AHTS

AHTS

Marca
Instituição
Ensino

AHTS
Princípios Operacionais de Embarcações
Prof. Luis Adelson
Alunos:
Lucas Matta
Felipe Martins
Luiz Paulo Soares
Ernesto Vergolino
Renato Jourdan

Embarcações - AHTS

Embarcações de apoio Offshore:

- PSVs (Suprimentos);

- RSVs (Operações de ROV);

- Cable Layer;

- Pipe Layer;

-Floatel;

- DSVs (Apoio a mergulhadores);

- AHTS;

- Etc.


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 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.

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.


SISTEMA DE
POSICIONAMENTO
DINÂMICO - SPD

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

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.

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 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.

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.

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.


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


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.


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 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.

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