Ahts

AHTS

MarcaInstituição

Ensino

Princípios Operacionais de Embarcações

Prof. Luis Adelson

Alunos:

Lucas Matta

Felipe Martins

Luiz Paulo Soares

Ernesto Vergolino

Renato Jourdan

AHTS

Embarcações de apoio Offshore:

- PSVs (Suprimentos);

- RSVs (Operações de ROV);

- Cable Layer;

- Pipe Layer;

-Floatel;

- DSVs (Apoio a mergulhadores);

- AHTS;

- Etc.

Embarcações - AHTS


Breve Histórico:

- O AHTS é um tipo de embarcação de apoio offshore cujo foco de trabalho está ligado ás operações

de manuseio de âncoras e espias, reboque e suprimento de plataformas, e eventualmente atuam em

resgates, transporte de pessoal, combate à incêndios, recolhimento de óleo, etc.;

- O AHTS é uma evolução do rebocador portuário;

-O AHTS surgiu com necessidade de operações em lâminas d´água cada vez mais profundas, onde o

rebocador portuário não conseguia atuar, seja por não ter autonomia, força, etc.;

- O AHTS é uma embarcação complexa, de operações muito específicas e ao mesmo tempo bem

flexível, podendo ter também outros sistemas de apoio instalados, como ROVs e tanques de cimento e

lama.


Evolução do Rebocador de Porto:


Propulsão e Thrusters

Propulsão

Em embarcações offshore é requisito básico a utilização de sistemas de propulsão redundantes, ou seja pelo menos dois sistemas propulsivosindependentes para o caso de pane em um motor ou quebra de um eixo ou hélice, a embarcação não fique à deriva.

A utilização de propulsores de passo variável éoutro requisito básico por aumentar bastante a capacidade de manobra da embarcação além de elevar o nível do posicionamento dinâmico e permitir o uso de geradores de eixo.

O posicionamento da praça de máquinas à vantese deve ao fato da região de popa não ser suficientemente larga para abrigar os MCP's e demais máquinas, desta forma a utilização de praça de máquinas à ré implicaria em criar uma praça auxiliar o que implicaria em perda de espaço de tanques de carga.

Seleção dos Propulsores

Por se tratar de uma embarcação que realiza operações de reboque que demandam grande tração estática (Bolard Pull), os propulsores são projetados para operarem dentro de um tubulão (Kort Nozzle) que propicia um maior desempenho para embarcações que demandam grandes trações estáticas.

Originalmente o tubulão foi desenvolvido para evitar o assoreamento de rios com pequenas profundidades e proteger o hélice de troncos e outros objetos. Mais tarde foram observadas outras características positivas no uso do tubulão, entre elas a diminuição das perdas nas extremidades das pás dos hélices devido à porção de água que escapa do lado de alta pressão da lâmina para o lado baixa pressão.

Uma restrição do tubulão é que só é eficiente a baixas velocidades (em geral menores que 15 nós segundo o fabricante), pois nesta faixa de velocidade o adicional de empuxo gerado pelo tubulão ainda é maior que o arraste por ele gerado. Em velocidades maiores o arraste (drag) do tubulão começa a ser maior do que o empuxo adicional por ele gerado, diminuindo a eficiência do sistema em relação a um propulsor fora do tubulão.

Motores / Propulsores Laterais

Em embarcações AHTS o espaço disponível para a praça de máquinas é restrito e os motores a serem utilizados devem ser de média rotação, por serem menores, e preferencialmente em V, por serem mais compactos. Desta forma é necessária uma caixa redutora entre o MCP e o eixo.

Deve ainda ser instalada uma caixa redutora em cada eixo e prever que haja uma saída (PTO - Power Take-off) em cada caixa para conexão de um gerador de eixo (shaft generator) cuja potência elétrica deve ser determinada no decorrer do projeto.

Deve ser previsto ainda um outro PTO na parte frontal do motor para o acionamento das bombas de combate a incêndio externo (Fire Fighting - FiFi), caso seja esta uma característica da embarcação.

No nosso exemplo foi prevista a utilização de dois motores a diesel com potência de 6000 kW cada e 750 RPM e dois geradores 2400 kW, 450 V / 60 Hz.

No nosso exemplo foi prevista a instalação de dois propulsores laterais, um na popa (Stern Thruster) e um na proa (Bow Thruster) ambos com potência de 735 kW e um propulsor azimutal na proa com a mesma potência.

Sistema de Manobra e Governo

Lemes

Os lemes usados no navio são configurados de forma específica para cada cliente para se adequar às limitações físicas e funcionais do projeto.

Propulsão

Propulsão


SISTEMA DE POSICIONAMENTO

DINÂMICO - SPD

Sistema de Posicionamento Dinâmico - SPD

Define-se posicionamento dinâmico como um sistema que controla automaticamente a posição e aproamentode uma embarcação por meio de propulsão ativa. A característica fundamental dos SPDs é a integração de um grande número de sistemas operando conjuntamente.Na ocasião de falha de qualquer um deles, o sistema todo é comprometido, o que implica a perda deposição e aproamento por parte da embarcação. As conseqüências desta ocorrência são, em geral, gravíssimas, devido à possibilidade de choques entreembarcações e rompimentos de linhas e dutos, o que pode levar a interrupções de operação de altíssimo custo, desastres ambientais e, até mesmo, perdas de vidas humanas.

Tunnel thruster control systemSwing-up control systemMain propeller port control systemMain propeller stbd control system

DP controller unit

Stbd wing docking stationFore bridge docking stationOperator stationPrinter Port wing docking station

Portable panelDP Operator panel

Funcionamento do SPDUm dos componentes deste programa é o algoritmo de controle (de nível inferior), responsável pelo cálculo das forças e momento necessário para que a embarcação mantenha-se próxima à posição e ao aproamentodesejados (setpoints).

Ao longo do histórico de desenvolvimento dos SPDs,empregaram-se diversos algoritmos de controle.

O programa também é responsável pela distribuição das forças de comando pelos propulsores, de forma a minimizar o consumo de potência. Estes algoritmos são chamados de alocadores de empuxo (TAL – thruster

allocation logic) e possuem papel fundamental no bom desempenho do SPD.

Os movimentos da embarcação possuem componentes de alta freqüência, excitadas por parcelas dos esforços de ondas, e por componentes de baixa freqüência, excitados pela correnteza e parcelas dos esforços de onda e vento.

As componentes de alta freqüência devem ser eliminadas dos sinais medidos, pois o sistema propulsor não éprojetado para compensar estes movimentos “rápidos”.

Esta ação exigiria uma enorme potência e poderia danificar os elementos mecânicos.

Principais sensores utilizados em SPDs

� Correnteza

� Vento

� Posição e Velocidade


CORRENTEZA

A correnteza superficial em alto-mar é, em geral, medida por estações instaladas em bóias amarradas. Como as bóias são corpos pequenos, o fluxo de água em suas proximidades não éafetado significativamente, o que permite uma estimativa acuradada correnteza.

Dois problemas dificultaram bastante o desenvolvimento desensores de correnteza adequados para SPDs. As linhas de corrente são bastante afetadas pela presença do navio e sobretudo pelo funcionamento dos propulsores, fazendo com que os sensores instalados no próprio navio fornecessem, a princípio, uma leitura bastante diferente da correnteza real. Além disso, o movimento da embarcação afeta as medidas de correnteza, e devem-se inserir procedimentos de correção da leitura para uma melhor estimativa da corrente real.

Estes problemas vêm sendo solucionados com auxílio de tecnologias adequadas.

Os sensores de correnteza baseados em efeito Doppler são os mais utilizados hoje em dia. Encontram-se disponíveis sensores capazes de medir a velocidade em um ponto nas três direções, chamados de ADV.


VENTO

A direção e velocidade do vento são medidas por meio de anemômetros instalados sobre a embarcação. Estes dados são utilizados pelo controlador que realiza a compensação direta das forças de vento (feed-forward). Anemômetros convencionais utilizados na indústria marítima atendem, em geral, as necessidades dos SPDs.

Um dos modelos de anemômetros caracteriza-se por realizar a medição de velocidade e direção de forma independente. Neste caso, cascas semi-esféricas rotativas medem a velocidade e separadamente, uma aleta com liberdade azimutal rotativa se alinha com o vento medindo, portanto, a direção de incidência.

Falhas nos anemômetros causam grandes desvios de posição, pois o sistema de controle tenta compensar as forças de vento estimadas erroneamente. Assim, em geral, utilizam-se dois ou mais anemômetros e um critério de seleção ou combinação automática das leitura de cada um.

Outro ponto crucial no sensoriamento de ventos relaciona-se àposição de instalação dos anemômetros. Deve-se evitar a proximidade com qualquer estrutura que possa afetar o escoamentonas proximidades do sensor. Uma solução é a instalação em pontos elevados, como no mastro principal.


POSIÇÃO E VELOCIDADE

Os sistemas de medição de velocidade, aplicados em posicionamento dinâmico, devem possuir requisitos especiais de acurácia, confiabilidade e taxa de amostragem. Os sistemas de navegação comerciais apresentam, em geral, erros maiores do que 15m, sendo insuficientes para SPDs que requerem erros máximos de aproximadamente 5m.

Os sensores mais utilizados são:

Radar Microondas

Radar óptico

Sistema de cabo tensionado

Localização por satélite

Sistema hidroacústico




Forma do Casco

Forma do Casco

Características Gerais:

•Casco e anteparas construídos em aço;

•Casco mais alto na vante e rebaixado na ré;

•A utilização de bulbo só se justifica à partir de velocidades

de operação de aproximadamente 10 nós.

Dimensões típicas:

•Comprimento total: 80,5 m;

•Comprimento entre perpendiculares: 69,3 m;

•Boca moldada: 18 m;

•Pontal moldado: 8 m; Deslocamento leve: 3.700 Ton;

•Calado moldado de projeto: 6 m; Deslocamento carregado: 6.241 Ton.

Forma do Casco

Arranjos



Passadiço:

-Comando da embarcação;

-Estação Rádio;

-Mesa de Cartas;

-Estação DP;

-Estação do Cliente;

-Controle dos Guinchos.


Estação de Abandono;

Bote de resgate (15 p., SOLAS);

Refeitório e Cozinha;

Hospital;

Compartimento do Gerador de

Emergência;

Balsas (150% da tripulação)


Máquinas de Convés


Guincho de manobra.Guincho de reboque.

Shark Jaw / Wire Lift

Ainda podem ter:

-Coroa de Barbotan (troca na costa);

-Paiol de amarras (demais podem ser

armazenados nos guinchos).

- Sarilhos e guinchos auxiliares.

Stern Roller

Guindaste meia-nau

-Cabrestante;

-Molinete.

CCTV.Paióis


Podem ser acionados por sistemas de

alta pressão, baixa pressão de óleo ou

elétricos.


Towcon


Display do guincho:

Ilustrações dos tambores;

Leituras de tensão, comprimento e pressão;

Indicadores manuais/automáticos;

Indicações de alarmes (tensão, pressão, etc.)

Monitoramento de bombas

Monitoramento dos freios dos guinchos, etc.


Exemplo de Operação de um Anchor Handling


Mudando uma plataforma de campo de

operação:

Operação chamada DMA:

Desatracação,

Manuseio,

Atracação.



Supondo oito sistemas de amarras:

Serão utilizados 3 AHTSs.

Pré-lançamento:

Os AHTSs vão ao porto buscar novos

sistemas de amarras que serão

instalados no novo campo de atuação;

Um sistema de amarras é composto por

1 cabo poliéster, 1 âncora, 1 bóia e 1

amarra (corrente).


Instalam-se os sistemas de amarras no novo local.


Aplica-se a tensão requerida

Amarra-se a ponta do sistema

na bóia.

Operação dura ao menos 5

horas.


AHTSs seguem para o campo onde irão remover a plataforma. Começa a desatracação.

Começam a “pescar” as amarras da plataforma, pois sabem a localização das amarras.


Com o sistema de amarras no convés, tudo travado com freios e o uso dos shark jaws, os

operadores começam a desmontá-lo.


Quando restam apenas dois sistemas, um AHTS se prende a plataforma se preparando para o

reboque. Quando um segundo tira a penúltima amarra, ele já se prepara para dar apoio ao

reboque, no caso de algum evento inesperado.


A seguir o último AHTS segue para o novo campo e se prepara para iniciar a amarração da

plataforma. Quando esta chega, ele prende a primeira amarra. O que estava dando apoio,

prende a segunda, em diagonal. O que estava rebocando, se solta então da plataforma e

começa a ajudar os outros.

Operação dura

ao menos 6 dias.


Após toda essa operação, um AHTS, volta no campo antigo e faz a limpeza do local, levando

os sistemas de amarras para o porto.

AHTS, PRINCIPAIS PROBLEMAS E DIFICULDADES

Em Dique Seco

Principais Problemas:Falta de Mão de obra especializada;Dificudade de comunicação com clientes estrangeiros;Atraso no cronograma;Intempéries que possam prejudicar a obra.

Principais Dificuldades:Espaço confinado;Importação de material, dificuldades com prazos dos fornecedores, pois os equipamentos dessa embarcação são muito específicos ;Atender ao prazo estipulado pelo cliente;Especificações deficientes

Trabalhos mais freqüentes em dique seco

Docagem de rotina, Limpeza de casco, Pintura, Troca de anodos, Reparo de leme, de Eixo, etc.

Em operaçãoQuando com carga de grande peso, a batida de proa solicita muito a embarcação em um curto espaço de tempo, o que pode provocar mossas, fissuras ou trinca na estrutura.Por ter acomodações na proa, pode causar mal-estar na tripulação dependendo da magnitude da aceleração vertical.Para as condições de viagem, a

embarcação fica mais leve, e portanto mais sensível a excitação das ondas.Quando mais carregado (menor borda livre), se torna mais propenso a sofrer lavagem de convés, para um AHTS este evento torna-se ainda mais importante devido a grande movimentação de tripulantes no convés durante a operação.


Documents

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