Đani Dundara ULJANIK Brodogradilište d.d. Dino Macan ULJANIK Brodogradilište d.d Vito Radolović ULJANIK Brodogradilište d.d. Jasenko Vujasinović ULJANIK Brodogradilište d.d. PORINUĆE BRODA NEDOVOLJNE PORINJAVAJUĆE ISTISNINE S NAVOZA Sažetak Najčešće je svojstvo brodova snabdjevača-ledolomaca velika težina praznog broda u odnosu na duljinu broda što rezultira relativno visokim gazom kod porinuća (oko 10 m) te visokim opterećenjem na saonice. Na navozima u brodogradilištu Uljanik, pri tipičnom porinuću takvog tipa broda, razina mora na kraju saonika znatno je manja od porinjavajućeg gaza broda. Rezultati takvog proračuna porinuća pokazuju negativan prekretni moment oko kraja saonika, padanje pramca preko kraja saonika, te preveliko opterećenje na saonice. Da bi se izbjegao navedeni scenarij, moguća su sljedeća rješenja: produljenje strukture navoza da bi se zadovoljila potrebna dubina mora na kraju saonika, što zahtjeva skupe građevinske radove; znatno smanjenje porinjavajuće težine broda, što zahtjeva montažu velikog dijela strukture broda nakon porinuća, na opremnoj obali; povećanje istisnine broda pomoćnim pontonima da bi se smanjio gaz pri porinuću. Ključne riječi: porinuće, opterećenje LAUNCHING OF THE SHIP WITH INSUFFICIENT DISPLACEMENT Summary The most common property of the ice breaking supplier vessels is high lightship weight and ship length ratio which results in relatively high draught at the launching and high load on the cradle. At the typical launching on Uljanik shipyard slipways, the sea level on the slipway end is considerably lower than the draught of the ship. The result of such launching calculation shows negative tipping moment at the slipway end, downfall of the ship over the slipway end as well as very high load on the cradle. To avoid those scenarios, the following solutions are possible: prolongation of the slipway in order to obtain the appropriate water depth on the slipway end, which requires expensive construction works; considerable reduction of the ship weight at the launching, which requires the assembly of a large part of the ship structure after the launching, on the outfitting quay; displacement increment with auxiliary pontoons in order to lower the ship draught. Key words: launching, load
Đ. Dundara, D. Macan, etc. 1. Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Uvod U brodogradilištu Uljanik 2009. godine razrađen je projektni upit broda snabdjevačaledolomca, te se porinuće takvog broda pokazalo ne tipičnim, a time i privlačnim za analizu. Najčešće je svojstvo takvih brodova velika težina praznog broda u odnosu na dimenzije broda što rezultira relativno visokim gazom kod porinuća (oko 10 m) te visokim opterećenjem na saonice. Na navozima u brodogradilištu Uljanik, pri tipičnom porinuću takvog tipa broda, razina mora na kraju saonika znatno je manja od porinjavajućeg gaza broda. Rezultati takvog proračuna porinuća pokazuju negativan prekretni moment oko kraja saonika, padanje pramca preko kraja saonika te preveliko opterećenje na saonice. U radu su prikazana sljedeća moguća rješenja, kako bi se izbjegao navedeni scenarij: produljenje podvodne strukture navoza da bi se zadovoljila potrebna dubina mora na kraju saonika, što zahtjeva skupe građevinske radove, znatno smanjenje porinjavajuće težine broda, što zahtjeva montažu velikog dijela strukture broda nakon porinuća, na opremnoj obali, povećanje istisnine broda pomoćnim pontonima da bi se smanjio gaz pri porinuću. 1.1. Glavne značajke broda Osnovna namjena razmatranog broda (eng. Icebreaking Anchor Handling Tug Supply vessel /AHTS) je održavanje plovnih putova kroz zaleđena mora, uključujući i razbijanje višegodišnjeg leda; pratnju, pomoć u plovidbi, tegalj i postavljanje platforma za bušenje i mobilnih objekta za bušenje; polaganje sidara i rukovanje sidrima drugih brodova ili objekata; snabdijevanje platforma i mobilnih objekta za bušenje namirnicama; gašenje požara; potpora kod izljeva nafte; traženje i prihvaćanje preživjelih u moru. Glavne značajke trupa su dvostruka oplata, nadgrađe i strojarnica na pramčanom dijelu, te teretni prostor na krmenom dijelu. Trup broda čini oko 60% težine broda, dok je 40% težina opreme (pogonsko postrojenje, oprema za polaganje sidara, oprema za vuču, itd.). Ukupna težina praznog opremljenog broda iznosi oko 12000 t. Slika 1. 3D prikaz broda Fig. 1 3D view
Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Đ. Dundara, D. Macan, etc. Glavne značajke broda: Duljina preko svega Duljina između okomica Širina Širina maksimalna Visina do glavne palube Gaz Nosivost Brzina 113,0 m 99,6 m 25,0 m 27,0 m 12,9 m 9,5 m 4 500 t 17 čv. 2. Navoz 2.1. Položaj broda na navozu Brod je smješten na Navozu 2, Ref. [1]. Smještaj broda uvjetovan je položajem stopera na navozu te položajem težišta broda, a razmatran je za svaki slučaj zasebno. Težilo se da smještaj broda ne utječe na poziciju već postojećih kliznih staza i stopera, Slika 2. Međutim, kod nekih slučajeva položaj broda na navozu odstupa od uobičajenog, te su dodatni radovi vezani za premještaj kliznih staza neizbježni, Slika 3. Slika 2. Uobičajeni položaj broda na navozu Fig. 2. Tipical ship position on the slipway Slika 3. Prilagođeni položaj broda na navozu Fig. 3. Adapted ship position on the slipway
Đ. Dundara, D. Macan, etc. Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće 2.2. Geometrijske karakteristike navoza Navoz 2 je zakrivljeni navoz polumjera zakrivljenosti od 3910 m. Podvodni dio saonika duljine je oko 45 m, a najveća dubina na kraju saonika iznosi 4.5 m (plima). 2.3. Potklađivanje Potklađivanje je otežano zbog finih linija te odnosa dimenzija i težine broda. Najveći broj potklada postavljen je u srednjem dijelu broda, u području ravnog dna između kliznih staza saonika te bočno, izvan kliznih staza, Slika 4. Na krmenom i pramčanom dijelu postavljene su potklade i upore. Slika 4. Površina ravnog dna Fig. 4. Flat bottom 2.4. Saonik i saonice Saonik se sastoji od dvije klizne staze na razmaku od 4.8 m. Obzirom na problematiku porinuća, razmatran je i smještaj s jednom kliznom stazom u sredini broda i dvije pomoćne klizne staze na boku broda. Međutim, iako bi se opterećenje na saonice znatno smanjilo, nije moguće potkladiti brod na preostaloj površini oplate broda. 3. Proračun porinuća U ovom poglavlju prikazani su rezultati proračuna porinuća, Ref. [2], i to za: Porinuće produljenjem podvodne strukture navoza Porinuće znatnim smanjenjem porinjavajuće težine broda Porinuće s jednim pomoćnim pontonom na pramcu broda Porinuće s dva pomoćna pontona na bokovima broda Porinuće pramcem s dva pomoćna pontona na bokovima broda Ulazni podaci za proračun porinuća su značajke broda (geometrija trupa, porinjavajuća težina, položaj težišta po duljini i visini, položaj broda na navozu), geometrija navoza tj. saonika, geometrija i položaj saonica, gdje su, Slika 5: a - udaljenost kraja navoza od krmenog perpendikulara (AP) b - udaljenost krmenog perpendikulara (AP) od krmenog kraja saonica crdl - udaljenost krmenog i pramčanog kraja saonica crdh1 - visina saonica na krmenom kraju crdh2 - visina saonica na pramčanom kraju crdb - širina saonica poppl - duljina kolijevke W - porinjavajuća težina G (x,z) - položaj težišta
Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Đ. Dundara, D. Macan, etc. Slika 5. Prikaz ulaznih podataka Fig. 5. Input data Jednaki ulazni podaci proračuna porinuća za sva prikazana rješenja su porinjavajuća težina (W=11500 t), navoz (Navoz 2), položaj saonika u odnosu na brod (u poprečnom smjeru), širina saonica (ukupno 3.6 m). Duljina saonica optimizirana je obzirom na način porinjavanja broda (porinuće krmom, porinuće pramcem, porinuće s pomoćnim pontonima, itd.) u pogledu smanjenja opterećenja te broja čeličnih oslonaca saonica koji se zavaruju na vanjsku oplatu tj. smanjenje broja i dimenzija dodatnih koljena za porinuće izvan područja ravnog dna, u krmenom i pramčanom dijelu broda. 3.1. Porinuće produljenjem podvodne strukture navoza Kod gradnje broda, teži se što većem broju montiranih sekcija trupa i opreme na navozu, prije porinuća, što je, gledano u težini, oko 90% težine praznog opremljenog broda na porinuću. Pri porinuću razmatranog broda i navedene porinjavajuće težine broda, da bi se postigla potrebna dubina mora na kraju navoza (saonika), potrebno je produžiti podvodni dio saonika za 35 m. Položaj broda na navozu ne odstupa od uobičajenog, Slika 2. Ovo je rješenje najefikasnije vezano za porinuće, a dugoročno smanjuje mogućnost pojave sličnih problema i pojednostavljuje porinuća svih tipova brodova. Naročito ako se zna da se u brodogradilištu Uljanik kod proračuna porinuća često javlja potreba (želja) za dodatnom duljinom podvodnog dijela saonika da bi se izbjegle dodatne radnje kao nadomjestak. Međutim, iako kalkulacija troškova nije napravljena, zaključilo se da ovo rješenje trenutno nije prihvatljivo zbog skupih građevinskih radova u podmorju, problematike vezane uz potrebne dozvole vezane za izvedbu tih radova, te blokiranju navoza za vrijeme radova. Također, zbog velike težine broda tj. opterećenja na saonice potrebno je proširiti postojeće saonike kako bi se smanjilo opterećenje na pakovanje saonica, što predstavlja manji problem ali ipak zahtjeva dodatne troškove. 3.2. Porinuće znatnim smanjenjem porinjavajuće težine broda Da bi se izvelo tipično porinuće za postojeći navoz i izbjeglo produljenje podvodnog dijela saonika i eventualni dodatni radovi, potrebno je prilagoditi porinjavajuću težinu broda. Rezultat je smanjenje porinjavajuće težine za 50%, što zahtjeva montažu velikog dijela strukture broda nakon porinuća, na opremnoj obali, a to je tehnološki neprihvatljivo za brodogradilište.
Đ. Dundara, D. Macan, etc. Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće 3.3. Porinuće povećanjem istisnine broda pomoćnim pontonima Povećanjem istisnine broda pomoćnim pontonima želi se postići sljedeće: smanjenje pramčanog gaza broda kako bi se spriječilo padanje pramca preko kraja vlake zbog toga što je dubina mora ograničena tj. pravovremen početak otplova; smanjenje opterećenja na saonice. Razmatrana su tri moguća rješenja: - Porinuće s jednim pomoćnim pontonom na pramcu broda - Porinuće s dva pomoćna pontona na bokovima broda - Porinuće pramcem sa dva pomoćna pontona na bokovima broda 3.3.1. Pontoni Težina pontona direktno utječe na porinjavajuću težinu broda, te je stoga poželjna što manja težina. Međutim, pontoni su dimenzionirani na način da nakon primjene kod porinuća služe kao zasebni plovni objekti za potrebe brodogradilišta, prvenstveno za prenošenje i privremeno skladištenje sekcija. Dimenzije pontona određene su prema potrebnom volumenu kod porinuća, dok je struktura dimenzionirana za uvjete opterećenja određenim zahtjevima za plovni objekt te onima kod porinuća, prema pravilima klasifikacijskog društva, Ref. [3]. Pontoni su nosivosti od 1000 t do 1300 t, a dozvoljeno opterećenje palube iznosi 10t/m 2. Korišten je mješoviti sustav gradnje, Slika 6. Glavne značajke pojedinog pontona dane su u prikazima porinuća. Slika 6. Tipični poprečni presjek pontona Fig. 6. Tipical pontoon cross section Spoj pontona i broda izveden je zavarenim spojem za oplatu broda, pomoću koljena. Nakon porinuća, pontoni se odvajaju od broda rezanjem koljena. Priprema za rezanje podrazumijeva punjenje tankova pontona morskom vodom, tako da se poništi sila uzgona tj. sila kojom ponton djeluje na brod. Pomoćnim tornjevima na pontonu osigurava se plovno stanje i stabilitet pontona, nakon punjenja tankova. Nakon odvajanja od broda, ponton se tegli do navoza, isprazne se tankovi, te se dizalicama smješta na navoz za sljedeće porinuće. 3.3.2. Porinuće s jednim pomoćnim pontonom na pramcu broda Kako bi se smanjio pramčani gaz kod otplova broda s navoza, najdjelotvornije je povećati istisninu broda na pramčanom dijelu. U tu svrhu dimenzioniran je pomoćni ponton za porinuće, smješten u području kolijevke, Slika 7. Pravokutni oblik pontona omogućuje jednostavno produljenje saonica što, uz povećanje istisnine broda, smanjuje opterećenje na
Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Đ. Dundara, D. Macan, etc. saonice i na kolijevku pri fazi okretanja. Također, kako je ponton smješten na navozu unutar potrebnih gabarita za brod, nije potrebna dodatna površina na navozu, te je moguće koristiti navoz i za druge aktivnosti. Položaj broda na navozu ne odstupa od uobičajenog, Slika 2. Spoj pontona i broda izveden je pomoću dodatnih čeličnih potklada te koljena zavarenih za oplatu broda. Slika 7. Smještaj pontona Fig. 7. Pontoon arrangement Tehnološki gledano, specifičnosti ovakvog načina porinuća predstavljaju izvlačenje pontona iz mora (za brodove u seriji), te postavljanje pontona na poziciju za porinuće. Postavljanje pontona kao dijela saonica podrazumijeva podvlačenje ispod pramca broda što je otežano obzirom na dimenzije i težinu samog pontona. Kao rješenje razmatrana je montaža pontona kao dijela broda, te razdvajanje pontona na dva dijela. Glavne značajke pontona: Duljina 16.2 m Širina 24.0 m Visina 4.0 m Volumen 1550 m 3 Težina 185 t 3.3.3. Porinuće s dva pomoćna pontona na bokovima broda Zbog jednostavnije tehnologije montaže i izvlačenja pontona razmatran je i slučaj dodavanja istisnine na bokove broda. Pomoćni pontoni dimenzionirani su na način da se zadovolje potrebni uvjeti tokom porinuća, Slika 8. Kod takvog smještaja pontona potrebna je veća istisnina nego kod porinuća s pramčanim pontonom. Međutim, zbog veće istisnine, opterećenja na saonice su manja. Za razliku od porinuća s pramčanim pontonom, postavljanje na poziciju je jednostavnije i ne zahtjeva složene radnje. Također, jednostavnije je izveden spoj pontona i broda. Naime, ponton dijelom svoje površine prijanja uz brod, te je spoj izveden zavarivanjem koljena na ravnom dijelu oplate broda s gornje strane pontona te spojem oplate dna oba pontona podvlačenjem čeličnog užeta ispod broda.
Đ. Dundara, D. Macan, etc. Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Položaj broda na navozu odstupa od uobičajenog. Naime, potrebno je osigurati dovoljnu širinu navoza za pontone na boku broda, Slika 3. Nadalje, potrebno je premjestiti klizne staze saonika. Kako su pontoni smješten na navozu izvan potrebnih gabarita za brod, potrebna je dodatna površina na navozu te nije moguće koristiti navoz za druge aktivnosti. Slika 8. Razmještaj pontona na bokovima broda Fig. 8. Pontoon arrangement on the side shell Glavne značajke pontona: Duljina 32.0 m Širina 10.6 m Visina 5.5 m Volumen 1865 m 3 Težina 215 t Porinuće pramcem s dva pomoćna pontona na bokovima broda Zbog pogodnijeg smještaja bočnih pontona, razmatrano je i porinuće pramcem dodavanjem istisnine na bokove broda. Naime, ponton cijelom dužinom prijanja uz ravni dio oplate, što omogućava jednostavniji i kvalitetniji spoj. Kako su u ovom slučaju pontoni nešto bliži gornjem dijelu saonica, potrebna dodatna istisnina je nešto manja, a time i dimenzije pontona, dok su opterećenja na saonice nešto veća. Gornji kraj saonica s kolijevkom smješten je neposredno ispred vijka u sapnici, te postoji mogućnost oštećenja drvom iz pakovanja saonica ili izlijetanja kolijevke.
Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Đ. Dundara, D. Macan, etc. Slika 9. Razmještaj pontona na bokovima broda Fig. 9. Pontoon arrangement on the side shell Glavne značajke pontona: Duljina 26.4 m Širina 11.5 m Visina 4.8 m Volumen 1457 m 3 Težina 175 t 3.4. Alternativno porinuće Alternativna mogućnost porinuća podrazumijevala bi korištenje tzv. klackalice. To je naprava čelične strukture, koja se postavlja kao produžetak saonika u svrhu sprječavanja nekontroliranog pada pramca preko kraja vlake tj. služi kao vodilica za kolijevku u slučajevima kad je gaz na kraju saonika manji od plovnog gaza broda. Klackalica ne prati radijus saonika, već je zamišljena kao kosina, kako bi se skratio put početka otplova. 3.5. Prikaz rezultata Prema rezultatima iz Tabele 1 može se vidjeti da se najmanje opterećenje na saonice i kolijevku javlja kod porinuća s bočnim pontonima. Iako je u tom slučaju porinjavajuća težina broda nešto manja, nisu potrebne dodatne radnje proširivanja saonika saonica radi smanjenja opterećenja. Kod porinuća s pramčanim pontonom, potrebno je proširiti postojeće klizne staze, međutim, potreban je samo jedan ponton, te je porinjavajuća težina broda veća a troškovi manji. Najveća je porinjavajuća težina broda kod standardnog porinuća dok su opterećenja na saonice te troškovi investicije najveći.
Đ. Dundara, D. Macan, etc. Porinuće broda nedovoljne porinjavajuće Tablica 1. Sažetak rezultata proračuna porinuća Table 1. Launching calculation results summary porinuće standardno s pramčanim pontonom s bočnim pontonima s bočnim pontonima - pramcem porinjavajuća težina 11500 t 11500 t 11500 t 11500 t težina pontona / 185 t 430 t 350 t težina broda na porinuću 11500 t 11315 t 11070 t 11150 t duljina saonica 83 m 95 m 83 m 83 m najveći tlak na saonice 93 t/m 2 88 t/m 2 71 t/m 2 84.6 t/m 2 reakcija kod okretanja 3084 t 2350 t 2123 t 1365 t najmanji moment oko kraja vlake 613454 tm 605400 tm 577565 tm 352600 tm rezerva u dužini vlake -31 m 2.8 m 3 m 4.1 m produljenje navoza 35 m / / / krmeni gaz u otplovu 6.8 m 9.03 m 7.87 m 2.66 m pramčani gaz u otplovu 7.59 m 3.38 m 2.83 m 8.52 m 4. Zaključak Porinuća specifičnih tipova brodova, velikih težina praznog opremljenog broda u odnosu na dimenzije broda, pokazala su se ne tipičnim za navoze brodogradilišta Uljanik. U radu su prikazana moguća rješenja koja podrazumijevaju korištenje pomoćnih naprava ili(i) rekonstrukciju podvodnog dijela navoza. Odabir rješenja isključivo ovisi o poslovnoj politici brodogradilišta tj. budućem proizvodnom programu. Naime, produljenje navoza, kao rješenje s najviše troškova, dugoročno može biti isplativo ukoliko se u knjizi narudžbe budu pojavljivali slični brodovi, a također bi pojednostavilo i porinuća ostalih tipova brodova. S druge strane, pomoćne naprave tj. pontoni nisu investicija koja propada, već ostaju u brodogradilištu u funkciji gradnje brodova. REFERENCES [1] Uljanik brodogradilište, B-886-0 "Analiza smještaja-ledolomac" [2] Uljanik brodogradilište, 1-102-141 "Proračun porinuća" [3] Uljanik brodogradilište, "Proračun strukture pontona"