AHTS




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Princípios Operacionais de Embarcações
Prof. Luis Adelson
Alunos:
Lucas Matta
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Luiz Paulo Soares
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                     Embarcações de apoio Offshore:

                     - PSVs (Suprimentos);

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Breve Histórico:

- O AHTS é um tipo de embarcação de apoio offshore cujo foco de trabalho está ligado...
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               Evolução do Rebocador de Porto:
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      Propulsão e Thrusters
Propulsão
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Seleção dos Propulsores
                      Por se tratar de uma embarcação que realiza operações
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Motores / Propulsores Laterais
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Sistema de Manobra e Governo

                 Lemes

                 Os lemes usados no navio são configurados de forma
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Propulsão
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            SISTEMA DE
         POSICIONAMENTO
          DINÂMICO - SPD
Sistema de Posicionamento Dinâmico - SPD
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Funcionamento do SPD
                   Um dos componentes deste programa é o algoritmo de
                   controle (de...
Principais sensores utilizados em SPDs



                                  Correnteza
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Principais sensores utilizados em SPDs
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Principais sensores utilizados em SPDs
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Principais sensores utilizados em SPDs
                 POSIÇÃO E VELOCIDADE
                 Os sistemas de medição de ve...
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          Forma do Casco
Forma do Casco

Características Gerais:
•Casco e anteparas construídos em aço;
•Casco mais alto na vante e rebaixado na ré...
Forma do Casco
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                Arranjos
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 Passadiço:

 -Comando da embarcação;

 -Estação Rádio;

 -Mesa de Cartas;

 -Estação DP;

 -Estação ...
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Estação de Abandono;

Bote de resgate (15 p., SOLAS);

Refeitório e Cozinha;

Hospital;

Compartiment...
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       Máquinas de Convés
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           Guindaste meia-nau
           CCTV.                                Guincho de manobra.
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Podem ser acionados por sistemas de

alta pressão, baixa pressão de óleo ou

elétricos.
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                     Towcon
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                     Display do guincho:

                     Ilustrações dos tambores;

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    Exemplo de Operação de
      um Anchor Handling
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                     Mudando uma plataforma de campo de

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                     Supondo oito sistemas de amarras:

                     Serão utilizados 3 AHTSs...
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        Instalam-se os sistemas de amarras no novo local.
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                              Aplica-se a tensão requerida




   Amarra-se a ponta do sistema

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

 Começam a “pescar...
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 Com o sistema de amarras no convés, tudo travado com freios e o uso dos shark jaws, os

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

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Embarcações - AHTS

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

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Embarcações - AHTS

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

 os sistem...
AHTS, PRINCIPAIS PROBLEMAS E DIFICULDADES
Em Dique Seco

Principais Problemas:
Falta de Mão de obra especializada;
Dificudade de comunicação com
clientes estrangeir...
Trabalhos mais freqüentes em dique seco

Docagem de rotina, Limpeza de casco, Pintura, Troca
de anodos, Reparo de leme, de...
Em operação
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  1. 1. AHTS Marca Instituição Ensino
  2. 2. AHTS Princípios Operacionais de Embarcações Prof. Luis Adelson Alunos: Lucas Matta Felipe Martins Luiz Paulo Soares Ernesto Vergolino Renato Jourdan
  3. 3. Embarcações - AHTS Embarcações de apoio Offshore: - PSVs (Suprimentos); - RSVs (Operações de ROV); - Cable Layer; - Pipe Layer; -Floatel; - DSVs (Apoio a mergulhadores); - AHTS; - Etc.
  4. 4. 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.
  5. 5. Embarcações - AHTS Evolução do Rebocador de Porto:
  6. 6. Embarcações - AHTS Propulsão e Thrusters
  7. 7. Propulsão Em embarcações offshore é requisito básico a utilização de sistemas de propulsão redundantes, ou seja pelo menos dois sistemas propulsivos independentes 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 é outro 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 vante se 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.
  8. 8. 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.
  9. 9. 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.
  10. 10. 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.
  11. 11. Propulsão
  12. 12. Propulsão
  13. 13. Embarcações - AHTS SISTEMA DE POSICIONAMENTO DINÂMICO - SPD
  14. 14. Sistema de Posicionamento Dinâmico - SPD Define-se posicionamento dinâmico como um sistema que controla automaticamente a posição e aproamento DP Operator panel de uma embarcação por meio de propulsão ativa. A Portable panel característica fundamental dos SPDs é a integração de um grande número de sistemas operando Stbd wing docking station docking station Printer Fore bridge Operator station Port wing docking station conjuntamente. Na ocasião de falha de qualquer um deles, o sistema todo é comprometido, o que implica a perda de posição e aproamento por parte da embarcação. As conseqüências desta ocorrência são, em geral, gravíssimas, devido à possibilidade de choques entre DP controller unit embarcações 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 thrusterSwing-up control system control system Main propeller port control system control system Main propeller stbd
  15. 15. Funcionamento do SPD Um 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 aproamento desejados (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 é projetado para compensar estes movimentos “rápidos”. Esta ação exigiria uma enorme potência e poderia danificar os elementos mecânicos.
  16. 16. Principais sensores utilizados em SPDs Correnteza Vento Posição e Velocidade
  17. 17. Principais sensores utilizados em SPDs 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 é afetado significativamente, o que permite uma estimativa acurada da correnteza. Dois problemas dificultaram bastante o desenvolvimento de sensores 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.
  18. 18. Principais sensores utilizados em SPDs 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 à posição de instalação dos anemômetros. Deve-se evitar a proximidade com qualquer estrutura que possa afetar o escoamento nas proximidades do sensor. Uma solução é a instalação em pontos elevados, como no mastro principal.
  19. 19. Principais sensores utilizados em SPDs 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
  20. 20. Embarcações - AHTS
  21. 21. Embarcações - AHTS
  22. 22. Embarcações - AHTS Forma do Casco
  23. 23. 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.
  24. 24. Forma do Casco
  25. 25. Embarcações - AHTS Arranjos
  26. 26. Embarcações - AHTS Passadiço: -Comando da embarcação; -Estação Rádio; -Mesa de Cartas; -Estação DP; -Estação do Cliente; -Controle dos Guinchos.
  27. 27. Embarcações - AHTS Estação de Abandono; Bote de resgate (15 p., SOLAS); Refeitório e Cozinha; Hospital; Compartimento do Gerador de Emergência; Balsas (150% da tripulação)
  28. 28. Embarcações - AHTS Máquinas de Convés
  29. 29. Embarcações - AHTS Guindaste meia-nau CCTV. Guincho de manobra. Paióis Guincho de reboque. Shark Jaw / Wire Lift Stern Roller Ainda podem ter: -Cabrestante; -Coroa de Barbotan (troca na costa); -Molinete. -Paiol de amarras (demais podem ser armazenados nos guinchos). - Sarilhos e guinchos auxiliares.
  30. 30. Embarcações - AHTS Podem ser acionados por sistemas de alta pressão, baixa pressão de óleo ou elétricos.
  31. 31. Embarcações - AHTS Towcon
  32. 32. Embarcações - AHTS 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.
  33. 33. Embarcações - AHTS Exemplo de Operação de um Anchor Handling
  34. 34. Embarcações - AHTS Mudando uma plataforma de campo de operação: Operação chamada DMA: Desatracação, Manuseio, Atracação.
  35. 35. Embarcações - AHTS
  36. 36. Embarcações - AHTS 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).
  37. 37. Embarcações - AHTS Instalam-se os sistemas de amarras no novo local.
  38. 38. Embarcações - AHTS Aplica-se a tensão requerida Amarra-se a ponta do sistema na bóia. Operação dura ao menos 5 horas.
  39. 39. Embarcações - AHTS 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.
  40. 40. Embarcações - AHTS Com o sistema de amarras no convés, tudo travado com freios e o uso dos shark jaws, os operadores começam a desmontá-lo.
  41. 41. Embarcações - AHTS 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.
  42. 42. Embarcações - AHTS 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.
  43. 43. Embarcações - AHTS Após toda essa operação, um AHTS, volta no campo antigo e faz a limpeza do local, levando os sistemas de amarras para o porto.
  44. 44. AHTS, PRINCIPAIS PROBLEMAS E DIFICULDADES
  45. 45. 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
  46. 46. Trabalhos mais freqüentes em dique seco Docagem de rotina, Limpeza de casco, Pintura, Troca de anodos, Reparo de leme, de Eixo, etc.
  47. 47. Em operação Quando 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 Para as condições de viagem, a magnitude da aceleração vertical. 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.
  48. 48. Embarcações - AHTS

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