MORSKE TEHNOLOGIJE

1
MORSKE TEHNOLOGIJE

• Odobalne tehnologije
• Predavanje 9
• Doc.dr.sc. Gorana Jelic Mrcelic

2

• Odobalne tehnologije (eng. Offshore technologies)
• Engleska rijec Offshore ima dva znacenja
• fizicki - na moru udaljeno od obale (odobalno)
• financijski eng. low tax jurisdictions on
  off-shore islands - relativan izraz koji oznacava
  države s niskim porezima u kojima je pogodno
  osnivati fiktivne firme (eng. letterbox
  companies)
• Kolijevka odobalne industrije je Meksicki zaljev
  (Gulf of Mexico).

3

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

4

• Od 1959 do 1985 izradeno je više od cetrdeset
  projekata plutajucih tvornica u užem smislu (bez
  platformi i brodova za kopanje i bušenje) za
  razlicite namjene.
• Prema njihovoj opcoj namjeni mogu se podijeliti
  u
• energetska postrojenja (elektrane)
• procesna postrojenja proizvodnja sirovine
  (desalinizacijska postrojenja i dr. )
• tvornice preradivacke industrije prerada
  sirovine (celicane, pilane, tvornice papira,
  tekstila, gume i dr.).

5

• Prema izvedbi mogu se podijeliti
• pontoni (vezani za obalu),
• barže (najcešce korištene),
• platforme (samopodižuce, 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 dinamicko
  pozicionirani),
• za eksploataciju u zaklonjenim vodama.

6

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

7

• 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 celicnoj 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
8

• Prednosti
• rješava problem nedostatka prostora i mogucnost
  ukljucivanja u postojecu infrastrukturu - ukoliko
  postoji potreba za pratecim postrojenjima u
  funkciji komunalne djelatnosti mogu se sagraditi
  novi prostori u blizini postojece obalne
  urbanizirane sredine
• mobilnost - objekti se mogu premještati
  (plutajuci hoteli (Floateli), bolnice, garaže,
  skladišta, )
• vremenske i financijske uštede - objekti se grade
  u proizvodnim pogonima što pojeftinjuje objekt,
  osigurava kvalitetu i standardizaciju, te
  skracuje vrijeme izgradnje
• jamstvo - privlacno rješenje s obzirom na
  investicije jer investitor može pružiti dodatne
  garancije na pokretnu imovinu.

9

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

10
Umjetni otoci kroz povijest
Od prethistorije poznati plutajuci otoci na
jezeru Titicaca - Uros island
Tenochtitlan umjetni otok za 250,000 ljudi
Dejima nizozemska kolonija izoliran od
susjednog Nagasakija
Formoza (Gdynia)
11

• Moderni umjetni otoci
• 1975 u blizini otoka Okinawe u Japanu izgraden je
  prvi plutajuci grad Aquapolis
• 1994 izgraden je u Japanu prvi seadrom Kansai
  International Airport, a danas postoji 5 offshore
  aerodroma u Japanu
• Chubu 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

12

• The Palm Jumeirah
• izgraden nasipavanjem stijena i pijeska
• preko 100 luksuznih hotela, vila, marina,
  parkova,
• po površini veci od Pariza
• bit ce potpuno završen za 10ak godina

• The World
• 250 to 300 malih privatnih umjetnih otoka
• 1.8 milijardi USD

13

• 3. Podvodni habitati (eng. underwater habitat)
• Namijenjeni su uglavnom za istraživacke svrhe.
  Posada se naziva aquanautima, ukoliko provede
  više od 24 sata u podvodnom habitatu (analogija s
  astronautima).
• Vrste podvodnih habitata
• Pritisak unutar habitata je identican 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.

14

• 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
15

• Conshelf (Continental Shelf Station) I, II i III
• tim Jacques Cousteau konstruirao u je 1960im tri
  istraživacke stanice na 100m dubine koje su se
  koristile su se za iskorištavanje mora.
• La Chalupa Research Laboratory

• 70ih je godina bio najveci i najopremljeniji
  habitat - podvodni hotel na svijetu s preko 10
  000 gostiju u 20 godina rada.

Aquarius Sagraden je 1986 u vodama Floride na
dubini od 20 m od strane National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA).Tim od 4
znanstvenika i 2 tehnicara mogu provesti 10 dana
uz 17 sati dekompresije.
16

• 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 cetvrti podmorski habitat na svijetu koji
  je u funkciji, a svi locirani unutar 15 NM
  (Aquarius, MarineLab i Jules Undersea Lodge)

17

• 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,
  gradevinskog otpada...na koje se pricvršcuju
  morske biljke i životinje, te privlace riblja
  jata
• Postoji udruga znanstvenika the Global Coral Reef
  Alliance (GCRA), koja se bavi proucavanjem
  umjetnih grebena.

18

• 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,
• unapredenje ribolova,
• unapredenje podvodnog turizma, sufing turizma...
• Uvjeti koje moraju zadovoljavati
• stabilnost u olujama,
• trajnost,
• biološka prikladnost,
• neopasnost po okoliš,
• dostupnost,
• niska cijena.

19

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

20

• 5. Kolonizacija oceana SF milenijski projekt
• Prema projektu, ova bi kolonija bila usidrena oko
  ekvatora.
• Strukturu kolonije cine umreženi heksagonalni
  jastucici od magnezija. Magnezij bi se dobivao iz
  morske vode,a na mrežu ce se taložiti soli
  kalcija (eng. electrical salt deposition) i dobit
  ce se materijal slican armiranom betonu.
• Za dobivanje energije 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.

21
(No Transcript)
22

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

23

• Futuristicki koncept plutajuci grad-lopoc Lilypad
  
• projekt arhitekta Callebauta - gigantski ekopolis
  koji odgovara na cetiri izazova covjecanstva
  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-procišcivaci koji bi
  reciklirali CO2 i proizvodili kisik.
• http//www.net.hr/alternativa/page/2008/06/16/0314
  006.html

24

• 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,
• Ronilacka zvona (eng. Diving Bells) koriste se
  do dubina od 1500ft, uglavnom od 400 do 800ft,

25

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

26

• Povijest
• 1920 ratni brod USS Kearsarge (BB-5) preureden 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 omogucio je konstrukciju
  naftnih platformi u dijelovima (spajanje modula).
• 1963 tvrtka Heerema preureduje 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.

27

• 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 nadograduje ga - kapacitet dvije
  dizalice od 7100 tona. To je najveci 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.

28

• 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
29
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.
30
SHEARLEG 5000
Ima mogucnost plovidbe u plitkim zaljevskim
vodama koje vode do Morgan City, srca off-shore
operacija u Meksickom zaljevu.
31
DB (Derric Barge) 50
32

• 2. Brodovi za prijevoz teških tereta
• Vrste brodova za teške terete
• klasicni 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 klasicnih brodova imaju jednu ili dvije
  dizalice za teške terete s mogucnosti istodobnog
  zajednickog rada.

33

• Nacin rada
• Brodovi su balastirani do samog kraja ukrcaja,
  ali kad se teret ukrca balast se vecim dijelom
  isprazni.
• Na ovom principu, nekoliko je oštecenih brodova
  transportirano u maticne luke, što je bilo manje
  riskantno nego operacija tegljenja.

34

• Zahtjevi koji se postavljaju pred takve brodove
• 1. moraju biti dovoljno veliki s obzirom na teret
  koji ce 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
• hidraulicke stope na stranu doka,
• vanjskog tanka ispunjenog morem na morskoj
  strani (kontra-teret).
•  

35

• 3. konstrukcijski moraju biti izvedeni
• s dodano ojacanim dnom broda,
• ojacanom palubom,
• tako da imaju dobra hidrodinamicka svojstva,
  narocito glede ponašanja pri razlicitim stanjima
  mora i vjetra,
• dovoljnim brojem balastnih tankova s jakim
  balastnim pumpama velike snage protoka, te
• masivnim dizalicama za teret.

Racunalni hidrodinamicki model broda za teški
teret  
Racunalni model brodskog dna i ojacanja
36
M/V INDUSTRIAL CHALLENGER Nosivost mu je 8000
tona, kapacitet dizalica 400 tona, brzina 16.5
cv, LOA 119.80 m i širina 20 m, prevozio je razne
dijelove elektricnih postrojenja, željeznicke
lokomotive i brodove americke obalne straže.
37
THE VESSEL REVIVAL dug je 300 stopa. Posjeduje
rampu za ukrcaj na prednjem dijelu broda i teške
dizalice koje omogucuju ukrcaj-iskrcaj opreme za
bušenje i kontejnera u neizgradenim lukama. Ima
plitak gaz što mu omogucuje pristup mjestima gdje
drugi brodovi ne mogu doprijeti.
38
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.
39
M/V AMERICAN CORMORANT je primjer je
poluuronjivog (Float-on/Float-off) heavy-lifta.
Stoji potopljen 15 stopa ispod vodene linije,
cekajuci da teški teret americke vojske bude
'naplavljen' na njega. Nakon što je teret ukrcan,
brod se debalastira a teret se na kraju osigurava
celicnim lancima na palubi.  
40
M/V BLACK MARLIN
Postiže brzinu od 14,5 cvorova, 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 racunaju sa
visokom preciznošcu pomocu racunala, a moguca je
i simulacija balastiranja pomocu istog racunala.
41
NEPTUN HEAVY LIFT velikog je kapaciteta, a
njegovo korištenje relativno ne košta mnogo u
usporedbi sa drugim mogucnostima. Barže su
spojene u obliku slova U i imaju brojne
mogucnosti.  
42

• Pitanja za ponavljanje
• Objasnite znacenje engleske rijeci offshore?
• Koje su prednosti odobalnih industrija? Gdje im
  je kolijevka?
• Prednosti i nedostaci plutajucih tvornica?
• Prednosti i nedostaci morskih nastamba i
  odobalne komunalne djelatnosti?
• Navedite neke od projekata umjetnih otoka? Kakav
  im je politicki 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?
• Mogucnosti i ogranicenja 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 klasicnih brodova za
  teške terete rješava problem stabioliteta u
  momentu podizanja tereta?

43
Hvala na pažnji!