Projektowanie urządzeń odbojowych typu modułowego

Podobne dokumenty
Zastosowanie odbojnic z elastomerów poliuretanowych do ochrony morskich budowli hydrotechnicznych. Wiesław Galor, Przemysław Galor

ZESZYTY NAUKOWE NR 2 (74) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Inżynieria Ruchu Morskiego wykład 01. Dr inż. Maciej Gucma Pok. 343 Tel //wykłady tu//

Rozstaw morskich urządzeń odbojowych a efektywna energia kinetyczna statku

Przyczynek do projektowania morskich urządzeń odbojowych

868 Przemysław GALOR, Wiesław GALOR

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Zadanie 1 Zadanie 2 tylko Zadanie 3

POZIOM UFNOŚCI PRZY PROJEKTOWANIU DRÓG WODNYCH TERMINALI LNG

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ZESZYTY NAUKOWE NR 6(78) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Symulacyjne wyznaczanie charakterystyk statycznych dla typoszeregu odbojnic cylindrycznych

Symulacyjne badanie wpływu systemu PNDS na bezpieczeństwo i efektywność manewrów

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

1. BADANIE SPIEKÓW 1.1. Oznaczanie gęstości i porowatości spieków

Maty wibroizolacyjne gumowo-poliuretanowe

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 4

Wymiary akwenu w płaszczyźnie pionowej bezpieczna głębokość podawana zazwyczaj w postaci stosunku minimalnej rezerwy wody pod kilem do zanurzenia


OKREŚLENIE PARAMETRÓW PORTU ZEWNĘTRZNEGO W ŚWINOUJŚCIU W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACJI GAZOWCÓW LNG

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 9

PROTOKÓŁ ODBIORU MONTAŻU ODBOJNIC

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Rodzaje obciążeń, odkształceń i naprężeń

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 19/P ANALIZA STREFOWEJ WYTRZYMAŁOŚCI KADŁUBA ZBIORNIKOWCA

Obliczanie statyczne palowych konstrukcji portowych obciążonych siłami poziomymi

KONSTRUKCJE DREWNIANE I MUROWE

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

CIPREMONT. Izolacja drgań i dźwięków materiałowych w konstrukcjach budowlanych oraz konstrukcjach wsporczych maszyn dla naprężeń do 4 N/mm 2

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Analiza ściany żelbetowej Dane wejściowe

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

MARINE FENDERS ODBOJNICE NABRZEŻOWE

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 20/P WZMOCNIENIA BURT STATKÓW RYBACKICH CUMUJĄCYCH W MORZU

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 15

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Specyfikacje Techniczne ST Wyposażenie

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

Wytrzymałość Materiałów

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

ZAJĘCIA 3 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

Defi f nicja n aprę r żeń

Wytrzymałość Materiałów

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

ZESZYTY NAUKOWE NR 2 (74) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Założenia budowy modelu uderzenia statku w dno akwenu portowego

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

I. Wstępne obliczenia

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Przyczynek do projektowania morskich urzadzeń odbojowych

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Jako pokrycie dachowe zastosować płytę warstwową z wypełnieniem z pianki poliuretanowej grubości 100mm, np. PolDeck TD firmy Europanels.

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Regupol maty wibroizolacyjne gumowo-poliuretanowe

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

I. KARTA PRZEDMIOTU INŻYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA NAWIGACJI

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

Analiza konstrukcji ściany Dane wejściowe

Dr hab. inż. of.pokł. WIESŁAW GALOR, Prof. nadzw. Akademii Morskiej w Szczecinie. ANALIZY NAWIGACYJNE- wybrane pozycje

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie D-3

(12) OPIS PATENTOWY. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE96/02405

Stanisław Gucma Budowa terminalu LNG w Świnoujściu : ocena dotychczasowych działań. Ekonomiczne Problemy Usług nr 49,

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 5

1. Projekt techniczny Podciągu

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

POZ BRUK Sp. z o.o. S.K.A Rokietnica, Sobota, ul. Poznańska 43 INFORMATOR OBLICZENIOWY

Analiza obudowy wykopu z jednym poziomem kotwienia

LABORATORIUM PKM. Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Badanie statycznego i kinetycznego współczynnika tarcia dla wybranych skojarzeń ciernych

iglidur G Ekonomiczny i wszechstronny

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

Profile zimnogięte. Tabele wytrzymałościowe

Kompensatory stalowe. Produkcja. Strona 1 z 76

SPRZĘGŁA MIMOŚRODOWE INKOMA TYP KWK Inkocross

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

Przykłady obliczeń belek i słupów złożonych z zastosowaniem łączników mechanicznych wg PN-EN-1995

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Morskie urządzenia odbojowe

Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

Wytrzymałość Materiałów

WÓJCIK Ryszard 1 KĘPCZAK Norbert 2

Raport obliczeń ścianki szczelnej

Transkrypt:

GALOR Wiesław 1 Projektowanie urządzeń odbojowych typu modułowego WSTĘP Proces nawigacji polega na bezpiecznym i efektywnym prowadzeniu statku do portu przeznaczenia. Ostatnim tego etapem jest manewr dobijania statku do nabrzeża. Występuje wtedy dynamiczne oddziaływanie jednostki na budowlę hydrotechniczną powodujące określone odkształcenia i naprężenia. Analizy taktyki cumowania statku wykazują, że najbardziej krytycznym momentem jest pierwszy kontakt statku z nabrzeżem. W chwili zetknięcia kadłuba z nabrzeżem energia kinetyczna statku w dużej mierze zmienia się w pracę uderzenia. Od wielkości tej energii zależy, czy cumowanie odbędzie się bez uszkodzeń statku i budowli hydrotechnicznej. W celu poprawy bezpieczeństwa cumowania stosuje się specjalne urządzenia, zwane urządzeniami odbojowymi lub odbojnicami nabrzeżowymi, których głównym zadaniem jest ochrona budowli hydrotechnicznej raz jednostki pływającej podczas jej dobijania oraz postoju przy tej budowli. Właściwy dobór urządzenia odbojowego powinien zapewnić powstanie w konstrukcji jednostki pływającej oraz konstrukcji chronionej budowli naprężeń sprężystych w granicach dopuszczalnych dla tych konstrukcji. 1. WARUNKI BEZPIECZNEGO CUMOWANIA STATKU DO NABRZEŻA Wielkość energii kinetycznej absorbowanej przez system nabrzeże odbojnica statek rzutuje na wielkość sił reakcji systemu, które decydują o bezawaryjnym wykonaniu manewru cumowania. Warunek bezpieczeństwa cumowania statku do nabrzeża można przedstawić następująco [3]: E E d dla p p op (1) gdzie: E - maksymalna energia kinetyczna statku absorbowana przez system nabrzeże urządzenie odbojowe statek; E d - dopuszczalna energia kinetyczna absorbowana przez system nabrzeże urządzenie odbojowe statek; p - jednostkowe parcie urządzenia odbojowego na poszycie kadłuba statku; p op - dopuszczalne jednostkowe parcie na kadłub. Uszkodzenie statku zależy głównie od przekroczenia dopuszczalnej energii kinetycznej absorbowanej przez system nabrzeże urządzenie odbojowe statek. Odbojnica jest w tym systemie głównym elementem pozwalającym na zachowanie tego warunku poprzez odpowiedni dobór jej parametrów (energii absorpcji). Podczas kontaktu (uderzenia) statku z nabrzeżem (rys.1) występuje faza deformacji odbojnicy, podczas której następuje zmiana części energii kinetycznej statku na pracę siły reakcji normalnej do nabrzeża na drodze równej deformacji. Jest to energia absorbowana (efektywna). Działanie odbojnicy zabezpieczającej kadłub statku oraz nabrzeże polega właśnie na absorbowaniu części energii kinetycznej statku. Polega to na tym, że w chwili zetknięcia statku z odbojnicą urządzenie to przejmuje energię uderzenia. Odbojnica ulega ugięciu sprężystemu (odkształceniu), a energia dobijania zmienia się w pracę sprężystą. Podczas tej pracy odbojnica przyjmuje reakcję siły uderzenia statku, która jest przekazywana na konstrukcję nabrzeża. Energia absorbowana przez urządzenie 1 Akademia Morska w Szczecinie, Wydział Nawigacyjny, 70-500 Szczecin, ul. Wały Chrobrego ½, w.galor@am.szczecin.pl 1910

odbojowe jest różnicą pomiędzy energią statku poruszającego się swobodnie, przed pierwszym kontaktem z urządzeniem oraz energią po uderzeniu (maksymalnej deformacji urządzenia). Rys.1. Uderzenie statku w nabrzeże Statek podchodzący do nabrzeża posiada energię kinetyczną zależną od sumarycznej masy statku i masy wody towarzyszącej oraz prędkości podchodzącego statku [10]: E 2 2 2 2 2 2 m V a K mwo K r 1 m V w 2 2 o 2 2 2 2 2 K r K r 2 K r kj gdzie: V - prędkość ruchu liniowego statku, a - ramię działania wektora prędkości liniowej względem punktu kontaktu R, K - promień momentu bezwładności masy statku względem środka ciężkości G, r - odległość środka ciężkości statku od punktu kontaktu R, 0 - prędkość obrotowa statku przed uderzeniem. (2) Określenie prędkości obrotowej i liniowej statku jest możliwe na podstawie obserwacji rzeczywistych lub badań symulacyjnych w oparciu o komputerowy model ruchu statku po akwenie. Jest to jednak pracochłonne i nie zawsze możliwe w praktyce. Stąd w większości przypadków stosuje się metodę obliczenia energii z pominięciem prędkości obrotowej statku z uwzględnieniem prędkości liniowej, jako składowej normalnej do linii nabrzeża [2]. Takie podejście uwzględnia fakt, że z chwilą kontaktu statku z budowlą poprzez odbojnicę urządzenie to może pochłonąć tylko określoną część energii całkowitej statku. Stąd energia efektywna jest równa: E = E S C (3) gdzie: E S - energia kinetyczna dobijającego statku do nabrzeża C - współczynnik O wielkości współczynnika C decyduje wiele czynników [7]. Główne z nich to zamiana części energii dobijającego statku na pracę obrotu względem punktu kontaktu, masa wody towarzyszącej, sprężystość elementów systemu statek-odbojnica- nabrzeże oraz typ konstrukcji hydrotechnicznej nabrzeża [2]. Jednak również powinien być zachowany warunek dopuszczalnego parcia urządzenia odbojowego na poszycie kadłuba statku. Wynika to faktu, iż statek (jego kadłub poszycie) napiera podczas cumowania na odbojnicę. Powoduje to zgodnie z zasadami fizyki jej reakcję. Siła ta rozkłada się na powierzchnię styku odbojnicy z kadłubem statku powodując odpowiednie naprężenia. Poszycie kadłuba statku posiada dopuszczalne jednostkowe parcie wynikającego z budowy statku (głownie konstrukcji i rozmieszczenia wręg, wzdłużników oraz grubości blach poszycia). Tabela 1 przedstawia dopuszczalny jednostkowy nacisk na poszycie kadłuba jednostki pływającej dla wybranych typów statków. 1911

Tab. 1. Dopuszczalny jednostkowy nacisk na poszycie kadłuba statku przez odbojnicę Lp Dopuszczalny jednostkowy nacisk odbojnicy Typ jednostki pływającej. na poszycie kadłuba statku [kpa] 1 Drobnicowce o nośności: a) 20.000 DWT 400 700 b) > 20.000 DWT < 400 2 Kontenerowce: a) I i II generacji < 400 b) III generacji (Panamax) < 300 c) IV generacji < 250 d) V, VI i dalszych generacji (Post Panamax) < 200 3 Zbiornikowce o nośności: a) < 60.000 DWT < 300 b) 60.000-100.000 DWT < 350 c) > 100.000 DWT (VLCC) 150 200 4 Gazowce (LNG/LPG) 100 200 5 Masowce < 200 6 Chemikaliowce 300 400 Źródło:[2] 2. METODA DOBORU URZDZEŃ ODBOJOWYCH Projekt i wybór urządzeń odbojowych na nabrzeżu (systemu odbojowego) powinien obejmować analizę parametrów odbojnic nabrzeżowych odpowiadających istniejącej konstrukcji budowli, którą wybrany system ma chronić. W pierwszym rzędzie powinny zostać określone warunki eksploatacyjne oraz dane dotyczące cumujących statków. Następnie określany jest stopień ekspozycji i po określeniu prędkości dobijania statku, obliczenie energii dobijania. Pozwoli to na dobór odbojnicy nabrzeżowej. Na warunki eksploatacyjne składają się: warunki hydrometeorologiczne (wiatr, prąd), własności manewrowe statku (rodzaj i moc napędu głównego, stery strumieniowe), obsługa holownicza (ilość holowników, ich moc), taktyka manewrowania (umiejętności kapitana, pilota). W pierwszym rzędzie określone są warunki eksploatacyjne oraz dane dotyczące statków. Również określony jest stopień lub kategoria ekspozycji oraz obliczana jest energia dobijania statku. Daje to możliwość wstępnego wyboru lub doboru urządzenia odbojowego oraz przeprowadzenia analizy ryzyka całego układu, prowadzącej do dokładnych obliczeń sprawdzających i ostatecznego projektu systemu odbojowego. Warunki eksploatacyjne określone są dla przyjętego rodzaju nabrzeża i rodzaju rejonu przeładunkowego i wykorzystywane są do ustalania prędkości dobijania statków i energii kinetycznej podchodzącego i dobijającego statku, pozwalając na wstępny dobór urządzeń odbojowych. Warunki eksploatacyjne przedstawiają czynniki, które wpływają na sposób podchodzenia do miejsca cumowania. Zawierają liczbę i moc holowników dostępnych podczas eksploatacji nabrzeża oraz możliwy kąt podchodzenia statku do nabrzeża, jak również częstotliwość dobijania statków. Wpływ holowników na dobijające statki może być różny. Dla małych statków holowniki mogą wywierać obciążenia (siły) wystarczające do kontrolowania ruchów statku. Jednakże dla dużych statków, takich jak: masowce i zbiornikowce, holowniki nie zawsze mogą panować nad ruchami statków i kontrolować ich ruchy. Na rys.2 przedstawiono przebieg projektowania i doboru systemu odbojowego. 1912

Rys. 2. Algorytm projektowania i doboru systemu odbojowego 3. WSTĘPNY WYBÓR URZĄDZENIA ODBOJOWEGO Oddziaływanie jednostki na urządzenia odbojowe mają charakter statyczny i dynamiczny co powoduje określone odkształcenia i naprężenia, jednostki i nabrzeża. Właściwy dobór typu i parametrów urządzenia odbojowego powinien zapewnić powstanie w konstrukcji jednostki pływającej i chronionej budowli naprężeń sprężystych w granicach dopuszczalnych dla tych konstrukcji. Działanie odbojnicy polega na absorbowaniu części energii kinetycznej statku w chwili zetknięcia. Aktualnie na świecie stosuje urządzenia odbojowe pracujące w oparciu o elementy sprężyste. Następuje ich ugięcie sprężyste(odkształcenie), a energia dobijania statku zmienia się w pracę sprężystą. Podczas tej pracy odbojnica przejmuje reakcję siły uderzenia statku, która jest przekazywana na konstrukcję nabrzeża. Oznacza to, że następuje przekształcenie przejętej energii od statku na pracę elementów sprężystych samego urządzenia. Podstawowymi parametrami charakteryzującymi odbojnice nabrzeżowe są: siła reakcji w funkcji odkształcenia, energia absorbowana w funkcji odkształcenia, dopuszczalne odkształcenie. Dodatkowe parametry to: twardość urządzenia powierzchnia styku z kadłubem statku 1913

wymiary odbojnicy (długość, szerokość, głębokość), sposób mocowania do nabrzeża. Podstawowe parametry odbojnicy zależne są od rodzaju materiału zastosowanego do jego wykonania, oraz jego kształtu, konstrukcji i wymiarów (rys.3). Efektywna odbojnica nabrzeżowa powinna charakteryzować się możliwością dużą absorpcją energii dobijającego statku i niskim parciem na kadłub i budowlę. Najbardziej efektywne w tym względzie są urządzenia wykorzystujące elementy o dużej sprężystości. Materiały stosowane dotychczas obejmowały drewno, litą gumę, używane opony [7] i wałki cylindryczne z gumy. Rys.3. Parametry różnych typów odbojnic [6] Aktualnie najnowsza generacja odbojnic budowana jest w oparciu o elastomery poliuretanowe wykazujące się wyjątkowymi własnościami sprężystymi i możliwością uzyskania wysokiej powtarzalności parametrów. Ponadto materiały te pozwalają na wytworzenie dowolnych kształtów elementów, i przez to znacznie większą efektywność niż dotychczas. Dokonując analizy charakterystyk wytrzymałościowych materiałów, dąży się do tego, aby stała sprężystości była możliwie mała, a wydłużenie względne było możliwie duże. Jednocześnie materiał powinien charakteryzować się dużą wartością naprężeń dopuszczalnych. Ponadto powinien posiadać małą nasiąkliwość wodą, dużą odporność na ścieranie i odpowiedni zakres temperatur pracy. Do budowy urządzeń odbojowych wyboczeniowych wykorzystuje się gumę oraz tworzywa sztuczne. Jednym z tworzyw sztucznych jest elastomer poliuretanowy, charakteryzujący się wysokim stopniem absorpcji energii, odpornością na działanie wody morskiej, odpornością na ścieranie, wysoką wytrzymałością na rozciąganie i ściskanie [tabela 2]. Tab. 2. Własności mechaniczne elastomerów poliuretanowych Właściwości Twardość Shore a ShA 60 95 Moduł sprężystości 100% MPa 1,6-26 Moduł sprężystości 300% MPa 2,4-35 Wytrzymałość na rozciąganie MPa 13-52 Wydłużenie przy zerwaniu % 250-600 Wytrzymałość na rozdarcie KN/m 80-300 Ciężar właściwy G/cm 3 1,1 1,3 Źródło: [6] Idealna odbojnica powinna w początkowej fazie ściskania (ugięcia) wykazywać się szybkim wzrostem siły reakcji do osiągnięcia wartości dopuszczalnej, a następnie w dalszej fazie ściskania 1914

utrzymywać tą siłę aż do dopuszczalnego ugięcia. Przez to energia absorbowana jest największa. Zbliżone własności do takiego rodzaju odbojnic mają tzw. odbojnice wyboczeniowe. Zbudowane są one z elementów sprężystych odpowiednio ze sobą połączonych (zespolonych). W początkowej fazie elementy pionowe charakteryzują się dużą sztywnością i siła reakcji rośnie stosunkowo szybko. Po przekroczeniu pewnej wartości powoduje, że elementy składowe ulegają wyboczeniu (rys.3). Wtedy siła reakcji przestaje wzrastać i utrzymuje się na stałym poziomie, a nawet ulega niewielkiemu zmniejszeniu. Stan taki utrzymuje się do momentu osiągnięcia odkształcenia maksymalnego. Ugięcie jest tak duże, że elementy pracują jak materiał o pełnym przekroju. Stąd siła reakcji narasta szybko do przekroczenia wartości dopuszczalnej. Przy takiej samej masie materiału sprężystego, dla odbojnicy wykonanej z połączonych elementów można uzyskać nawet czterokrotnie większą energię absorbowaną niż wykonanej z litego materiału [5]. Poprzez odpowiedni dobór sposobu połączenia elementów składowych odbojnicy, ich kształtu i wielkości uzyskuje się odpowiednie parametry (charakterystykę). Dodatkowo zmieniając własności sprężyste materiału, z którego są wykonane elementy można otrzymać optymalne urządzenie odbojowe zapewniające maksymalny poziom zabezpieczenia statku i budowli przy niskich kosztach. Elementy składowe odbojnic mogą mieć różne kształty połączone w określony sposób. Pozwala to na uzyskanie różnych typów odbojnic. Najczęściej stosowane to [6]: korytkowe (łukowe) stożkowe modułowe cylindryczne Odbojnice korytkowe (łukowe) charakteryzują się dwoma pochylonymi pod pewnym kątem podporami (nogami) w kształcie odwróconej litery V. Wykonywane są z jednolitego tworzywa wzmocnionego wklejonymi w podstawy odbojnic płytami stalowymi do mocowania do nabrzeża i ewentualnie płyty czołowej zwiększającej powierzchnię styku z kadłubem statku. Odbojnice stożkowe zbudowane są w formie ściętego stożka. Podstawa odbojnicy posiada wbudowany w tworzywo pierścień stalowy służący do mocowania do ściany nabrzeża za pomocą śrub. Elementem absorbującym energię dobijającego statku jest stożkowa ściana tworząca nogę odbojnicy. Odbojnice modułowe stanowią element wykonany z jednolitego bloku tworzywa z wtopionymi stalowymi płytami montażowymi. Ich działanie polega na wygięciu (wyboczeniu) pod wpływem ściskania w kształcie litery S. Wtopione w podstawę i górną część płyty montażowe zapewniają przenoszenie dużych sił podczas obciążeń od cumującego statku. Do konstrukcji odbojnicy wykorzystuje się dwa elementy (nogi) połączone płytą stalową lub z polietylenu o odpowiedniej twardości [1]. Odbojnice cylindryczne wykonywane są z jednolitego tworzywa w postaci wałków o określonych średnicach, zewnętrznej i wewnętrznej, o długościach dobieranych zgodnie z wymaganą energią absorpcji. Charakteryzują się określoną średnicą zewnętrzną i wewnętrzną. Własności tego typu odbojnic zależą od relacji tych parametrów. 4. PROJEKTOWANIE I BADANIE ODBOJNIC MODUŁOWYCH Po wyborze odpowiedniego kształtu odbojnicy obejmującym również określenie wzajemnej relacji wymiarów poszczególnych elementów składowych w oparciu o rozważanie teoretyczne, należy zaprojektować wstępnie kilka wariantów danego typu odbojnicy. Wybór optymalnego kształtu wymaga badań zaprojektowanych wariantów. Przeprowadzone są one w oparciu o modele w odpowiedniej skali. Badania laboratoryjne wykonywane są na maszynie wytrzymałościowej w celu określenia parametrów poszczególnych wariantów siły reakcji, a na tej podstawie energii absorpcji w funkcji ugięcia. Każdy z modeli poddany jest działaniu narastającej liniowo siły. W 2006r wystąpiło zapotrzebowanie na zastosowanie odbojnic typu modułowego na jednym z nabrzeży w Porcie Gdańsk [1]. Do praktycznego zastosowania na nabrzeżu odbojnic typu modułowego wymagane jest zastosowanie dwóch elementów sprężystych połączonych płytą czołową o odpowiedniej konstrukcji i wymiarach wynikających z przedstawionego wcześniej warunku 1915

dopuszczalnego jednostkowego nacisku na poszycie kadłuba statku (1). Rysunek 4 przedstawia przykład takiej odbojnicy. Rys.4. Przykład odbojnicy modułowej z płytą czołową Dla takich założeń wykonano proces projektowania takiego urządzenia w aspekcie elementów składowych dla wyposażenia tego nabrzeża. W etapie pierwszym po zaprojektowaniu kształtu i wymiarów odbojnicy, wykonano badania laboratoryjne dla zaprojektowanego modelu (rys.5). Rys. 5.Obojnica modułowa na stanowisku laboratoryjnym Wyniki przeprowadzonych badań pozwoliły na określenie parametrów odbojnic modułowych wynikających ze zmiany wymiarów i zastosowania materiałów poliuretanowych o określonych parametrach. Do zastosowania takich odbojnic na nabrzeżu dobrano ich parametry i zaprojektowano sposób ich mocowania na nabrzeżu. Wymagało to opracowania, oprócz wymiarów (i stad parametrówpodstawowych wymiarów, siły reakcji i energii absorpcji), sposobu montowania do nabrzeża i płyty czołowej. Składowe elementy (sprężyste) są wykonywane z jednolitego tworzywa z wtopionymi stalowymi płytami montażowymi (rys.6). Wykorzystując wyniki badań, po ich analizie zaprojektowano typoszereg (6 typów) do zastosowania na nabrzeżach podczas cumowania statku w różnych warunkach [1,6]. Kształt tych odbojnic przedstawia rys. 6, a ich podstawowe parametry tabela 3. 1916

Rys.6. Zaprojektowany element odbojnicy modułowej Tab. 3. Podstawowe parametry elementów odbojnic modułowych Typ H[mm] P[mm] Siła reakcji [kn] Energia absorpcji [knm] Źródło:[6] MM 300 300 150 140 13,3 MM 400 400 200 183 22,3 MM 500 500 250 229 33,4 MM 600 600 300 272 40,4 MM 700 700 350 322 73,3 MM 800 800 400 370 83,7 5. PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA ODBOJNIC MODUŁOWYCH Przykładem zastosowania przedstawionej metody doboru i projektowania urządzeń odbojowych do ochrony statku i budowli hydrotechnicznej (nabrzeża) podczas cumowania i postoju jest Wolny Obszar Celny (WOC), zlokalizowany w Basenie Władysława IV w porcie Gdańsk nieopodal wejścia do Kanału Portowego [9]. Strefa wolnocłowa pracuje w systemie całodobowym. Ewidencja towarów wprowadzanych i wyprowadzanych z Wolnego Obszaru Celnego odbywa się przy zastosowaniu systemu informatycznego. Głównym operatorem jest Port Gdański Eksploatacja. Na terenie WOC działają: spedytorzy, liczne agencje celne, firmy kontrolne oraz wielu importerów. Dogodna lokalizacja transportowa stwarza szczególnie korzystne warunki dla prowadzenia wymiany handlowej. W basenie znajdują się nabrzeża WOC I (długość eksploatacyjna 566 [m] i WOC II- 600 [m]). W 2006r. podjęto decyzję o wyposażeniu nabrzeża WOC II w odbojnice modułowe dla statku charakterystycznego o podstawowych parametrach: długość całkowita 160,0 [m], szerokość 23,7 [m] i zanurzenie 8.0 [m] [4]. Do realizacji tego zadania zaprojektowano zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie zaleceniami do projektowania [8] odbojnice modułowe typu 2x MM 800 x 1500 z tarczą czołową 1500x2200 [mm] firmy ZPTS MILANÓWEK. Na rys. 7 przedstawiono zamontowane odbojnice modułowe na nabrzeżu WOC II w Porcie Gdańsk. WNIOSKI Urządzenia odbojowe są ważnym elementem wyposażenia nabrzeży podczas dobijania i postoju statku. Głównym ich zadaniem jest pochłanianie jak największej części energii kinetycznej statku. Poprzez odpowiedni dobór parametrów odbojnic (siły reakcji i energii absorpcji) zapobiega się uszkodzeniu kadłuba statku i nabrzeża. 1917

Rys. 7. Odbojnice modułowe na nabrzeżu WOC II w Porcie Gdańsk Ważnym elementem konstrukcji odbojnicy jest również zapewnienie dopuszczalnego jednostkowego nacisku na poszycie kadłuba statku. Nacisk ten wynika z z faktu, iż statek napiera podczas cumowania na odbojnicę, powodując jej reakcję i oddziaływanie na kadłub. Aktualnie produkowane odbojnice działają na zasadzie absorpcji energii poprzez elementy składowe. Najbardziej efektywne są urządzenia wykorzystujące elementy o dużej sprężystości. Materiałem takim jest guma i jej modyfikacje oraz coraz częściej elastomer poliuretanowy. Dodatkowym czynnikiem polepszającym parametry odbojnicy jest jej konstrukcja z odpowiednio połączonych elementów sprężystych. Pozwala to na zaprojektowanie różnych typów odbojnic o parametrach odpowiednich do warunków cumowania statku. Jednym z typów urządzeń są odbojnice modułowe charakteryzujące się posiadaniem oprócz elementów sprężystych odpowiedniej płyty czołowej je łączącej. Wymiary tej płyty mogą być odpowiednio dobierane do zapewnienia odpowiedniego nacisku na kadłub statku. W artykule przedstawiono metodykę projektowania i badań odbojnic nabrzeżowych typu modułowego. Została ona poparta przykładem zaprojektowania i zastosowania tego typu odbojnic na nabrzeżu w Porcie Gdańsk. Streszczenie W artykule przedstawiono metodę doboru i projektowania urządzeń odbojowych typu modułowego. Głównym ich zadaniem jest ochrona nabrzeża i statku podczas dobijania oraz postoju przy tej budowli. Realizowane jest to poprzez absorbowanie części energii kinetycznej statku oraz zapewnienie odpowiedniego parcia jednostkowego na jego kadłub. Wymaga to zaprojektowania odbojnicy o odpowiednich parametrach. Zależą one od własności materiału sprężystego, z którego wykonane są elementy składowe oraz ich wzajemnego połączenia. Odbojnica modułowa charakteryzuje się dodatkowo zastosowaniem płyty czołowej łączącej te elementy. Projektowanie i dobór odbojnicy polegał na doborze odpowiedniego kształtu i wymiarów elementów składowych. Wykonano badania laboratoryjne w celu określenia parametrów odbojnic. Na tej podstawie zaprojektowano i wykonano urządzenia, które zamontowano na nabrzeżu w Porcie Gdańsk. Design of a modular type fenders Abstract The article presents a method for the selection and design of a modular type fender. Its main task is to protect the quay and the ship during berthing and mooring at these building. This is accomplished by absorbing part of the kinetic energy of the ship and to ensure adequate pressure at the unit on ships hull. This requires design of the fender with the adequate parameters. They depend on the elastic properties of the material from which the components are made and their connection. Modular fender is additional characterized by using a front panel connecting these elements. Design and selection of the fenders were to choose the right shape and dimensions of the components. Laboratory tests were performed to determine the parameters of fenders. On this basis, were designed and manufactured devices that were mounted on the quay 1918

in the Port of Gdańsk. BIBLIOGRAFIA 1. Badania laboratoryjne urządzeń odbojowych modułowych. Sprawozdanie z badań. Akademia Morska w Szczecinie, 2006 2. Guidelines for the Design of Fenders Systems, PIANC-International Navigation Association, Brussels, 2002. 3. Galor, W. Bezpieczeństwo żeglugi na akwenach ograniczonych budowlami hydrotechnicznymi, wyd. FRWSM. Szczecin, 2002. 4. Galor W., Opinia dotycząca oceny warunków, jakie musi spełnić odbojnica ZPTS Milanówek w aspekcie zastosowania na Nabrzeżu WOC II w porcie Gdańsk. Zled. Korp. Bud. DORACO, Gdańsk, 2007. 5. Galor W., (2008), Odbojnice z elastomerów poliuretanowych, Inżynieria Morska i Geotechnika, Nr 6, 2008. 6. Odbojnice Milanówek- ZPTS Poliuretany, Katalog, 2006. 7. Mazurkiewicz B.: Urządzenia odbojowe. Studia i Materiały-Zeszyt nr 16. Politechnika Gdańska, 1991. 8. Morskie budowle hydrotechniczne-zalecenia do projektowania i wykonania Z1-Z45, Wyd. Fundacja Promocji Przemysłu Okrętowego i Gospodarki Morskiej, Gdańsk, 2008. 9. www.portgdansk.pl 10. Vasco Costa F. The berthing ship- the effect of impact on the design of fenders and other structures. The Dock & Harbour Authority, July 1964. 1919