+7 (812) 4-673-673
Специальные системы
В большинстве случаев специальные системы используются на специальных судах. Все специальные системы перечислить невозможно, поэтому здесь будет идти речь только о некоторых из них.
1. Виды специальных систем
Обыкновенные грузовые суда, наподобие балкеров или многоцелевых торговых судов, не требуют специальных систем. Системы, которые на них установлены, были обсуждены в предыдущих частях.
Примеры судов, на которых есть специальные системы:
Контейнерные суда, у которых есть система откренивания для удержания палубы судна в горизонтальном положении во время погрузки и разгрузки контейнеров. Кроме того, такие суда иногда имеют сложную систему электропитания и контроля для охлаждаемых контейнеров.
Очень большие суда для перевозки сырой нефти (Very Large Crude Carriers, VL-CCs), имеющие мощные высоковольтные насосы для разгрузки нефти.
Роскошные яхты, на которых стоят сложные компьютерные системы управления светом и развлечениями, а также высокотехнологичные системы постоянного тока.
Пассажирские/автомобильные паромы с тремя различными зонами со специальными системами для каждой: пассажирская зона, палубы для автомобилей и отсеки для двигателей.
Суда-драги, которые имеют управляемые гидравликой системы клапанов и грузовых дверей, сложные электронные системы для управления и контроля процесса драгирования, и иногда очень мощные высоковольтные насосы драг.
Химические танкеры, которые имеют управляемую гидравликой систему грузовых клапанов на палубе, мониторинг уровня груза в танках и аварийную ходовую систему, которая будет обсуждаться дальше в этом разделе.
Буровые суда, которые имеют специализированные системы для бурения и сложные электронные системы для обеспечения процесса бурения, такие как система ДП. Управляемый подводный аппарат (ROV, Remote Operated Vehicle) – часть этого оборудования.
Кабелеукладчики, трубоукладчики и суда поддержки водолазов с системами ДП обсуждались в предыдущем разделе.
Очень большое судно для перевозки сырой нефти (VLCC) и автомобильный паром
2. Примеры специальных систем
2.1. Оборудование для приема вертолетов
Оборудование для приема вертолетов предусмотрено на многих судах. Большие нефтяные танкеры, балкеры и контейнеровозы имеют вертолетную посадочную площадку на палубе, чтобы принимать и отправлять лоцмана. Специальные большие готовые к установке вертолетные площадки обычно монтируются на крупных морских объектах, таких как буровые платформы, суда поддержки водолазов, трубоукладочные баржи, суда-краны и т. д. Обычно они сделаны из алюминия. Эти платформы используются для смены экипажа и доставки снабжения, когда судно в море. Если расстояние от береговой базы большое, вертолет должен быть дозаправлен на судне. В этих случаях на вертолетной платформе есть система дозаправки вертолетов.
Большие яхты всё чаще оборудуются вертолетными площадками, а иногда имеют закрытые «гаражи» для небольших, двух или четырехместных, вертолётов.
Для больших сертифицированных вертолетных палуб существует список требований, которые должны быть выполнены. Они детализированы в документе «Морские посадочные площадки для вертолетов – Руководство по стандартам 437», выпущенное Гражданским Авиационным Управлением Великобритании.
Большие сертифицированные вертолетные платформы имеют специальное освещение для ночных операций, включая освещение по периметру, заливающее освещение, освещение конуса-ветроуказателя.
Если на пути приближения вертолета есть большие объекты, они должны быть помечены красными огнями как препятствие.
В добавок к вышеперечисленному, на буровых судах должен быть один или несколько вертолетных сигнальных огней статуса, которые присоединены к системе аварийного отключения (ESD, Emergency Shutdown System). Они активируются, когда происходит резкое ухудшение уровня безопасности судна. Приближающийся вертолет будет предупрежден не садиться, а если он уже сел, немедленно взлетать.
Когда требуется дозаправка вертолета, топливные насосы должны быть снабжены аварийным отключением из безопасного места. Соответствующее управляющее оборудование должно быть взрывозащищенного типа. Кроме того, должен использоваться полупроводящий заправочный шланг одобренного типа, находящийся на катушке для хранения, а рама вертолета перед любой дозаправкой или откачиванием топлива должна быть заземлена соединительным кабелем со специальной окраской (высокой видимости).
Вертолетное оборудование также включает систему связи и маяки приближения.
Вертолетный конус-ветроуказатель
Заливное освещение и освещение по периметру на вертолетной палубе.
2.2. Валогенераторы
Обычно электроэнергия на борту судов вырабатывается независимым дизель-генератором. Однако необходимая мощность также может быть произведена главным двигателем (ГД) через присоединённый к нему генератор, который или вращается всегда, когда ГД работает, или подсоединен через муфту сцепления. С такой муфтой генератор может быть подсоединён, когда потребуется.
Если валогенератор имеет такую же мощность, как и стоящие на судне дизель-генераторы, они могут быть отключены в море (при работе ГД). Электричество, произведенное ГД, дешевле за счет использования более дешевого (тяжелого) топлива. Здесь возможны различные варианты и опции. Один ГД или два. Один валогенератор или больше. Прямой привод или через понижающую коробку.
Когда ГД низкооборотный, с длинным циклом, возможно использование очень большого многополюсного генератора, работающего на оборотах вала, или повышающей передачи для работы обычного генератора. Могут быть использованы и другие виды привода между дизелем и валогенератором: клиноременный или даже цепной, или «умная» трансмиссия, преобразующая переменную скорость вращения в постоянную, в заданном диапазоне.
2.3. Генераторы, вращаемые теплом от выхлопных газов
Огромный, мощный двигатель большого контейнеровоза производит много тепла. Это тепло в виде выхлопных газов используется для других целей, насколько это возможно на практике – в бойлере на выхлопных газах вырабатывается пар. Перегретый пар может вращать парогенератор.
Генератор, вращаемый паровой турбиной, производит больше электричества, чем требуется для нормального судового потребления. Этот избыток мощности может быть использован для питания дополнительного электромотора тяги и пойдет на вращение гребного вала. В этом случае валогенератор не нужен, для производства необходимого количества электроэнергии используется тепло от главного двигателя. Дополнительные дизель-генераторы устанавливаются, чтобы вырабатывать электроэнергию, когда судно находится в порту.
2.4. Аварийный ход
Система аварийного хода используется, например, на химовозах, когда авария на судне и розлив его груза могут иметь тяжелые последствия. Основа аварийного хода – валогенератор или генератор отбора мощности, превращенный в электромотор переключениями на распределительном щите и питаемый от дополнительных генераторов.
Так как генератор всё же не мотор, он может создавать крутящий момент (как мотор) только после того как он синхронизирован и подключен к основному источнику мощности. Некоторые системы используют небольшой электромотор («пони-мотор»), чтобы раскрутить генератор до скорости синхронизации, затем синхронизировать его и закрыть автоматический прерыватель.
Другое решение – превращать генератор в полноценный мотор на период разгона. Это делается коротким замыканием обмоток ротора установленным на роторе устройством. Как только ротор начинает вращаться синхронно, короткое замыкание прекращается и ротор получает возбуждение от стабилизатора напряжения (AVR, Automatic Voltage Regulator).
Для внутренних танкеров на реке Рейн обязательно иметь аварийный ход не менее 10 км/ч. В некоторых случаях это обеспечивается носовым поворотным трастером, толкающим воду в направлении кормы, или же используется валогенератор, сконфигурированный как электромотор.
2.5. Подводные управляемые аппараты
Подводные управляемые аппараты (ROV, Remote Operated Vehicle) – небольшие роботы с камерами, освещением и механическими «руками»-манипуляторами, которые могут использоваться для изучения морского дна, работать в связанных областях.
Особое внимание должно уделяться качеству энергоснабжения ROV. Любые помехи, например гармонические искажения в судовой электросети, увеличиваются благодаря ёмкости и длине пуповинного кабеля (umbilical cable), идущего к ROV. В некоторых случаях рекомендуется использовать вращающийся мотор-генераторный преобразователь для получения «чистой» энергии для ROV.
ROV запускается с судна и затем контролируется с пульта управления. Электроснабжение и управляющие сигналы идут по «пуповине». Так как ROV может работать на большой глубине, питание на его винты подаётся при напряжении 3000 В с отдельного распределительного щита.
Оборудование для спуска ROV Панель управления ROV
2.6. Буровое оборудование
Буровые суда имеют множество высокоспециализированных систем. Хотя тип конфигурации определяет вид бурения, есть множество стандартных систем, таких как собственно буровое оборудование и «буровой ключ» (демонтажная система, iron roughneck), система для «обработки» сегментов буровой трубы, которые можно найти на любом буровом судне. Также там есть системы для бурового раствора высокого и низкого давления, для подачи раствора в ствол скважины.
Когда идет бурение на газ или нефть, создаётся обширная опасная зона с системами безопасности, такими как обнаружение огня, газа и аварийное отключение.
Для предупреждения экипажа, когда система динамического позиционирования (ДП) сбоит или когда ДП не может удержать позицию из-за изменившихся внешних условий, должна быть установлена система ДП тревоги. Эта система включает в себя сигнальные «светофоры», световые колонны, как разновидность ходовых огней, и сирену, которая будет звучать при аварии (смене статуса ДП).
Насос бурового раствора высокого давления с дополнительным управлением
Буровой пол с системой верхнего привода
Сигнальный «светофор» ДП с сиреной
2.7. Баржа-трубоукладчик
Укладка трубы в море – сложная процедура, особенно если труба большого диаметра, порядка одного метра. Суда-трубоукладчики в большинстве случаев – переоборудованные суда или баржи с ДП, где тяга движителей используется не только для того, чтобы удержать судно в локации, но и создать усилие для укладки трубы, уходящей вниз от баржи, в нужную сторону.
Труба жестко удерживается натяжным устройством, большими гидравлическими зажимами, удерживающими трубу от падения с судна. Глубина в месте укладки может достигать 2500 м. Потребление электроэнергии при этом очень большое. Основные потребители – трастеры, натяжители, сварка трубы, множество гидравлических систем, краны, проживание до 400 членов экипажа. И все эти системы работают одновременно, 24 часа в день.
Для судов этого типа нормально иметь шесть или восемь дизель-генераторов большой мощности, каждый на 3-4 МВт, для выработки электроэнергии. Требования по резервированию здесь максимальные, что означает полностью продублированные машинные отделения и удвоенная мощность трастеров (Класс DP3).
Динамическое позиционирование – сложная задача. Изменение курса судна из-за погодных условий, суммарного действия ветра и течения (вращение, weather vaning), которое приемлемо для бурового судна, лишь бы бурильная колонна оставалась на месте, не годится для укладки трубы. Труба должна ложиться вдоль точно распланированной траектории, и необходимо удерживать судно или баржу на этой линии и в нужном направлении. Течение, волны и ветер могут быть с перпендикулярного курсу судна направления (abeam, курсовой угол 90°).
Когда сварочные работы на очередном стыке трубе закончены, судно должно продвинуться вперед на длину присоединяемого отрезка трубы (“Joint”) – 12, 24 или 36 м. Максимальный допуск вперед-назад, контролируемый натяжителями и ограниченный размером сварочной станции, примерно один метр.
Переход судна от места одной работы на другую осуществляется своими силами, используя трастеры и с помощью буксиров, или системой движения оригинального (до переделки) судна.
Судно-трубоукладчик с ДП, результат перестройки балкера Панамакс (Panamax). Оригинальное машинное отделение на корме до сих пор используется для движения. ДП достигнуто установкой 6 выдвижных азимутальных трастеров, обслуживаемых двумя заново созданными машинными отделениями. Старое машинное отделение не является частью FMEA
2.8. Яхты
Яхты, в своём роде, часто имеют необычные качества, по сравнению с «нормальными» коммерческими судами. Разновидности их систем должны быть связанными с требованиями классификации. Но эти требования не созданы по индивидуальному заказу для этого вида судов. Правила и положения Классификации для электронных систем, к примеру, регулярно обновляются. Но они всегда отстают от пожеланий и возможностей владельцев яхт, строителей яхт и субконтракторов по электрике, просто потому что электронное оборудование развивается слишком быстро, чтобы регулирующие органы успевали за этим развитием.
Большинство владельцев яхт хотят, например, оснащения мостика по последнему слову техники, без всего обычного, официально одобренного типа, но зачастую уродливого оборудования управления и связи. Такое оборудование, различных марок и форм, даже покрашенные в различные цвета, могут сделать рулевую рубку яхты очень похожим на мостик стандартных грузовых судов, что неприемлемо для собственника.
«Новомодное» оборудование не только отличается по внешнему виду, но и тем, как оно работает. Как результат – когда оно задействовано в комбинации или даже интегрировано, это оборудование может быть неудобно для оператора.
Большинство яхт построено в соответствии с Правилами для специальных служебных судов (Rules for Special Service Craft). Это позволяет несколько ослабить требования к оборудованию по сравнению с «нормальными» судами. Но эти правила в основном были написаны для простых судов. Нотация «яхты» вводит некоторые дополнительные требования, подобные требованиям для пассажирских судов.
Если измеренный гросс-тоннаж яхты превышает 500 тонн, также должны применяться правила SOLAS.
Всё больше и больше яхт оснащаются сложным оборудованием управления, таким как ДП, управление одним джойстиком, помощь при швартовке, интегрированные презентации. Эти особенности не описаны подробно в Правилах для специальных служебных судов (Rules for Special Service Craft, SSC), но более четко сформулированы в Правилах для судов Специального назначения (Rules for Special Purpose Ships, SPS). Этим правилам и нужно следовать в той мере, в какой они считаются применимым к подобным яхтам.
Частичное применение правил, которые рассчитаны на более сложные суда, даёт разработчикам определённые возможности, а Классификационным органам – ориентиры, как оценить такой проект.
Яхты и пассажирские суда все больше оснащаются локальными персональными компьютерами (ПК), обслуживающими определенный отсек и контролирующими параметры окружающей среды, освещение, аудио- и видеосистемы. Эти ПК через высокоскоростную сеть подключены к серверам, предоставляющим программы и данные. Часто (или частично) это беспроводное соединение. Предпочтение отдаётся именно таким системам, чтобы уменьшить общее количество кабелей на корабле.
Система может включать в себя и высокоскоростной спутниковый канал. До тех пор пока это не касается безопасности, нет требований Класса к этим системам. Системы безопасности, такие как сирены, аварийное освещение, обнаружение пожара – наоборот, должны быть независимы от этих ПК. Иначе Классификатор потребует резервирования, нужно будут привлекать FMEA, резервные кабеля и источники питания, чтобы получить надёжную систему в соответствии с требованиями SOLAS.