoare semnificative care trebuie luate în considerare la dimensionarea structurii.
Fig. 31. Distribuția transversală de forțe tăietoare și momente încovoietoare
la andocarea în dana triplă [5]
Rezistența longitudinală se analizează prin construcția diagramelor de forte tăietoare și momente încovoietoare în sens longitudinal sub efectul distribuției de greutăți ale docului, balastului și navei andocate. Pentru nava andocată, distribuția de greutăți a acesteia este convertită în reacțiunile din blocurile de andocare. Un aspect particular al reacțiunii din blocurile de andocare este că acestea sunt variabile pe parcursul andocării atât datorită variației flotabilitătii navei andocate cu modificarea pescajului cât și datorită rotirii pe călcâi a navei în faza incipientă a andocării când are loc modificarea de asietă a navei andocate. Valorile efective ale forțelor tăietoare și momentelor încovoietoare se compară cu valorile admisibile. La docurile lungi se efectuează și calculul deformațiilor docului. Aceste deformații trebuie să fie suficient de mici pentru a nu modifica semnificativ reacțiunile în blocurile de andocare.” [5]
Stabilitatea docurilor plutitoare
“Caracteristica specială a analizei stabilității docurilor plutitoare este dată de doi factori: forma particulară ponton U și respectiv prezența navei pe doc ca un al doilea plutitor. Forma în U a docului conduce la o discontinuitate a curbelor Aw(T), KM(T) și BM(T) la nivelul platformei docului, respectiv la pescajul DP. Aceasta discontinuitate este dată de modificarea bruscă a momentului de inerție al suprafeței de plutire care influențează direct raza metacentrică BM = Ix/V. Mai concret, la variații infinit mici ale pescajului T în jurul valorii DP, volumul V, cota centrului de carenă KB și cota centrului de greutate KG se pot considera constante, în schimb momentul de inerție al suprafeței de plutire este dat de întreaga suprafață de plutire a pontonului sub nivelul DP și respectiv doar de suprafața de plutire a turnurilor deasupra nivelului DP.
Cele de mai sus conduc la o scădere bruscă a cotei metacentrului KM=KB+BM și a înălțimii metacentrice GM = KM – KG în momentul când, pe timpul imersării, pescajul crește peste nivelul platformei docului. Cel de al doilea aspect, prezența navei pe doc, induce o nouă discontinuitate în evoluția caracteristicilor de deplasament stabilitate în momentul când pescajul
de imersare este corespunzător nivelului superior al blocurilor de andocare la care se află fundul navei, respectiv pescajul T = DP +hB.
În consecință stabilitatea docurilor plutitoare pe timpul imersării/emersării trebuie analizată pe trei zone distincte de variație a pescajului:
– Zona de la pescajul docului liber T1 la pescajul pontonului docului DP;
– Zona de la pescajul pontonului docului DP la nivelul blocurilor de andocare (DP + hB);
– Zona de la nivelul blocurilor de andocare (DP + hB) la pescajul maxim T3.
Din punct de vedere al Regulilor Societăților de Clasificare, cerințele de stabilitate sunt:
Cazurile de încărcare în care se analizează stabilitatea:
a) docul la pescajul de lucru cu cea mai defavorabilă navă andocată
b) docul cu pontonul imersat la nivelul blocurilor de andocare și cea mai defavorabilă navă pe blocuri, astfel încât aria de plutire să fie dată doar de turnuri;
c) docul la pescajul maxim de imersiune
Cerințele stabilității suficiente sunt date de îndeplinirea următoarelor criterii în cazurile de încărcare de mai sus:
– înălțimea metacentrică corectată cu efectul suprafețelor libere va fi mai mare de 1,0 m;
– în cazul de încărcare a), înclinarea dată de vânt să nu producă imersarea platformei docului.
Se calculează și curbe limită de stabilitate, KG admisibil în funcție de masa ambarcată.” [5]
Desprinderea
“În cele mai multe cazuri, navele ce urmează a fi andocate nu sunt pe asieta dreaptă. Înclinarea longitudinală a navei aflată în plutire liberă va trebui anulată pe parcursul ridicării, când nava andocată va ajunge pe asieta dreaptă. Această rotire se produce în faza incipientă a andocării (sau în faza finală a lansării) și începe când nava atinge blocul de andocare extrem (de regulă pupa) și se încheie când nava se așează pe toate blocurile de andocare. Momentul critic al acestei faze – așa numita desprindere – are loc atunci când nava este practic pe asieta dreaptă, dar se sprijină numai pe blocul de andocare extrem. La desprindere, forța de reacțiune în blocul extrem este maximă și egală cu diferența dintre greutatea navei andocate și deplasamentul navei la pescajul de
desprindere.
Calculul pescajului de desprindere și al forței maxime de reacțiune în acest moment se face conform metodologiei prezentate mai jos (secvența considerate fiind la lansare).
În timpul fazei tranzitorii, nava să se afle sub acțiunea a trei forțe:
– greutatea navei W, acționând în G (XG, ZG). Greutatea navei W = g0, unde 0 este deplasamentul navei în situația de lansare, incluzând nava, balastul, echipamentele tehnologice etc., iar G fiind centrul de greutate al navei în situația de lansare;
– împingerea hidrostatică g' acționând în B (XB,ZB), aceasta fiind în funcție de nivelul relativ dintre navă și apă;
– reacțiunea P din blocul de andocare din extremitatea pupa, acționând în (XP, ZP). Cota ZP este 0, sprijinul fiind pe chilă.
Până în momentul desprinderii, greutatea navei este distribuită pe toate blocurile de andocare. La începutul desprinderii, nava având practic asieta zero, rămâne sprijinită numai pe un singur bloc de andocare, de obicei cel din extremitatea pupa. Începutul desprinderii se produce la un pescaj T1 și în acest moment forța P = g(0-') este maximă, ea scăzând pe măsură ce nivelul apei crește.
Fig. 32. Schema de calcul pentru determinarea forței de reacțiune în momentul desprinderii [5]
Determinarea pescajului T1 la care începe desprinderea se face din ecuația neliniară a momentelor în raport cu punctul de sprijin:
W(XG-XP) = g'(XB-XP) (1)
Sau
0(XG-XP) = '(XB-XP) (2)
unde valorile ' și XB sunt funcție de pescajul T1.
Fie h nivelul apei în raport cu platforma și fie hB cota chilei în raport cu platforma (înălțimea blocurilor de andocare). Desprinderea va avea loc la un nivel al apei în raport cu platforma:
h1 = hB + T1 [m] (3)
Fie T0 pescajul mediu și t asieta navei în plutire liberă. Pescajul maxim al navei în plutire liberă în dreptul ultimului bloc de andocare este:
Tmax = T0 + (XP-XF) t / Lpp [m] (4)
unde asieta t = Tpv- Tpp este diferența pescajelor pe perpendiculare.
Nivelul minim necesar al apei în raport cu platforma pentru a asigura intrarea navei în plutire liberă este:
hnec = Tmax + hB [m] (5)
Trebuie verificat dacă docul se poate imersa la acest nivel, respectiv:
hnec < (T3 – DP – hB) [m] (6)
Din punctul de vedere al navei forța maximă de reacțiune P din momentul desprinderii produce solicitarea structurii navei și modificarea stabilității, așa cum a fost analizat la Teoria Navei.
Din punctul de vedere al docului forța maximă de reacțiune P din momentul desprinderii produce solicitarea structurii docului și discontinuitatea în procesul de balastare a docului. Pentru analiza acestor efecte, trebuie avut în vedere că această forță de reacțiune crește progresiv din momentul când nava atinge blocul de andocare până când asieta devine zero și nava se așează pe toate blocurile.
După determinarea forței P, cu valoarea maximă a aceasteia se vor verifica:
– rezistența locală a navei în punctul de sprijin pe blocul de andocare,
– rezistența blocului de andocare,
– rezistența platformei sub blocul de andocare,
– rezistența la strivire a suprafețelor de contact.
În cazul când oricare din aceste verificări nu sunt îndeplinite, se va recalcula situația de lansare în sensul balastării navei pentru reducerea asietei în plutire liberă.
O altă problemă care poate să apară în faza de desprindere este alunecarea sau rotirea navei pe blocul de andocare. Aceste efecte pot să apară datorită vântului, curenților sau tensiunilor asimetrice din sistemele de fixare/legare a navei.
Mișcarea navei pe blocul de andocare trebuie evitată; ea poate produce distrugerea suprafeței de contact, răsturnarea blocului de andocare sau deplasarea punctului de contact în zone mai slabe ale navei.” [5]
Nave de ranfluare
”O categorie aparte a navelor semisubmersibile o constituie pontoanele de ranfluare. Acestea au rolul de a ridica navele eșuate sau scufundate. Indiferent de metoda de ranfluare, înainte de începerea lucrărilor trebuiesc parcurse câteva etape:
– analiza gradului de avarie a navei eșuate, determinarea locației și dimensiunilor avariei, precum și a compartimentelor inundate și a celor rămase etanșe;
– identificarea caracteristicilor navei și determinarea stării de încărcare: cargo, rezerve, balast;
– analiza gradului de eșuare, a extinderii ventuzei și a naturii fundului;
– identificarea scurgerilor de produse poluante ;
– necesitatea întăriturilor structurale și a etanșărilor suplimentare;
– decizia asupra metodei de ranfluare.
Orice operațiune de ranfluare conține patru etape:
– smulgerea, respectiv ridicarea navei de pe fund și învingerea ventuzei ce apare între navă și fundul apei; în funcție de adâncime, de natura fundului și de suprafața de contact, forța de smulgere poate fi de pâna la 10 ori mai mare decât greutatea navei ranfluate;
– ridicarea navei până la emersarea parțială;
– transportul din zona de ranfluare;
– punerea în plutire sau, după caz, dezmembrarea navei ranfluate.
Una din metodele de ranfluare constă în utilizarea de nave specializate precum pontoanele de ranfluare. Acestea sunt de două tipuri: monocorp sau multicorp.
Sistemul monocorp constă într-o barjă (ponton) dotată cu sistem de balastare și sistem de ridicare cu vinciuri. Cablurile de ridicare trec prin corpul barjei și sunt dotate cu un sistem de compensare a mișcărilor din oscilațiile verticale ale navei. Un astfel de sistem a fost utilizat la recuperarea epavei submarinului Kursk.
Fig. 33. Barjă de ranfluare [5]
Sistemul multicorp este constituit din două corpuri imersabile unite la partea superioară cu o structură de rezistență.
Fig. 34. Plan de principiu al sistemului de ranfluare cu două barje [5]
Modul de lucru al sistemului este următorul:
– se poziționează sistemul deasupra navei scufundate;
– se imersează parțial pontoanele prin balastare;
– se leagă nava scufundată de vinciurile de ridicare;
– se efectuează prima fază a ridicării (smulgerea); deoarece forțele de smulgere sunt de regulă mult mai mari decât greutatea navei ranfluate, smulgerea se realizează prin debalastarea pontoanelor, utilizând forța de flotabilitate și nu forța vinciurilor; avantajul utilizării forței de flotabilitate pentru smulgere constă în faptul că sistemul de vinciuri se dimensionează la forțe mult mai mici, simplificând construcția și reducând costurile;
– cu ajutorul vinciurilor, se ridică nava scufundată până la emersarea ei parțială;
– se transportă epava, legată de sistemul de ranfluare, pe locația unde se vor face operațiunile ulterioare.
Dotările specifice ale unei nave de ranfluare cu pontoane sunt:
– sistemul de balastare și control al balastării;
– sistemul de ridicare și control al ridicării: vinciuri, sistem de sincronizare al vinciurilor, sistem hidraulic de compensare a șocurilor și oscilațiilor navei de ranfluare, sistem de măsurare și egalizare a forțelor etc.;
– sistemul de poziționare pe zona de lucru: ancore, piloni sau poziționare dinamică.” [5]
Dockwise Vanguard
Dockwise Vanguard este o navă semi submersibilă pentru transporturi foarte grele construită de șantierul Hyundai Heavy Industries din Ulsan pentru compania olandeză Dockwise. Nava are partea prova diferită de alte nave, aceasta neavând bulb fiind proiectată special de Dockwise și Deltamarine. Nava asigură o punte spațioasă având o lungime de 275 metri și o lățime de 70 metri, care se întinde pe întreaga suprafață a navei. Designul navei asigură curgerea apei pe toată lungimea corpului însă o împiedică să ajungă în corpul acesteia. În prova este instalat un parapet pentru a putea mări siguranța echipajului de la bordul navei. Spațiul de locuit al echipajului, incluzând zona cu bărcile de salvare, se află în partea tribord a navei. Nava dispune de turnuri mobile care asigură flotabilitatea navei astfel încât să poată fi încărcate o gamă largă de marfă.
Nava a fost clasificată drept o navă heavy-lift făcând parte din categoria de nave „Type 0”.
Nava poate fi balastată foarte mult pentru a putea fi aduse la bord diferitele tipuri de încărcături. Tancurile de balast sunt apoi golite pentru a putea ridica puntea deasupra apei pentru a putea ridica marfa. Nava Dockwise Vanguard poate transporta FPSO, SEMI, SPAR și TLP având dimensiuni foarte mari și care pot avea greutăți de până la 110,000 tone.
Nava dispune de softul OCTOPUS pentru a putea fi analizate mișcările în timp real pentru a putea preveni eventualele erori datorate vremii schimbătoare sau starea mării pe durata transportului.
Inovația tehnică a navei constă în capacitatea acesteia de a se putea transforma într-un doc uscat în largul mării. Datorită numărului foarte mare de platforme petroliere instalate în zone izolate, această nouă capacitate a navei o face foarte căutată. Nava poate asigura inspecție, mentenanță și reparații pentru diferite tipuri de platforme. [4]
Instalațiile navei
Instalația de propulsie
O configurație diesel-electrică a fost aleasă pentru nava de tip heavy-lift pentru a o susține. Principalul motiv pentru această decizie a fost simplificarea aranjamentelor mașinilor și să creeze o navă care ar putea alimenta toate sistemele de la o singură sursă. Propulsia electrică integrată conține un număr de elemente cheie. [M]
Instalația de propulsie este alcătuită din 2 motoare diesel Wärtsilä având 6 cilindrii în linie fiind de generația a 38-a (4350 kW fiecare) și 2 motoare diesel Wärtsilä de 12 cilindrii în V din generația a 38-a (8700 kW fiecare), dar și un motor diesel auxiliar Wärtsilä cu 6 cilindrii în linie (12000 kW) care acționează 2 elice principale, 2 thrustere azimuthale retractabile și un bow thruster.
Sistemul de propulsie asigură o viteză maximă de 14 noduri. Când nava navigă la viteză maximă sau în modul supraviețuire, toată puterea disponibilă la navă este folosită. Când nava este operate la viteze mici, se folosesc numai motoarele mici iar cele mari sunt puse în stand-by pentru a se putea realiza economii de combustibil. [4]
Bow Thruster
Manevrarea navei în curenți, vânt și maree poate fi un lucru complicat. Acești 3 factori pot determina nava să se abată de la cursul său. Pilotul navei trebuie să fie atent la acești factori și să corecteze constant cursul navei.
În cea mai mare parte a timpului, navele sunt asistate de remorchere.
Bow thrusterele sunt, în general, instalate pentru a înlocui remorcherele care sunt angajate pentru a duce nava în port. În unele porturi, remorcherele sunt obligatorii iar bow thrusterele reprezintă un ajutor adițional pentru pilotul navei.
Bow thrusterele joacă un rol important în întoarcerea navei. În spații restricționate, cum ar fi un port aglomerat, nava trebuie să se rotească în jurul axei sale. În acest caz, nava este oprită iar cu ajutorul bow thrusterelor, aceasta se poate roti. [14]
Fig. 35. Bow Thruster [14]
Thruster Azimuthal retractabil
Thrusterele Azimuthale sunt motoare avansate care au depășit formele convenționale de mecanisme. Scopul Azimuthalelor este de a produce o singură structură care nu numai că este mai eficientă decât toate mecanismele puse laolaltă dar și ajută la conservarea de bani și energie.
Thrustele Azimuthale reprezintă un mecanism care a înlocuit formele convenționale de sisteme de propulsie.
Un T.A. este un aranjament în care elicea este poziționată în pods care pot fi rotite 360 ș pe direcție orizontală. Acest lucru permite eliminarea cârmei.
T.A. pot fi fixe sau retractabile iar acestea, la rândul lor, pot fi acționate mecanic sau electric. [16]
Fig. 36. Thruster Azimuthal retractabil [17]
Instalația de apă dulce/apă de mare
Instalația este utilizată în vederea alimentării diverselor puncte de consum de la bordul navei.
Instalația impune exigențe deosebite din punctul de vedere al menținerii calității apei potabile. Calitatea apei potabile este dată de ansamblul proprietăților sale fizice, chimice, bacteorologice și organoleptice.
Proprietățile fizice se referă la turbulență, culoare, temperatură și radioactivitate.
Proprietățile chimice se referă la conținutul de reziduri, pH (cologaritmul concentrației ionilor de hirdogen într -un litru de apă), duritate etc.
Proprietățile bacteorologice sunt date de conținutul de bacterii și de natura acestora.
Proprietățile organolepatice sunt date de miros și gust.
Menținerea calităților apei potabile necesită unele măsuri speciale, deoarece apa se degradează în timp, pierzându-și calitățile în cinci zile vara și în șapte zile iarna.
Aceste măsurivizează necesitatea tratării apei păstrate, în scopul reducerii numărului de microrganisme sublimita admisibilă. Pentru tratare se pot utiliza următoarele metode:
tratarea chimică
tratarea mecanico-biologică
tratarea cu lămpi bactericide
tratarea oligodinamică [13]
CAPITOLUL 4. ELEMENTE SPECIFICE DE DIMENSIONARE A NAVEI HEAVY-LIFT
Datele inițiale
”Uzual, pentru proiectarea unei nave de tip heavy-lift sunt impuse următoarele valori:
– capacitatea de ridicare Q
– dimensiunile utile ale punții navei (puntea de lucru), respectiv LP x BP
– pescajul maxim al navelor, respective platformelor ce urmează a fi andocate TN [5]
Elemente inițiale
Din considerente de exploatare se stabilesc:
– înălțimea blocurilor de andocare (hB); acestea au cel mai frecvent înălțimi cuprinse între 1,2 și 1,5 m
– bordul liber al navei heavy-lift (FP); în funcție de dimensiunile navei, locația de amplasare, înălțimea valurilor din zonă, regulile locale, acesta are valori cuprinse între 0,3 și 1 m
– bordul liber al turnurilor navei la imersiune maximă (FT); de regulă această valoare se stabilește pe baza rezervei de flotabilitate, respectiv volumul etanș emers al navei aflat la pescajul maxim T3; această rezervă de flotabilitate trebuie să reprezinte (4,5-6%) din volumul etanș total al navei; Cu toate acestea, bordul liber FT > 1,0 m. [5]
Variabilele
Pentru stabilirea dimensiunilor se vor determina:
– înălțimea pontonului DP
– înălțimea turnurilor DT
– lățimea turnurilor BT
Din calcule vor rezulta și pescajele T1, T2 și T3. [5]
Ecuațiile
Variabilele vor fi determinate din cerința de îndeplinire a următoarelor condiții.
Capacitatea navei
Q = 2 – 1 (7)
unde:
2 – deplasamentul navei la maximă încărcare (navă andocată, dar
fară balast), corespunzător pescajului T2
2 = LP (BP + 2 BT) T2 (8)
1 – deplasamentul navei în situație de lucru, fără balast, fără navă,
dar cu tot echipamentul necesar la bord, corespunzător pescajului T1
1 = LP (BP + 2 BT) T1 (9)
unde:
1 – se determină în cadrul proiectului prin calculul de mase .
Pentru startarea procesului iterativ, se poate considera ca aproximație
inițială:
1 = c V (10)
unde:
c = coeficient de masă = 0,15-0,18 [t/m3]
V = volumul total al navei
Rezerva de flotabilitate
2 FT LP > x% [LP DP (BP+2BT) + 2 LP BT DT] (11)
unde: x% = rezerva de flotabilitate impusă de regula 6/100.
Relații geometrice
Înălțimea turnurilor
DT = TN + hB + FT [m] (12)
Pescajul maxim de imersare
(DT + DP) = T3 + FT [m] (13)
Pescajul operational” [5]
T2 = DP – FP [m] (14)
Alegerea lungimii
Satisfacerea cerințelor armatorului (în vederea capacității de transport, viteza de serviciu, distanța pe care o poate parcurge și reglementări privind siguranța la bordul navei) este posibilă prin diferite opțiuni privind lungimea navei. Totuși, este logic să alegi lungimea optimă privind de asemenea și câteva considerente economice determinate de interesele șantierului și/sau armator.
Un prim criteriu economic se referă la “construcție minimă/ cost de producție” în timp ce al doilea criteriu se referă la “rata minimă de încărcătură necesară pe tonă”.
Mărirea lungimii generale a navei conduce la o diminuare a capacității de propulsie a navei care o împiedică astfel să atingă viteza sa specifică.
Ca un efect al măririi lungimii navei asupra altor componente, va crește de asemenea și greutatea echipamentelor precum și a tuturor componentelor echipamentelor de la bordul navei care, în general, duce la o micșorare a încărcăturii utile a navei.
Rezultatul reducerii puterii de propulsie precum și a componentelor și combustibililor corespunzători este un dezechilibru datorită creșterii greutății altor componente. Pentru a menține un anumit nivel al încărcăturii utile a navei specificat în prealabil de armator, este necesară o creștere a deplasamentului care provoacă o creștere a puterii de propulsie a navei.
În ceea ce privește costul de producție, mărirea lungimii navei implică un volum mai mare de tablă din oțel care aduce cu sine costuri mai mari de fabricare. Pentru o lungime optimă, economică, este necesar să se facă variații sistematice a lungimii navei în jurul valorii inițiale a navei. [6]
Efectul lungimii navei asupra rezistenței acesteia
Rezistența totală a unei navei, RT, având suprafața udă a carenei S, navigând cu viteza V în apă calmă de densitate , poate fi descompusă în concordanță cu teoria lui W. Froude, după cum urmează:
RT= RF+ RR [kN] (15)
unde,
RT – rezistența totală sau rezistența la tractare
RF – rezistența fricțională
RR – rezistența reziduală
Rezistența fricțională este determinată de:
RF = CF SV2 [kN] (16)
unde,
CF = f(Rn) – coeficient adimensional al rezistenței fricționale dependent de numărul Reynolds care este,
Rn = V [kN] (17)
unde,
v – vâscozitatea cinematică a apei de mare
v = 1,19 * 10-6 [m2/s] (18)
la o temperatură de 15 C
L – LCWL
V – viteza navei [m/s]
CF = 0,075/ (log10Rn – 2)2 (19)
în concordanță cu ITTC 1957
S – suprafața udă a carenei
S (3,4 * 1/3 +0,5 LCWL) * 1/3 (20)
Rezistența reziduală este determinată de:
RR = CR SV2 [kN] (21)
Caracteristicile calitative pe o tonă din deplasamentul total al rezistenței navei și a componentelor sale pentru diferite variații de viteză V / sunt prezentate în figura următoare. [6]
Fig. 37. Curba tipică a rezistenței totale ca o funcție a lungime-viteză pentru deplasamentul navei [6]
Rezistență longitudinală
Modulul secțiuni de mijloc a navei trebuie să fie mai mic decât 0,4 din lungimea navei față de secțiunea cuplului maestru a navei.
[cm3] (22)
l = 184 f1 pentru condiția maritimă cu MW după cum urmează
MS – moment încovoietor în apă calmă [kNm]
MW = -0,11 CW L2 B(CB+0,7) [kNm] – pe gol de val
= 0,19 CW L2 B CB [kNm] – pe creastă de val
f1 – coeficient de material
CW – coeficient de val și ia valori corespunzătoare cu următorul grafic
Fig. 38. Coeficienții de val [9]
1 = 140 f1 pentru condiții speciale după cum urmează
Pentru condiții speciale în port sau înălțimile valurilor pot fi considerate neglijate, momentul încovoietor al valului poate fi considerat 0 atunci când calculăm Z.
Modulul secțiunii transversale a navei nu ar trebui să fie mai mic decât [9]
[cm3] (23)
Rezistență la forfecare
Tensiunile de forfecare în bordurile navei și ale pereților transversali nu ar trebui să depășească 100 f1 N/mm2.
Ca o alternativă pentru calculele privind grosimile tablelor se poate folosi următoarea formulă aproximativă
[cm3] (24)
A – suma zonelor efective de forfecare ale bordurilor și ale pereților transversali
QS – forța de forfecare în apă calmă [kN]
QW – forțele tăietoare ale valurilor [kN]
Pentru valori până în 0,6 din lungimea navei față de secțiunea cuplului maestru sau pentru zone speciale datorită unor condiții speciale, AS nu ar trebui să fie mai mic decât [9]
(25)
Rezistențe locale
Grosimea necesară pentru tablele fundului, bordurilor și punților datorită presiunii laterale este dată de
[mm] (26)
unde,
k – 1,5 pentru tablele fundului și a punții pentru o lungime mai mică de 0,4 față de secțiunea cuplului maestru având sistem transversal de osatură
– 1,3 pentru celelalte cazuri
tk – coeficient de coroziune
Grosimea plăcilor fundului, bordurilor și a punții nu ar trebui să fie mai mică decât
(27)
Grosimea plăcilor întăriturilor și a nervurilor nu poate să fie mai mică decât [9]
(28)
Structura de fund
Structura fundului ar trebui sa fie realizată ori în fund simplu ori în dublu fund. Înălțimea dublului fund trebuie să ofere un bun acces către toate componentele aflate în interior. Această înălțime nu ar trebui să fie mai mică decât 650 mm. Structura ar trebui realizată sub formă de sistem de grilaj care să fie susținut de bordurile navei sau de pereții transversali.
Fundul navelor cu o lungime mai mare de 100 m ar trebui să fie întărit împotriva izbiturilor valurilor de partea frontală a navei. [9]
Structura de punte
Dacă puntea este subiectul pentru puncte de încărcare grele, planurile trebuie să pună în evidență aranjamentul și poziția încărcărilor dar și a valorilor acestora. Este necesar să se specifice dacă încărcarea va avea loc simultan pentru toate punctele de încărcare sau va fi realizată prin gruparea acestora.
Punctele de încărcare maxime ar trebui să fie suportate de către pereții transversali. [9]
Dublu fund
Generalități
Pe toate navele de transport se va prevedea dublu fund între peretele picului prova și peretele picului pupa, atâta timp cât acesta este compatibil cu sistemul de construcție și funcționare. Dublul fund se va extinde până în borduri astfel încât fundul să fie protejat și în zona gurnei. În tancurile de adâncime, în picul prova și picul pupa nu se va prevedea dublu fund. Suportul central va fi etanș cel puțin pe 0,5L, dacă dublul fund nu este prevăzut cu suporți laterali etanși. Navele, la care în timpul operațiilor de încărcare-descărcare învelișul dublului fund este în permanență deranjat (atins), trebuie întărit corespunzător. La sistemul transversal se vor prevedea varange cu inimă la fiecare interval de coastă. [10]
Suportul central
Găuri de ușurare
În general, găuri de ușurare în suportul central numai în afara lui 0,75L de la mijlocul navei. Înălțimea găurii nu trebuie să depășească jumătate din înălțimea suportului. Lungimea găurii nu trebuie să depășească jumătate din distanța intercostală. [10]
Dimensionare
Înălțimea “h” și grosimea “t” a suportului central se determină cu următoarele formule:
(29)
Dacă se prevăd pereți longitudinali, în locul lui “B” se va introduce distanța dintre pereți, dar nu mai puțin de 0,8 B.
În zona 0,7L în zona centrală:
pentru (30)
pentru (31)
Pe 0,15L la extremități grosimea poate fi micșorată cu 10%.
Dacă înălțimea reală a suportului central este mai mare decât “h”, grosimea poate fi micșorată corespunzător, dacă nu va fi compromisă stabilitatea. [10]
Suporți laterali
Dispunere
În compartimentul de mașini și în zona 0,25L de la perpendiculara prova se va dispune în fiecare bord câte un suport lateral. În restul dublului fund se va dispune câte un suport lateral în fiecare bord dacă distanța dintre bordaj și suportul central este mai mare de 4,5m; doi suporți laterali la depășirea a 8m, și trei suporții laterali la depășirea a 10,5m. Distanța între suporții laterali, dispuși între suportul central și bordaj, nu va fi mai mare decât:
1,8 m în compartimentul de mașini pe lățimea postamenților,
4,5 m la 1 suport lateral în fiecare bord,
4,0 m la 2 suporți lateral în fiecare bord, în afara C.M.-ului [10]
3,5 m la 3 suporți lateral în fiecare bord.
Dimensiuni
Grosimea suporților laterali nu trebuie să fie mai mică decât:
(32)
unde,
h = înălțimea suportului central, în [mm]
Dacă este cazul se poate cere dovada stabilității suficiente pentru suportul lateral. Suporții laterali etanși la apă și petrol se vor dimensiona și rigidiza corespunzător. Găurile de ușurare în suporții laterali nu trebuie să depășească 0,8 din înălțimea suportului lateral, sau din distanța intercostală. Dacă gaura este întărită cu platbandă, nu trebuie să depășească 0,85. [10]
Învelișul dublului fund
Grosimea învelișului dublului fund nu trebuie să fie mai mică decât:
(33)
unde,
p = presiunea de proiectare, în [kN/m2], după cum urmează:
Se va admite valoarea cea mai mare.
distanța de la învelișul dublului fund la nivelul gurii de aerisire [m].
înălțimea dublului fund, în [m].
Dacă pe plafonul dublului fund nu este prevăzută protecție (căptușeală de lemn), grosimea calculată pentru “p1” și “p2” trebuie mărită cu 2 mm. [10]
Dublu fund ca tanc
Tancuri de combustibil și ulei de ungere
În dublu fund se poate amenaja tancul pentru combustibil și ulei, cu punct de inflamabilitate peste 60șC. După posibilități, tancurile pentru ulei de ungere, tancurile de scurgere sau cele de circulație, se vor separa de învelișul exterior. Pentru tancurile care transportă lichide încălzite se recomandă un calcul al tensiunilor provenite din influența temperaturii. Grosimea minimă a osaturii nu trebuie să fie mai mică decât cea determinată. [10]
Dublu fund în sistem transversal
Varange cu inimă
La dublu fund în sistem transversal, se recomandă varangă cu inimă la fiecare coastă. Varangele cu inimă trebuie să fie prevăzute la fiecare coastă:
în zona întăririi fundului în prova
în compartimentul de mașini
sub postamenții cazanelor
Varange etanșe trebuie prevăzute:
sub pereții transversali
sub pereții gofrați;
În restul dublului fund, distanța dintre varangele cu inimă nu trebuie să depășească cca. 3,0 m. [10]
Dimensiuni
Grosimea varangelor pline nu trebuie să fie mai mică decât:
(34)
pentru
(35)
pentru
înălțimea suportului central, în [mm]
Grosimea nu trebuie să fie mai mare ca 16,0 mm. Dacă înălțimea varangelor depășește pe cea determinată pentru “h”, este necesară o verificarea de stabilitate.
Aria secțiunii varangelor cu inimă nu trebuie să fie mai mică decât:
(36)
unde,
distanța între varange, în [m]
deschidere (lungime fără reazeme) dintre pereții longitudinali, dacă există, în [m].
, dacă nu există pereți longitudinali.
distanța de la bordaj, sau perete longitudinal la locul considerat, în [m]. Pentru “y” nu se va lua o valoare mai mare decât 0,4
pentru încăperile care la pescajul maxim navighează goale, compartimentele de mașini, spații de depozitare.
pentru celelalte încăperi.
În zona întăriturilor prova, varangele se vor suda continuu de învelișul fundului și dublului fund. [10]
Varange etanșe
Grosimea varangelor etanșe nu trebuie să fie mai mică decât cea obținută pentru pereții tancurilor, dar în nici un caz mai mică decât cea obținută pentru varange pline. [10]
Varange schelet
Acolo unde nu sunt necesare varange cu inimă, se vor prevedea varange schelet. Varangele schelet constau din nervuri de fund pe învelișul fundului și nervuri pe dublu fund; sunt legate de suportul central și de bordaj, respectiv de suporții laterali prin gusee. Modulul de rezistență al nervurilor de fund și dublu fund nu trebuie să fie mai mic decât:
(37)
unde,
p = sarcina, în [kN/m2], după cum urmează:
pentru nervurile de fund:
pentru nervurile de dublu fund:
sau
Se va lua valoarea cea mai mare.
înălțimea dublului fund, în [m]
, dacă
, dacă sau
, dacă
la dispunerea de profile reazem (distanțieri, montanți), la mijlocul deschiderii “”, altfel .
deschiderea nervurii, în [m] fără luarea în considerare a distanțierilor. [10]
Gusee de prindere a nervurilor
Guseele (bracheții) au grosimea egală cu a varangelor. Lățimea va fi 0,75 din înălțimea suportului central. Dacă nervura de fund are o lungime mai mare între reazeme de 1 m sau înălțimea varangei este mai mare de 750 mm, marginea liberă a guseului se flanșează.
În dreptul suportului lateral nervurile fundului și dublului fund se rigidizează cu nervuri a căror lățime este egală cu înălțimea nervurii de dublu fund. [10]
Distanțieri
Secțiunea transversală a distanțierilor se va determina, ca sarcină, după următoarea valoare:
(38)
unde,
sarcina
lungimea, în [m] [10]
Dublul fund în sistem longitudinal
Longitudinale de fund și dublu fund
Dacă longitudinalele de fund și dublu fund se prevăd cu distanțieri (montanți) la mijlocul deschiderii lor “”, modulul de rezistență al lor poate fi micșorat de 0,6 ori față de cel calculat. [10]
Varange
Distanța între varange nu trebuie să fie în general mai mari decât 5 intervale de coastă. În compartimentul de mașini, varangele se vor prevede sub postamenții de mașini la fiecare interval de coastă, iar în restul compartimentului la două intervale regulamentare. În dreptul fiecărei longitudinale, varangele vor fi prevăzute cu nervuri de rigidizare cu dimensiunile longitudinalei de dublu fund. Înălțimea profilului însă nu trebuie să depășească 150 mm. [10]
Gusee (Bracheți)
Între două varange, la fiecare interval regulamentar se vor dispune bracheți, având grosimea varangelor și extinderea până la prima longitudinală de fund și dublu fund. De fiecare parte a suportului central, la o distanță maximă de 2,5 m, se vor dispune bracheți, ce se vor extinde până la primele longitudinale de fund și dublu fund. La distanță mai mare se vor prevedea doi bracheți. [10]
Structura cu suporți laterali în locul longitudinalelor
Dacă în locul longitudinalelor de fund și dublu fund, se prevăd suporți laterali, atunci distanța dintre varange poate fi mărită dacă există dovada unei rezistențe suficiente. Grosimea suporților suplimentari se calculează cu:
(39)
(40)
Suporții suplimentari trebuie să îndeplinească condiția de stabilitate impusă. [10]
Structura bordajului
Coaste
Generalități
Distanța intercostală
În picuri, distanța regulamentară nu va fi mai mare de 600 mm. [10]
Notații
coeficient de material,
deschiderea, în [m],
lungimea guseului inferior din lungimea , în [m]
distanța dintre coastele cadru, în [m]
sarcina pe bordaje, în [kN/mm2],
sarcina etravei, în [kN/mm2],
sarcina în interpunte, în [kN/m2],
presiunea, în [kN/m2],
înălțimea până la puntea inferioară, în [m]
factor pentru coaste curbe
max. săgeata curburii. [10]
Coaste de cală
Dimensiuni
Modulul de rezistență, inclusiv legăturile de la extremități, nu trebuie să fie mai mici decât:
(41)
unde,
pentru
pentru
[10]
Coaste în tancuri
Modulul de rezistență al coastelor din tancuri, respectiv din încăperile pentru apă de balast, nu va trebui să fie mai mică decât cea mai mare valoare din următoarele: [10]
(42)
Legăturile la extremități
Guseu de gurnă se dimensionează pe baza modulului de rezistență al coastei de cală Guseu superior legat de structura punții, respectiv coastele de interpunte se va dimensiona după m.odulul de rezistență mai mare, dintre traversele punții respectiv coastele de interpunte. Dacă coastele sunt legate la capătul de sus de o punte în sistem longitudinal, atunci între traversele întărite, la fiecare interval de coastă, se dispune câte un guseu care se extinde până la prima longitudinală. Dimensiunile guseelor se determină după modulul de rezistență a coastelor. [10]
Coastele de interpunte și suprastructuri
Generalități
Coastele din interpunte în tancuri trebuie să îndeplinească cerințele pentru modulele de rezistență W1 și W2. [10]
Dimensiuni
Modulul de rezistență al coastelor de interpunte și suprastructuri nu trebuie să fie mai mic decât:
(43)
Pentru “” nu se folosi o valoare mai mică decât
(44)
unde,
deschiderea traversei de punte măsurată de la baza coastei de interpunte, în [m]
Pentru coastele de interpunte legate la capătul inferior de puntea intermediară, va fi multiplicat cu factorul: [10]
(45)
Legăturile de la capete
Coastele de interpunte și suprastructuri trebuie îmbinate cu coastele sau puntea situată sub nivelul interpunții. Îmbinarea poate corespunde fig. 39. [10]
Fig. 39. Legături la capete [10]
Longitudinale de fund, bordaje și punte, rame transversale
Generalități
Longitudinalele sunt de preferat a fi continue fără întreruperi la varange sau traverse (cadre transversale). Prinderea inimii longitudinalelor de inima varangelor sau traverselor (cadre transversale întărite) va fi făcută astfel încât forțele de reacțiune să fie transmise. Tensiunea admisibilă de forfecare de 100/k [N/mm2] nu va fi depășită. Atunci când longitudinalele trec prin pereții transversali la prinderea de aceștia se vor prevedea gusee. În fibrele extreme ale grinzii navă, aria transversală a guseului, în secțiunea de prindere la perete, trebuie să fie de 1,25 ori mai mare decât aria transversală a longitudinalei. Lungimea pe care se sudează guseul de longitudinale trebuie să fie de două ori înălțimea profilului, astfel încât aria secțiunii transversale a îmbinării sudate să fie de cel puțin 1,5 ori decât secțiunea profilului. Se pot lua în vedere și soluții constructive echivalente. În fibrele extreme ale grinzii corpului navei, ariile prescrise mai sus se pot reduce cu 20%. Atunci când longitudinalele sunt întrerupte la varangele etanșe și pereți etanși, atunci se vor prinde de elementele transversale etanșe prin gusee cu grosimea egală a varangelor și cu o lungime a sudurii la longitudinale egală cu de două ori înălțimea longitudinalelor de fund. [10]
Notații
coeficientul de material
deschiderea, în [m]
sarcina, în [kN/m2]
pentru longitudinalele de fund.
Pentru longitudinalele de fund în zona tancurilor “p” nu trebuie să fie mai mic decât
(46)
pentru longitudinale de bordaj
pentru montanți și întărituri orizontale ale pereților longitudinali laterali în zona tancurilor și în spațiile, în care se poate transporta și balast
pentru longitudinale de bordaj și punte și întărituri orizontale ale pereților longitudinali laterali în zona tancurilor, care au voie să navigheze parțial umplute
pentru longitudinale de punte ale învelișului punții de rezistență
pentru longitudinalele de dublu fund, însă minim presiunea corespunzătoare distanței între plafonul dublului fund și pescajul la plină încărcare
pentru longitudinale ale punților de încărcare și longitudinale de dublu fund
cea mai mare tensiune normală longitudinală , ca urmare a încovoierii longitudinale în tablă lăcrimară la intersecția cu centura, în [N/mm2]
cea mai mare tensiune normală longitudinală , ca urmare a încovoierii longitudinale în învelișul fundului, în [N/mm2]
Dacă și nu sunt cunoscute, se pot folosi următoarele valori:
(47)
distanța elementului constructiv deasupra liniei de bază, în [m] [10]
Dimensiuni
Modulul de rezistență al longitudinalelor punților nu trebuie să fie mai mic decât:
(48)
pentru 0,4L în zona centrală se determină după cum urmează:
(49)
când se introduce una din sarcinile obișnuite.
(50)
unde,
, dacă pentru sarcina “p” se înlocuiesc următoarele presiuni ca urmare încărcăturii utile, umplerii tancurilor și prea plinurilor tancurilor parțial umplute: pL, pi, p1, pd
, dacă pentru sarcina “p” se înlocuiesc presiunile urmare sarcinilor exterioare: pD, ps, pB
Între 0,4L zona centrală și extremități se va face o trecere graduală între “m” și “mmin”.
Tensiunea admisibilă se va calcula cu una din formulele.
Pentru zona de sub axa neutră a secțiunii transversale rezistente este:
(51)
Pentru zona de deasupra axei neutre a secțiunii rezistente este:
(52)
(53)
(54)
Pentru calculul , pentru respectiv se vor introduce tensiunile absolute.
În tancuri modulul de rezistență nu va fi mai mic decât W2. La calculul modulului de rezistență al longitudinalelor, care sunt în vecinătatea tablelor gurnei nerigidizate în sens longitudinal, pentru "a“ se va introduce , vezi fig. 40.
Fig. 40. Tabla gurnei [10]
Pentru asigurarea stabilității laterale, distanța dintre cadrele transversale trebuie să fie mai mică decât 12 x lățimea fâșiei adiționale a longitudinalelor. În caz contrar se va dispune un guseu suplimentar la mijlocul distanței dintre cadrele transversale. Dacă longitudinalele sunt dimensionate prin calcul de rezistență, atunci tensiunea totală din încovoierea longitudinală și locală nu se va lua mai mare decât “”. La confirmarea rezistenței funcționale, când adoptăm profile nesimetrice, se vor lua în considerare tensiuni suplimentare. [10]
Cadre transversale
Cadrele transversale care reprezintă reazeme pentru longitudinale, nu trebuie să aibă modulul de rezistență mai mic decât:
(55)
Secțiunea recomandată a inimii:
(56)
Dacă cadrele transversale sunt dimensionate pe baza calculului de rezistență, atunci pentru tensiuni se vor admite următoarele valori admisibile:
(57)
(58)
În tancuri modulul de rezistență, respectiv aria secțiunii transversale a inimii nu va fi mai mică decât cea obținută pentru W2 respectiv Aw2. Inimile cadrelor transversale care în timpul exploatării pot fi supuse la sarcini de șoc date de modul de arimare a mărfurilor la bordul navei, se recomandă o verificare suplimentară la stabilitate. Forța de șoc dată de un balon de acostare (trachet, geamandură, etc.), se poate aproxima următoarea formulă:
(59)
unde,
deplasamentul navei, în [t]
deplasarea balonului de acostare sau a pilonului, în [m];
Valori orientative sunt date în tabelul 1.
Tabelul 1. Valori uzuale
Tensiunea de compresiune în inima coastei cadru, ca urmare a forței , se poate calcula cu următoarea formulă:
(60)
unde,
distanța pe verticală pe care acționează ; dacă nu este cunoscută, se poate admite c = 300 mm
grosimea inimii, în [mm] [10]
Osatura punților
Grinzi transversale și longitudinale ale punții
Traverse și longitudinale ale punții
Modulul de rezistență a traverselor și longitudinalelor punții (aflate în zona 0,25H și 0,75H deasupra L.B.) se va calcula cu următoarea formulă: [10]
(61)
Îmbinări la capete
Traversele punții se vor lega de coaste cu ajutorul guseelor. Traversele care trec neîntrerupte prin pereți longitudinali sau elemente de osatură de rezistență echivalentă, pot fi legate fără gusee. Grinzile punții pot fi asamblate de ramele gurilor de magazii sau curenți prin curături de colț pe ambele părți, dacă nu este încastrare perfectă, ci articulație sau încastrare elastică. Lungimea de extindere a cordoanelor de sudură trebuie să fie de cel puțin 0,6 x înălțimea profilului. Legătura dintre grinzile punții și ramele gurilor de magazii sau curente cu rigiditate relativ mare (de ex. grinzi tip cheson) se va efectua cu gusee. Lungimea laturii guseelor grinzilor la navele cu o singură punte, în zona 0,6L la mijlocul navei, se mări cu 20%. Dimensiunile guseelor, însă, nu trebuie să fie mai mari, decât cele recomandate și obținute după modulul de rezistență al profilelor. [10]
Curenți, cadre
Modulul de rezistență nu trebuie să fie mai mic decât:
(62)
Pe reazeme, aria secțiunii inimii nu trebuie să fie mai mică decât:
(63)
Înălțimea inimii nu trebuie să fie mai mică decât 1/25 din deschidere. Curenții prevăzuți cu decupări de trecere pentru traverse trebuie să aibă o înălțime de cel puțin 1,5 x înălțimea traversei. Grinzile nu au modul de rezistență constant, atunci trecerea de la dimensiunile mai mari la cele mai mici se va face gradual. Îmbinările la extremități a grinzilor de pereți trebuie dimensionate în așa fel încât să poată transmite forțele tăietoare și momentele încovoietoare. Pe pereți, sub curenți, se vor prevedea montanți capabili să preia sarcinile verticale transmise. Tălpile grinzilor se vor întări cu inimi din tablă. La grinzile cu secțiune transversală simetrică, se vor dispune rigidizările alternativ, pe ambele fețe ale inimii. [10]
Pereți etanși
Dimensionare
Notații
adaus pentru coroziune
distanța între nervurile de rigidizare, în [m]
deschiderea elementului, în [m]
(64)
distanța de la centrul sarcinii până la 1 m deasupra punții pereților etanși
factori conform tabelului 2.
(65)
limita de curgere a materialului în [N/mm2] [10]
Tabelul 2. Valori uzuale
Învelișul pereților
Grosimea învelișului pereților nu trebuie să fie mai mică decât: [10]
(66)
(67)
Întărituri
Nervurile ce întăresc pereții nu trebuie să aibă un modul de rezistență mai mic decât:
(68)
Dimensiunile guseelor se stabilesc funcție de modulul de rezistență al întăriturii. La o lungime (deschidere) a întăriturii mai mare de 3,5 m sau mai mare, guseele se vor extinde până la prima traversă sau prima varangă. Întăriturile fără legături la capete cu gusee, se vor suda de punte cel puțin pe 0,6 x înălțimea profilului. Întăriturile dintre puntea pereților etanși și următoarea punte, până la o lungime (deschidere) de 3 m, nu necesită nici-o întăritură la extremități, Aceste întărituri vor depăși până la 25 mm puntea și se vor teși. [10]
Pereți gofrați
Pentru “a” se va lua cea mai mare valoare dintre “b” și “s”, fig. 41. Modulul de rezistență existent pentru un element de gofră de lățime “e”, este:
[cm3] (69)
Fig. 41. Perete gofrat [10]
unde,
lățimea elementului, în [cm]
lățimea laturilor paralele, în [cm]
lățimea laturilor înclinate, în [cm]
înălțimea elementului gofrat, în [cm]
grosimea plăcii, în [cm]
[10]
Structura tancurilor
Dimensionare
Notații
factorul de material
distanța dintre întărituri, respectiv lățimea pe care acționează sarcina, în [m]
deschiderea, în [m]
presiunea p1 sau pd, în [kN/m2], se va lua valoarea mai mare
presiunea în [kN/m2]
adaus pentru coroziune
înălțimea de prea plin a tancului, în [m]
caracteristica dimensională a tancului, sau , în [m]
lungimea tancului, în [m]
lățimea tancului, în [m]
(70)
tensiunile normale longitudinale și tensiunile tangențiale de proiectare în respectivul câmp de placă, în [N/mm2],
pentru întăriturile transversale
pentru întăriturile longitudinale [10]
Învelișul
Grosimea învelișului nu trebuie să fie mai mică decât:
(71)
(72)
Grosimea pereților longitudinali, care participă și la încovoierea generală, nu trebuie să fie mai mică decât: [10]
(73)
Grinzi de direcție principală și de încrucișare
Modulele de rezistență pentru grinzile de direcție principală și grinzile de încrucișare, care nu participă la încovoierea generală, încastrate la ambele capete, nu trebuie să fie mai mici decât:
(74)
(75)
Modulele de rezistență se vor mări cu 50% în cazul simplei rezemări la unul sau ambele capete.
Secțiunile transversale ale inimilor grinzilor de încrucișare nu trebuie să fie mai mici decât:
(76)
(77)
În zona încastrărilor pe o lungime de 0,1, Aw2 se va mări cu 50%.
Dacă grinzile de direcție principală și de încrucișare, care nu participă la încovoiere generală, se dimensionează prin calcul de rezistență, nu se vor depăși următoarele tensiuni:
– la sarcina “p”:
(78)
(79)
(80)
– la sarcina “p2”:
(81)
(82)
(83)
Modulul de rezistență al osaturii orizontale a pereților longitudinali, ce participa la încovoierea generală, se vor dimensiona ca și longitudinalele. Dimensiunile guseelor se determină după modulul de rezistență al întăriturii. Întăriturile mai lungi de 2 m vor trebui să aibă gusee. Guseele trebuie extinse până la prima traversă sau varangă. [10]
Pereți gofrați
Grosimea tablei nu va fi mai mică decât tmin, respectiv:
– la sarcina p1
(84)
– la sarcina p2
(85)
unde,
tensiunea de compresiune, în [N/mm2]
lățimea laturilor paralele, în [mm] [10]
CAPITOLUL 5. ANALIZA PROCEDURII DE TRANSFER A NAVEI DE ANDOCAT PE NAVA HEAVY-LIFT
Procedura de andocare cuprinde următoarele etape:
Compatibilitatea navă-încărcătură
Calcul de andocare
Pregătiri avansate
Pregătirea navei heavy-lift
Pregătirea încărcăturii
Verificări înainte de andocare
Operațiunea de andocare
Verificări ulterioare andocării [3]
Compatibilitatea navă-încărcătură
Compatibilitatea navă-încărcătură cuprinde 2 elemente importante precum dimensiunile încărcăturii și capacitatea de ridicare.
Dimensiunile încărcăturii
lungimea punții navei condiționează lungimea maximă a încărcăturii andocate; lungimea acesteia poate fi cu până la 20% mai mare decât lungimea punții
lățimea între turnuri condiționează lățimea încărcăturii ce poate fi andocată; lățimea acesteia va fi cu cel puțin 1 m mai mică decât lățimea liberă între turnuri
pescajul de imersiune; distanța de la pescajul de maximă imersiune a navei heavy-lift până la fața superioară a blocurilor de andocare condiționează pescajul încărcăturii ce poate fi andocată
Capacitatea de ridicare
Fie 'N deplasamentul navei în condiții de andocare și fie Q capacitatea de ridicare a docului. Trebuie îndeplinită condiția 'N < Q.[5]
Calcul de andocare
Acest calcul presupune:
identificarea datelor navei: deplasament, pescaje, asietă, distribuție de mase
stabilirea poziției încărcăturii pe navă și a poziției blocurilor de andocare; pentru aceasta, planul de andocare al încărcăturii va fi comparat și pus de acord cu planul de amplasare a blocurilor de andocare ale navei heavy-lift
calculul reacțiunilor în blocurile de andocare atât în faza tranzitorie (până la anularea asietei) cât și în stadiul final cu nava complet emersată
verificarea sarcinilor din blocurile de andocare și compararea acestora cu valorile admisibile atât pentru încărcătură cât și pentru navă
calculul de pescaj, asietă și stabilitate ale navei heavy-lift și verificarea cerințelor
calculul forțelor tăietoare și momentelor încovoietoare longitudinale și transversale ce apar în structura navei și compararea cu valorile admisibile
calculul de stabilitate a încărcăturii andocate și verificarea criteriilor de stabilitate
simularea prin calcul a secvenței de balastare/debalastare a docului și verificarea faptului că balastarea este posibilă în orice etapă cu respectarea cerințelor de rezistență și stabilitate
În cazul în care oricare din verificările de mai sus nu este îndeplinită, se reface calculul prin modificarea următorilor parametri, până la îndeplinirea tuturor criteriilor:
modificarea poziției încărcăturii în raport cu nava heavy-lift prin reamplasarea acesteia
modificarea aranjamentului blocurilor de andocare
starea navei prin modificarea situației de mase care vor influența pescajul și asieta; această modificare se face fie prin descărcarea de încărcătură și rezerve fie prin balastarea navei [3]
Pregătiri avansate
Acestea reprezintă poate cel mai important pas din cadrul operațiunii de andocare și presupune procurarea de informații necesare planificării operațiunii de andocare și de conducere a unei conferințe pentru a informa pe toată lumea de procedurile ce trebuie urmate.
Informațiile necesare pentru planificarea operațiunii de andocare include:
locul și data ultimei andocări
ultima poziție de andocare
copii după ultimele 2 rapoarte de andocare
istoricul vopsirii
datele modificărilor navei care pot afecta andocarea dar care nu sunt descrise în plan
datele pregătirilor blocurilor de încărcare și calculele de stabilitate [3]
Pregătirea navei heavy-lift
Această pregătire include:
trasarea marcajelor pe puntea navei
construirea blocurilor conform cu planul de andocare (amplasare orizontală și pe înălțime) [3]
verificarea stării blocurilor în special a stratului de protecție din lemn
verificarea funcționării sistemelor de balast și control al pescajelor, înclinărilor și deformațiilor
verificarea etanșeității turnurilor [5]
Pregătirea încărcăturii
Această pregătire constă în:
asigurarea distribuției de mase (încărcătură, rezerve, balast) conform calculelor de andocare
marcarea reperelor de andocare
verificarea etanșeității învelișului, compartimentelor și a dopurilor de fund
închiderea ușilor etanșe și a tubulaturilor prin care poate avea loc inundarea progresivă în caz de avarie [5]
Verificări înainte de andocare
Verificările prevăzute înainte de andocare includ:
verificarea înălțimii blocurilor și a distanței dintre acestea
verificarea adâncimii disponibile
verificarea marcajelor pentru poziționarea încărcăturii
verificarea trasajului liniilor de pe puntea navei heavy-lift
verificarea dispozitivelor de centraj [3]
Operațiunea de andocare
Operațiunea de andocare cuprinde:
verificări procedurale împreună cu echipajul
verificări de comunicație
verificarea vremii
verificarea pescajului navei heavy-lift
tranziția de la remorchere la parâme
centrarea navei [3]
În ceea ce privește andocarea propriu-zisă a navei, aceasta are ca o primă etapă balastarea navei de tip heavy-lift.
Fig. 42. Balastarea navei heavy-lift [8]
Încărcătura este menținută pe poziție cu ajutorul remorcherelor iar toată operațiunea este supravegheată de o echipă de scafandri. Încărcătura este deplasată încet spre puntea navei heavy-lift. Când remorcherele nu mai pot realiza deplasarea încărcăturii, această sarcină revine parâmelor.
Fig. 43. Transferul încărcăturii [8]
Când încărcătura ajunge pe poziție, echipa de scafandri verifică dacă poziționarea corespunde cu marcajele de pe puntea navei. Nava începe să fie debalastată sub supravegherea scafandrilor pentru ca eventualele erori apărute să poată fi remediate cât mai repede.
Fig. 44. Debalastarea navei heavy-lift [8]
După ce s-a finalizat debalastarea, nava realizează etapa de doc uscat.
Fig. 45. Etapa de doc uscat [8]
După așezarea încărcăturii pe blocurile de pe punte, se verifică ca acestea să nu provoace deformații asupra încărcăturii și sunt fixate definitiv pe toată distanța drumului. [eu]
Verificări ulterioare andocării
Aceste verificări constau în:
examinarea blocurilor
verificarea bordului liber și a pescajului navei heavy-lift
realizarea corecțiilor pe planul de andocare
monitorizarea schimbărilor de greutate [3]
CAPITOLUL 6. ANALIZA STABILITĂȚII STATICE A ANSAMBLULUI NAVĂ ANDOCATĂ/NAVĂ HEAVY-LIFT
Determinarea forțelor hidrodinamice prin metode estimative
Pentru determinarea forțelor hidrodinamice care se manifestă asupra corpurilor imersate se poate utiliza metoda simplificată de calcul care face estimări simple a forțelor care acționează asupra obiectului. Metoda simplificată presupune că extinderea orizontală a corpului imersat este mai mică în comparație cu lungime de val.
Forța hidrodinamică verticală care acționează asupra corpului imersat este dată de relația:
[N] (86)
unde,
Fp – forța de flotabilitate [N]
Fm – forța masică [N]
Fs – forța de impact [N]
Fd – forța de frânare [N]
Forța de flotabilitate pentru corpul semi-imersat (care intersectează suprafața liberă a apei) se poate determina cu relația:
[N] (87)
unde,
– diferența de deplasament datorită mișcării relative verticale [m3]
– adâncimea de imersare a corpului (înălțimea până la suprafața liberă a apei) [m]
– deplasarea pe verticală a corpului ridicat [m]
– densitatea apei [kg/m3]
g – accelerația gravitațională [m/s2]
Forța masică poate fi determinată cu relația:
[N] (88)
unde,
M – masa obiectului în aer [kg]
A33 – masa adăugată a obiectului [kg]
– densitatea apei [kg/m3]; – volumul de apă dislocat [m3]
– accelerația verticală a particulei de apă [m/s2]
– accelerația verticală a obiectului ridicat [m/s2]
Forța de frânare se determină cu relația
[N] (89)
unde,
CD – coeficientul de frânare a obiectului
AP – aria obiectului proiectată pe planul orizontal [m2] [11]
Forța de inerție datorată mișcării obiectului
Forța de inerție pe direcția i a mișcării de translație a unui obiect se poate calcula cu relația:
[N] (90)
unde,
M – masa structurală [kg]
= 1 dacă i = j
= 0 dacă i j
Aij – masa adăugată pe direcția i [kg]
– accelerația obiectului pe direcția j [m/s2] [11]
Fig. 46. Obiect imersat ridicat într-o zonă de val [11]
Forța valului de amortizare
În general, când un obiect se mișcă în vecinătatea unei suprafețe libere, se vor crea valuri. Energia acestor valuri vine din forța depusă pentru a amortiza mișcarea obiectului. Forța rezultată asupra obiectului este forța de amortizare a valului.
Această forță, Fwd, este proporțională cu viteza obiectului.
[N] (91)
unde,
Bij – coeficientul de amortizare generat de val [kg/s]
– viteza obiectului ridicat [m/s]
Pentru mișcări oscilatorii ale obiectului, forța de amortizare a valului dispare pentru frecvențe mici și mari. Această forță poate fi neglijată dacă:
[s] (92)
unde,
T – perioada mișcării oscilatorii
D – caracteristica dimensională a obiectului [11]
Forța de ieșire din apă
Forța de ieșire din apă Fe(t) a unui obiect imersat complet ridicat deasupra suprafeței apei cu o viteză constantă ve în apă calmă este dată de relația:
[Nm/s] (93)
unde,
[Nm] (94)
Forța de ieșire din apă poate fi scrisă ca
[N] (95)
Această forță poate să fie neglijată când un obiect este imersat partial. Totuși, suprafețele mari de sub suprafața apei pot contribui în calcului forței.
[N] (96)
unde Ce este definit de:
[N] (97)
– densitatea apei [kg/m3]
Ap – proiecția orizontală a suprafeței obiectului [m2]
h – adâncimea imersată [m]
În cazul în care forța este aplicată pe valuri, viteza relativă dintre obiect și suprafața apei trebuie luată în considerare astfel încât forța de ieșire din apă devine:
[N] (98)
unde,
– viteza verticală la suprafața apei [m/s]
– mișcarea verticală a obiectului [m/s] [11]
Ecuația mișcării verticale a obiectului ridicat când este coborât în zona de val
Ecuația mișcării verticale pentru obiecte coborâte se poate scrie sub forma:
[N] (99)
unde,
– mișcarea particulei de apă [m/s]
– accelerația particulei de apă [m/s2]
– coeficientul de amortizare liniară [kg/s]
– coeficientul de amortizare pătratic [kg/m]
Fline(t) – forța pe linia de ridicare [N]
Forța pe linia de ridicare este dată de:
[N] (100)
unde,
K – rigiditatea liniei de ridicare [N/m]
zct – mișcarea macaralei [m]
– mișcarea obiectului [m] [11]
Analiză structurală comparativă a ansamblului navă andocată-navă heavy-lift
Inițial s-a realizat un model al navei de tip heavy-lift la scara 1:1 pe care am așezat o structură reprezentând nava andocată. Ulterior, am introdus modelul creat într-un program care poate realiza o analiză structurală a acestuia.
Într-o primă etapă am introdus grosimile tablelor navei heavy-lift urmând ca mai apoi să reprezentăm forțele care acționează asupra corpului navei.
Analiza structurală a ansamblului navă andocată-navă heavy-lift a fost realizată pentru 5 cazuri diferite, fiecare având particularitățile sale.
în prima situație, nava care urmează a fi andocată este așezată aproximativ pe centrul navei;
în a doua situație, nava care urmează a fi andocată este așezată spre pupa navei;
în a treia situație, nava care urmează a fi andocată este așezată pe centrul navei, însă de această dată, este dispusă transversal;
în a patra situație, nava care urmează a fi andocată este așezată în prova navei;
În toate situațiile au fost exercitate aceleași forțe atât asupra corpului navei heavy-lift cât și a navei andocate.
Greutate amplasată în centrul navei
În această situație, dacă calculele au fost executate corect, se poate observa cum pe corpul navei apar atât tensiuni cât și deformații, însă acestea se încadrează în limitele impuse neafectând integritatea corpului navei (Fig. 47, Fig. 48).
Fig. 47. Tensiunile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în centrul navei
Fig. 48. Deformațiile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în centrul navei
Greutate amplasată în pupa navei
Această situație este una mai delicată, calculele fiind mai dificile, însă, întrucât acestea au fost executate corect, se poate observa cum pe corpul navei apar atât tensiuni, cât și deformații, dar se încadrează în limitele impuse neafectând integritatea corpului navei (Fig. 49, Fig. 50).
Fig. 49. Deformațiile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în pupa navei
Fig. 50. Tensiunile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în pupa navei
Greutate amplasată în centrul navei transversal
În această situație se poate observa cum pe corpul navei apar atât tensiuni, cât și deformații dar acestea se încadrează în limitele impuse neafectând integritatea corpului navei (Fig. 51, Fig. 52).
Fig. 51.Tensiunile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în centrul navei transversal
Fig. 52. Deformațiile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în centrul navei transversal
Greutate amplasată în prova navei
În această situație se poate observa cum pe corpul navei apar atât tensiuni, cât și deformații, însă acestea se încadrează în limitele impuse neafectând integritatea corpului navei (Fig. 53, Fig. 54).
Fig. 53. Deformațiile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în prova navei
Fig. 54. Tensiunile apărute în corpul navei pentru greutatea amplasată în prova navei
Greutatea amplasată în centrul navei dar în poziție eronată
În situația în care nava nu este așezată corect, de exemplu pentru greutatea amplasată în centrul navei, se poate observa cum corpul navei începe să se deformeze din ce în ce mai mult, putându-se ajunge la ruperea acestuia (Fig. 55, Fig. 56).
Fig. 55. Tensiunile periculoase în corpul navei
Fig. 56. Deformațiile periculoase în corpul navei
Tabelul 3. Valorile tensiunilor și deformațiilor minime și maxime
CAPITOLUL 7. STUDIUL SISTEMULUI AUTOMAT DE IMERSARE A NAVEI HEAVY-LIFT
Descrierea sistemului
Toate tancurile de balast din babord și tribord sunt conectate la o magistrală cu simplă sucțiune/evacuare în timp ce tancurile de balast din centrul navei sunt conectate la o magistrală cu dublă sucțiune/evacuare.
Sistemul de balast este compus din 2 subsisteme.
Sistemul primar (2 pompe și 15 tancuri) este folosit pentru tranzit, îmbarcare/debarcare și lansare. Balastarea este asigurată de 2 pompe centrifugale, acționate electric, autoamorsabile XA/414 A-B cu o capacitate de 1600 m3/h la o presiune de 2.5 bari.
Sistemul secundar (4 pompe și 24 tancuri) este folosit în exclusivitate pentru lansare. Balastarea este asigurată de 4 pompe centrifugale, acționate electric, autoamorsabile XA/414 C-D-E-F cu o capacitate de 1600 m3/h la o presiune de 2.5 bari.
Acest sistem mai are în componență 2 ejectoare, YA/579 C-D cu o capacitate de 35 m3/h la o presiunea de 2 bari, suplimentate de pompele de incendiu pentru stripuirea tancurilor de balast.
Configurația sistemului principal de balast este prezentată în tabelul următor. [12]
Tabelul 4. Configurația sistemului principal de balast
Configurația sistemului secundar de balast este prezentată în tabelul următor.
Tabelul 5. Configurația sistemului secundar de balast
Sistemul de control a balastului (TBCS)
Descriere generală
Sistemul de control al balastului este integrat complet în IAS și este divizat în următoarele subsisteme:
Controlul și monitorizarea pompelor și valvelor de balast
Măsurarea și indicarea nivelului de apă din tancurile de balast
Monitorizarea presiunii din vinciurile hidraulice
Monitorizarea înclinărilor transversale și balansării navei
Evaluarea condițiilor de încărcare [12]
Controlul pompelor de balast
IAS este interfațat cu demaratoarele pompelor de balast pentru controlul manual de pornire și oprire și de monitorizare a pompelor. Demaratoarele sunt aranjate în panoul grupului de demaratoare care face parte din panoul principal de comandă. În caz de urgență este posibil ca toate pompele să fie controlate de pe acest panou. Presiunea pompelor este monitorizată în permanență și este dată o alarmă atunci când funcționează la presiune scăzută. [12]
Controlul sistemului de balast prin stripuire
În IAS a fost prevăzută controlul manual al ejectoarelor. Presiunea interioară a ejectoarelor este monitorizată în permanență pe durata funcționării. [12]
Controlul valvulelor de balast
În componența sistemului IAS este prevăzut sistemul de control al valvelor. Acest sistem este dispus în mai multe zone ale navei astfel că, acesta există și în câteva zone din interiorul compartimentului pompelor. [12]
Măsurarea și indicarea nivelului de apă din tancurile de balast
Un transmițător pentru presiune și un comutator sunt instalate în interiorul fiecărui tanc pentru a face redundantă oprirea de urgență a pompelor de balast în cazul în care nivelul apei este ridicat. Transmițătorul și comutatorul din fiecare tanc sunt conectate la diferite PCS.
Fiecare tanc de balast poate avea un indicator local, de tipul KDG, instalat în interiorul tubulaturilor.
Mai mult decât atât, un număr de 6 transmițătoare de pescaj sunt instalate în următoarele poziții:
în prova
în zona secțiunii maestre
2 în pupa
Transmițătoarele sunt conectate la sistemul IAS. [12]
Monitorizarea înclinărilor transversale și balansării navei
Înclinările și balansările sunt măsurate cu ajutorul a 2 înclinometre și sunt controlate de sistemul central IAS. [12]
Monitorizarea presiunii din vinciurile hidraulice
Pe navă sunt instalate 6 vinciuri hidraulice în prova acesteia, iar presiunea acestora este controlată de IAS. [12]
Evaluarea stabilității
Datele indicatorului de nivel, datele privind pescajul, datele privind înclinația navei (și uneori a presiunilor vinciurilor hidraulice) sunt transferate din IAS într-un calculator special care monitorizează stabilitatea navei dar și rezistența longitudinală pe durata operațiunilor. [12]
Operațiunile sistemului de balast
Încărcarea
Operațiunea de încărcare a tancurilor de balast este controlată de la distanță prin selectarea pompelor, tancurilor și valvelor care vor fi folosite din panoul de control al IAS situat în camera de control a motoarelor. Valvele mai pot fi controlate și din diferite zone din compartimentul pompelor.
În cazul unei avarii, pompele mai pot fi controlate manual în locul amplasării acestora cu ajutorul unor pompe hidraulice portabile de urgență. [12]
Golirea și stripuirea
Tancurile de balast sunt golite cu ajutorul pompelor de balast.
Pentru o completă golire a tancurilor de balast se utilizează 4 ejectoare. Acestea sunt conectate la diferite tancuri cu ajutorul unei magistrale și a unor valve de control.
În cazul unui supliment de fluid, acesta este dat de pompele de incendiu XA/401-XA/482 și YA/480. Liniile pentru suplimentul de fluid sunt controlate de la distanță.
Tubulatura balastului este golită cu ajutorul pompelor auxiliare de balast XD/414 A-B-C-D-E-F [12]
Operațiunea de transfer
Operațiunile de transfer sunt controlate numai de la distanță.
Transferul se poate realiza în următoarele moduri:
Prova și pupa (și vice-versa) între tancurile de balast dispuse pe centrul navei fără aruncarea balastului peste bord
Prova și pupa (și vice-versa) între tancurile secundare din babord și tribord cu aruncarea balastului peste bord
Port și babord (și vice-versa) între toate tancurile de balast atât pentru sistemul primar cât și pentru cel secundar cu aruncarea balastului peste bord [12]
BIBLIOGRAFIE
[1] Andrew Bloxom & CO, Transformable Heavy Lift Ship, 2007
[2] Frank van Hoom, Heavy-lift transport ships – Overview of existing fleet and future developments, Proceedings of the Marine Operations Specialty Symposium, Singapore, 2008
[3] Heger dry dock, INC, Dockmaster training manual, 2005
[4] Jan Babicz,WÄRTSILÄ ENCYCLOPEDIA OF SHIP TECHNOLOGY, Biuro Okretowe BAOBAB Jan Babicz, 2008
[5] Ovidius Ionaș, Nave Tehnice, Galați, Editura "Galați University Press" Colecția "Științe Inginerești", 2014
[6] Papanikolaou, Ship Design, Editura Springer Science + Business Media Dordrecht, 2014
[7] Prakash Mohanasundaram, Structural analysis of a heavy-lift vessel, Universitat Stuttgart, 2009
[8] T. Tersptra at al., Offshore dry-docking of FPSOs: a response to industry needs, Offshore Technology Conference, Rio de Janeiro, 2013
[9] DNV, Rules for classification of ships part 5 chapter 7, 2010
[10] GL, Rules for classification of ships, 2016
[11] ***, Moddeling and analysis of marine operations, Det Norske Veritas, April 2011
[12] ***, Documentație tehnică șantier
[13] https://www.academia.edu/11235466/UI_2_Instala%C8%9Bii_navale_de_bord (Accesat în data de 11.12.2017)
[14] http://www.marineinsight.com/marine-navigation/how-bow-thruster-is-used-for-maneuvering-a-ship/ (Accesat în data de 20.12.2017)
[15] http://maritime-connector.com/wiki/offshore-industry/ (Accesat în data de 21.11.2017
[16] https://www.linkedin.com/pulse/20140624085708-229093469-learn-about-offshore-azimuth-thrusters (Accesat în data de 10.01.2018)
[17] www.nauticexpo.com (Accesat în data de 20.05.2018)
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: SPECIALIZAREA SISTEME ȘI ECHIPAMENTE NAVALE [305689] (ID: 305689)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.