AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE CENTRUM INŻYNIERII RUCHU MORSKIEGO wydano przy współpracy Fundacji Rozwoju Akademii Morskiej w Szczecinie ANALIZA NAWIGACYJNA STANOWISKA POSTOJOWEGO HOLOWNIKÓW DO OBSŁUGI GAZOWCÓW LNG W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE Praca naukowo-badawcza SZCZECIN 2015 korekta 11.08.2015 r. (po uwzględnieniu uwag Urzędu Morskiego w Szczecinie)
Praca napisana pod kierunkiem dr inż. st.of. Macieja Gucmy Wykonawcy: Dr hab. inż. st.of. Jarosław Artyszuk. Prof. nadzw. AM w Szczecinie dr inż. Rafał Gralak dr inż. st.of. Maciej Gucma prof. dr hab. inż. kpt.ż.w. Stanisław Gucma mgr inż. of.wacht. Bartosz Muczyński 2
Spis treści WSTĘP... 4 1. WARUNKI BEZPIECZNEJ EKSPLOATACJI JEDNOSTEK UCZESTNICZĄCYCH PRZY MANEWRACH WEJŚCIA I WYJŚCIA ORAZ POSTOJU W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE... 5 2. OKREŚLENIE PARAMETRÓW HOLOWNIKÓW I STATKÓW POŻARNICZYCH PRZEWIDZIANYCH DO OBSŁUGI GAZOWCÓW LNG W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE... 7 2.1. Holowniki przewidywane do obsługi gazowców LNG... 7 2.1.1. Zestawienie holowników do obsługi gazowców LNG w Świnoujściu... 7 2.1.2. Parametry manewrowe holowników... 8 2.2. Statki pożarnicze przewidziane do obsługi gazowców... 9 3. OKREŚLENIE BEZPIECZNYCH OBSZARÓW MANEWROWYCH JEDNOSTEK PODCHODZĄCYCH DO STANOWISKA POSTOJOWEGO HOLOWNIKÓW W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE... 12 3.1. Określenie minimalnych głębokości na podejściu i przy stanowisku postojowym holowników... 12 3.1.1. Rezerwa wody pod stępką podczas cumowania (postoju) charakterystycznych holowników przy stanowisku postojowym... 13 3.1.2. Rezerwa wody pod stępką podczas szybkiego przejścia charakterystycznych holowników od stanowiska postojowego do gazowca LNG... 13 3.1.3. Określenie minimalnych głębokości przy stanowisku postojowym holowników i na podejściu do niego 14 3.2. Określenie bezpiecznych obszarów manewrowych holowników i statku pożarniczego podchodzących do stanowiska postojowego holowników... 14 3.2.1. Metoda cumowania burtą do nabrzeża.... 14 3.2.2. Metoda cumowania rufą lub dziobem do nabrzeża.... 15 3.2.3. Bezpieczna szerokośd podejścia do stanowiska postojowego holowników.... 15 4. PARAMETRY STANOWISKA POSTOJOWEGO HOLOWNIKÓW I PODEJŚCIE DO NIEGO W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE... 16 4.1. Dostępny akwen żeglugowy stanowiska postojowego holowników oraz podejścia do niego w Porcie Zewnętrznym Świnoujście... 16 4.2. Wyposażenie stanowiska postojowego holowników... 18 4.2.1. Wyposażenie cumownicze... 18 4.2.2. Wyposażenie odbojowe... 19 4.2.3 Wyposażanie inne... 20 4.2.4 Wybór wariantu lokalizacji nabrzeża postojowego... 20 LITERATURA... 23 3
WSTĘP Praca została wykonana na zlecenie Zarządu Morskich Portów Szczecin i Świnoujście S.A. Cel pracy 1. Określenie lokalizacji i parametrów stanowiska postojowego holowników i jednostek strażackich do obsługi gazowców LNG w Porcie Zewnętrznym Świnoujście przy nabrzeżu niskim. 2. Określenie parametrów systemów cumowniczego i odbojowego stanowiska postojowego holowników. Plan pracy 1. Określenie warunków eksploatacji holowników oraz jednostek strażackich do obsługi gazowców LNG w Porcie Zewnętrznym Świnoujście. 2. Określenie ilości, rodzaju i charakterystyk manewrowych holowników do obsługi gazowców LNG w Porcie Zewnętrznym Świnoujście. 3. Określenie lokalizacji i parametrów stanowisk postojowych holowników takich jak: długość linii cumowniczych; minimalna głębokość przy stanowisku postojowym (nabrzeże niskie). 4. Określenie bezpiecznych obszarów manewrowych holowników podchodzących do stanowiska postojowego: minimalne głębokości; bezpieczne obszary manewrowania podejścia i cumowania. 5. Określenie parametrów systemów cumowniczych i odbojowych stanowiska postojowego. 4
1. WARUNKI BEZPIECZNEJ EKSPLOATACJI JEDNOSTEK UCZESTNICZĄCYCH PRZY MANEWRACH WEJŚCIA I WYJŚCIA ORAZ POSTOJU W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE 1. Jednostki uczestniczące przy manewrach wejścia, wyjścia i postoju gazowców LNG. Przy manewrach wejścia, wyjścia i postoju gazowca LNG typu Q-Flex uczestniczą (zgodnie z Przepisami Portowymi) następujące jednostki: holowniki 5 jednostek; statek pożarniczy (lub holownik z klasą FIFI 1); łodzie cumownicze 2 szt; jednostka eskortująca. W porcie zewnętrznym Świnoujście musi być zabezpieczony postój holowników i statku pożarniczego pracujących w reżimie stand-by oraz łodzi cumowniczych. Przy określaniu parametrów stanowisk postojowych holowników i statku pożarniczego oraz ich bezpiecznych obszarów manewrowych należy posługiwać się pojęciem jednostki charakterystycznej. Statkiem charakterystycznym nazywamy jednostkę maksymalną z punktu widzenia bezpieczeństwa nawigacji, której parametry eksploatacyjne określono na poziomie średnio maksymalnym (średnia z maksymalnych): 1.1. Charakterystyczne holowniki wykorzystywane do obsługo gazowców LNG w Porcie Zewnętrznym Świnoujście wg Przepisów Portowych (Rozdział XII): 1. Wejście gazowca LNG do portu: dwa holowniki o uciągu minimum 80t typ napędu - 2 pędniki azymutalne: L c =40m;B=14,0m;T=6,5m trzy holowniki o uciągu minimum 45t typ napędu - 2 pędniki azymutalne: L c = 32 m; B = 11,0 m; T = 5,0 m 2. Rozładunek i postój gazowca LNG w porcie: dwa holowniki o uciągu minimum 80t jw. 3. Wyjście gazowca LNG z portu: dwa holowniki o uciągu minimum 80t jw. 1.2. Charakterystyczny statek pożarniczy do asysty gazowców LNG w Porcie zewnętrznym Świnoujście (wg Przepisów Portowych) wykorzystywany jest podczas wejścia, postoju i wyjścia gazowca LNG. Jego parametry można określić następująco: L c = 35 m; B = 12,0 m; T = 5,0 m Typ napędu - 2 śruby nastawne. 2. Warunki eksploatacji jednostek: 2.1. Podczas postoju gazowca LNG w Porcie Zewnętrznym Świnoujście statek pożarniczy i 2 holowniki o uciągu minimum 80t muszą pozostawać w natychmiastowej gotowości (stand-by) i muszą mieć samodzielne stanowiska postojowe. 2.2. Pozostałe holowniki mogą cumować alongside lub cumować w Porcie Świnoujście. Wystarczy tu jedno stanowisko postojowe. 2.3. Należy przewidzieć stanowisko postojowe dla łodzi cumowniczych. Analizowany obszar przedstawiono na Rys. 1.1 5
Rys. 1.1 Analizowany obszar 6
2. OKREŚLENIE PARAMETRÓW HOLOWNIKÓW I STATKÓW POŻARNICZYCH PRZEWIDZIANYCH DO OBSŁUGI GAZOWCÓW LNG W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE 2.1. Holowniki przewidywane do obsługi gazowców LNG 2.1.1. Zestawienie holowników do obsługi gazowców LNG w Świnoujściu Holowniki przewidziane do asysty holowniczej gazowców LNG cumujących w Porcie Zewnętrznym Świnoujście (oficjalny usługodawca - firma Fairplay) przedstawiono w Tabeli2.1. Tabela 2.1. Parametry techniczno-eksploatacyjne holowników do obsługi gazowców LNG w Świnoujściu ( 45t BP) firma Fairplay Nazwa Fairplay IX (XI) Fairplay-31 Uran Centaur II Heros rok budowy [-] 2015 2009 2001 2007 1998 L C [m] 29.67 39.00 30.82 31.2 30.23 L PP [m] 26.91 37.25 27.2 28.1 (szac.) 27.2 (szac.) B max [m] 14.20 (szac.) 13.0 10.20 10.8 9.58 T max [m] 6.30 6.30 4.70 4.8 4.42 T [m] 3.36 5.50 3.45 (dok.) - - D [t] 770 (szac.) 1539 (sea-web) 577 (dok.) 620 (szac.) 550 (szac.) prędkość [w] 12.5 14.1 (maks.) 13.2 /12.4 (serw.) 14.0 / 13.3 (serw.) 10.3 uciąg [t] 87 90 54.4 45.8 45 moc [kw/km] 2x2240kW+1x1460kW = 5940 kw 2x2652kW = 5304kW (2x 2x1687kW = 3374 KW 2x1425kW = 2850 KW (2x3046KM+1x1985KM 3606KM=7212KM) (2x2294KM (2x1937KM = 8077KM) = 4588 KM) = 3874 KM) 2x1413kW = 2826 KW (2x1921KM = 3842 KM) typ napędu 2x pędnik azymutalny 2x pędnik azymutalny 2x pędnik azymutalny 2x pędnik azymutalny 2x pędnik azymutalny położenie przód tył tył tył tył napędu producent/marka Schottel Schottel Aquamaster Schottel Aquamaster napędu typ pędnika FPP w dyszy (szac.) FPP w dyszy FPP w dyszy FPP w dyszy FPP w dyszy napęd pomocniczy - dziobowy ster strumieniowy 2.8t (200kW/272KM) (szac.) (szac.) - - - typ holownika traktor ASD ASD ASD ASD (potocznie) obecna w odbiorze Niemcy Świnoujście Gdynia Gdynia lokalizacja (2015-05-20) inne funkcje - AHTS - - - Oznaczenia: FPP - śruba o stałym skoku, AHTS - ang. anchorhandling, towage and supply. 7
Uwaga: informacje w tabeli pochodzą ze strony internetowej firmy Fairplay: www.fairplay-towage.com, posiadanej dokumentacji stoczniowej jednostek oraz bazy internetowej LR/IHS: www.sea-web.com, podana wyporność jest szacunkowa wg obliczeń zespołu autorskiego. 2.1.2. Parametry manewrowe holowników Średnia głębokość w rejonie docelowego nabrzeża około 7m. Średnie zanurzenie projektowe jednostek, tzn. do stępki (bez uwzględnienia trymu, wystających pędników i płetwy stabilizującej, ang. skeg), wynosi około 3.50m, z wyjątkiem Fairplay-31, który posiada 5.50m. Średnie zanurzenie projektowe jest potrzebne do wyznaczenia wyporności jednostek. Wielkość płytkowodzia, charakteryzowana stosunkiem h/t (h- głębokość, T- zanurzenie średnie projektowe), przyjmuje średnie wartości 2.0, z wyjątkiem Fairplay-31 dającym 1.27. Ta ostatnia, dość niska wartość wpływa istotnie na manewrowość tego holownika, zwiększając masy towarzyszące i siły hydrodynamiczne na kadłubie trudniej jest wyhamować, ale i trudniej jest przyspieszyć ten holownik w zakresie ruchu liniowego i obrotowego. Przy danej prędkości bocznej podczas kontaktu z urządzeniami odbojowymi jednostka może posiadać większą niż pozostałe holowniki energię kinetyczną. Przyczyniają się do tego również duże rozmiary i wyporność holownika (2-3 krotnie wyższa niż pozostałych). Holowniki z napędem azymutalnym (dziób - traktor, rufa - ASD) posiadają nieograniczone możliwości manewrowe, również w zakresie manewrowania swobodnego, tzn. bez asysty holowniczej w trybie pchania czy ciągnięcia. Jest to istotne podczas cumowania do nabrzeża, jak w niniejszym studium. Wymagają jednak odpowiednich umiejętności manewrowania od szyprów, nabywanych w drodze szkolenia i praktyki [SCE 2001; Slesinger 2010]. Przy odpowiedniej taktyce manewrowania w rejonie docelowego nabrzeża (celem zacumowania jednostki) różnice między holownikami wymienionymi w Tabeli2.1 zdają się zacierać, choć względnie większe trudności powinien doświadczać holownik Fairplay-31. Jego obszar manewrowania będzie też większy - na kierunku równoległym do nabrzeża, w bezpośredniej bliskości lub nieco dalej od nabrzeża, rozmiar obszaru manewrowego będzie rzędu długości statku, tj. 40m, zamiast 30m w przypadku pozostałych holowników. Proste manewry dla maksymalnej prędkości (oczywiście rzadko stosowanej w obszarze portu) oraz dla maksymalnych nastaw pędników wg Tabeli 2.2 [FT 2012] dają: średnicę cyrkulacji rzędu 1L (jedna długość statku), drogę hamowania z maksymalnej prędkości (rzędu 12-14w) również średnio 1L. Wartości Tabeli2.2 podane dla holownika traktorowego VWT (z pędnikiem Voith- Schneidera) są również reprezentatywne dla holownika z napędem azymutalnym, zarówno dziobowym (traktor), jak i rufowym (ASD). Dostępna światowa literatura przedmiotu praktycznie nie podaje parametrów manewrowania swobodnego holowników, ani metod ich prognozy. To czyni informacje Tabeli 2.2 jeszcze bardziej cennymi. W dużej mierze brak danych o parametrach manewrowania swobodnego holowników wynika z: ich podobnych wartości; nieistotności różnic ilościowych z punktu widzenia podstawowych funkcji holownika oraz innych, bardziej złożonych możliwych manewrów holowników z podwójnymi pędnikami azymutalnymi (chodzi szczególnie o tzw. 'crabbing', t.j. czysty ruch poprzeczny), które są zupełnie niedostępne dla morskich statków handlowych, np. [SCE 2001; Slesinger 2010]; trudności w pomiarach ze względu na skalę czasu (kilkanaście sekund do pół minuty) i małe rozmiary liniowe cyrkulacji oraz hamowania; próby morskie holowników często pomijają średnicę cyrkulacji z maksymalnej lub zerowej prędkości, szeroko dostępne zdjęcia lub filmy z prób dowodzą jednak średnicy cyrkulacji rzędu 1L; próby holownika URAN 8
wykazały czas i drogę hamowania z prędkości maksymalnej przy obrocie pędników o 180 na poziomie 10s i 1L, co pokrywa się, a nawet przekracza wskazania Tabeli 2.2. Tabela 2.2. Typowe parametry manewrowe holownika z napędem VSP (Voith-Schneider) L c =34m wg [FT 2012] (UWAGA red.: praktycznie odpowiada osiągom holownika ASD) 2.2. Statki pożarnicze przewidziane do obsługi gazowców Zarząd Morskich Portów Szczecin i Świnoujście ogłosił przetarg na zakup holownika statku pożarniczego z klasą pożarową FIF1 dla Portowej Służby Ratowniczej Zarządu Morskich Portów Szczecin i Świnoujście S.A. Holownik statek pożarniczy musi być fabrycznie nowy. Statek będzie posiadał dokumenty instytucji klasyfikującej oraz klasę pożarową nie niższą niż FireFighting 1 zgodną z wymogami tej instytucji. Instytucja klasyfikująca (towarzystwo) musi być członkiem Międzynarodowego Zrzeszenia Towarzystw Klasyfikacyjnych (IACS) bądź posiadać uznanie Europejskiej Agencji ds. Bezpieczeństwa (EMSA). Rejon żeglugi: Statek przeznaczony jest do żeglugi po Morzu Bałtyckim oraz po morzach otwartych w odległości do 50Mm od najbliższego miejsca schronienia i w odległości do 100Mm pomiędzy najbliższymi miejscami schronienia. 9
Parametry techniczno - konstrukcyjne: Parametry główne: Długość całkowita Szerokość Zanurzenie Prędkość maksymalna 32-40 m 11-14 m 4-6 m 12-14 węzłów Pojemność zbiorników: Zbiorniki paliwa 200-300 m 3 Zbiorniki wody słodkiej 40-60 m 3 Olej smarny 3,5-5,0 m 3 Olej hydrauliczny 3-5,0 m 3 Zbiornik środka pianotwórczego 10-30 m 3 Zbiornik na ścieki 4-5 m 3 Załoga nawigacyjno - maszynowa i pożarnicza: 8-12 osób Wyposażenie pokładowe: Urządzenie Przeładunkowe: Żuraw pokładowy o składanym wysięgniku z napędem elektrohydraulicznym. Maksymalny udźwig około 6 t. Maksymalny wysięg 12 m przy udźwigu około 1,0 t. Sterowanie lokalne. Urządzenie Ratunkowe: W skład wyposażenia ratunkowego będą wchodziły: - łódź ratownicza dla 6-10 osób wraz z żurawikiem do opuszczania/podnoszenia łodzi, - wyposażenie ratunkowe zgodnie z wymaganiami konwencji SOLAS, przepisami instytucji klasyfikacyjnej i wymaganiami Państwa Bandery. Zakres temperatur pracy: Temperatura powietrza - +40-20 o C Temperatura wody morskiej - +30-0 o C Klimatyzacja: Temperatura w okresie letnim: na zewnątrz +40 o C wewnątrz +25 o C w okresie zimowym: na zewnątrz -15 o C wewnątrz + 20-21 o C Układ napędowy: Silnik główny - 2 silniki wysokoprężne, każdy o mocy od 500 do 1500 kw, - łapacze iskier tłumiki, - wstępne podgrzewanie i smarowanie silnika. Napęd Układ napędowy stanowią dwa pędniki azymutalne, wyposażone w śruby umieszczone w dyszach. Każdy pędnik będzie połączony z silnikiem spalinowym poprzez linię wałów. Silniki pomocnicze: - 2 silniki wysokoprężne, każdy o mocy od 50 do 200 kw, - łapacze iskier tłumiki. 10
Urządzenie holownicze: Wciągarka lub hak holowniczy. System pożarowy wodno-pianowy: Zgodny z wymaganiami towarzystwa certyfikującego oferowanej jednostki dla klasy FIRE FIGHTING 1. Wyposażenie różne: - urządzenia ratunkowe, nawigacyjne i sygnałowe zgodne z wymaganiami konwencji SOLAS, przepisami instytucji klasyfikacyjnej i wymaganiami Państwa Bandery, - wyposażenie pożarnicze zgodne z wymaganiami konwencji SOLAS i przepisami instytucji klasyfikacyjnej i wymaganiami Państwa Bandery, - wyposażenie ochrony środowiska zgodne z wymaganiami konwencji MARPOL, przepisami instytucji klasyfikacyjnej i wymaganiami Państwa Bandery. Przedmiot zamówienia zostanie przekazany przez Wykonawcę Zamawiającemu łącznie na następujących warunkach: 1) całkowicie i zawsze na wodzie (AlwaysAfloat); 2) w bezpiecznym porcie przy bezpiecznym nabrzeżu, zawsze dostępnych (Safe Port &SafeBerth, AlwaysAccesible); 3) w pełni zatankowany paliwem spełniającym wymagania konwencji MARPOL do żeglugi po terenie Morza Bałtyckiego (prawidło nr 12) oraz ochrony środowiska stosowane w porcie odbioru Przedmiotu Zamówienia, na akwenach wodnych znajdujących się pomiędzy portem odbioru Przedmiotem Zamówienia a morzem otwartym, na morzu otwartym, na akwenach wodnych znajdujących się pomiędzy morzem otwartym a portami przeznaczenia Przedmiotu Zamówienia (Porty w Szczecinie i Świnoujściu, Polska) oraz w portach przeznaczenia Przedmiotu Zamówienia; 4) z pełnym zapasem oleju smarnego, oleju hydraulicznego, wody słodkiej, środka pianotwórczego i innych płynów, paliw i olejów koniecznych do prawidłowej eksploatacji Przedmiotu Zamówienia; 5) w pełni wyposażony, z kompletem dokumentów i zezwoleń, całkowicie przygotowany i zdolny do żeglugi morskiej i oceanicznej w celu dotarcia powszechnie wykorzystywanymi szlakami morskimi do portów przeznaczenia Przedmiotu Zamówienia; 6) spełniający wymagania i zgodny z przepisami warunkującymi zarejestrowanie Przedmiotu Zamówienia pod polską flagą, w polskiej administracji bandery. 11
3. OKREŚLENIE BEZPIECZNYCH OBSZARÓW MANEWROWYCH JEDNOSTEK PODCHODZĄCYCH DO STANOWISKA POSTOJOWEGO HOLOWNIKÓW W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE 3.1. Określenie minimalnych głębokości na podejściu i przy stanowisku postojowym holowników Bezpieczną głębokość na podejściu do stanowiska postojowego holowników i przy tym stanowisku określono wychodząc z następujących założeń: maksymalne zanurzenie jednostek podchodzących do stanowiska postojowego holowników posiadają holowniki charakterystyczne, które wynosi T = 6,5 m; holowniki na podejściu do nabrzeża w sytuacjach awaryjnego wyjścia mogą poruszać się prędkością V = 12 węzłów (wynika to z charakterystyk akceleracyjnych holownika i długości podejścia); minimalny stan wody w Świnoujściu, przy którym eksploatowane są gazowce LNG wynosi 5 = -1,0 m. W badanym przypadku rezerwę wody pod stępką określa się metodą elementów składowych [Gucma S. i inni 2015]. Metoda elementów składowych polega na określeniu i zsumowaniu szeregu elementów składowych. Rezerwę wody pod stępką można podzielić na dwie części składowe: rezerwę statyczną s i rezerwę dynamiczną d, a w związku z tym powyższy warunek przyjmie postać [Gucma S.2001]: = s + d +δ gdzie: δ błąd oceny poprawek [m]. Rezerwa statyczna nie zależy od ruchu statku i jest stała dla danego akwenu. Jej elementami składowymi są: 1 rezerwa wody na błąd sondaży, zależna od głębokości akwenu; 2 rezerwa nawigacyjna, spowodowana nieciągłością sondaży; 3 rezerwa na zamulenie, zależna od akwenu pływania; 4 rezerwa wody na błąd określenia wysokości pływu, zależna od akwenu pływania; 5 rezerwa na błąd określenia stanu wody, spowodowana wahaniami poziomu zwierciadła wody w stosunku do zera mapy; 6 rezerwa na błąd określenia zanurzenia statku, zależna od typu statku; 7 rezerwa na błąd oceny przechyłu statku, zależna od jego parametrów. Natomiast elementami składowymi rezerwy dynamicznej są: 8 rezerwa wody na osiadanie statku w ruchu, zależna od prędkości statku, jego zanurzenia oraz głębokości akwenu; 9 rezerwa wody na falowanie morza zależna od parametrów falowania i statku. 12
3.1.1. Rezerwa wody pod stępką podczas cumowania (postoju) charakterystycznych holowników przy stanowisku postojowym Rezerwę wody pod stępką charakterystycznych holowników podczas cumowania (postoju) przy stanowisku postojowym przedstawiono w Tabeli 3.1. Tabela 3.1. Minimalna rezerwa wody pod stępką przy stanowisku postojowym holowników Elementy składowe rezerwy Wielkość rezerwy [m] 1 0,15 2 0,2 3 0,1 4 0 5 1,25 6 0,1 7 0,1 8 0 9 0 i 1,90 3.1.2. Rezerwa wody pod stępką podczas szybkiego przejścia charakterystycznych holowników od stanowiska postojowego do gazowca LNG Rezerwę wody pod stępką charakterystycznych holowników podczas szybkiego przejścia od stanowiska postojowego do gazowca LNG wymagającego natychmiastowej asysty przedstawiono w Tabeli 3.2. Tabela 3.2. Minimalna rezerwa wody pod stępką na podejściu do stanowiska postojowego holowników przy prędkości 10 węzłów Elementy składowe rezerwy Wielkość rezerwy [m] 1 0,15 2 0,2 3 0,1 4 0 5 1,25 6 0,1 7 0,1 8 0,5 9 0 i 2,40 13
3.1.3. Określenie minimalnych głębokości przy stanowisku postojowym holowników i na podejściu do niego Minimalną głębokość przy stanowisku postojowym holowników określono według zależności: wynosi ona: h min = T + i h min = 8,4 m stanowisko postojowe Minimalna głębokość na torze podejściowym wynosi odpowiednio: h min = 8,9 m tor podejściowy od strony obrotnicy 3.2. Określenie bezpiecznych obszarów manewrowych holowników i statku pożarniczego podchodzących do stanowiska postojowego holowników Określając bezpieczny obszar manewrowy holowników i statku pożarniczego cumujących do stanowiska postojowego holowników uwzględniono parametry holowników i statku pożarniczego ich charakterystyki manewrowe oraz pracę w sytuacjach awaryjnych, czyli: postój przy nabrzeżu holowniczym w reżimie natychmiastowej gotowości (stand-by) w ekstremalnych warunkach hydrometeorologicznych (wiatr do 23 m/s); awaryjne odcumowanie i podejście do gazowca LNG stojącego przy stanowisku rozładunkowym (Terminal LNG) w ekstremalnych warunkach hydrometeorologicznych (wiatr do 23 m/s). Omawiane holowniki o uciągu rzędu 80-90 ton oraz przewidziany do eksploatacji statek pożarniczy (holownik statek pożarniczy) posiadają następujące charakterystyki: 360 o sterowanie siłą uciągu; średnicę cyrkulacji równą długości jednostki. Z tego względu przyjęte są dwie metody postoju holowników w reżimie natychmiastowej gotowości (stand-by) z możliwością awaryjnego odcumowania: 1. Metoda cumowania burtą do nabrzeża. 2. Metoda cumowania rufą lub dziobem do nabrzeża. Poniżej przedstawiono bezpieczne obszary manewrowe holowników i statku pożarniczego określone tymi metodami. 3.2.1. Metoda cumowania burtą do nabrzeża. Bezpieczny obszar manewrowy jednego holownika lub statku pożarniczego stojącego burtą przy nabrzeżu holowniczym w reżimie natychmiastowej gotowości wynosi: l 1 1,5 L c ; b 1 2 L c Bezpieczny obszar manewrowy dla dwóch holowników i statku pożarniczego przy stanowisku postojowym odpowiednio wynosi: l 180 m ; b 80 m 14
gdzie minimalna długość linii nabrzeża wynosi: l nab 180 m 3.2.2. Metoda cumowania rufą lub dziobem do nabrzeża. Metoda ta jest stosowana tylko w przypadku jednostek, których stosunek długości do szerokości jest mniejszy od 4, czyli: L c B 4 W przypadku cumowania w reżimie natychmiastowej gotowości metoda ta pozwala na szybsze odcumowanie w sytuacjach awaryjnych w porównaniu z metodą cumowania burtą do nabrzeża. Bezpieczny obszar manewrowy jednego holownika lub statku pożarniczego stojącego rufą lub dziobem przy nabrzeżu holowniczym w reżimie natychmiastowej gotowości wynosi: l 1 3B ; b 1 2 L c Bezpieczny obszar manewrowy dla 2 holowników i statku pożarniczego przy stanowisku postojowym odpowiednio wynosi: gdzie minimalna długość linii nabrzeża wynosi: l 120 m ; b 80 m l nab 120 m 3.2.3. Bezpieczna szerokość podejścia do stanowiska postojowego holowników. Bezpieczną szerokość podejścia do stanowiska postojowego charakterystycznego holownika określono uwzględniając jego pracę w systemie awaryjnego podejścia do gazowca w ekstremalnych warunkach hydrometeorologicznych. Szerokość ta uniemożliwia zablokowanie podejścia przez holownik lub statek pożarniczy, który wszedł na mieliznę podczas wyjścia (d 1,5 L c ). Wynosi ona: czyli: d = 4 B d 60 m 15
4. PARAMETRY STANOWISKA POSTOJOWEGO HOLOWNIKÓW I PODEJŚCIE DO NIEGO W PORCIE ZEWNĘTRZNYM ŚWINOUJŚCIE 4.1. Dostępny akwen żeglugowy stanowiska postojowego holowników oraz podejścia do niego w Porcie Zewnętrznym Świnoujście Lokalizacja i parametry akwenu żeglugowego określono wykorzystując następujące kryteria: minimalnej bezpiecznej głębokości przy nabrzeżu i na podejściu; parametrów bezpiecznych obszarów manewrowych podejścia i cumowania/odcumowania; minimalnego czasu podejścia holowników do gazowca LNG; bezpiecznego postoju holowników; możliwości rozbudowy nabrzeża postojowego (docelowo obsługa 2 gazowców LNGC na raz); bezpiecznej odległości od cumującego gazowca LNGC (strefa 550m przy promieniowaniu cieplnym max 5.0 kw/m 2 ); minimalizacji kosztów pogłębienia. Uwzględniając powyższe kryteria określono lokalizację stanowiska postojowego holowników wraz z podejściem do niego (Rys. 4.1) oraz określono parametry dostępnych akwenów żeglugowych: Długość linii cumowniczej l nab = 200 m. Dostępny obszar żeglugowy przy stanowisku postojowym: głębokość h = 8,5 m; długość (wzdłuż linii nabrzeża) l = 200 m; szerokość b = 80 m. Dostępny akwen żeglugowy podejścia do stanowiska postojowego holowników: głębokość h = 9,0 m; szerokość d = 60 m. Dostępny akwen żeglugowy dla stanowiska postojowego przedstawiono na rysunku 4.1 dla wariantu 1. Alternatywnie oszacowano parametry akwenu żeglownego dla przystosowania podejścia do nabrzeża niskiego znajdującego się na łuku falochronu (sekcje 72-78). Wskazaną lokalizację stanowiska postojowego holowników wraz z podejściem do niego przedstawiono na Rys. 4.2 oraz określono parametry dostępnych akwenów żeglugowych: Długość linii cumowniczej l nab = 118 m. Dostępny obszar żeglugowy przy stanowisku postojowym: głębokość h = 8,5 m; długość (wzdłuż linii nabrzeża) l = 118 m; szerokość b = 80 m. Dostępny akwen żeglugowy podejścia do stanowiska postojowego holowników: głębokość h = 9,0 m; szerokość d = 60 m. 16
Rys. 4.1. Dostępny akwen żeglugowy stanowiska postojowego holowników oraz podejście(wariant 1) Dla wariantu 1 prace pogłębiarskie będą polegały na wykształtowaniu skarp na granicach akwenu żeglugowego, a urobek szacowany wynosi: akwen żeglugowy (h=8.5m) - 40000 m 3 akwen żeglugowy (h=9m) - 24000 m 3 razem szacowany urobek - 64 000 m 3 17
Rys. 4.2. Dostępny akwen żeglugowy stanowiska postojowego holowników oraz podejście (WARIANT 2) Dla wariantu 2 prace pogłębiarskie będą polegały na wykształtowaniu skarp na granicach akwenu żeglugowego a urobek szacowany wynosi: akwen żeglugowy (h=8.5m) - 43200 m 3 akwen żeglugowy (h=9m) 30 000 m 3 razem szacowany urobek - 73 200 m 3 Różnica urobku pomiędzy wariantami wynosi ok. 10000 m 3 na korzyść wariantu 1.Utrzymanie akwenu w późniejszym okresie będzie droższe dla wariantu 2. 4.2. Wyposażenie stanowiska postojowego holowników Stanowisko postojowe dla typowych jednostek (holowników) musi zapewniać bezpieczny postój w warunkach jak dopuszczonych dla gazowca LNG, oraz łatwą dostępność do jednostek z nabrzeża. 4.2.1. Wyposażenie cumownicze Wariant 1 Stanowisko cumownicze należy wyposażyć w polery cumownicze rozmieszczone w odległości co 15-20 m, o nośności m.in. 30 ton (300 kn). 18
Taktyka cumowania holowników przewiduje postój rufą lub dziobem do nabrzeża w wysokim stand-by. Taka taktyka cumowania umożliwia prawie natychmiastowe wyruszenie do asysty holowniczej do tankowca LNG. Wariant 2 Stanowisko postojowe jest wyposażenie w urządzania cumownicze jak na rysunku poniżej 4.3 Rys. 4.3 Wyposażanie nabrzeża (Wariant 2) Urządzania zainstalowane na tzw. przystani niskiej spełniają wymogi bezpiecznego postoju dwóch holowników i statku pożarniczego rufą lub dziobem do nabrzeża. 4.2.2. Wyposażenie odbojowe Wariant 1 Nabrzeże zapewnia dopuszczalne obciążanie użytkowe 30kN/m2. Nabrzeże należy wyposażyć w odbojnice korytkowe, płytowe lub opony rozmieszczone w odległości co 5 m. Opcjonalnie może wyposażyć nabrzeże w ukośne odbojnice belkowe 300 x 300 co ok 2.0 m, podobnie jak to zrobiono na tzw. nabrzeżu niskim (sekcje 72-78) falochronu (rys. 4.3). Wariant 2. Nabrzeże wyposażone jest w odbojnice belkowe ukośne (pod kątem 45 ) 300x300 mm, w rozstawie co ok. 2,0 m, (por. rys. 4.4) 19
Rys. 4.4 Wyposażenie stanowiska postojowego przy tzw. nabrzeżu niskim. 4.2.3 Wyposażanie inne Wariant 1 wymaga wstawienia jednej pławy świetlnej (patrz rys. 4.1). Taktyka manewrowania będzie się opierała na podejściu prostopadle do nabrzeża trzymając po lewej burcie granice narzutu kamiennego, który będzie jednocześnie granicą stanowiska postojowego. W wariancie 2 należy wstawienie trzech pław świetlnych (rys. 4.2). 4.2.4 Wybór wariantu lokalizacji nabrzeża postojowego Analiza porównawcza lokalizacji nabrzeża postojowego dla holowników obejmuje następujące kryteria: 1. minimalnej bezpiecznej głębokości przy nabrzeżu i na podejściu: a. dla obu wariantów można uzyskać docelową głębokość przy nabrzeżu h=8.5m i toru podejściowego h=9.0m ; 2. parametrów bezpiecznych obszarów manewrowych podejścia i cumowania/odcumowania: a. obydwa warianty lokalizacji zapewnią wystarczające szerokości dostępnego akwenu żeglugowego, b. wariant 2 nie gwarantuje minimalnej wymaganej długości linii cumowniczej (L=180m) oraz nie pozwala na dalszą rozbudowę długości linii cumowniczej bez istotnych dostosowań nabrzeża. Nie pozwoli to na zwiększenie ilości cumujących holowników w przypadku zwiększenia asysty związanej z rozbudową terminalu o drugie stanowisko postojowe LNGC; 3. minimalnego czasu podejścia holowników do gazowca LNG: a. obydwa warianty lokalizacji znajdują się w porcie zewnętrznym i czas potrzebny na przybycie holownika od wezwania do asysty nie jest większy niż 5 min; 4. bezpiecznej odległości od cumującego gazowca LNGC (strefa 550m przy promieniowaniu cieplnym max 5.0 kw/m2): 20
a. wariant 1 znajduje się poza strefą 550 m od planowanego nabrzeża rozładunkowego LNGC nr 2 (por. rys. 4.5), b. wariant 2 znajduje się w strefie zagrożenia o promieniu 550m (gdzie promieniowanie cieplne wynosi 5.0 kw/m 2 ); 5. bezpiecznego postoju holowników: a. obydwa warianty gwarantują bezpieczny postój holowników, b. warunkiem adaptacji nabrzeża w wariancie nr 1 jest wyposażenie go zgodnie z rozdz. 4.2., c. w wariancie 2 możliwy jest postój (stand by holowników) maksymalnie 3 (cumowane rufą) i 2 (cumowane alongside), d. wariant1 dodatkowo umożliwia dowolną rozbudowę i niskonakładowe zwiększenie ilości stacjonujących holowników (w kontekście rozbudowy terminalu). Wariant 2 jest ograniczony w tym zakresie, a rozbudowa będzie wiązała się z dużymi kosztami; 6. awaryjne odcumowanie holowników: a. obydwa warianty gwarantują bezpieczne manewrowanie w sytuacjach awaryjnych - awaryjne odcumowanie i podejście do gazowca LNG; 7. minimalizacji kosztów pogłębienia: a. pogłębienie stanowiska dla wariantu 1 charakteryzuje się mniejszym urobkiem o ok. 10 000 m 3 w odniesieniu do wariantu 2. 21
Rys. 4.5 Wariant 1 i 2 lokalizacji stanowiska postojowego dla holowników w porcie zewnętrznym w Świnoujściu. Zaznaczona strefa 550 m od stanowiska rozładunkowego nr 1 LNG oraz planowanego nabrzeża rozładunkowego LNG nr 2. 22
LITERATURA 1. FT: A note on mathematical modelling of tugs. Doc. no. 3396-2, Force Technology, Brondby (DK), http://www.forcetechnology.com, 2012. 2. Gucma S. (2001): Inżynieria ruchu morskiego. Wydawnictwo: Okrętownictwo i Żegluga, Gdańsk. 3. Gucma S. i inni (2015): Morskie drogi wodne - projektowanie i eksploatacja w ujęciu inżynierii ruchu morskiego. Wydawnictwo: Fundacja Promocji Przemysłu Okrętowego i Gospodarki Morskiej, Gdańsk. 4. LR/IHS: www.sea-web.com (red.: internetowa baza danych statków). 2015. 5. SCE: A.S.D. Tug Uran. Remarks and Instructions. (Ed: internal training publication) Aug 8th, SCE, Dordrecht, 2001. 6. Slesinger J.: ASD Tugs: Thrust and Azimuth. Learning to Drive a Z-Drive. CornellMaritime Press/Schiffer Publishing, Atglen, 2010. 23