MORSKE TEHNOLOGIJE

1. MORSKE TEHNOLOGIJE Brodovi za polaganje kabela Brodovi za polaganje cjevovoda Predavanje 11 Doc.dr.sc. Gorana Jelić Mrčelić

2. Brodovi za polaganje kabela - kabelopolagači

3. Povijesni razvoj Prvi telegrafski podmorski kabel položen je između Dovera i Calaisa 1850. Već sutra dan je prestao sa radom jer su ga ribari prekinuli svojim mrežama. Kabel je bio nearmiran, izoliran gutaperkom.

4. 1851 ponovo je položen kabel Dover – Calais i konačno je uspostavljena trajna telegrafska veza. Nakon toga položeno je još 8 kabela između Velike Britanije i kontinenta i niz kabela u Sredozemnom moru i Crnom moru, pa i na većim dubinama. 1857 prvi pokušaj polaganja prekooceanskog kabela između Evrope i Sjeverne Amerike nije uspio jer je kabel često pucao, a neuspjehom su završila i dva sljedeća pokušaja. Tek je 1858 u četvrtom pokušaju položen kabel preko Atlantika i radio je svega 14 dana. Field i braća Simens su pioniri na ovom polju. 1862 položen je prvi telegrafski kabel u nas između Hvara i Pelješca i radio je desetljećima.

5. Vrste kabela Prema svojoj namjeni podmorski se kabeli mogu podijeliti na: • telekomunikacijske koji služe za prijenos informacija. Danas se najviše upotrebljavaju optički kabeli (svjetlovodi), zbog malog promjera i velikog kapaciteta podataka koji mogu prenijeti; • energetske ili jakostrujni koji služe za prijenos električne energije. Primjenjuju se samo za prijenos električne energije na manje udaljenosti. ELEKTRIČNI TELEKOMUNIKACIJSKI

6. Građa kabela Načelno se svi podmorski kabeli sastoje od: • optičkih vlakana ili električnih vodiča koji čine jezgru kabela i služe u telekomunikacijskim kabelima za prijenos informacija, a u energetskim kabelima za prijenos električne energije, • električne izolacije vodiča, • vanjskog plašta (omotača) koji štiti jezgru kabela od vanjskih utjecaja, • čelične armature (oklopa) koja daje kabelu uzdužnu čvrstoću i štiti ga od mehaničkih oštećenja.

7. Podmorski kabel izrađuje s posebnom pojačanom izolacijom ili pojačanim plaštem (omotačem), a izvana se armira sa 1 do 2 sloja jakih uvijenih čeličnih žica da bi: • izdržao naprezanja zbog zatezanja do kojih dolazi pri polaganju i njegovu ponovnom dizanju, • izdržao povećani tlak pri ležanju na velikim dubinama, • i bio otporan na sve mehaničke utjecaje kojima je izložen u plićim vodama i uz obalu. Po konstrukciji jezgra podmorski se kabeli međusobno znatno razlikuju, dok su po konstrukciji plašta i armature slični.

8. Vodiči energetskih kabela izrađuju se od bakra ili aluminija. Bakreni se vodiči obično prevlače slojem kositra. Vodiči od aluminija ne prevlače se nikakvom galvanskom prevlakom.

9. Podjela kabela prema: • konstrukciji: • jednožilne i dvožilne telegrafske kabele, • višežilne telefonske kabele, • svjetlovode, • koaksijalne kabele i • visokonaponske energetske kabele; • izolaciji kojom su izolirane njihove žile: • elastomeri, • termoplasti, • papir impregniran uljem, • papir i ulje pod pritiskom, • te papir i plin pod pritiskom;

10. induktivitetu: • kabeli bez umjetno povećanog induktiviteta, • krapupizirani i pupinizirani kabeli; • otpornosti na mehanička oštećenja, vlak i tlak: • dubinske, • obalne, • jako zaštićene i pojačane obalne kabele; • mjestu polaganja i upotrebe: • podmorske, • prekooceanske, • jezerske i • riječne kabele.

11. Kabelopolagači • su specijalan tip brodova predviđen prvenstveno za polaganje i dizanje podmorskih kabela te za njihovo održavanje i popravak. • Istisnina i dimenzije kabelopolagača odabiru se prema: • namjeni, • nosivosti za smještaj određene količine kabela, • predviđenom akcionom radijusu. • Trup kabelopolagača odgovara trupu običnog brzog trgovačkog broda, s razlikom što mu je pramac radi smještaja kolotura za vođenje kabela produžen, a na krmi postoji izdanak za kolotur ili kliznu stazu. Sve to daje kabelopolagačima njihov karakterističan izgled.

14. Kabelopolagači nemaju prevelik gaz, kako bi se pri polaganju mogli što više približiti obali, ni preveliku metacentarsku visinu, jer se previše stabilan brod jako ljulja, što otežava ili čak onemogućuje polaganje kabela. Ispod palube raspoređeni su tankovi za smještaj kabela, koji zauzimaju prednji i srednji dio broda, strojarnica (obično je na krmi) i velika skladišta za gorivo, vodu i materijal, koja su potrebna zbog velikog akcionog radijusa i dugog boravka broda na moru (do 6 tjedana). U dvodnu i ponekad bočno nalaze se balastni tankovi za kompenzaciju utrošenog tereta (položenih kabela, utrošenog goriva, vode i hrane).

15. Za točno određivanje pozicije broda koristi se DGPS sustav sa točnošću pozicije od nekoliko cm. Osim navigacijske kabine, na velikim kabelopolagačima često je predviđena i posebna prostorija u kojoj se na temelju podataka dobivenih od uređaja za polaganje i navigacijskih podataka prati i ucrtava trasa novopoloženog kabela. Kabelopolagač mora biti sposoban da za vrijeme polaganja kabela mijenja brzinu vožnje od 0 do 9 čvorova, dok mu putna brzina pri slobodnoj vožnji mora iznositi 16 ili više čvorova, kako bi što prije stigao do mjesta kvara kabela. Da bi kabelopolagači bili što sposobniji za manevriranje pri malim brzinama ili čak kada stoje, oni imaju snažan kormilarski stroj, povećano kormilo (uz povećan kut otklona), redovito dva propelera i na pramcu mlazno kormilo.

16. Oprema i strojevi za polaganje kabela Svi radovi s kabelima odvijaju se na gornjoj neprekinutoj palubi do koje stižu ljevkaste cijevi kroz koje izlazi kabel iz kabelskih tankova. U opremu za polaganje kabela idu: kabelski tankovi, kabelska vitla, kabelski strojevi, dinamometri, koloturne vodilice, zadržavači, trase za vođenje kabela po palubi i koloturi na pramcu i krmi. Kabelski tankovi služe na kabelopolagaču za uskladištenje kabela. Tankovi su cilindrična oblika, promjera 4.5 do 12 m za skladištenje čak 500 do 600 NM kabela.

17. Kabelsko vitlo služi za ukrcavanje kabela, za izvlačenje kabela iz tanka, za kočenje pri ispuštanju kabela u more, za dizanje več položenih kabela i njihovo ponovno polaganje. Zadrživači su dodatne naprave za pridržavanje i zaustavljanje kabela pri spuštanju u more. Nalaze se između tanka i vitla, a sastoje se od para kotača između kojih prolazi kabel. Brzina vrtnje tih kotača, koji imaju vlastiti pogon, sinhronizirana je s brzinom kojom se vrti bubanj vitla. Koloturna vodilica, koja se nalazi između zadrižavača i vitla, također je opremljena kočnicom radi reguliranja brzine istjecanja kabela.

18. Koloturi za dizanje i polaganje kabela nalaze se na pramcu i na krmi kabelopolagača. Budući da je dopušteni polumjer savijanja za kabele s ugrađenim svicima ili pojačalima oko 1.5 m, to minimalni promjer tih kolotura iznosi oko 3 m. Na krmi nalazi se samo jedan kolotur s polukružnim žlijebom za polaganje dugih kabela. Na pramci se nalaze tri kolotura, jedan s polukružnim žlijebom za polaganje kabela, drugi sa žlijebom u obliku slova U, za spuštanje i dizanje sidra, i sprava za traženje i hvatanje podmorskih kabela, i treći sa žlijebom u obliku slova V, za izvlačenje podmorskog kabela radi popravka.

19. Plug za ukopavanje kabela

20. Upravljački pultovi svih kabelskih strojeva i pokazivači njihova rada nalaze se u upravljačkoj stanici, odakle se usklađuje rad svih strojeva u toku polaganja ili dizanja. Pokazivači tih strojeva nalaze se i u ispitnoj stanici, u operativnoj prostoriji i na mostu, kako bi se brzina polaganja uskladila s brzinom vožnje. Upravljački i mjerni uređaji smješteni su na kabelopolagačima u nekoliko prostorija. Upravljačka stanica opremljena je svim potrebnim uređajima i pokazivačima za praćenje rada svih kabelskih strojeva. Tu se nalaze i televizijski monitori, na kojima se vidi stanje u tankovima i na pojedinim mjestima na palubi. U slučaju kvara, zastoja ili poremećaja odavde se automatski aktiviraju alarmni uređaji koji zvučnim i svjetlosnim ili samo svjetlosnim signalima upozoravaju na neispravnost.

21. Daljinomjerska stanica služi za mjerenje točne udaljenosti između početne pozicije polaganja kabela i trenutne pozicije kabelopolagača. Mjeri se tako da se utvrđuje duljina isteklog kabela, kojemu je početak učvršćen na polaznoj poziciji polaganja i koji se u toku polaganja postepeno odmotava s bubnja. Na jednom bubnju namotano je 100 nautičkih milja kabela. Čim se jedan bubanj isprazni, automatski se nadovezuje kabel s drugog bubnja itd. Poseban dinamometar mjeri vlačnu silu i automatski regulira pravilno istjecanje kabela. Podaci o izmjerenoj udaljenosti i brzini istjecanja kabela prenose se na sva potrebna mjesta.

22. Ispitna stanica ima zadatak da u toku polaganja, zajedno sa stanicom na kopnu koja je priključena na početak kabela, mjerenjem kontrolira električne parametre i na taj način prati ispravnost kabela. U tom cilju ona i preko kabela i bežičnim putem stalno održava vezu s kopnenom mjernom stanicom. Pri popravku ranije položenih kabela ovdje se mjerenjem utvrđuje mjesto i težina kvara, a nakon popravka kontrolira ispravnost napravljenog spoja ili novougrađenih uređaja. Radi vršenja svih tih zadataka ispitna je stanica opremljena svim potrebnim električnim instrumentima, pokazivačima temperature u tankovima i u dubini mora. Tu se nalaze i pokazivači i registratori kabelskog daljinomjera i drugih aparata i uređaja.

23. Montažni prostor služi za spajanje pojedinih dionica kabela, za ugrađivanje Pupinovih svitaka i pojačala, za izmjenu oštećenih dijelova kabela i si. Predviđena je i rendgenska stanica za traženje unutarnjih oštećenja, za kontrolu debljine izolacije u novoizrađenim spojevima i drugo. Operativni centar ili tzv. kabelski ured opremljen je svim potrebnim pokazivačima i registratorima, kao i televizijskim monitorima tako da se s tog mjesta može pratiti i koordinirati sve što radi kabelopolagač i pravilno sinhronizirati brzina plovidbe i izvođenje manevara s radovima na kabelu.

27. Polaganje obalnog kabela Ako je obala pristupačna, a more dovoljno duboko, kabelopolagač se približi i mjestu iskrcavanja na nekoliko stotina metara i usidri se. Obalni se kabel užetom izvlači prema kopnu, a da ne potone, vezuje se na njega svakih nekoliko metara bačvica, plastična posuda ili napuhani gumeni balon. On se dobro ukopa i učvrsti, da ga ne bi brodovi svojim sidrima iščupali ili oštetili. Ponekad se polaganje obalnih kabela povjerava manjim kabelopolagačima ili za tu svrhu adaptiranim brodovima. Ako je more uz obalu plitko, dio kabela iskrca se na neku brodicu ili teglenicu i pomoću nje položi, a kraj se potom na kabelopolagaču spoji s ostalim dijelom obalnog kabela.

28. Polaganje dubinskog kabela Pošto se dubinski kabel spoji sa već položenim obalnim kabelom, brod plovi prema ranije razrađenom planu u kursu prema drugoj obali do koje treba kabel položiti. U toku polaganja kabel izlazi iz spremišta kroz gornji prsten »krinoline« i ljevkastu cijev, zatim prelazi na palubu, gdje prolazi kroz zadržavač i produžuje preko staze i kola za izvlačenje do vitla, odnosno kabelskog stroja. Iza njega biva provučen kroz dinamometar i preko koluta na pramcu, odnosno na krmi spušten u more. Budući da ispuštanje kabela preko krme donekle sputava manevriranje broda, taj se način obično primjenjuje samo pri postavljanju dugih dionica kabela koji se polažu u jednom kursu. Pramčani se koloturi primjenjuju za ispuštanje kraćih kabela kojima se trasa često lomi (npr. pri polaganju među otocima) kao i pri ponovnom polaganju popravljenih kabela koji su prethodno radi popravka dignuti sa dna.

29. Na početku polaganja kabel se izvlači iz spremišta i spušta u more. Čim je dubina dovoljno velika, sama težina kabela izvlači ga u spremišta. U tom se slučaju samo kočenjem održava određena brzina ispuštanja. U toku polaganja rad svih kabelskih strojeva međusobno je sinhroniziran i centralno upravljan. Duljina ispuštenog kabela uvijek je za 2% do 10% dulja od stvarne (horizontalne) duljine trase. Taj je dodatni ispust ovisan o konfiguraciji dna i o dubini polaganja. Potrebno je da kabel leži priljubljen uz dno, a ne da visi zategnut preko grebena, jer se tada lakše može oštetiti. Dodatni je ispust potreban i zbog ponovnog dizanja, kako bi se kabel, npr. prilikom popravka, bez prevelikog natezanja mogao opet izvući na brod.

30. Općenito se na svakih 1000 m dubine ispušta po 3% više kabela. Dodatni je ispust, za pojedine pozicije polaganja, planom polaganja točno unaprijed određen. O njegovu pravilnom iznosu vodi računa ispitna stanica koja ga kontrolira s pomoću podataka dobivenih od navigacijskih uređaja daljinom mjerača sa žicom i podataka o stvarno ispuštenoj duljini kabela. Ispitna stanica također određuje gdje i kada treba u kabel uvrstiti svitke ili pojačala i zaustavlja polaganje čim se na izlazečem kabelu, praćenjem električnih parametara, primijeti neka neispravnost. U tom se slučaju kabel ponovo uvitla, oštećeno mjesto izbacuje, a nakon spajanja produžuje s polaganjem. Tanji se kabeli polažu pri brzini plovljenja od 7 do 9 čv, a deblji, naročito u plićim vodama, pri brzini oko 4 čv.

31. Kad kabelopolagač stigne do druge obale, obično se na poziciji predviđenoj za prijelaz na drugi obalni kabel, dubinski kabel presiječe i priveže za sidreno uže plutače koja je na tom mjestu postavljena. Kad se kraj drugog dubinskog kabela iskrca na kopno i na opisani način položi do pozicije označene plutačom, oba se kabela ispitaju i spoje. Time je polaganje završeno.

32. Brodovi za polaganje cjevovoda – cijevopolagači

33. Vrste cjevovoda Dijele se prema materijalu na: • keramičke, • betonske, • plastične: • polivinil klorida (PVC), • polivinil diklorida (CPVC), • polietena (PE), • polibutlena (PB), • akrilonitrile butaden stirena (ABS), • metalne (čelični, željezni, legure).

34. Osnovni zahtjevi su: • velika čvrstoća i žilavost, čak i na vrlo niskim temperaturama, • mala specifična težina čime se olakšava transport i rukovanje prilikom montaže, • velika fleksibilnost i elastičnost omogućava lagano spajanje tehnologijom zavarivanja, • glatka unutarnja stjenka koja sprječava taloženje i omogućuje odlične hidrauličke karakteristike, • apsolutna vodonepropusnost, • velika otpornost prema kemikalijama, kiselinama, abrazivnim medijima, koroziji, atmosferilijama i mikrobima, • fiziološka neškodljivost.

35. Najduži podmorski cjevovod (plinovod) od 1200 km proteže se od Nyhamna u Norveškoj do Easingtona u UK i možem prenositi 70 miljuna m3 plina na dan. Izrađen je čelika i betona. (film)

36. Polaganje cjevovoda • Potrebno je prethodno izvršiti: • oceanografska istraživanja • hidrografsko-geološko-magnetometrijska izmjera

37. Polaganje cjevovoda pomoću ronioca

40. Provjeravanje cjevovoda bojom

41. Brodovi za polaganje cijevi su u vrlo slični brodovima za polaganje kabela. Cijevi se ukrcavaju u brodska skladišta prije postavljanja ili se dovoze brodovima i baržama na samo mjesto polaganje. Cijevi mogu biti ukrcane u komadima te prilikom polaganja spajane. Također mogu biti spojene na kopnu u cijelosti te dotegljene do mjesta polaganja (eng. reel lay technique). Prednost reel-lay metode je da dopušta da se cijevi pripreme na obali u kontroliranim uvjetima koji su bitni za polaganje cjevovoda. Priprema cjevovoda na obali je mnogo efikasnije zbog upotrebe specijalnih materijala kao što su razne vrste “egzotičnih” čelika, premaza i unutarnjih linija.

43. Spajanje cjevovoda na brodovima

44. Oblaganje zaštitnim materijalima (antikorozivna zaštita), ispitivanje prije polaganja

45. Spuštanje cjevovoda u more

46. Polaganje manjeg cjevovoda. Pogled sa krme broda. Vidi se rampa za ispuštanje cjevovoda.

48. Tehnike spuštanja cijevi na velike dubine: 1. S metoda 2. J metoda

49. S način polaganja Departure angle Tension overbend sagbend Stinger radius

50. J način polaganja Tower Tension Departure angle Sagbend