MORSKE TEHNOLOGIJE

MORSKE TEHNOLOGIJE Odobalne tehnologije Predavanje 9 Doc.dr.sc. Gorana Jelić Mrčelić

Odobalne tehnologije (eng. Offshore technologies) Engleska riječOffshore ima dva značenja: • fizički - na moru udaljeno od obale (odobalno) • financijski – eng. low tax jurisdictionson off-shore islands - relativan izraz koji označava države s niskim porezima u kojima je pogodno osnivati fiktivne firme (eng. letterbox companies) Kolijevka odobalne industrije je Meksički zaljev (Gulf of Mexico).

Odobalne industrije – plutajuće tvornice Plutajuće tvornice industrijski objekti koji se ističu svojstvom plovnosti, bez obzira na njihovu namjenu, a tu se ubrajaju i oni objekti koji nemaju funkcije pretvaranja sirovina, već su namijenjeni istraživanju i eksploataciji sirovina u podmorju, npr. bušeće platforme, objekti za podmorsko rudarenje i sl. Pripadaju MT jer iskorištavaju prednost odvijanja tehnoloških procesa u morskom okolišu zbog: • pomanjkanja raspoloživog prostora i ekoloških ograničenja na kopnu, • postizanja mobilnosti, • ubrzanja izgradnje industrijskih postrojenja.

Od 1959 do 1985 izrađeno je više od četrdeset projekata plutajućih tvornica u užem smislu (bez platformi i brodova za kopanje i bušenje) za različite namjene. Prema njihovoj općoj namjeni mogu se podijeliti u: • energetska postrojenja (elektrane) • procesna postrojenja – proizvodnja sirovine (desalinizacijska postrojenja i dr. ) • tvornice prerađivačke industrije – prerada sirovine (čeličane, pilane, tvornice papira, tekstila, gume i dr.).

Prema izvedbi mogu se podijeliti: • pontoni (vezani za obalu), • barže (najčešće korištene), • platforme (samopodižuće, poluuronjive), • brodovi i brodoliki objekti. Prema uvjetima okruženja za vrijeme eksploatacije objekta mogu se podijeliti: • objekti za eksploataciju u otvorenom akvatoriju (u plovidbi, na vezu ili dinamičko pozicionirani), • za eksploataciju u zaklonjenim vodama.

Prednosti: • lokacijska fleksibilnost (mobilnost)- mogućnost eksploatacije postrojenja na više lokacija, prema potrebama, ovisno o energetskim i sirovinskim izvorima; • uštede ukupnog ciklusa gradnje – mogućnost gradnje u brodogradilištu uz kontinuirano korištenje infrastrukture, tehnološke opreme i radne snage: • vremenske uštede od 20% do 40% ukupnog ciklusa gradnje istih objekata u klasičnim uvjetima, • cijena koštanja je za 10% do 20% manja od cijene objekta podignutog na kopnu konvencionalnim sistemom, • mogućnost osiguranja visoke kvalitete objekta - može se u brodogradilištu obaviti preliminarno puštanje objekta u pokusni pogon prije isporuke objekta na mjesto eksploatacije. Nedostaci: • ako su procesiosjetljivi na gibanja, potrebna se znatna investicijska sredstva jer je potreban viši stupanj inženjerskih ekspertiza i analize rizika.

2. Odobalni urbanizam Odobalni urbanizam rješava probleme: • nedostatka prostora za konvencionalne komunalne djelatnosti (aerodromi, skladišta i sl.) i • ekološke probleme... Vrste objekata: • umjetni otok - objekt na čeličnoj ili betonskoj konstrukciji oslonjenoj o morsko dno, • objekt usidren u blizini obale, • objekt privezan uz obalu, • objekt nasukan na obali. Studentski dom u Zwolle, Netherlands

Prednosti: • rješava problem nedostatka prostora i mogućnost uključivanja u postojeću infrastrukturu - ukoliko postoji potreba za pratećim postrojenjima u funkciji komunalne djelatnosti mogu se sagraditi novi prostori u blizini postojeće obalne urbanizirane sredine; • mobilnost - objekti se mogu premještati (plutajući hoteli (Floateli), bolnice, garaže, skladišta, …) • vremenske i financijske uštede - objekti se grade u proizvodnim pogonima što pojeftinjuje objekt, osigurava kvalitetu i standardizaciju, te skraćuje vrijeme izgradnje; • jamstvo - privlačno rješenje s obzirom na investicije jer investitor može pružiti dodatne garancije na pokretnu imovinu.

Umjetni otoci Grade se uglavnom na grebenima ili kao proširenja otočića, uobičajeno od zemlje dobivene iskopavanjem. U novije doba rade se slično naftnim platformama, no nije usaglašeno da li se ovakve strukture smatraju umjetnim otocima. Politički status Prema UN konvenciji o pravu mora (United Nations Convention on the Law of the Sea treaty UNCLOS) umjetni otoci smatraju se lučkim građevinama i nalaze se pod jurisdikcijom najbliže obalne države unutar 200 NM, ali nemaju vlastite teritorijalne vode ni gospodarski pojas.

Umjetni otoci kroz povijest Od prethistorije poznati plutajući otoci na jezeru Titicaca - Uros island Tenochtitlan – umjetni otok za 250,000 ljudi Dejima – nizozemska kolonija – izoliran od susjednog Nagasakija Formoza (Gdynia)

Moderni umjetni otoci • 1975 u blizini otoka Okinawe u Japanu izgrađen je prvi plutajući grad Aquapolis; • 1994 izgrađen je u Japanu prvi seadromKansai International Airport, a danas postoji 5 offshore aerodroma u Japanu; Chūbu Centrair International Airport • 5.5 milijarde € • gradio se 5 godina • oblik slova "D" – da ne ometa struje • Dubai: • Palm Islands projects - tri umjetna otoka • Dubai Waterfront - za 400,000 ljudi • The World

The Palm Jumeirah • izgrađen nasipavanjem stijena i pijeska • preko 100 luksuznih hotela, vila, marina, parkova, • po površini veći od Pariza • bit će potpuno završen za 10ak godina • The World • 250 to 300 malih privatnih umjetnih otoka • $1.8 milijardi USD

3. Podvodni habitati (eng. underwater habitat) Namijenjeni su uglavnom za istraživačke svrhe. Posada se naziva aquanautima, ukoliko provede više od 24 sata u podvodnom habitatu (analogija s astronautima). Vrste podvodnih habitata: • Pritisak unutar habitata je identičan vanjskom tlaku (npr. SEALAB); • Pritisak niži od vanjskog tlaka (npr. Aquarius laboratory); • Kombinacija – neke komore pod istim, a neke pod nižim tlakom od vanjskog tlaka.

SEALAB I, II i III konstruirani su za United States Navy u 1960im u svrhu istraživanja ronjenja. Pliskavica Tuffy koja je bila istrenirana za opskrbu SEALAB II

Conshelf (Continental Shelf Station) I, II i III tim Jacques Cousteau konstruirao u je 1960im tri istraživačke stanice na 100m dubine koje su se koristile su se za iskorištavanje mora. La Chalupa Research Laboratory • 70ih je godina bio najveći i najopremljeniji habitat - podvodni hotel na svijetu s preko 10 000 gostiju u 20 godina rada. Aquarius Sagrađen je 1986 u vodama Floride na dubini od 20 m od strane National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).Tim od 4 znanstvenika i 2 tehničara mogu provesti 10 dana uz 17 sati dekompresije.

Scott Carpenter space analog station Od 1997 do 1998 NASA (the National Aeronautics and Space Administration) je konstruirala seafloor platformu za istraživanje i obrazovanje. To je četvrti podmorski habitat na svijetu koji je u funkciji, a svi locirani unutar 15 NM (Aquarius, MarineLab i Jules Undersea Lodge)

4. Umjetni greben (eng. artificial reef) To je podvodna struktura napravljena od strane ljudi radi poticanja života u moru posebice na beživotnim dnima. Nastaje odlaganjem željeznog otpada (brodovi, platforme, automobili), automobilskih guma, građevinskog otpada...na koje se pričvršćuju morske biljke i životinje, te privlače riblja jata Postoji udruga znanstvenika the Global Coral Reef Alliance (GCRA), koja se bavi proučavanjem umjetnih grebena.

Razlozi postavljanja umjetnih grebena: • oporavak koraljnih grebena (postavljanje koje stvaraju struje pogodne za razvoj koralja, primjena struja niske voltaže za poticanje rasta koralja...) • zaštita plaža od erozije, • unapređenje ribolova, • unapređenje podvodnog turizma, sufing turizma... Uvjeti koje moraju zadovoljavati: • stabilnost u olujama, • trajnost, • biološka prikladnost, • neopasnost po okoliš, • dostupnost, • niska cijena.

The Reef Ball Foundation je vodeći svjetski proizvođač umjetnih grebena, a izgradili su preko 3500 grebena, između ostalog Eternal Reefs kao memorijalni greben s posmrtnim ostacima (podvodno groblje).

5. Kolonizacija oceana – SF milenijski projekt Prema projektu, ova bi kolonija bila usidrena oko ekvatora. Strukturu kolonije čine umreženi heksagonalni jastučići od magnezija. Magnezij bi se dobivao iz morske vode,a na mrežu će se taložiti soli kalcija (eng. electrical salt deposition) i dobit će se materijal sličan armiranom betonu. Za dobivanjeenergije koristio bi Ocean thermal energy conversion (OTEC), a za skladištenje energije vodik. Pitka voda dobivala bi se desalinizacijom kao nusproizvod OTECa, a hrana iz marikulture.

Stvanost kolonizacije oceana: • najkorozivniji okoliš na planeti, • najžešće oluje na planeti, • ekstremno skupa infrastruktura,potrebno znanje i vještina, • opasnost od utapljanja,psihološki trening i bolesti (morska bolest...), • politička i pravna ranjivost.

Futuristički koncept plutajući grad-lopoč Lilypad • projekt arhitekta Callebauta - gigantski ekopolis koji odgovara na četiri izazova čovječanstva: klima, bioraznolikost, voda i zdravlje; • proizvodio bi više energije nego li je troši. Koristio bi solarnu, termalnu, plimnu, osmoznu energiju, te energiju vjetra; • u pogonu bi bili fito-pročiščivači koji bi reciklirali CO2 i proizvodili kisik. http://www.net.hr/alternativa/page/2008/06/16/0314006.html

Brodovi za odobalnu gradnju (eng. offshore construction vessels) Brodovi postoje razni tipovi: • jaružala, • dizalice, • brodovi za teške terete, • brodovi za polaganje podmorskih cjevovoda i kabela: • Derrick barge (DB), • Pipelay barge (LB) i • kombinacija Derrick/Lay barge (DLB), Ronioci: se koriste do dubina od 120ft – ronioci ulaze u more iz metalne košare i spušta se sa palube broda do razine mora, Ronilačka zvona (eng. Diving Bells): koriste se do dubina od 1500ft, uglavnom od 400 do 800ft,

1. Brodovi dizalice (eng. crane vessels) Oni specijalizirani za dizanje teških tereta, a često i za gradnju. Najveći su uglavnom: • poluuronjivog tipa (eng. semi-submersibles) ili • konvencionalni jednotrupci (eng. conventional monohulls).

Povijest 1920 ratni brod USS Kearsarge (BB-5) preuređen je u brod dizalicu Crane Ship No. 1 , te je korišten kao skladište za municiju i druge teške terete s brodova. 1949 J. Ray McDermott sagradio je Derrick Barge Four - pojava ovog tipa plovila promijenila je odobalnu gradnju i omogućio je konstrukciju naftnih platformi u dijelovima (spajanje modula). 1963 tvrtka Heerema preuređuje norveški tanker the Sunnaas u brod dizalicu Global Adventurer (300 tona), koji je najbolje je odgovarao za rad u teškim uvjetima na Sjevernom moru. 1978 Heerema je izgradila dva poluuronjiva broda dizalice (2000 i 3000 tona) za teška mora velike stabilnosti i kapaciteta.

1986 tvrtka Micoperi gradi M7000 s dvije dizalice kapaciteta 7000 tona svaka. 1985 brod dizalica poluuronjivog tipa SSCV Thialf konstruiran je za tvrtku McDermott u Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. 1997 Heerema preuzima brod i nadograđuje ga - kapacitet dvije dizalice od 7100 tona. To je najveći brod dizalica na svijetu, opremljen s Class III Dynamic Positioning System i sa šest 5500 kW retractable azimuthing thrusters za duboke vode i 12 Flipper Delta sidara za plitke vode.

Length overall 201.6 meters Breadth 88.4 meters Max. Draught 31.6 meters Depth to workdeck 49.5 meters Height crane above workdeck 144.0 meters Lightship weight 72,484 t Max. Displacement 198,750 t Accomodation 742 persons Trošak gradnje ovakvih dizalica 2006: 1 milijardu US$ Thialf lifting a founation pile

OCEAN BUILDER 1 Oil-bulk-ore brod 1978 pretvoren u brod za teški teret. Ima dizalicu od 2000 tona, a služi kod instaliranja platformi u Trinidadu.

SHEARLEG 5000 Ima mogućnost plovidbe u plitkim zaljevskim vodama koje vode do Morgan City, srca off-shore operacija u Meksičkom zaljevu.

DB (Derric Barge) 50

2. Brodovi za prijevoz teških tereta Vrste brodova za teške terete: • klasični brodovi za prijevoz teških tereta, • poluuronjivi i uronjivi brodovi za prijevoz teških tereta (Float-on/Float-off heavy-lift vessels), • superklasa brodova za prijevoz teških tereta. Neki od klasičnih brodova imaju jednu ili dvije dizalice za teške terete s mogućnosti istodobnog zajedničkog rada.

Način rada: Brodovi su balastirani do samog kraja ukrcaja, ali kad se teret ukrca balast se većim dijelom isprazni. Na ovom principu, nekoliko je oštećenih brodova transportirano u matične luke, što je bilo manje riskantno nego operacija tegljenja.

Zahtjevi koji se postavljaju pred takve brodove: • 1. moraju biti dovoljno veliki s obzirom na teret koji će se prevoziti, • 2. stabilnosti broda u momentu kada je teški teret u zraku podignut dizalicom. Kod nekih brodova problem se rješavao krcanjem tankova balasta na suprotnim stranama od tereta, dok je kod drugih problem riješen postavljanjem: • hidrauličke stope na stranu doka, • vanjskog tanka ispunjenog morem na morskoj strani (kontra-teret).

3. konstrukcijski moraju biti izvedeni: • s dodano ojačanim dnom broda, • ojačanom palubom, • tako da imaju dobra hidrodinamička svojstva, naročito glede ponašanja pri različitim stanjima mora i vjetra, • dovoljnim brojem balastnih tankova s jakim balastnim pumpama velike snage protoka, te • masivnim dizalicama za teret. Računalni hidrodinamički model broda za teški teret Računalni model brodskog dna i ojačanja

M/V INDUSTRIAL CHALLENGER Nosivost mu je 8000 tona, kapacitet dizalica 400 tona, brzina 16.5 čv, LOA119.80 m i širina 20 m, prevozio je razne dijelove električnih postrojenja, željezničke lokomotive i brodove američke obalne straže.

THE VESSEL REVIVAL dug je 300 stopa. Posjeduje rampu za ukrcaj na prednjem dijelu broda i teške dizalice koje omogućuju ukrcaj-iskrcaj opreme za bušenje i kontejnera u neizgrađenim lukama. Ima plitak gaz što mu omogućuje pristup mjestima gdje drugi brodovi ne mogu doprijeti.

M/V HAPPY RIVER jedan je od 4 sestrinska broda. Dužina mu je 138.04 m, širina 22.80 m, nosivost 15634 tone i gaz 9.5 m. Na desnoj strani ima dvije dizalice od kojih je svaka sposobna dignuti 350 tona u radijusu 20.5m ili 400 tona u radijusu 18 m. Može krcati teret u skladišta i na palubu.

M/V AMERICAN CORMORANT je primjer je poluuronjivog (Float-on/Float-off) heavy-lifta. Stoji potopljen 15 stopa ispod vodene linije, čekajući da teški teret američke vojske bude 'naplavljen' na njega. Nakon što je teret ukrcan, brod se debalastira a teret se na kraju osigurava čeličnim lancima na palubi.

M/V BLACK MARLIN Postiže brzinu od 14,5 čvorova, ima palubu dužine 178 m i širine 42 m, 4 balastne pumpe kapaciteta 12 000 MT na sat, pa 36 balastnih tankova se može potpuno ispuniti u 20 minuta s promjenom gaza od 1 metra. Svi parametri ukrcaja se računaju sa visokom preciznošću pomoću računala, a moguća je i simulacija balastiranja pomoću istog računala.

NEPTUN HEAVY LIFT velikog je kapaciteta, a njegovo korištenje relativno ne košta mnogo u usporedbi sa drugim mogućnostima. Barže su spojene u obliku slova U i imaju brojne mogućnosti.

Pitanja za ponavljanje • Objasnite značenje engleske riječi offshore? • Koje su prednosti odobalnih industrija? Gdje im je kolijevka? • Prednosti i nedostaci plutajućih tvornica? • Prednosti i nedostaci morskih nastamba i odobalne komunalne djelatnosti? • Navedite neke od projekata umjetnih otoka? Kakav im je politički status? • Što su podvodni habitati? Navedite tri vrste podvodnih habitata i tri primjera. Tko su aquanauti? • Koji su razlozi postavljanja umjetnih grebena, te kojim uvjetima moraju udovoljavati? • Mogućnosti i ograničenja kolonizacije oceana? • Navedite dva tipa brodova dizalica. • Navedite tri tipa brodova za teške terete. Koje uvjete oni moraju zadovoljiti? Što je FOFO heavy lift vessel? Kako se kod klasičnih brodova za teške terete rješava problem stabioliteta u momentu podizanja tereta?

Hvala na pažnji!

MORSKE TEHNOLOGIJE