Download - 2012-10-14 - Piotr Smolnicki - Opis magisterskiego projektu dyplomowego - ASP w Gdańsku

TRIMOR STUDIUM KONCEPCYJNE ARCHITEKTURY STATKU NAUKOWO-BADAWCZEGO

Magisterski Projekt Dyplomowy

Akademia Sztuk Pięknych w Gdańsku Wydział Architektury i Wzornictwa Kierunek - Wzornictwo Rok Akademicki 2011/2012 Pracownia Projektowania Architektury Okrętów

Promotor – prof. Andrzej Lerch Recenzent – prof. Marek Adamczewski Konsultacje specjalistyczne – dr inż. Benedykt Hac (Instytut Morski w Gdańsku) Autor – Piotr Smolnicki

Copyright © 2012

SPIS TREŚCI

1 Metodologia pracy ............................................................................................................................................ 2

2 Wybór tematu projektu ................................................................................................................................... 4

2.1 Specjalizacja dyplomowa z projektowania architektury statków ................................................ 4

2.2 Weryfikacja zapotrzebowania na nowe jednostki naukowo-badawcze ................................... 4

2.2.1 Analiza marynistycznych instytucji naukowo-badawczych w kraju .................................. 5

2.2.2 Analiza stanu istniejącego polskiej floty naukowo-badawczej ........................................... 5

2.2.3 Kontakt z wybranymi instytucjami naukowo-badawczymi ................................................ 23

3 Budowanie założeń projektowych .............................................................................................................. 24

3.1 Charakterystyka planowanej jednostki ............................................................................................. 24

3.1.1 Analiza wad i zalet planowanych nowych jednostek .......................................................... 24

3.1.2 Decyzja o dalszej współpracy z Zakładem Operacyjnym IM ........................................... 25

3.1.3 Określenie potrzeb IM ................................................................................................................. 25

3.1.4 Określenie wstępnych wymagań dla nowej jednostki ........................................................ 26

3.1.5 Przykłady elementów wyposażenia ......................................................................................... 28

3.2 Wybór typu konstrukcji ......................................................................................................................... 36

3.2.1 Kryteria wstępne dla konstrukcji jednostek naukowo-badawczych ................................ 36

3.2.2 Analiza danych na temat wad i zalet wybranych typów konstrukcji .............................. 37

3.2.3 Analiza porównawcza zastosowania alternatywnej konstrukcji trójkadłubowej ......... 43

3.2.4 Wybór materiału konstrukcyjnego ........................................................................................... 44

3.2.5 Przykłady zastosowań trimaranów ........................................................................................... 46

3.2.6 Akceptacja ostatecznego wyboru konstrukcji ....................................................................... 58

3.3 Założenia techniczno-ekonomiczne ................................................................................................. 59

3.3.1 Przeznaczenie statku ................................................................................................................... 59

3.3.2 Dane dla jednostki ........................................................................................................................ 61

4 Opis koncepcji projektu ................................................................................................................................. 62

4.1 Koncepcja bryły ...................................................................................................................................... 62

4.2 Rozwiązania funkcjonalno-użytkowe ............................................................................................... 64

4.2.1 Schematy funkcjonalne ............................................................................................................... 64

4.2.2 Zastosowanie innowacyjnych rozwiązań zwiększających funkcjonalność jednostki .. 76

5 Projekt ................................................................................................................................................................. 78

TRIMOR

5.1 Rzuty i przekroje ..................................................................................................................................... 78

5.2 Widoki ....................................................................................................................................................... 84

5.3 Wizualizacje ............................................................................................................................................. 86

5.3.1 Bryła .................................................................................................................................................. 86

5.3.2 Wyposażenie .................................................................................................................................. 90

6 Podsumowanie................................................................................................................................................. 96

Piotr Smolnicki

2

1 METODOLOGIA PRACY

Moim celem w realizacji poniższej magisterskiej pracy dyplomowej było stworzenie projektu zgodnego z moją specjalizacją w projektowaniu architektury okrętów oraz stworzenie koncepcji innowacyjnej jednostki zgodnej z realnym zapotrzebowa-niem. Postawiłem sobie za cel zaprojektowanie jednostki skomplikowanej tech-nicznie i o złożonej funkcji co pomogłoby mi zdobyć dodatkowe doświadczenie w trakcie ostatniego roku studiów na kierunku Wzornictwa ASP w Gdańsku, a jedno-cześnie mogłoby wnieść szereg innowacyjnych rozwiązań do zastosowania w praktyce. Aby osiągnąć postawione przed sobą cele przyjąłem określoną metodo-logię rozwoju projektu, począwszy od szukania tematu, poprzez doprecyzowanie założeń, aż po projekt końcowy. Szczegóły rozwoju projektu dyplomowego przedstawiłem w dalszych częściach niniejszego opracowania.

Rozpocząłem analizując istniejący w kraju „warsztat statków” marynistycznych in-stytucji naukowo-badawczych. Skupiłem się jednak na instytucjach przeprowadza-jących zadania operacyjne w morzu, świadomie pomijając aspekty wód śródlądo-wych. W następnej kolejności przeanalizowałem stan istniejący wybranej wielkości jednostek polskiej floty naukowo-badawczej. Następnie zweryfikowałem zapotrze-bowanie na nową koncepcję jednostki naukowo-badawczej kontaktując się z wy-branymi instytucjami. Kolejnym etapem było określenie wstępnych wymagań pro-jektowych i wybór instytucji do dalszej współpracy i rozwoju koncepcji. Po wyborze założeń do jednostki dla Instytutu Morskiego w Gdańsku zaproponowałem inno-wacyjne, ale spełniające te założenia rozwiązanie konstrukcyjne w postaci jednostki trójkadłubowej.

W tym momencie wszedłem w nowy etap prac polegający już na projektowaniu schematu funkcjonalnego statku. Jednocześnie w Instytucie Morskim dr Benedykt Hac opracowywał szczegółowy opis funkcjonalno-użytkowy dla zaproponowane-go przeze mnie rozwiązania trójkadłubowego. Już na tym etapie, w trakcie konsul-tacji specjalistycznych w I.M., uwzględniono moje propozycje ze wstępnych sche-matów koncepcyjnych dotyczących funkcjonalnego a także innowacyjnego ułoże-nia pomieszczeń i pokładów oraz ustawienia zastosowanych w/na nich urządzeń.

W trakcie projektowania z istotną pomocą przyszedł mój promotor, prof. Andrzej Lerch, pomagając mi rozwiązać problemy konstrukcyjno-technologiczne, które nie leżą w kompetencjach studenta Wzornictwa Przemysłowego. Przy współpracy z profesorem określiliśmy w możliwie największym przybliżeniu lokalizację i kubatury przestrzeni technicznych (niezbędnych do działania statku), wokół których mo-głem dowolnie projektować pozostałe elementy statku. W trakcie projektowania układu funkcjonalnego jednostki weryfikowałem także wygląd zewnętrzny, skupia-jąc się na podkreśleniu elementów funkcjonalnych w bryle jednostki oraz vice ver-so - starałem się dopasować funkcję do koncepcji bryły na zasadzie informacji zwrotnej, ostatecznie wypracowując kompromis między metodami projektowymi

TRIMOR

3

"forma podąża za funkcją" oraz "funkcja podąża za formą". Poniżej znajduje się szczegółowy opis przejścia od wyboru tematu po rozwiązania projektowe statku R/V TRIMOR.

Piotr Smolnicki

4

2 WYBÓR TEMATU PROJEKTU

2.1 SPECJALIZACJA DYPLOMOWA Z PROJEKTOWANIA ARCHITEKTURY

STATKÓW

Od 2008 roku projektuję na Akademii Sztuk Pięknych w Gdańsku w Katedrze Pro-jektowania Architektury Statków i Okrętów pod kierunkiem profesora Andrzeja Lercha w celu zdobycia specjalistycznej wiedzy i obronienia projektu magisterskie-go w tej specjalizacji. W ramach projektu dyplomowego chciałem zmierzyć się z zadaniem możliwości wykreowania nowej jakości wizualnej w projektowaniu jed-nostek naukowo-badawczych nie naruszając a wręcz rozwijając ich zdolności funk-cjonalne. Było to podyktowane tym, że między jednostkami pływającymi zachodzą olbrzymie różnice wizualne zależnie od kategorii - od jednostek spełniających funkcje techniczne po statki pasażerskie. W mojej głowie zrodziło się pytanie: "Dla-czego jednostki techniczne nie wyglądają i czy mogą wyglądać równie dobrze jak inne statki, ale nie naruszając ich charakteru

2.2 WERYFIKACJA ZAPOTRZEBOWANIA NA NOWE JEDNOSTKI NAUKOWO-BADAWCZE

W celu spełnienia narzuconych sobie celów postanowiłem przeprowadzić analizy stanu istniejącego. Pierwszym etapem było przeanalizowanie istniejących instytucji – przy okazji dowiadując się jaki jest zakres ich działań. Na tej podstawie mogłem ograniczyć wybór tych instytucji, których potencjalne zapotrzebowanie na jednost-ki naukowo-badawcze pokrywa się z założonym przeze mnie stopniem skompli-kowania ewentualnego projektu nowej jednostki. Następnym etapem analitycznym było przebadanie istniejącej floty naukowo-badawczej w założonej skali czyli jed-nostek powyżej 30 m długości. Zauważyć należy, że większe jednostki mogą po-siadać zdolność wodowania mniejszych, np. w celu zbadania płytszej strefy przy-brzeżnej.

W trakcie analizy istniejących jednostek zdałem sobie sprawę, że wiele z nich speł-nia bardzo podobne funkcje, ale konstrukcyjnie i funkcjonalnie różnią się od siebie. Biorąc pod uwagę optymalne warunki do przeprowadzania badań niemożliwym wydaje się tak szeroki zakres. Włączając do tego problemu pierwiastek wizualny można stwierdzić, że zakres jednostek waha się między dużą funkcjonalnością i topornym wyglądzie a małą funkcjonalnością z przypadkowym wyglądem. Istnieje np. naukowo-badawczy żaglowiec oraz zaprojektowany dla swojej funkcji katama-ran.

TRIMOR

5

2.2.1 ANALIZA MARYNISTYCZNYCH INSTYTUCJI NAUKOWO-BADAWCZYCH W KRAJU

Jak wspomniałem wcześniej rozpocząłem od analizy istniejących instytucji nauko-wo-badawczych zajmujących się badaniami morskimi. Wytypowałem instytucje z regionu aby skorzystać z ich wsparcia merytorycznego. Pomimo wielości tych in-stytucji wiele z nich zajmuje się podobnymi badaniami, tylko w różnych celach - edukacyjnych, komercyjnych, kontrolnych. Część z poniższych instytucji dzieli mię-dzy sobą jednostki pływające aby ograniczyć koszty i zwiększyć wydajność jedno-stek:

-Instytut Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego

-Instytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk

-Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku

-Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Oddział Morski

-Centralne Muzeum Morskie

-Morski Instytut Rybacki

-Petrobaltic – Lotos S.A.

-Marynarka Wojenna (S/Y Arctowski)

-Akademia Morska w Gdyni (R/V Horyzont II)

2.2.2 ANALIZA STANU ISTNIEJĄCEGO POLSKIEJ FLOTY NAUKOWO-BADAWCZEJ

WYBRANE JEDNOSTK I Z POLSKIEJ FLOTY NAUKOWO-BADAWCZEJ

Następnym etapem przygotowania do projektu dyplomowego było zbadanie ist-niejącej floty naukowo-badawczej wymienionych wcześniej instytucji. Jednostki te są zazwyczaj dobrze opisane na stronach internetowych ich armatorów, w publi-kacjach Polskiego Rejestru Statków oraz w publicznych artykułach w Internecie. Najważniejszymi dla mnie informacjami są dane techniczne jednostek, takie jak długość, zanurzenie, wyporność oraz dane dotyczące rozkładu funkcjonalnego pokładów oraz zastosowanych urządzeń badawczych czyli możliwości operacyj-nych. Skupię się więc na danych konkretnych konstrukcji oraz na ich wyposażeniu. Załączniki graficzne posłużą do ogarnięcia szerokiego wachlarza form oraz domi-nujących w bryłach niektórych konstrukcji urządzeń roboczych, takich jak bramow-nice (ang. A-frame), dźwigi, wciągarki...

Piotr Smolnicki

6

Jak wspomniałem wcześniej część jednostek naukowo-badawczych jest współdzie-lona oraz wykorzystywana zarówno do celów edukacyjnych, komercyjnych oraz kontrolnych. Opisane poniżej jednostki to:

R/V Horyzont II Akademia Morska

ORP Arctowski Marynarka Wojenna

R/V IMOR Instytut Morski w Gdańsku

R/V Baltica Morski Instytut Rybacki / Inst. Meteorologiczny

S/Y Oceania Polska Akademia Nauk (+ Uniwersytet Gdański)

R/V Kaszubski Brzeg Centralne Muzeum Morskie

R/V St. Barbara Petrobaltic S.A.

Poza opisanymi poniżej znajduje się wiele innych jednostek - także jednostki na wody śródlądowe, poczynając od łodzi wiosłowych służących do badań szuwarów. Na potrzeby analizy wybrałem jednostki pełnomorskie długości powyżej 30 m.

TRIMOR

7

• R/V HORYZO NT I I

SYLWETA R/V HORYZONT I I . ZDJ .Z HTTP ://WWW.AM.GDYNIA .PL

Statek wybudowano na kadłubie skonstruowanym w stoczni Wisła pierwotnie dla żaglowca. Po przebudowie wodowanie R/V Horyzont II odbyło się 22 czerwca 1999 roku w gdańskiej Stoczni Remontowej. Statek wyposażono w nowoczesny sprzęt badawczy. Na jego pokładzie mieści się 57 miejsc łącznie dla załogi, stu-dentów i naukowców w jedno- i dwuosobowych kabinach. Horyzont II dostosowa-ny jest do przewozu m.in. dwóch kontenerów 20-stopowych. Jednostka służy do badań morza realizowanych głównie w trakcie rejsów na Spitsbergen.

„Dane jednostki:

Długość całkowita: 56,34 m

Szerokość: 11,36 m

Zanurzenie: 3,90 m (5,33 m razem z ki-

lem)

Nośność: 288

Prędkość: 12 węzłów

Ilość osób: 57 (w tym 16 osób załoga

stała)

Statek pełni następujące funkcje:

- Badawczą - realizowaną poprzez możliwość prowadzenia prac badaw-

Piotr Smolnicki

8

czych własnych Uczelni oraz na zlecenie placówek naukowych w kraju i

zagranicy. Bazą dla prac badawczych są dwa kontenery laboratoryjne

wyposażone zgodnie z potrzebami użytkowników - zleceniodawców.

Statek posiada sieć komputerową.

- Dydaktyczną - realizowaną poprzez możliwość realizacji wszystkich ro-

dzajów praktyk morskich dla studentów i uczniów szkół morskich. Statek

posiada mostek nawigacyjny oraz zespół napędowy najnowszej genera-

cji, pozwalający na prowadzenie praktyk przez nawigatorów, mechaników

i elektryków / automatyków. Kabina nawigacyjna wyposażona jest w czte-

ry niezależne stanowiska studenckie z repetytorami urządzeń nawigacyj-

nych mostka. Posiada również obszerną centralę manewrowo - kontrol-

ną. Oprócz tego do celów dydaktycznych przeznaczona jest sala wykła-

dowa dla 32 studentów oraz centrum komputerowe.

- Transportową - możliwość przewożenia dwóch kontenerów 20-

stopowych (również chłodzonych) pozwala na realizowanie usług w za-

kresie transportu międzynarodowego na rzecz ewentualnych zlecenio-

dawców. Jednostkami, które obecnie są zainteresowane usługami trans-

portowymi statku, to dwa zakłady badawcze Polskiej Akademii Nauk,

pragnące wykorzystać statek dla dowozu naukowców i sprzętu do pol-

skich baz naukowych na Spitsbergenie oraz Antarktydzie.

- Turystyczną - poprzez zapewnienie niezbędnego standardu pomiesz-

czeniom mieszkalnym i socjalnym. Statek posiada kabiny jedno i pięcio-

osobowe z własnymi węzłami sanitarnymi, przestronną mesę załogową

wraz z klubem oraz mesę studencką. Statek może być wykorzystywany

dla celów turystycznych wyłącznie w ramach wolnych miejsc na statku.”

AKADEMIA MORSKA W GDYNI WWW.AM.GDYNIA .PL

TRIMOR

9

• ORP ARCTOWSKI

FOTOGRAFIA NAUKOWO-BADAWCZEGO OKRĘTU ORP ARCTOWSKI ZDJ . Z HTTP : //ARKTYKA .C OM

W odróżnieniu od statków określanych mianem jednostek naukowo-badawczych noszących angielskobrzmiącą nazwę klasy Research Vessel, skrótowo R/V istnieją jeszcze okręty wojskowe, których jedyną funkcją jest prowadzenie szeroko pojętych badań. Należący do floty Marynarki Wojennej Rzeczypospolitej Polskiej okręt ORP Arctowski jest właśnie jednostką wyposażoną podobnie do statków klasy R/V.

„Okręt hydrograficzny projektu 874 (NATO: Modified Finik), typu Hewe-

liusz. Zbudowany w Stoczni Północnej im. Bohaterów Westerplatte w

Gdańsku.

Wymiary:

- długość: 61,6 metra

- szerokość: 10,8 metra

- zanurzenie: 3,3 metra

Wyporność: 1218 ton

Napęd główny: - 2 silniki wysokoprężne Cegielski-Sulzer

6AL25/30 o mocy 707 kWkażdy napędzają

Piotr Smolnicki

10

ce 2 nastawne śruby Zamech-Liaaee

Prędkość: 13,7 węzłów

Napęd pomocniczy:

- 2 silniki elektryczne prądu zmiennego o mocy 70 kWkażdy

- 1 dziobowy ster strumieniowy o mocy 130 kw.

Urządzenia hydrograficzne:

- dwukanałowa echosonda hydrograficzna

- komputerowy system zbierania i analizowania danych współpracujący z

echosondą dokładnego pomiaru, logiem i systemami nawigacyjnymi

- barometr precyzyjny

- solomierz

Ładunek:

- do 20 ton ładunków w ładowni

- do 4 ton pław na pokładzie”

MARYNARKA WOJENNA WWW.MW.MIL .PL

TRIMOR

11

• R/V IMOR

NALEŻĄCY DO INSTYTUTU MORSKIEGO W GDAŃSKU KATAMARAN

IMOR. ZDJ . Z HTTP : //PL .WIKIPEDIA .ORG

IMOR służy zarówno do badań kontrolnych jak i komercyjnych, z tego względu państwowy Instytut Morski utrzymuje się ze zleceń komercyjnych, np. dla platform wiertniczych. Zaletą IMORA jest jego stosunkowo małe zanurzenie do 2,5 m, dzięki czemu może pracować w strefie przybrzeżnej oraz przy ujściu Wisły i na Zalewie Wiślanym. Szeroki w stosunku do długości rozstaw kadłubów miał na celu zwięk-szenie powierzchni roboczej na rufie oraz redukcję kołysania. Jednak jak twierdzi załoga jednostki powierzchnia robocza jest nadal niewystarczająca (wyklucza pro-wadzenie 2 badań jednocześnie) a kołysanie jest dokuczliwe szczególnie w trakcie dryfu na martwej fali (spokojne morze, jak na załączonym zdjęciu). Jednostka jest wyposażona w bramownicę, która umożliwia np. wodowanie pław, jednak brak powierzchni magazynowej ogranicza ilość załadowanych pław, tudzież innych urządzeń.

„7 października br. odbył się chrzest morski nowego statku specjalistycz-

nego dla Instytutu Morskiego. Katamaran IMOR jest pierwszą polską jed-

nostką tego typu przystosowaną do pracy na płytkich akwenach (jego

zanurzenie nie przekracza 2,5 m) i będzie służył do prowadzenia specja-

listycznych badań morskich, monitorowania zanieczyszczeń wód w pol-

skiej strefie przybrzeżnej, badania źródeł zasiniania plaż, badania skut-

ków rozlewów olejowych, badań przed inwestycyjnych na Bałtyku. Jed-

nostka przystosowana jest także do zwalczania skutków katastrof ekolo-

Piotr Smolnicki

12

gicznych na wodach płytkich. Doskonałe właściwości manewrowe, system

pozycjonowania dynamicznego, który pozwala na pracę przy złej pogo-

dzie, wyposażenie m.in. w kontenerowe laboratoria biologiczno-

chemiczne, hydroakustyczne i geofizyczne świadczą o unikalności projek-

tu statku.

Katamaran IMOR zbudowany w stoczni Damen w Gdyni i w stoczni

Christ, ma długość 32 m, wyporność 370 t, nosi banderę polską, i będzie

pływał w klasie Research Vessel, nadanej przez PRS.”

BIULETY N INFORMACYJNY PRS SA NR 5/255 GDAŃSK PAŹDZIERNIK 2005

TRIMOR

13

• R/V BAL TICA

Trawler naukowo-badawczy Baltica z otwartymi wrotami burtowymi

Zdj. z http://www.mir.gdynia.pl

Na załączonym zdjęciu widoczna jest duża trawersa na rufie (wg opisu z wychylną ramą o udźwigu 3 ton), służąca do wyciągania sieci. Jest to podyktowane tym, że Baltica jest trawlerem naukowo badawczym - wyłowione ryby poddawane są ba-daniom. Na pokładzie otwartym znajdują się także dźwigi i kraniki służące do ob-sługi stanowisk badawczych. Na prawej burcie widać otwarte 5-metrowe wrota, dzięki którym można pobierać próbki bezpośrednio z wody do laboratorium co zwiększa funkcjonalność jednostki. Aby umożliwić ładowanie stosunkowo dużych próbek wysokość pokładu głównego wynosi aż 4,5 m. We wnętrzu znajdują się 4 laboratoria o powierzchniach 18-25m2.

„Statek badawczy, którego współwłaścicielami są: Morski Instytut Rybacki

– Państwowy Instytut Badawczy (MIR-PIB) oraz Instytut Meteorologii i

Gospodarki Wodnej – Oddział Morski w Gdyni. Armatorem statku jest

MIR-PIB.

Do głównych zadań, R/V “Baltica” należą:

-badania oceanograficzne i biologiczno-rybackie na Bałtyku prowadzone

w celu określenia możliwości połowów oraz uwarunkowań ekologicznych

mających wpływ na stan zasobów. Są one ściśle powiązane z międzyna-

rodowymi programami biologicznymi Międzynarodowej Rady Badań

Morza (ICES) i zaleceniami Międzynarodowej Komisji Rybołówstwa Morza

Bałtyckiego (IBSFC):

-określenie wpływu dynamiki środowiska morskiego na produkcję biolo-

giczną i rekrutację gatunków ryb o znaczeniu użytkowym;

-określenie stanu i zmian żywych zasobów jako podstawy dla ustalenia

zasad ich ochrony i racjonalnej eksploatacji oraz dla prognozowania

Piotr Smolnicki

14

wielkości połowów;

-określenie czynników ekologicznych, warunkujących zachowanie się or-

ganizmów morskich,

-badania nad funkcjonowaniem ekosystemu Bałtyku, prowadzone w ra-

mach projektów międzynarodowych pod patronatem ICES, współpracy

bilateralnej z państwami bałtyckimi oraz projektów finansowanych przez

Komitet Badań Naukowych,

-badania środowiska Morza Bałtyckiego w ramach programów krajowych

i zobowiązań międzynarodowych zwłaszcza dotyczące oceanografii, at-

mosfery nadmorskiej, substancji radioaktywnych i zanieczyszczeń – zo-

bowiązania wobec Komisji Helsińskiej HELCOM – BMP, EGAP, MORS oraz

zbiór danych dla Krajowej Służby Oceanograficznej.

Pomieszczenia i urządzenia badawcze na statku:

laboratorium biologiczne (25m2),

laboratorium chemiczne (20m2),

laboratorium ichtiologiczne (18m2),

laboratorium fizyczne (12m2),

kabina meteorologiczna,

automatyczna stacja meteo MILOS-500,

ADCP – dopplerowski system do profilowania prądów morskich,

stanowisko hydroakustyki,

sieć komputerowa do sterowania procesami pomiarowymi oraz do reje-

stracji i przetwarzania danych pomiarowych,

pomieszczenie poboru prób z furtą burtową i żurawikiem wyjezdnym,

7 stanowisk pokładowych, pomiarowych i połowowych, wyposażonych w

linowo-kablowe windy hydrograficzne i trałowe,

rufowa brama wychylna o udźwigu 3 ton,

wymienna, specjalistyczna aparatura pomiarowo-badawcza najnowszej

generacji, laboratoryjna i zaburtowa, do badań fizycznych, chemicznych,

biologicznych i meteorologicznych oraz szacowania zasobów i techniki

połowowej.

Dane jednostki:

Długość całkowita: 41,0 m

Długość między pionami: 35,5 m

Szerokość: 9,0 m

Wysokość do pokładu głównego: 4,5 m

Zanurzenie: 3,5 / 4,45 m

Pojemność: 620 BRT

Prędkość: 11,5 węzła

TRIMOR

15

Pojemność ładowni: 130 m3

Autonomiczność pływania: 30 dni

Silnik główny: prod. H. Cegielski typ 8S20D;

1040 kW; (900 obr./min.)

Agregat pomocniczy: Caterpillar 160 kVA

Śruba nastawna o średnicy: 2,7 m

Ster strumieniowy: typ S 1.0 – 150

Załoga: 11 osób

Ekipa naukowa: 11 osób”

HTTP : //WWW.MIR.GDY NIA .PL

Piotr Smolnicki

16

• S/Y OCEANIA

ŻAGLOWIEC OCEANIA NA ZDJĘCIU Z EKSPERYMENTALNYM OŻA-

GLOWANIEM . ZDJ . Z HTTP ://WWW. IOPAN .GDA.PL

S/Y Oceania prezentuje się lepiej od pozostałych jednostek badawczych ze wzglę-du na tęsknoty ludzkie za czasami świetności żaglowców. Ma jeszcze jedną prze-wagę nad innymi jednostkami - nieograniczony zasięg (poza strefami polarnymi w zimie) dzięki swojemu ożaglowaniu - przekłada się to także na redukcję kosztów eksploatacji. Mimo bardzo bogatego wyposażenia jednostki w urządzenia nauko-wo-badawcze jest ona ograniczona niewielką, w stosunku do pozostałych, po-wierzchnią roboczą oraz magazynową. Funkcjonalność jednostki spada także z powodu małej elastyczności, np. braku możliwości załadowania laboratorium w kontenerze. Jednak spełnia ona wymagania dla jednostki szkolnej - używana jest przez Instytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk oraz Wydział Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego.

„stalowy, trójmasztowy statek (żaglowiec) o ożaglowaniu skośnym o po-

wierzchni 280m², należący do Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii

Nauk.”

PL.WIKIPEDIA .ORG

”Dł./szer./gł.: 48,9 m / 9,0 m / 3,9 m

Wyporność: 370 T

TRIMOR

17

Silnik: Diesel 600 kW

Ster strumieniowy: 70 HP

Prądnica wałowa: 110 kW

Maszty: 3x 32 m

Żagle: 280 m2

Prędkość robocza: 9 węzłów

Prędkość maks.: 12 węzłów

Załoga: 13 osób

Naukowcy: 14 osób

Autonomia: 1 miesiąc

Zasięg: nieograniczony (poza strefami polarnymi

w zimie)

Wyposażenie pokładowe

Rufowa brama wychylna 2,5 tony 6 m

2 boczne bramy

3 wysięgniki pomiarowe

2 balkony pomiarowe

2 windy głębokowodne RAPP- HYDEMA 5000 m i 2000 m ø6

2 windy płytkowodne 300 m ø6 i ø10 x 6 żył

2 windy dla sieci 500 m ø3, 300 m ø5

Winda trałowa 2000 m ø10

Żuraw hydrauliczny 1 tona

2 stacje meteo VASSALLA

2 pontony robocze 4,8 m., silniki 40 KM YAMAHA

Hydrografia

Sonda CTD SEA-BIRD 911 plus

2 sondy CTD SEA-BIRD SBE 49

Sonda CTD 606+ VALEPORT

Prądomierz 308 VALEPORT

Prądomierz 808 VALEPORT

Dopplerowski miernik rozkładu prądów ADCP RD Instruments

Sonda skanująca typu Batfish

Optyka

Zestaw piranometrów KIPP & ZONEN and EPPLEY LABORATORY

Miernik absorpcji i pochłaniania AC9 i AC10 WET LABS

Spektroradiometr morski MER-2040 BIOSPHERICAL INSTRUMENTS INC.

Ocean ColourProfiling System OCP-100 SETLANTIC

Spektroradiometr laboratoryjny UV-VIS 4-100 UNICAM

Piotr Smolnicki

18

Fluorymetr z wymuszonym obiegiem ECOMONITOR

System spektrofotometru morskiego RAMSES

C-OPS kompaktowy optyczny system profilowania

Aerozole

3 licznik cząstek aerozolu PMS, CPC, LAS

Nephelometr

Altometr

Lidar aerozolowy

Akustyka

Echosonda naukowa DT-X BioSonics

Sonar boczny DF 1000 digitalEdgeTech

System nieliniowej detekcji pęcherzyków

Echosonda SIMRAD EK 60, 70, 120, 210 kHz

Boja pomiarowa do pomiaru szumów

Chemia

Rozeta karuzelowa SEA-BIRD

Czerpacz Nemo

Box Corer

Sonda GEMINI dwurdzeniowa do osadów dennych

Czerpacz denny Van Veen

Lidar zanieczyszczeń olejowych FL-UV

Ekologia-biologia

Sieć makroplanktowa Bongo

Sieć mezozooplanktonowa Wp2

Multi Net Sampler Midi HYDROBIOS 2 sztuki

Sieć TUCKER-TRAWEL

Laserowy optyczny licznik cząstek LOPC

Multikorer 4 rdzenie

Sanie do poboru epibentosu”

HTTP : //WWW. IOPAN .GDA.PL

TRIMOR

19

• R/V KASZUBSKI BRZEG

PRZEROBIONY Z KUTRA R/V KASZUBSK I BRZEG NA TLE CEN-

TRALNEGO MUZEUM MORSKIEGO ZDJ . Z HTTP : //PL .WIKIPE DIA .ORG

R/V Kaszubski Brzeg wyróżnia się spośród pozostałych wymienionych jednostek ubogą funkcjonalnością. Nie trudno go pomylić z kutrem rybackim tym bardziej, że w przeszłości pełnił tę funkcję. Dziś służy Centralnemu Muzeum Morskiemu do potrzeb archeologii podmorskiej, jako platforma dla płetwonurków.

„statek badawczy o stalowej konstrukcji nitowanej zbudowany w Stoczni

Północnej w Gdańsku w ramach serii lugrotrawlerów B-11 w 1956 roku.

Następnie po przebudowaniu służył w Marynarce Wojennej jako okręt

ratowniczy (jeden z czterech oznaczanych numerami R21-R24). W 1982

został przekazany do służby cywilnej pod nazwą Podwodnik, a w 1984

roku do Centralnego Muzeum Morskiego. Jednostka została przebudo-

wana i dostosowana do potrzeb archeologii podmorskiej jako baza dla

płetwonurków i nurków. W 2007 roku został wycofany ze służby i wysta-

wiony na sprzedaż.

Wyposażenie:

wyposażenie nurkowe: komora dekompresyjna jednoprzedziałowa z

przedsionkiem i z instalacją tlenową

agregaty prądotwórcze:

Piotr Smolnicki

20

nr 1 – S-324-M Andrychów, - Moc: 71,5 KM, Napięcie: 220 V (stałe)

nr 2 - 3 NVD 18 Moc: 34 KM, Napięcie: 220 V (stałe)

nr 3 - S- 324-M Andrychów, Moc: 71,5 KM, Napięcie: 220 V (zmienne)

paliwo: L-1, zapas paliwa: 2 zbiorniki po 11 m³

zapas wody - dwa zbiorniki, łącznie 9,26 t.

zapas żywności: 500 kg

Dane jednostki

Nośność 38,9 dwt

Liczba czł. załogi 4-8 os.

Liczba pasażerów 12 os.

Długość całkowita (L) 32,57 m

Szerokość (B) 6,74 m

Zanurzenie (D) 2.86 m

Prędkość maks. 7,5 w

Pojemność brutto 165 GT

Moc 300 KM”

HTTP ://PL .WIKIPEDIA .ORG

TRIMOR

21

• R/V ST. BARBARA

NALEŻĄCA DO SPÓŁKI LOTOS PETROBALT IC S .A. J EDNOSTKA

R/V ST . BAR BARA ZDJ . Z HTTP : //ARKTYKA .C OM

Santa Barbara jest największą z prezentowanych tu jednostek naukowo badaw-czych. Wyróżnia ją nie tylko lądowisko dla śmigłowców nad dziobówką, ale także wielki dźwig, mogący służyć do obsługi platform wiertniczych. Na pokładzie otwartym znajdują się także dwie bramownice oraz dźwig typu Palfinger obsługu-jący stanowiska robocze. S. Barbara może utrzymać swoje położenie na wodzie dzięki systemowi specjalnego kotwiczenia - widoczne na zdjęciu wystające na wy-sięgnikach dwie kotwice za rufą i przed dziobem.

„Statek badawczy będący własnością cypryjskiej spółki Miliana Shipping

Company Ltd., której właścicielem jest LOTOS Petrobaltic S.A.; obecnie

świadczy usługi geotechniczne na rzecz LOTOS Petrobaltic S.A.

Do zadań jednostki należą między innymi:

prace geologiczno-geotechniczne

prace geologiczno-poszukiwawcze

prace dokumentacyjne

geotechnika

geofizyka

batymetria

radionawigacja

ochrona przeciwrozlewowa

Piotr Smolnicki

22

Statek jako pierwszy zidentyfikował duży obiekt na dnie Bałtyku od daw-

na znany miejscowym rybakom jako wrak lotniskowca Graf Zeppelin.

Dane jednostki

Długość całkowita (L) 78,9 m

Szerokość (B) 13,7 m”

PL.WIKIPEDIA .ORG

PODSUMOWANIE

Jak starałem się pokazać istnieje duże zróżnicowanie pośród operowanych przez polskie instytucje jednostek naukowo-badawczych. Po pierwsze statki różnią się wielkością stąd mamy 78,9-metrową S. Barbarę oraz 32-metrowe: IMOR i Kaszub-ski Brzeg.

Następną cechą rozróżniającą może być konstrukcja i związany z nią napęd. Ma-my do czynienia z jachtem żaglowym o nieograniczonym zasięgu, konstrukcjami jednokadłubowymi o klasycznym napędzie oraz ze zwrotnym katamaranem.

Kolejnym i najważniejszym kryterium jest funkcjonalność i interdyscyplinarność jednostek. Możemy tu wyróżnić jednostki o małej ładowności ze względu na typ konstrukcji (katamaran nie posiada szerokiego kadłuba, który mógłby posłużyć ja-ko ładownia), wielkość pokładu (ograniczona przestrzeń np. na S/Y Oceanii).

Istotną determinantą weryfikującą wielkość i rodzaj konstrukcji są koszty produk-cji/zakupu oraz eksploatacji jednostki. Stąd też do celów edukacyjnych służy ża-glowiec a do celów komercyjnych wielka S. Barbara.

TRIMOR

23

2.2.3 KONTAKT Z WYBRANYMI INSTYTUCJAMI NAUKOWO-BADAWCZYMI

Jako cel przyjąłem sobie złożenie oferty zaprojektowania potencjalnej „jednostki marzeń” dla konkretnej instytucji. Kryterium wyboru instytucji do potencjalnej współpracy przy projekcie dyplomowym było realne zapotrzebowanie oraz duża szczegółowość założeń technicznych. Pierwsze wybrane przeze mnie instytucje to Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku mieszczący się przy gdańskim Długim Targu oraz Instytut Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego, którego siedziba mieści się w Gdyni.

Już pierwszy kontakt z Instytutem Morskim i Uniwersytetem Gdańskim udało się rozwinąć we współpracę. Na początku konsultowałem się z osobami zajmującymi się badaniami w celu zweryfikowania aktualnego zapotrzebowania na nowe statki badawcze. Okazało się, że nie tylko różne instytucje projektują już i starają się o dofinansowanie realizacji tych projektów (m.in. projektowana jest jednostka dla In-stytutu Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego), ale też że potrzeby wciąż rosną i niedługo mogą przekraczać możliwości aktualnie posiadanej a nawet budowanej floty i obsługiwanych na niej urządzeń.

Część jednostek jest już przestarzała i należy je zamienić na nowe gdyż nie speł-niają wszystkich wymogów i nie dają możliwości wykorzystania najnowszych me-tod i urządzeń badawczo pomiarowych. Dużym problemem jest też niska wydaj-ność i wysokie koszty eksploatacji istniejących statków badawczych

Piotr Smolnicki

24

3 BUDOWANIE ZAŁOŻEŃ PROJEKTOWYCH

3.1 CHARAKTERYSTYKA PLANOWANEJ JEDNOSTKI

W celu określenia założeń projektowych dla jednostki musiałem dokładnie sprecy-zować jej charakter. W tym celu rozpocząłem od analizy wad i zalet dla koncepcji potencjalnych nowych jednostek dla Instytutu Oceanografii UG oraz Zakładu Oce-anografii Operacyjnej IM. W tym celu odbyłem szereg konsultacji zarówno w sie-dzibach powyższych instytucji jak również bezpośrednio u załogi jednostki nauko-wej.

Równocześnie otrzymałem informacje dotyczące potrzeb obu instytucji, które oka-zały się zbieżne, głównie dlatego, że wspólne opracowywały dokumenty nt wyma-gań. Dzięki temu mogłem otrzymać dość szybko szczegółowe wytyczne uwarun-kowań dla nowej jednostki. O ile Instytut Oceanografii miał już sprecyzowane za-mówienie na katamaran o tyle Instytut Morski stawiał sprawę za otwartą.

3.1.1 ANALIZA WAD I ZALET PLANOWANYCH NOWYCH JEDNOSTEK

W Instytucie Oceanografii otrzymałem szczegółową dokumentację z wytycznymi projektowymi do planowanego nowego katamaranu naukowo-badawczego dla Uniwersytetu Gdańskiego a w Zakładzie Oceanografii Operacyjnej Instytutu Mor-skiego w Gdańsku dowiedziałem się o potrzebie budowy podobnej jednostki.

Podstawowymi kryteriami wyboru przez Instytut Oceanografii UG konstrukcji ka-tamaranu w odniesieniu do porównywalnej wielkości jednostki jednokadłubowej były niższe koszty eksploatacji (mniejsze zużycie paliwa), stosunkowo niewielkie zanurzenie (wynikające z mniejszej ładowności i masy) przy dużo większej po-wierzchni pokładu roboczego na rufie i przestrzeni mieszkalnej oraz mniejsze przechyły przy dużym wietrze i różnych kierunkach nacierania wiatru i fali. Jed-nostka ta ma służyć badaniom także w płytkiej strefie przybrzeżnej oraz do celów naukowych dla kilkunastu studentów Uniwersytetu.

Wadą katamaranu jest natomiast jego niewielka wyporność oraz mała dzielność morska dlatego wg naukowców z Instytutu Morskiego lepszym rozwiązaniem by-łaby jednostka jednokadłubowa, która miałaby większą ładowność i mogłaby pra-cować przy większych stanach morza w stosunku do dwukadłubowca, ale kosztem węższego pokładu roboczego i mniejszej wydajności - większe opory kadłuba (mniejsza prędkość i przyspieszenie) to większa zainstalowana moc czyli większe koszty eksploatacji. Poza tym IM posiada już swój katamaran, IMOR.

TRIMOR

25

W tym samym czasie odwiedziłem załogę na katamaranie IMOR gdzie dzięki wiel-kiej uprzejmości mogłem zwiedzić całą jednostkę otrzymując wyczerpujący opis funkcji i urządzeń jednostki od najniższego do najwyższego pokładu. Załoga wy-powiedziała się także na temat niedogodności dotyczących katamaranu i kon-strukcji jednokadłubowych w zależności od przeprowadzanych zadań, stanu mo-rza itp. Dowiedziałem się między innymi o tym, że wbrew tradycyjnemu umiesz-czaniu koi wzdłuż płaszczyzny symetrii statku załoga wolałaby koje w poprzek lub co najmniej możliwość wyboru, ponieważ jednostki naukowo-badawcze i tak nie pracują przy stanach morza powyżej 4.

3.1.2 DECYZJA O DALSZEJ WSPÓŁPRACY Z ZAKŁADEM OPERACYJNYM IM

Planowana jednostka dla Instytutu Oceanografii UG była już wcześniej określona co do konstrukcji i zastosowanych rozwiązań a projekt wstępny był już w końcowej fazie. Natomiast Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego nie posiadał jeszcze ostatecznie sprecyzowanych założeń i sprawa była otwarta. W związku z tym, że dr Benedykt Hac był optymistycznie nastawiony na współpracę ze mną był to odpowiedni moment aby dalsze prace nad projektem koncepcyjnym jednostki naukowo-badawczej prowadzić w konsultacji z nim.

3.1.3 OKREŚLENIE POTRZEB IM

Dr Benedykt Hac w związku z moją propozycją zaprojektowania „wymarzonej” dla Instytutu Morskiego jednostki pomógł mi w sprecyzowaniu dla niej wymagań. Określone zostały „potrzeby rozszerzenia zakresu prowadzonych badań o nowo-czesne metody wykonywania pomiarów geofizycznych i batymetrycznych z uży-ciem autonomicznych pojazdów podwodnych AUV, oraz wykonywania wierceń do głębokości 50 metrów pod powierzchnię dna z wykorzystaniem zdalnie sterowa-nego urządzenia do wierceń podmorskich np. PROD (Portable Remotely Operated Drill)”.

Piotr Smolnicki

26

3.1.4 OKREŚLENIE WSTĘPNYCH WYMAGAŃ DLA NOWEJ JEDNOSTKI

Aby rozpocząć projektowanie należy określić co najmniej wstępne wymagania dla nowej jednostki. Do tego celu potrzeba informacji na temat prac w morzu jakie mają być wykonywane przez jednostkę, urządzenia na niej oraz, oczywiście przez załogę statku.

W celu wstępnego określenia potrzeb i możliwości jednostki posługiwałem się otrzymanym na Uniwersytecie Gdańskim „opisem przedmiotu zamówienia dla prac projektowych w formie projektu wstępnego, związanych z zaprojektowaniem spe-cjalistycznego statku naukowo-badawczego do interdyscyplinarnych badań Morza Bałtyckiego dla Instytutu Oceanografii Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersy-tetu Gdańskiego”. Jak wspomniałem wcześniej wsparcie merytoryczne nad projek-tem dyplomowym otrzymałem w Zakładzie Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku, dla którego istnieje potrzeba budowy podobnej jednostki.

Podczas pierwszych konsultacji wyrysowały się wstępne wymagania dla jednostki:

• Podstawowym przeznaczeniem statku byłoby prowadzenie badań geolo-gicznych i geofizycznych w rejonie morza Bałtyckiego i Północnego

• Ze względu na koszty budowy i eksploatacji jednostka ta powinna mieć około 50 m długości i możliwie największą szerokość (absolutne minimum to 10 m szerokości)

• Ze względu na charakter prowadzonych robót jednostka powinna posia-dać możliwie największą powierzchnię pokładu roboczego od strony rufy na pokładzie głównym ze względu na bliskość do wody)

• Na statku powinno znajdować się miejsce dla około 20 osób, w tym dla około ośmioosobowej załogi

• Autonomia na ok 20 dni dla 20 osób • Jednostka badawcza powinna posiadać następujące wyposażenie pokła-

dowe: - 2 żurawie kilkuprzegubowe o zasięgu ok 12 m i udźwigu ok 12 t (m.in. do wodowania wiertnic) -bramownica (a-frame) na rufie (do wodowania i podnoszenia pław i innych urządzeń w osi statku -ładownia z lukiem hydraulicznym dostępna np. dla żurawia -moon-pool (do zanurzania sondy) -laboratorium mokre z bezpośrednim dostępem do pokładu roboczego -laboratoria suche -warsztaty robocze

• Na jednostce powinno być zapewnione miejsce na następujące urządze-nia badawcze: - sonda wielowiązkowa - sonar boczny

TRIMOR

27

- boomer (zwykle holowany za rufą statku składa się z dwu części - na-dajnika i kabla z hydrofonami - holuje się je na przeciwległych burtach tak żeby kilwater je rozdzielał ograniczając zakłócenia) - SBP (holuje się go głównie przy burcie lub montuje na stałym wysięgni-ku burtowym, rzadko bywa wbudowany w kadłub) - 3-4 fundamenty na kontenery w różnych konfiguracjach (zależy to od planowanych badań) - 3 autonomiczne pojazdy podwodne AUV - wiertnice

• Zakłada się następujące elementy napędu jednostki: - napęd typu Diesel-electric - 2 pędniki azymutalne

- system dynamicznego pozycjonowania (DP2)

Jak pokaże dalszy rozwój projektu powyższe założenia uległy zmianom, głównie ilościowym in plus.

Piotr Smolnicki

28

3.1.5 PRZYKŁADY ELEMENTÓW WYPOSAŻENIA W celu dalszego rozwoju koncepcji projektowej musiałem zapoznać się elemen-tami wyposażenia jednostki. Ważne dla mnie były ich cechy fizyczne jak i sposób obsługi. Poniżej wymieniłem najistotniejsze ze względu na wpływ na układ prze-strzenno-funkcjonalny statku.

• PŁAWY (BOJE )

Pławy są bezzałogowymi obiektami pływającymi, zakotwiczonymi lub dryfującymi. Służą m.in. w celu oznaczania przestrzennego wód, do badań pomiarowych, jako boje cumownicze oraz do wysyłania sygnałów ratunkowych. Pławy jako swego ro-dzaju znaki drogowe na morzu mogą określać położenie obiektów pod wodą, stwarzających zagrożenie np. kolizji. Inne pławy służą do pomiarów meteorolo-gicznych, stanu morza itd. lub jak poniższy przykład systemu ostrzegania przed tsunami:

WODOWANIE SY STEMU PŁ AW WYKRYWAJĄCEGO FALĘ TSUNAMI HTTP : //WWW.TECHNOLOGYREVIEW .COM

TRIMOR

29

• KONTENERY DWUDZIESTOSTOPOWE

Definicja kontenera opracowana w 1968 brzmi:

-jest to urządzenie transportowe trwałe o konstrukcji gwarantującej wie-

lokrotne użycie,

-budowa jego umożliwia przewóz jednym lub wieloma środkami trans-

portu bez konieczności przeładowywania zawartego w nim ładunku,

-jest odpowiednio wyposażone, w celu ułatwienia mocowania, manipu-

lowania oraz przeładunku z jednego środka transportu na drugi,

-konstrukcja jego umożliwia łatwy załadunek i rozładunek towarów.

WIKIPEDIA .ORG

Wymiar kontenera 20-stopowego, tzw. standardowego (czyli 1 TEU) wynosi ok 6,06 m x 2,44 m x 2,44 m. Istnieją też inne wielkości kontenerów takie jak 30-, 40- czy 45-stopowe. Poza kontenerami służącymi do przechowywania i transportowa-nia towarów na statku znaleźć się mogą kontenery laboratoryjne. Służą one dopa-sowaniu się do bieżącego zadania jednostki, zwiększając powierzchnię i ilość wy-specjalizowanych stanowisk badawczych co pokazuje poniższy przykład:

PRZYKŁADOWY RZUT 20-STOPOWEGO KONTENERA LABORATO-

RYJNEGO WWW.MARUM .DE

Istnieją też kontenery socjalne, sanitarne, ambulatoryjne itd., z których można zbudować całe zaplecze, ale nie są one istotne dla przeznaczenia jednostki, co nie wyklucza możliwości ich użycia.

Piotr Smolnicki

30

• ZDALNIE STEROWANY POJAZD PODWODNY R.O.V.

R.O.V. (Remotely Operated Vehicle) jest zdalnie sterowaną bezzałogową jednostką zdolną do pływania pod wodą. Jednostki te wykorzystywane są do celów badaw-czo-naukowych, przemysłowych i militarnych. R.O.V. może mieć kilka metrów sze-ściennych kubatury przez co trzeba mu zapewnić odpowiednio dużo przestrzeni na statku oraz urządzenia do jego transportu, wodowania i podnoszenia z wody. Potrzeba także bębny, na których zwinięte są przewody służące zasilaniu i stero-waniu jednostki ze statku, oraz mechanizmy podające te przewody. Na pokładzie musi się znajdować pomieszczenie sterowania urządzeniem R.O.V.

WODOWANIE R.O.V. MAJ ĄCEGO UMIEŚCIĆ PODCZE PIONĄ POD

SOBĄ KAMERĘ HD NA DNIE MORZA HTTP : //VENUS .UVIC .CA

TRIMOR

31

• AUTONOMIC ZNY POJAZD PODWODNY A.U.V.

A.U.V. podobnie jak R.O.V. jest podwodną jednostką bezzałogową. Służy też do tych samych celów, będąc wykorzystywanym do badań naukowych, w przemyśle i w wojsku. A.U.V. może poruszać się i prowadzić wyznaczone zadania samodziel-nie, tak długo na ile starczy mu zasilania. W związku z dużymi rozmiarami (nawet 6 m długości) trzeba jej zapewnić odpowiednią przestrzeń na statku oraz możli-wość transportu po jednostce, wodowania i podnoszenia z wody.

WODOWANIE DUŻEGO A.U.V. W CELU PO SZUKIWAŃ SZCZĄTKÓW

SAMOLOTU NA DNIE OCEANU HTTP : //WID.WAITTINST ITUTE .ORG

TRANSPORTOWANIE NIEWIELKIEGO A.U.V. GAVIA PO POKŁADZIE WWW.GAVIA. IS

Piotr Smolnicki

32

• DŹWIG ZE SKŁ ADANYM PR ZEGUBOWO WYSIĘGNIK IEM

Przegubowy wysięgnik pozwala dźwigowi na składanie się podobnie jak palec w dłoni. Zmniejsza to rozmiary dźwigu kiedy nie jest używany oraz pozwala je dosto-sować do przeprowadzanych manewrów. Może być sterowany radiowo przez konsolę, którą operator może zawiesić sobie na szelkach.

Udźwig zależy od promienia, w którym operuje się dźwigiem - im mniejszy wysięg tym większy udźwig. Wszystkie dźwigi na jednostce muszą być montowane na wy-trzymałych fundamentach połączonych z konstrukcją jednostki aby zapobiec wy-rwaniu obciążonego dźwigu.

PRZYKŁAD ZASTO SOWANIA DŹW IGU W IELOPRZEGUBOWEGO WWW.PALF INGERSYSTEMS .COM

TRIMOR

33

• DŹWIG O WYSIĘGNIKU TEL ESKOPOWYM

Dźwigi o wysięgniku teleskopowym na statkach są zazwyczaj większe i cięższe od tych ze składanym przegubowo wysięgnikiem. Ich celem jest objęcie maksymalnie dużej powierzchni pokładu otwartego i zewnętrza statku (morze, nabrzeże) swoim zasięgiem. Na projektowanej jednostce zasięg tego dźwigu powinien pokrywać ca-ły pokład roboczy. Jego umiejscowienie musi uwzględniać duże siły działające na fundament, który powinien być połączony z elementami konstrukcyjnymi statku takimi jak wręgi i ściany stalowe.

Ze względu na swoje gabaryty dźwig o wysięgniku teleskopowym będzie jedną z dominant wizualnych w bryle jednostki podkreślając jej techniczny charakter.

POKŁADOWY DŹWIG O WYSIĘGNIKU TELESKOPOWYM HTTP : //WWW.NAUTICEXPO .COM

Piotr Smolnicki

34

• BRAMOWNICE (A-FRAME ) Z SYSTEMEM WIND

Bramownica w bryle statku jest następnym elementem dominującym. Ma ona kształt ramy z możliwością wychylania się zarówno na zewnątrz jak i w stronę po-kładu. Służy nie tylko do podnoszenia i wodowania dużych urządzeń, ale przede wszystkim daje możliwość holowania urządzeń w wodzie oraz podawania tzw. ka-blo-liny do urządzeń typu R.O.V. Dlatego bramownica działa w systemie z winda-mi (wciągarkami), na których bębnach zawinięte są kablo-liny, przewody i liny jak pokazano na rysunku poniżej.

SYSTEM KŁADZENIA PRZE WODÓW NA DNIE Z WYKORZYSTANIEM

BRAMOWNICY HTTP : //WWW.OCEANEERING .COM

TRIMOR

35

• PĘDNIK I AZYMUTALNE

W związku z wyposażeniem jednostki w system dynamicznego pozycjonowania klasy DP-2 statek musi być wyposażony w napęd składający się z dwóch pędników azymutalnych. Napęd ten polega na możliwości obracania się pędnika wokół pio-nowej osi o 360 stopni.

Sterowanie jednostką wspomagane jest pędnikami strugowodnymi umieszczonymi w dziobowej części kadłuba. Polega to na przepychaniu strumienia wody przepły-wającego z jednej na drugą stronę jednostki powodując przesunięcie dziobu stat-ku w kierunku danej burty. System ten daje największe efekty kiedy jednostka nie płynie.

Połączenie obu rodzajów napędu pozwala na bieżąco kontrolować przemieszcza-nie się statku w każdą stronę co zwiększa precyzję w trakcie przeprowadzanych badań pomiarowych.

PĘDNIK AZYMUTALNY PO D KATAMARANEM IMOR ARCHIWUM DR-A B. HAC A

Piotr Smolnicki

36

3.2 WYBÓR TYPU KONSTRUKCJI

Pierwszym zadaniem projektowym jest dokonanie wyboru typu konstrukcji statku. Wiąże się to z zaplanowaniem układu funkcjonalnego pomieszczeń na pokładach, z zastosowaniem i rozmieszczeniem specjalistycznych urządzeń badawczo-pomiarowych na jednostce, stosunkiem ładowności, wyporności, zanurzenia, wy-dajności oraz dzielności morskiej i związanymi z tymi elementami kosztami budo-wy i eksploatacji. Aby dokonać tego wyboru przeanalizowałem dostępne dane na temat wad i zalet wybranych typów konstrukcji i skonfrontowałem to z optymal-nymi kryteriami konstrukcyjnymi, które określiłem w trakcie konsultacji ze specjali-stami. W trakcie projektowania konsultowałem się m.in. z pracownikami instytucji naukowo-badawczych, projektantem statków, kapitanami jednostek naukowo-badawczych, konstruktorami kadłubowymi.

3.2.1 KRYTERIA WSTĘPNE DLA KONSTRUKCJI JEDNOSTEK NAUKOWO-BADAWCZYCH

Aby jednostka była zdolna do prowadzenia zamierzonych badań w różnych wa-runkach i konfiguracjach jej konstrukcja musi spełniać kilka kryteriów:

- mała amplituda przechyłów przy różnej sile i kierunku wiatru oraz wysokości i kierunku nacierających fal - minimalne przechyły jednostki dla niekorzystnie obciążonego i wychylonego żu-rawia - duża dzielność morska pozwalająca na wyjście w morze przy stanie morza 5 - duża wydajność eksploatacyjna przy roboczej prędkości 12 w - możliwie najszerszy i najgłębszy pokład roboczy od strony rufy - duża ładowność - duża wyporność - zanurzenie adekwatne do prowadzonych badań

Ponadto istotnymi kryteriami są koszty produkcji, utrzymania i naprawy związane ze skomplikowaniem konstrukcji. Pominąłem m.in. rozwiązania eksperymentalne, których koszt wdrożenia przez stocznię dla pojedynczej jednostki byłby nieuza-sadniony. Poniżej znajdują się opisy stosowania jedno- i dwukadłubowych rozwią-zań oraz potencjalnego zastosowania konstrukcji trimaranu jako średnio skompli-kowanej alternatywy.

TRIMOR

37

3.2.2 ANALIZA DANYCH NA TEMAT WAD I ZALET WYBRANYCH TYPÓW KONSTRUKCJI

ISTNIEJĄCE TYPY KONSTR UKCJ I STATKÓW

ZESTAWIE NIE ISTNIEJĄCYCH KATEGORII KONSTRUKCJ I STATKÓW . RYS . ZHTTP ://WWW.BOATDESIG N .NET

Istnieją następujące typy konstrukcji statków:

- Jednokadłubowce - Dwukadłubowce (katamaran i katamaran falotnący) -Trójkadłubowce (trimarany) - SWATH -poduszkowce -wodoloty

• WADY I ZALETY JEDNOKADŁUBOWCÓW

Różne konstrukcje statków mają swoje wady i zalety, które należy skalkulować by optymalnie dopasować jednostkę do zadań. Konstrukcja jednokadłubowa charak-teryzuje się dużą wypornością oraz ładownością ze względu na szeroki kadłub. Duża powierzchnia dziobu daje jednostce dużą dzielność morską przy wysokich stanach morza. Niestety ze względu na masę ma duże zanurzenie w stosunku do powierzchni pokładu. Większy opór kadłuba oraz jego masa determinują też uży-cie większych mocy co przekłada się na mniejszą wydajność czyli wyższe koszty eksploatacji. Jednokadłubowiec charakteryzuje się także większą amplitudą prze-chyłów bocznych (kołysanie) przy dużych falach od burty. Mała powierzchnia ro-bocza pokładu otwartego, duże przechyły i wyższe koszty eksploatacji są najwięk-szymi wadami konstrukcji o jednym kadłubie dla jednostki badawczej.

Piotr Smolnicki

38

• WADY I ZALETY KATAMAR ANÓW

Alternatywnym stosowanym rozwiązaniem są katamarany. Ich podstawową zaletą jest duża szerokość a co za tym idzie - duża powierzchnia robocza na rufie w sto-sunku do jednokadłubowców. Mimo wąskich kadłubów dających mało wyporności katamaran nie ma większego zanurzenia niż jednokadłubowiec ze względu na mniejszą jego ładowność i masę kadłubów. Wąskie kadłuby dają też jednostce możliwość osiągnięcia większego przyspieszenia i prędkości przy użyciu mniejszej mocy silnika co redukuje koszty eksploatacji. Kolejną zaletą dwóch kadłubów jest niewielka amplituda wahań (kołysanie) jednostki przy większych falach. Niestety przy spokojnym morzu katamaran w dryfie reaguje nawet na niewidoczne gołym okiem fale (tzw. martwa fala) wprawiając jednostkę w kołysanie. Do wad wąskich pływaków należy mała wyporność oraz nie dużo możliwości ich wykorzystania, mieszcząc głównie urządzenia techniczne. W związku z tym dwukadłubowce mają niewielką ładowność i ograniczoną możliwość brania ciężkiego sprzętu badawcze-go, transportu towarów i przechowywania dużej liczby próbek (np. odwiertów z dna morza) co jest poważną wadą dla jednostki badawczej.

Poniższe diagramy przedstawiają zestawienia konstrukcji jednokadłubowej i dwu-kadłubowej w różnych kontekstach:

ZESTAWIE NIE S IŁY MOMENTU PROSTUJĄCEGO JEDNOSTKĘ W PIO-

NIE DLA KATAMARANU I J EDNOKADŁUBOWCA Z BAL ASTEM K ILO-

WYM . KATAMARAN NAJLEPIEJ SPRAWUJE S IĘ PR ZY ODCHYŁACH W

PRZEDZIALE 0-50 STOPNI . RYS . Z .HTTP : //WWW.BOATDESIG N .NET

Jak widać na załączonym wykresie katamaran szybciej wraca do pozycji horyzon-talnej od jednokadłubowca. Jest to zdecydowana zaleta przy jednostkach nauko-

TRIMOR

39

wo-badawczych wymagających dużej stabilności platformy, jaką jest statek w celu np. mapowania dna morza.

ZESTAWIE NIE EFEKTYWNOŚCI KATAMARANU I JEDNO KADŁUBOW-

CÓW . POWYŻEJ 3 W KATAMARAN JEST BEZKONKURENCYJNY . RYS . Z HTTP : //WWW.BOATDESIG N .NET

W związku z mniejszymi oporami pływaków katamaranu w stosunku do jednoka-dłubowca zwiększa się przyspieszenie i prędkość a co za tym idzie efektywność kosztów eksploatacji.

Piotr Smolnicki

40

PORÓWNANIE ZACHOWANIA KATAMARANU I JEDNOKADŁUBOWCA

NA FAL I BOCZNEJ . KATAMARAN USTAW IA S IĘ PRO STOPADLE DO

POWIERZCHNI WODY A JE DNOKADŁUBOWIEC WYCHYLA S IĘ

ZNACZNIE BARDZIEJ . RYS . Z HTTP : //WWW. JOHN-SHUTTLEWORTH .COM

Powyższy diagram ukazuje, że katamaran wspina się na falę boczną pod kątem nie większym niż nachylenie zbocza fali, zaś jednokadłubowiec przechyla się znacznie bardziej.

TRIMOR

41

• WADY I ZALETY TR IMARANÓW JAKO POTENCJALNEJ ALTERNATYWY JEDNO- I DWUKADŁUBOWCÓW

Najrzadziej budowanym z opisywanych trzech typów konstrukcji jednostek pływa-jących jest trimaran. Jednostka trójkadłubowa potrafi połączyć cechy jedno- i dwu-kadłubowców. Ze względu na szerszy kadłub środkowy statek zyskuje dzielność morską, wyporność oraz ładowność jednokadłubowca. Rozstawione pływaki dają jeszcze większe pole powierzchni pokładu roboczego z możliwością bezpośred-niego dostępu do ładowni w kadłubie środkowym. Ponadto znacznie redukują przechyły bez względu na siłę wiatru oraz stan morza w stosunku do innych typów konstrukcji. Do wad należy mniejsza niż w katamaranie wydajność eksploatacyjna, ale jest ona większa niż w przypadku jednokadłubowca (stosunkowo węższy ka-dłub środkowy redukuje opór). Wadą jest też bardziej skomplikowana konstrukcja co ponosi za sobą wzrost kosztów budowy. Ponadto wiele portów ma ogranicze-nia szerokości dotyczące przyjmowania jednostek.

PORÓWNANIE L ICZBY PR ZYPADKÓW CHOROBY MOR SKIEJ NA

DWU- I TRÓJKADŁUBOWC ACH W CZASIE 30 MIN I 2 H WYCHODZI

ZDECYDOWANIE NA KORZYŚĆ TRIMARANÓW . RYS . Z WWW .AUSTAL .COM

Powyższy diagram opracowany przez stocznię Austal pokazuje, że rejsy jednostką typu trimaran są lepiej znoszone przez pasażerów. Jak widać w ciągu pierwszych 30 minut ilość incydentów z chorobą morską jest mniejsza o 70% niż na katama-ranie a w ciągu 2 h o 58%.

Piotr Smolnicki

42

PORÓWNANIE NURZANIA (W METRACH) I KOŁYSANIA (W STOP-

NIACH) NA KATAMARANACH I TR IMARANACH . RYS . Z WWW .AUSTAL .COM

Jak wspomniałem wcześniej, mimo wielu zalet wadą katamaranu była mniejsza dzielność morska niż w przypadku jednokadłubowca. Rozwiązaniem w celu pogo-dzenia zalet obu konstrukcji może być trójkadłubowiec, którego dzielność morska jest większa niż katamaranu - 44% mniejsze nurzanie oraz 28% mniejsze kołysanie.

TRIMOR

43

3.2.3 ANALIZA PORÓWNAWCZA ZASTOSOWANIA ALTERNATYWNEJ KONSTRUKCJI

TRÓJKADŁUBOWEJ

ZESTAW IENIE TABELARYCZNE (OPRACOWANIE WŁASNE)

Porównanie wad i zalet trzech typów konstrukcji kadłubów: jedno-, dwu- i trójka-dłubowej na podstawie przeprowadzonych wcześniej analiz:

Jednokadłubowiec Katamaran Trimaran

Prędkość - + +-

Ładowność + - +

Pow. robocza - + +

Wyporność + _ +

Dzielność morska + _ +

Kołysanie - +- +

Nurzanie + - +

Koszt eksploatacji - + +-

Koszt wykonania + +- -

-(0) +-(0,5) +(1) 5/9 4/9 7/9

WNIOSK I

Jak pokazałem na tabeli powyżej, w porównaniu wszystkich trzech typów kon-strukcji najbardziej optymalną dla jednostki naukowo-badawczej wychodzi trima-ran. W zasadzie jedyną jego wadą jest koszt produkcji, ale trzeba zauważyć, że przez okres minimum 10 lat eksploatacji będzie się zwracać. Jednocześnie może być jednostką konkurencyjną na tyle by wygrywać przetargi na zlecenia komercyj-ne.

Piotr Smolnicki

44

3.2.4 WYBÓR MATERIAŁU KONSTRUKCYJNEGO

Wytyczne z Instytutu Morskiego wskazują na potrzebę budowy kadłuba jednostki ze stali a nadbudówki z aluminium. Jest to podyktowane kompromisem między kosztem wykonania a kosztem eksploatacji i zanurzeniem jednostki. Poniżej pre-zentuję diagramy porównujące różnice w eksploatacji identycznych jednostek z aluminium i ze stali:

PORÓWNANIE ZUŻYC IA PAL IWA PR ZY PRĘDKO ŚCI 14 W DLA

IDENTYCZNYCH JEDNOSTE K WYKONANYCH Z ALUMINIUM I ZE

STALI

Zużycie paliwa lżejszej, aluminiowej jednostki jest mniejsze ponieważ napęd musi pchać mniejszą masę samej jednostki oraz w związku z mniejszym zanurzeniem ma także mniejszą powierzchnię zwilżoną (mniejsze opory).

TRIMOR

45

PORÓWNANIE KO SZTÓW ZAINSTALOWANYCH NAPĘDÓW DEDY-

KOWANYCH DLA IDE NTYCZNYCH JEDNOSTEK ZBUDO WANYCH Z

ALUMINIUM I ZE STALI . RYS . Z WWW .AUSTAL .COM

Także koszt zastosowanego napędu i jego serwisu jest mniejszy w przypadku tej identycznej jednostki wykonanej z aluminium w stosunku do stalowej.

Powyższe diagramy pokazują jak istotne dla kosztów eksploatacji jest materiał, z którego wykonana jest jednostka. Dla konstrukcji aluminiowej koszty te są niższe niż dla konstrukcji stalowej zarówno w przeliczeniu na zużyte paliwo, jak i koszt za-instalowanego napędu (mniejsza moc) oraz jego serwisu (np. mniejsze zużycie smarów).

Piotr Smolnicki

46

3.2.5 PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ TRIMARANÓW

• TRITON

ARTYSTYCZNA WIZJA - TR IMARAN TR ITON W TRAKC IE OPERACJ I

NA MORZU . RYS . Z W IK IPEDI I

Tryton był pierwszym eksperymentalnym dużym okrętem wojennym, w którym te-stowano zastosowanie konstrukcji trójkadłubowej. Jego zaletą było umożliwienie lądowania dużych śmigłowców na pokładzie dzięki szerszemu pokładowi pod-trzymywanemu w śródokręciu dwoma pływakami wzdłuż kadłuba środkowego. Na załączonym obrazku wyraźnie widać dysonans między zastosowanym typowym kadłubem a rozszerzonym śródokręciem. Obecnie Triton pełni funkcję jednostki naukowo-badawczej.

TRIMOR

47

Dane jednostki:

Wyporność: 800 ton

Tonaż: 1,200 ton

Długość: 318 ft 3 in (97.00 m)

Szerokość: 73 ft 8 in (22.45 m)

Zanurzenie: 10 ft (3.0 m)

Napęd: Diesel-electric

Prędkość: 20 knots (37 km/h; 23 mph)

Zasięg: 3,000 mil m przy 12 w

Załoga: 14 os

Pasażerowie: do 28 os.

WIKIPEDIA (ANG . )

Piotr Smolnicki

48

• USS INDE PENDENCE

W IDOK NA SZEROKI RUFO WY POKŁAD OTWARTY TR IMARANU USS

INDEPE NDENCE . FOT. Z W WW .AUSTAL .COM

Powyższy okręt charakteryzuje się dużą powierzchnią roboczą oraz zwrotnością wynikającą z szerokiego rozstawu pływaków zwiększającą moment obrotowy. Dzięki dużej ładowności i wysokiej prędkości (zastosowanie pędników strugowod-nych i mniejsze opory kadłuba niż w przypadku jednokadłubowców) USS Inde-pendence doskonale nadaje się to szybkiego transportu żołnierzy i sprzętu w rejon konfliktu zbrojnego. Wadą tej jednostki są koszty, zarówno budowy jak i eksplo-atacji w związku z czym nie nadaje się do zastosowania jej do celów naukowo-badawczych.

TRIMOR

49

Wyporność standardowa: 2100 t

pełna: 2800

Długość 127 m

Szerokość 31,6

Zanurzenie 4,5 m

Napęd siłownia w ukł. CODAG

2 silniki wysokoprężne

2 turbiny gazowe Rolls-Royce Mt30

napędzające 4 pędniki strugowodne

Prędkość 47 węzłów

Załoga 15 do 20 członków załogi stałej dodatkowo

75 członków dla określonych misji.

Wyposażenie lotnicze

2 helikoptery: MH-60R i MH-60S lub

MH-60R/S i VTUAV

WWW.AUSTAL .COM

Piotr Smolnicki

50

• BENCHIJ IGUA EXPRESS

W IDOK SUPER SZYBK IEGO PROMU BE NCHIJ IGUA EXPRESS RYS . OD AUSTAL

W odróżnieniu do USS Independence superszybki prom Benchijigua Express służy do transportu cywilnego. Pozostałe współczynniki są stosunkowo podobne. Także zalety są tożsame gdyż prom służy do szybkiego transportowania dużej liczby lu-dzi i pojazdów między wyspami. Jest to możliwe dzięki dużej powierzchni pokła-dów wynikających, tak jak wcześniej, z szerokiego rozstawu pływaków.

Tonaż: 8,973 ton

Długość: 126.65 m (415.5 ft)

Szerokość: 30.4 m (99.7 ft)

Zanurzenie: 4 m (13 ft)

Moc zainstalowana: 4 MTU Diesel, 32,800 kW razem

Prędkość: 42 kn (78 km/h; 48 mph)

Pojemność: 1,291 passengers

341 vehicles

WWW.AUSTAL .COM

TRIMOR

51

• TRIMARAN 102 (PROTOTYP)

W IZUAL IZACJAKONCEPCJ ISZY BKIEGOTRIMARANU „102” RYS . OD AUSTAL

Powyższy prototyp świadczy o możliwościach rozwoju konstrukcji trójkadłubowej. Trimaran 102 w porównaniu do Benchijigua Express ma jeszcze większą efektyw-ność i wydajność przy mniejszych rozmiarach. Rozwiązanie to redukuje zarówno koszt budowy jak i koszty eksploatacji. Bryła jednostki podkreśla dynamiczny cha-rakter promu mimo stosunkowo dużej szerokości do długości.

Piotr Smolnicki

52

Dane jednostki

Długość całkowita 102.0 metres

Długość (wodnicy pływ.) 101.4 metres

Szerokość 27.4 metres

Wysokość konstrukcyjna 7.6 metres

Zanurzenie 4.5 metres

Załadunek i obłożenie

Pasażerowie 1165 w 3 sekcjach

Pojazdy 245 samochodów

Ciężkie pojazdy 188 m (145 cars)

Wysokości w świetle

Pokład ciężarówek 4.30 metres

Pokłady samochodów 2,00-2,30 metres

Masa maksymalna 680 ton

Napęd

Silniki główne 3 x MTU 20V 8000 M71L

9,100 kW @ 1,150 rpm

Gearboxes 3 x ZF 53800

Waterjety 3 x Wartsila LJX 1300

Osiągi

Prędkość 39 w (90% MCR, 390 T DWT)

Zasięg 660 nm @ 90% MCR

+ 20% rezerwy lub 940 nm

WWW.AUSTAL .COM

TRIMOR

53

• SHADOW (KONCEPCJA)

W IZUAL IZACJA KONCEPCJ I PASAŻERSK IEGO TRIMARANU SHADOW

MATERIAŁY AUSTAL

Zwróciłem się do stoczni Austal z pytaniem czy firma posiada w ofercie trimaran, który swoimi cechami pasuje do założeń mojego projektu dyplomowego. W od-powiedzi otrzymałem materiały dotyczące koncepcyjnej trójkadłubowej jednostki Shadow. Jest ona o połowę mniejsza od opisanego wcześniej prototypu "102" i w znacznym stopniu pasuje do wstępnych założeń konstrukcyjno-funkcjonalnych mojego projektu dyplomowego. W związku z tym pierwsze schematy funkcjonalne projektowałem na bazie konstrukcji kadłubów trimarana Shadow.

Piotr Smolnicki

54

Dane jednostki:

Zamierzone działania: Lądowisko i hangar dla śmigłowca

Przechowanie łodzi

Przechowanie i tankowanie paliw

Transport pasażerski

Materiał Aluminium

Konstrukcja kadłuba Trimaran

Załoga 13 os.

Wymiary podstawowe:

Długość całkowita 54.40 m

Dł. wodnicy pływania 51.20 m

Szerokość 14.70 m

Wysokość konstrukcyjna 5.00 m

Zanurzenie konstrukcyjne 2.05 m

Zanurzenie maksymalne 2.40 m

Nośność maks:

Załoga (13 x 100kg każdy) 1.30 ton

Paliwo (100%) 70.00 ton

Paliwo w zbiornikach (100%) 50.00 ton

Jet A1(100%) 12.60 ton

Paliwo do łodzi 0.85 ton

AW 109 Grand 2.85 ton

Łodzie (2 x 8,000kg każda) 16.00 ton

Woda świeża (100%) 5.00 ton

Szlam (10%) 0.2 ton

Szlam z kanalizacji (10%) 0.2 ton

Woda szara i czarna (10%) 0.5 ton

Smary (100%) 1.80 ton

Prowiant 3.00 ton

Materiały eksploatacyjne 1.70 ton

Total 166.00 ton

Pojemność zbiorników:

Diesel 84,500 l

Paliwo w zbiornikach 60,200 l

Paliwo lotnicze 15,000 l

Świeża woda 5,000 l

Woda szara i czarna 5,000 l

Szlam 2,500 l

Szlam kanalizacyjny 2000 l

Zbiornik smaru 2000 l

TRIMOR

55

Napęd

Silnik 2 x Caterpilar 3512C

Skrzynia biegów 2 x Reintjes lub ZF

Pędniki 2 x Śruby całolane

Wydajność

Nośność operacyjna 70.0 ton

Wskaźnik maks 2 x 1,425 kW @ 1600 rpm 1.5%

Prędkość 19.0 kn

Zużycie paliwa:

Główne silniki 674 L/hr

Generator 26 L/hr

Razem 700 L/hr

Zasięg 4000 nm 10 knots

20% rezerwy

Zasilanie Elektryczne:

Zestaw generatorów 3 x Caterpillar C6.6

Zasilanie 400V 3-fazowy, 50Hz

220V 1-fazowy

24V DC system

Rejestracja

Klasyfikacja Lloyd’s Register

Flaga Kajmany

(Marine Coastguard Agency)

LY 2- duży jacht komercyjny”

ULOTKA F IRMY AUSTAL

Piotr Smolnicki

56

• TRI-SWATH 54 (KONCEPCJA)

W IZUAL IZACJA PROTOTYPOWEJ OFFSHORE ’OWEJ JEDNOSTK I

KONSTRUKCJ I TR I-SWATH

WWW.AUSTAL .COM

Powyższa jednostka koncepcyjna to połączenie konstrukcji trimaranu i SWATH. Polega to na wykorzystaniu zalet obu konstrukcji. Trimaran to w szczególności szeroka w stosunku do długości jednostka, więc ma zwiększoną powierzchnię ro-boczą. Dzięki szeroko rozstawionym pływakom umożliwione jest zwężenie kadłu-ba środkowego co przekłada się na mniejsze opory, więc i lepszą wydajność eks-ploatacyjną. Zastosowanie konstrukcji SWATH redukuje przyspieszenia wspinania się kadłubów na fali co zwiększa dodatkowo stabilność katamaranu. Koncepcja firmy Austal jest potencjalnie najbardziej optymalnym rozwiązaniem konstrukcyj-nym także dla jednostek naukowo-badawczych jednakże nie zmienia on istotnie schematu funkcjonalnego w stosunku do analogicznego trimaranu bez SWATH. W związku z tym w dalszym projektowaniu jednostki naukowo-badawczej za bazę konstrukcyjną przyjmę bardziej powszechną - trójkadłubową.

TRIMOR

57

„Statek wykorzystuje unikalną konstrukcję trimarana SWATH, dzięki której

uzyskuje wysoką dzielność morską przy dużych stanach morza oraz

utrzymanie komfortu pasażerów i oszczędności paliwa w trudnych wa-

runkach morskich. Odbywa się to przy utrzymaniu maksymalnej po-

wierzchni roboczej oraz ładowności”

„Zaawansowana dzielność morska łączy zalety konstrukcji SWATH ze

sprawdzoną przez Austal technologią trimaranów w celu uzyskania

optymalnego rejsu w warunkach stanu morza wynoszącego 6.

Stabilność i komfort pasażerów

Konstrukcja kadłubów Austal tri-SWATH umożliwia redukcję przyspieszeń

(choroby morskiej), zapewniając bezpieczne i komfortowe transferowanie

personelu w wyższych stanach morza.”

Dane jednostek:

Austal Tri Swath 28

Długość całkowita 28.5m

Szerokość 10.0m

Zanurzenie 2.3m

Maksymalna nośność 20 ton

Personel 52 os.

Załoga 4 os.

Główne silniki 2 x MTU 16V2000M72

(2 x 1440kW)

Napęd 2 x water jet (FPP opcjonalnie)

Sterowanie Interceptors & T-Foil

Prędkość 26 knots

(90% MCR @ 10 tondwt)

Paliwochłonność (z generatorem) 0.54 t/hour

Zasięg 300nm @ 90%MCR

+ 20% reserve

Klasyfikacja Lloyds Register / MCA

Austal Tri Swath 54

Długość całkowita 54m

Szerokość 14.7m

Ilość miejsc 60

Prędkość 24-26 knots

Zasięg 3500nm @ 12 knots”

WWW.AUSTAL .COM

Piotr Smolnicki

58

3.2.6 AKCEPTACJA OSTATECZNEGO WYBORU KONSTRUKCJI

Po wykonanych przeze mnie analizach stanu istniejącego, weryfikacji problemów, określeniu potrzeb, możliwych rozwiązań i ich porównaniu zaproponowałem w Zakładzie Oceanografii Opreacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku zastosowanie w projekcie konstrukcji trójkadłubowej. Rozwiązanie to okazało się lepszą alterna-tywą dla bardziej tradycyjnych konstrukcji.

Jednocześnie pracowałem już nad rozwiązaniami funkcjonalnymi opierając wstęp-nie się na konstrukcji koncepcyjnego trimarana Shadow, o którym materiały otrzymałem bezpośrednio od firmy Austal.

Zarówno pomysł zaprojektowania trimaranu jak i wstępne schematy funkcjonalne (wtedy oparte jeszcze na liniach teoretycznych koncepcji Shadow) zyskały aproba-tę w Zakładzie Oceanografii Operacyjnej IM, co zaowocowało opracowaniem szczegółowych założeń projektowych dla statku naukowo-badawczego w formie trimaranu, a ja modyfikowałem swój projekt dostosowując go do realnych potrzeb.

Zakład Oceanografii Operacyjnej IM chce taki statek zbudować z uwagi na poten-cjalne zadania komercyjne jakie IM ma w najbliższej przyszłości realizować. W związku z powyższym stanowiskiem zostało zainicjowane trójporozumienie po-między Instytutem Morskim w Gdańsku, Akademią Sztuk Pięknych w Gdańsku a biurem projektowym NED Project w celu opracowania projektu koncepcyjnego ca-łego statku.

TRIMOR

59

3.3 ZAŁOŻENIA TECHNICZNO-EKONOMICZNE

Jak wspomniałem wcześniej założenia techniczno-ekonomiczne opracowane w In-stytucie Morskim opierały się na doświadczeniach z innymi jednostkami naukowo-badawczymi oraz na moich propozycjach rozwiązań, począwszy od wyboru kon-strukcji trimaranu, poprzez schematy funkcjonalne i zaproponowane systemy urządzeń. Ponadto:

„W założeniach uwzględniono kierunki badań, na które wzrasta zapo-

trzebowanie oraz najnowocześniejsze techniki i technologie ich wykony-

wania.”(B. HAC , 2012)

3.3.1 PRZEZNACZENIE STATKU

Poniżej zamieszczam fragment opracowanych w Instytucie Morskim założeń, który dotyczy przeznaczenia jednostki:

„Statek badawczy trzykadłubowy, z kadłubem stalowym i nadbudówka

aluminiową (lub stalową – w zależności od wyniku obliczeń stateczno-

ściowych), z napędem elektryczno-spalinowym. Statek przeznaczony jest

do prowadzenia zadań pomiarowo-badawczych, do których będzie na-

leżało:

-Wykonywanie obserwacji ptaków i ssaków, oraz obsługa systemu stacji

do obserwacji akustycznych obecności ssaków morskich (T-POD),

-Obsługa pomiarowych masztów wiatrowych w okresie wykonywania

pomiarów na ustalonych lokalizacjach,

-Wystawianie i obsługa super-pław pomiarowych służących do pomia-

rów warunków hydrometeorologicznych ze szczególnym uwzględnie-

niem pomiarów pola wiatrowego – jeżeli do realizacja wybrana opcja su-

per-pław zamiast masztów pomiarowych,

-Wykonywanie pomiarów batymetrycznych i geofizycznych dla potrzeb

budowy farm wiatrowych na wszystkich etapach ich budowy, za pomocą

wbudowanego sprzętu pomiarowego oraz dodatkowego sprzętu mobil-

nego montowanego na pokładzie i w kadłubie w miejscach przygotowa-

Piotr Smolnicki

60

nych do czasowego montażu dodatkowego sprzętu pomiarowego, jak

również sprzętu holowanego za rufą statku lub wzdłuż burt statku,

-Wykonywanie roli nosiciela i statku bazowego, dla co najmniej 3 auto-

nomicznych pojazdów pomiarowych typu AUV wraz z koniecznym

osprzętem (2 kontenery 20’ dla każdego pojazdu) i wspólnym systemem

wodowania i podnoszenia pojazdów do/z wody typu LARS (Landing and

Recovery System). Każdy pojazd o wymiarach: długość ok. 5200 mm,

średnica około 720 mm, wadze około 1 tony, wraz z ruchomymi podsta-

wami (wózkami), o łącznej masie (razem z dodatkowym wyposażeniem –

w tym kontenery) około 30 ton,

-Wykonywanie roli nosiciela i statku bazowego dla 2 zdalnie sterowanych

wiertnic podmorskich (Portable Remotely Operated Drill) każda o masie

nie mniejszej niż 12 ton oraz dla 3 kontenerów z systemami sterowania,

zapasem części zamiennych, elementami wyposażenia, systemem LARS o

łącznej wadze około 70 ton na jeden zestaw. 2 zestawy wymagają moż-

liwości umieszczenia na pokładzie masy równej około 140 ton,

-Wykonywanie roli nosiciela zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego

ROV średniej wielkości o masie do około 1 tony wraz z dwoma kontene-

rami 20’ o łącznej masie około 12 -16 ton,

-Wykonywanie roli nosiciela urządzenia CPT wraz z wyposażeniem o

łącznej masie około 3 ton i Wibrosondy VKG-3/6 wraz z wyposażeniem

o łącznej masie około 2 ton.

-Wymieniony sprzęt będzie eksploatowany przemiennie lub w grupach

np. CPT, ROV i AUV równocześnie, PROD i ROV, itd. W ramach ograni-

czeń tonażowych.”

„ZAŁOŻENIA TECHNIC ZNO-EKONOMICZNE DO OPRACOWANIA

PROJEKTU I BUDOWY STATKU BADAWCZEGO T1 (TRIMARAN)” DR B. HAC - INSTYTUT MORSKI W GDAŃSKU

Jak widać ma być to jednostka wielozadaniowa dlatego tym ważniejsze jest jej po-prawne zaprojektowanie aby różne funkcje wzajemnie ze sobą nie kolidowały a wręcz żeby razem współgrały wykorzystując wspólne cechy.

TRIMOR

61

3.3.2 DANE DLA JEDNOSTKI

W trakcie początkowych konsultacji schematów funkcjonalnych założenia do jed-nostki nieustannie się rozwijały. Zmieniały się też dane podstawowe, takie jak sze-rokość konstrukcyjna, która zwiększyła sie z "minimum 10 m" do 19 m. Także sze-rokość kadłuba środkowego wzrosła z 4,5 m do 9 m umożliwiając zastosowanie ładowni, dużej siłowni i pędników itd. na pokładzie dolnym. Projekt kadłuba i ele-mentów napędu na potrzeby mojej jednostki wykonywany był w biurze NED Pro-ject na podstawie wytycznych z Instytutu Morskiego:

Wymiary:

Długość całkowita: 56 m

Szerokość całkowita: 19 m

Szerokość kadłuba środkowego: 7 m

Powierzchnia pokładu roboczego: 250 m2

Wysokość jednostki nad linią wody: 3 m

Zanurzenie: 2,5 m

Wysokość konstrukcyjna pokładów: 2500 mm

Materiały i rozwiązania konstrukcyjne

Kadłuby: stal

Nadbudówka: aluminium

Pokłady otwarte: drewno

Rozstaw wręgów: 600 mm

Napęd:

Silnik elektryczno-spalinowy ok 5 szt.

Silnik awaryjno-portowy 1 szt.

Pędniki azymutalne 2 szt.

Stery strumieniowe 2 szt.

Piotr Smolnicki

62

4 OPIS KONCEPCJI PROJEKTU

Moim celem było zaprojektowanie zarówno interesującej bryły statku naukowo-badawczego jak również funkcjonalne rozplanowanie wnętrza jednostki. Oba ele-menty idą ze sobą w parze i żadnemu z nich nie pozwoliłem zdominować drugie-go. Można wręcz powiedzieć, że forma podąża za funkcją a funkcja za formą na zasadzie informacji zwrotnej i wypracowywania optymalnych rozwiązań.

4.1 KONCEPCJA BRYŁY

Jedną z koncepcji bryły dla jednostki było połączenie elementów konstrukcyjnych i wizualnych w logiczną całość, tak aby podkreślić nietypową konstrukcję oraz wagę różnych funkcji. Dlatego w bryle statku wyróżniamy 3 główne elementy:

-"rdzeń", który stanowi konstrukcyjną kontynuację w pionie kadłuba środkowego,

-"wypełnienie", które stanowią od zewnątrz pokłady otwarte wyłożone drewnem,

-"skorupę", którą stanowią burty, obudowa dziobu oraz zadaszenie sterówki.

"Rdzeń" wyniesiony jest ponad resztę statku z jednej strony w celu doświetlenia wnętrza a z drugiej w celu podkreślenia wizualnego znajdujących się wewnątrz funkcji. We wnętrzu "rdzenia" znajdują się ważne elementy operacyjne jednostki. Powyżej "rdzenia" znajduje się już tylko szeroki mostek kapitański, który jakby wy-sunięty do góry nie tylko jest głową jednostki, ale szczególnie w celu zapewnienia widoczności w trakcie wykonywania manewrów, jej oczyma. W miejscu przecięcia się mostka z "rdzeniem" znajduje się najważniejszy element statku czyli konsola sterownicza czyli.

"Wypełnienie" przechodzi od części roboczej na rufie pokładu głównego, poprzez część przeznaczoną głównie dla sprzętu ratowniczego po obu burtach pokładu górnego w śródokręciu aż po obejście mostka kapitańskiego po pokładzie sterów-ki. Element ten stanowi m.in. komunikację zewnętrzną (w tym ewakuacyjną) statku.

"Skorupa" nadaje jednostce charakteru wizualnego z zewnątrz, przechodząc od postaci stalowej opaski dla powierzchni roboczej aż do zabudowy dziobówki. Wspomniana opaska, wykonana ze stali, nadaje wizualnie grubości burt oraz jest w niej zamontowany szereg urządzeń (np. pachoły cumownicze), stanowiąc odrębną funkcjonalnie część w stosunku do "niezagraconego" drewnianego pokładu robo-czego. Natomiast obudowa dziobówki chroni urządzenia na dziobie oraz jest naj-bardziej charakterystycznym wizualnie elementem jednostki nadając statkowi ory-ginalny wizerunek w stosunku do innych.

TRIMOR

63

• PERSPEKTYWA OD STRONY DZIOBU

• PERSPEKTYWA OD STRONY RUFY

Piotr Smolnicki

64

4.2 ROZWIĄZANIA FUNKCJONALNO-UŻYTKOWE

4.2.1 SCHEMATY FUNKCJONALNE

• POMIESZCZENIA I ELEMENTY TECHNICZNE

Pierwszym etapem projektowania jest określenie przestrzeni i elementów tech-nicznych niezbędnych do działania statku, których położenia nie można lub bar-dzo trudno jest zmienić. Takimi elementami są m.in. grodzie przedziałów niezata-pialnych, siłownia i połączone z nią szyby nawiewowe i kominowe, wszelkiego ro-dzaju zbiorniki, pomieszczenia pędników itp.

Określenie powyższych przez biuro projektowe NED Project wyznaczyło mi prze-strzeń możliwą do zagospodarowania pod inne funkcje. Rozmieszczenie elemen-tów technicznych nie leży w kompetencjach studenta wzornictwa, więc na tym etapie niezbędne było doświadczenie projektowe promotora. W trakcie projekto-wania, w wyniku informacji zwrotnej, pomieszczenia i elementy techniczne modyfi-kowałem w miarę możliwości tak aby ich położenie nie utrudniało optymalnego ustawienia innych funkcji. Możliwe było m.in. przesunięcie na moje życzenie o kilka wręgów niektórych grodzi lub np. odpowiednie usytuowanie szybów nawiewo-wych i kominowego. Dzięki temu zyskała zaprojektowana przeze mnie funkcjonal-ność jednostki

TRIMOR

65

Piotr Smolnicki

66

• PODZIAŁ NA STREFY

Pomieszczenia techniczne charakteryzują się tym, że produkują hałas oraz ciepło a czasami (choć współcześnie coraz rzadziej) używane są w nich brudzące smary i wydzielają się odory (np. zapach paliwa). W związku z tym bardzo istotne było dla mnie, w miarę możliwości odseparowanie pomieszczeń technicznych i innych uciążliwych elementów na statku od pomieszczeń stałego przebywania załogi i personelu naukowego. W tym celu podzieliłem różne funkcje na dwie strefy, które nazwałem obrazowo "czystą" i "brudną".

Poniższy diagram pokazuje ów podział. Funkcja techniczna oraz część uciążliwa funkcji roboczej na jednostce zostały zblokowane razem. Pozostałe funkcje po-mieszczeń w miarę możliwości znajdują się w innej części pokładów lub w ogóle na oddzielnych pokładach.

Podział na strefy nie uwzględnia przestrzeni niedostępnych, które mimo sąsiedz-twa nie kolidują ze sobą, jak szyb kominowy, który dzięki temu, że jest dobrze za-izolowany nie emituje hałasu a dodatkowym buforem jest otaczająca go komuni-kacja pozioma i pionowa.

TRIMOR

67

Piotr Smolnicki

68

• FUNKCJA RO BOCZO-WAR SZTATOWA

Funkcja roboczo-warsztatowa składa się z przestrzeni roboczych, magazynowych oraz sanitarno-higienicznych. Do pierwszej grupy należy hala warsztatowa, otwarty pokład roboczy, warsztaty i laboratoria. W drugiej grupie znajdują się magazyny hali, warsztatów i laboratoriów, magazyn butli gazowych, farb oraz ładownia pod halą. W ostatniej grupie znajduje się przebieralnia, umywalnia, prysznice oraz su-szarnia dla części roboczej.

Ponadto znajdują sie jeszcze dwa pomieszczenia pomocnicze dla części roboczej: gabinet kierownika wyprawy oraz tzw. tool-box, który służy m.in. do wypracowy-wania decyzji, rozdawania poleceń i konsultacji grupowych.

Przestrzenią roboczą jest także szyb moon-pool'a, ale jest on obsługiwany z ze-wnątrz przy pomocy urządzeń technicznych.

Z hali warsztatowej na pokładzie głównym znajduje się bezpośredni dostęp do pokładu otwartego, do ładowni pod pokładem, do laboratorium mokrego i su-chego, do warsztatu mechanicznego oraz do magazynów i moon-pool'a. Dzięki optymalnemu ułożeniu hali warsztatowej zapewniona jest większa elastyczność i wygoda pracy. Ponadto hala jest wyższa od sąsiednich pomieszczeń co daje moż-liwość wykorzystania suwnicy lub trawersu oraz zastosowania okien doświetlają-cych jej wnętrze światłem naturalnym.

Nad halą znajduje sie laboratorium elektroniczne połączone bezpośrednio z mostkiem i pomieszczeniem sterowania windami co daje możliwość koordynacji pracy załogi i ekipy naukowej w trakcie wykonywania badań na wodzie.

TRIMOR

69

Piotr Smolnicki

70

• POMIESZCZENIA BYTOWE EKIPY NAUKOWEJ I ZAŁOG I

Pomieszczenia bytowe można podzielić na prywatne i wspólne. Sfera prywatna to kabiny jedno i dwuosobowe. Do tej grupy można dołączyć jeszcze prywatne bloki sanitarne jako pomieszczenia "intymne". Pomieszczeniami wspólnymi są:

-tool-box na pokładzie górnym, który może służyć także jako salka telewizyjna bądź konferencyjna

Na pokładzie głównym:

-salon bezpośrednio połączony z mesą, służący do odpoczynku w towarzystwie innych osób

-mesa z dwoma wejściami z wygodnym dostępem do pentry i zmywalni, do salo-nu oraz do WC

-WC w sąsiedztwie mesy

Na pokładzie dolnym:

-pralnia, suszarnia i magazyn kwatermistrzowski

-siłownia i sauna z przebieralnią i prysznicami

TRIMOR

71

Piotr Smolnicki

72

• DOSTĘPNO ŚĆ DO ŚWIATŁ A NATURALNEGO

Bardzo istotnym dla komfortu pracy i mieszkania na jednostce jest dostęp do świa-tła dziennego a co za tym idzie także możliwość wietrzenia pomieszczeń świeżym powietrzem. W związku z tym zaprojektowałem jednostkę w taki sposób aby wszystkie pomieszczenia stałego pobytu ludzi oraz możliwie najwięcej pozostałych pomieszczeń (w tym pomieszczeń warsztatowo-roboczych) miało dostęp do świa-tła naturalnego.

Naturalną koleją rzeczy jest, że dostęp do światła mają wszystkie pomieszczenia ułożone wzdłuż burt statku. Poza tym pomieszczenia w głębi jednostki na pokła-dzie głównym oraz górnym także mają dostęp do światła dzięki temu, że wystają powyżej sąsiadujących z nimi zewnętrznych pomieszczeń. Wpływa to na komfort także ze względu na większą wysokość wnętrz.

Główną przestrzenią, w której oświetlenie i wysokość są istotne była dla mnie hala warsztatowa, gdzie dostęp światła dziennego ułatwia pracę. Takim pomieszcze-niem jest też toolbox-room, w którym można wypracować decyzje we większym gronie.

Z dostępu do światła naturalnego z powodu przepisów i przyczyn konstrukcyjnych wyłączone są pomieszczenia w przedziałach niezatapialnych dolnego pokładu.

TRIMOR

73

Piotr Smolnicki

74

• KOMUNIKACJA I DROGI E WAKUACYJNE

Całość jednostki spina funkcjonalnie komunikacja pozioma i pionowa oraz ich al-ternatywa w postaci obligatoryjnych dróg ewakuacji z pomieszczeń. Ciągi komuni-kacyjne mogą pełnić też funkcję buforową między strefami negatywnie na siebie oddziałującymi.

Projektując komunikację zwracałem uwagę na odseparowanie strefy "czystej" od "brudnej". W wyniku tego na pokładzie głównym zaprojektowałem oddzielną ko-munikację dla części roboczej, która obsługuje laboratoria, warsztaty, halę oraz przebieralnię z prysznicami. Dzięki temu w trakcie pracy można przemieszczać się korytarzem "brudnym" a po wachcie przejść do strefy czystej uprzednio korzysta-jąc z przebieralni.

Jednostkę można przejść wzdłuż zarówno wewnątrz jak i po pokładach otwartych i obejściem mostka co zwiększa elastyczność oraz bezpieczeństwo. Pomieszczenia na pokładzie dolnym posiadają wyjścia ewakuacyjne prowadzące na pokłady otwarte. Na lewej i prawej burcie śródokręcia znajdują się punkty zbiórki master-station.

Laboratorium elektroniczne na pokładzie górnym (nad halą) posiada bezpośredni dostęp zarówno do pomieszczenia sterowania windami jak również do sterówki co zwiększa funkcjonalność i ułatwia koordynację pracy ekipy naukowej i załogi.

TRIMOR

75

Piotr Smolnicki

76

4.2.2 ZASTOSOWANIE INNOWACYJNYCH ROZWIĄZAŃ ZWIĘKSZAJĄCYCH FUNKCJO-

NALNOŚĆ JEDNOSTKI

• ZASTO SOWANIE NA JEDNOSTCE TAK IEGO UŁO ŻENIA POMIE SZC ZEŃ ORAZ SUWNICY

ABY MO ŻNA BYŁO NIM OBSŁUGIWAĆ POKŁAD OTWARTY , HALĘ WAR SZTATOWĄ I

ŁADOWNIĘ ORAZ MOON-POOL, USPRAWNIAJĄC ZNACZNIE FUNKCJONALNO ŚĆ

JEDNOSTK I ORAZ POSZERZAJĄC ZAKRE S WYKONYWANYCH ZADAŃ

Moją propozycją projektową jest elastyczność funkcjonalna strefy roboczej, w któ-rej skład wchodzi pokład otwarty na rufie, hala warsztatowa, ładownia i moon-pool.

Istnieje możliwość wykorzystania 250m2 powierzchni roboczej, która nie jest "za-gracona" innymi urządzeniami co ułatwia pracę. Dodatkowo zastosowałem w pro-jekcie podczepioną do sufitu suwnicę z dźwigiem (na schemacie pokazana jako suwnica ramowa), która pomaga przemieszczać wielkogabarytowe i ciężkie urzą-dzenia i elementy między halą warsztatową i pokładem otwartym oraz obsługiwać ładownię pod halą i moon-pool. Otwarta ładownia i wysunięty moon-pool stano-wią alternatywne wykorzystanie hali warsztatowej do innych zadań kosztem po-wierzchni roboczej.

TRIMOR

77

• ZASTO SOWANIE UNIKALNEGO ROZWIĄZANIA W PO STACI WY SUWANEGO MOO N-POOL’A REDUKUJĄCEGO UŻYCIE MIEJSCA

Moon-pool jest szafą z szybem, służącą do wodowania urządzeń podwodnych bezpośrednio z wnętrza statku. Idea wysuwania moon-pool'a z poziomu pokładu do pozycji roboczej znacznie oszczędza miejsce kiedy urządzenie nie jest wyko-rzystywane.

W celu uniknięcia wyrwania schowanego moon-pool'a przez napór powietrza spowodowany pionowym ruchem wody we wnętrzu zaprojektowałem odpowie-trzenie przez kanały biegnące między wręgami na zewnątrz kadłuba.

• ZBLOKOWANIE POMIESZC ZEŃ PROWIANTOWYCH OR AZ SZY BU TECHNIC ZNEGO DLA

POMIESZCZENIA PĘDNIKÓW , UMOŻL IWIAJĄCE WYKORZYSTANIE SZY BU DO ZAŁ A-

DUNKU PROWIANTU BEZPOŚREDNIO Z NABR ZEŻA NA ZAPLECZE KUCHNI

Pomieszczenie pędników strumieniowych musi mieć możliwość serwisowania dla-tego obligatoryjne jest zapewnienie dostępu od góry przez luk. Aby zwiększyć funkcjonalność jednostki zaprojektowałem rozwiązanie wykorzystania szybu do uzupełniania zapasów w magazynach prowiantowych i chłodniach bezpośrednio z kei. Eliminuje to potrzebę przewożenia wózkiem zapasów przez wnętrze jednostki oraz skraca czas załadunku w porcie.

Piotr Smolnicki

78

5 PROJEKT

5.1 RZUTY I PRZEKROJE

• SCHEMAT PRZEKROJOWY

Poniższy schemat przekrojowy wzdłuż płaszczyzny symetrii statku pokazuje wy-raźny podział na strefy: techniczną (czerwony), roboczo-warsztatową (pomarań-czowy), mieszkalną (niebieski) oraz ważniejsze węzły komunikacyjne (zielony). Po-mieszczenia i przestrzenie techniczne nie potrzebują dostępu do światła dzienne-go z uwagi na brak lub rzadkie przebywanie w nich ludzi. Z tego względu znajdują się w najniższej części statku, częściowo poniżej linii wody. Są to m.in. zbiorniki z wodą, paliwem, ściekami oraz pomieszczenie pędników strugowodnych w dzio-bowej części.

TRIMOR

79

• POKŁAD STERÓWKI

Z uwagi na zachowanie dobrej widoczności z mostka kapitańskiego jest on naj-wyższym pomieszczeniem na jednostce. Z tego samego względu sterówka jest przeszklona z każdej strony a jej szerokość ograniczona jest jedynie możliwością obejścia jej od zewnątrz. Konieczność wyprowadzenia szybu kominowego powyżej sterówki wpłynęła na częściowe przysłonięcie widoczności na godzinie siódmej, jednak dzięki możliwości swobodnego przemieszczania się wzdłuż mostka oraz zamontowaniu monitoringu można uznać ten element za nieistotny dla bezpie-czeństwa manewrów. Szyby nawiewowe do siłowni kończą się poniżej linii okien dzięki czemu nie zasłaniają widoczności. Sterówka przez klatkę schodową (kolor zielony) ma dostęp do laboratorium elektronicznego dzięki czemu możliwa jest bezpośrednia komunikacja między operatorami jednostek typu R.O.V. i kapitanem

statku.

Wspomniane obejście mostka kapitańskiego (kolor zielony) spełnia nie tylko funk-cję komunikacji zewnętrznej i ewakuacyjnej łącząc część dziobową i rufową jed-nostki, ale obejście jest też zewnętrznym stanowiskiem manewrowania dzięki za-montowanym przy obu burtach repetytorom. Z obejścia można także sterować żurawiem o składanym wysięgniku, który ma służyć głównie do ładowania pro-wiantu z nabrzeża bezpośrednio do magazynów.

Piotr Smolnicki

80

• POKŁAD GÓRNY (DZIOBÓ WKA)

Na pokładzie górnym znajdują się trzy pokłady otwarte i dziobówka. Na dziobie znajduje się częściowo osłonięty pokład urządzeń kotwicznych i cumowniczych, luk do szybu technicznego (prowadzącego do pomieszczenia pędników strugo-wodnych oraz magazynów prowiantowych poniżej) oraz wyjście szybu ewakuacyj-nego z dziobowego przedziału grodziowego.

W zewnętrznej części dziobówki znajdują się kabiny mieszkalne od dwuosobo-wych od strony dziobu aż po przestronne jednoosobowe kabiny kapitana i ofice-rów. Pomieszczenia sanitarne zostały zblokowane parami w celu zredukowania długości instalacji. Kabiny połączone są dwoma korytarzami, które stanowią też bufor dla niektórych funkcji technicznych w wewnętrznej części dziobówki, takich jak pomieszczenie klimatyzacji, pomieszczenie generatora awaryjno-portowego czy pomieszczenia CO2. W środkowej części dziobówki znajduje się też biuro kie-rownika wyprawy, używane np. do wydawania wypłat oraz tzw. tool-box czyli po-mieszczenie wypracowywania decyzji. Dwie przestronne kabiny w tej części dzio-bówki mają dostęp światła z dużych okien u góry dzięki większej wysokości. Kabiny te oddzielone są od hałaśliwego pomieszczenia wentylacji i klimatyzacji buforem w postaci dwóch magazynów.

Z dziobówki prowadzą trzy wyjścia na zewnątrz oraz jedno do klatki schodowej, z której znajduje się dostęp do laboratorium elektronicznego a idąc dalej w stronę rufy, do pomieszczenia sterowania windami i bramownicami. Wyjścia na lewą i prawą burtę prowadzą na pokłady ewakuacyjne, na których znajdują się tratwy ra-tunkowe i łodzie motorowe. Od strony rufy znajdują się już urządzenia robocze czyli duży dźwig o wysięgniku teleskopowym oraz dwie windy z wciągarkami bęb-nowymi.

TRIMOR

81

• POKŁAD GŁÓWNY

W dziobowej części pokładu głównego znajdują się zblokowane z szybem tech-nicznym magazyny i chłodnie prowiantowe, dzięki czemu nie potrzeba przenosić miesięcznych zapasów przez całą jednostkę. Pomieszczenia prowiantowe połą-czone są z kuchnią wewnętrznym korytarzem. Dalej znajduje się mesa, której funk-cjonalność zwiększona jest dzięki możliwości oddzielnego wejścia i wyjścia. Przed wejściem do mesy znajduje się toaleta, w której należy przemyć ręce. Następnie odbiera się jedzenie z pentry kuchennej, która znajduje się na przeciwko wejścia a po spożyciu zdaje się naczynia do zmywalni w pobliżu wyjścia. Można też pójść do salonu połączonego z mesą aby zrelaksować się po jedzeniu (sjesta).

W środkowej części znajduje się duży węzeł komunikacyjny łączący klatki schodo-we do grodzi niezatapialnych pod pokładem oraz pokładów wyższych. Z uwagi na bliskość szybu kominowego zastosowana została spalarnia odpadków. Przy prawej burcie znajdują się cztery kabiny dwuosobowe a przy lewej burcie pomieszczenia sanitarno-higieniczne dla strefy warsztatowo-roboczej: przebieralnia, prysznice, suszarnia.

Prawy korytarz pełni główną funkcję komunikacyjną a lewy jest wewnętrznym ko-rytarzem, wydzielonym od pozostałej komunikacji aby nie mieszać strefy "czystej" i "brudnej". W korytarzu tym może znajdować się m.in. automat z ciepłymi napoja-mi zwiększający komfort pracy w trudnych warunkach zimowych.

Kolorem pomarańczowym oznaczone są wszystkie pomieszczenia warsztatowo-robocze. Hala (w środku), laboratorium mokre (prawa burta) oraz warsztat spa-walniczy i pomieszczenia butli gazowych (lewa burta) posiadają bezpośredni do-stęp do przestronnego pokładu otwartego (250m2). Z halą warsztatową połączony jest warsztat elektryczny i mechaniczny (lewa burta) oraz magazyn hali (obok głównej klatki schodowej). W hali widoczne są pokrywy prowadzące do ładowni i do szybu moon-pool'a.

Piotr Smolnicki

82

• POKŁAD DOL NY

Przestrzeń pod pokładem głównym jak pokazywał przekrój to głównie pomiesz-czenia techniczne i zbiorniki (kolor czerwony). Kadłub środkowy podzielony jest grodziami na przedziały niezatapialne. W pierwszym przedziale od dziobu znajdu-je się gródź zderzeniowa. W drugim komora łańcuchów kotwicznych, komora i szyb komory pędników strugowodnych oraz pomieszczenie agregatów chłodni-czych dla znajdujących się powyżej chłodni. Znajdują się tam też pomieszczenia wspólne takie jak siłownia z sauną i prysznicami, pralnio-suszarnia czy magazyn kwatermistrzowski. Cały trzeci przedział zajmuje siłownia i pomieszczenia jej towa-rzyszące. W wewnętrznej części czwartego przedziału znajdują się ładownia i mo-on-pool (kolor pomarańczowy) a po ich bokach zbiorniki balastowe i inne. W ostatnim przedziale znajduje się pomieszczenie pędników azymutalnych. Wszyst-kie przedziały licząc od grodzi zderzeniowej posiadają awaryjne wyjścia szybami ewakuacyjnymi prowadzącymi na zewnątrz.

TRIMOR

83

Piotr Smolnicki

84

5.2 W IDOKI

• W IDOK PRAWEJ BURTY

• RZUT POKŁADÓW OTWARTYCH

TRIMOR

85

• W IDOK DZIOBU

• W IDOK RUFY

Piotr Smolnicki

86

5.3 W IZUALIZACJE

5.3.1 BRYŁA

• DZIO BÓWKA

Dziobowa część statku wyróżnia się spośród jednostek masywnym nadburciem przechodzącym w częściowe zadaszenie dziobówki. Element ten pełni rolę funk-cjonalną. Po pierwsze służy jako zadaszenie dla urządzeń kotwicznych i cumowni-czych na dziobie, dzięki czemu łatwiej jest obsługiwać urządzenia w strefach po-larnych i zimą. Po drugie dzięki położeniu na wysokości nadburcia wpływa na komfort w ustawionych pod nim kabinach, zwiększając ich wysokość i umożliwiając wpuszczenie światła dziennego także od wewnętrznej strony jednostki.

Wewnętrzna strona zabudowy dziobówki pełni też funkcję relingów wzdłuż obej-ścia mostka. Obejście jest też zewnętrzną drogą dojścia do dziobu. Na rysunku wi-doczny jest żuraw o wysięgniku składanym, służący do ładowania m.in. prowiantu bezpośrednio z nabrzeża do magazynów poprzez szyb techniczny. Techniczną funkcja szybu jest dostęp do pomieszczenia pędników strugo-wodnych widocz-nych na podwodnej (czerwonej) części kadłuba.

TRIMOR

87

• POKŁADY OTWARTE

Widok od strony rufy pokazuje bardziej techniczną stronę jednostki. Pokłady otwarte można podzielić na dwie podstawowe funkcje komunikacyjno-ewakuacyjną i roboczą. W śródokręciu znajdują się na lewej i prawej burcie pokła-dy ewakuacyjne z niezbędnym sprzętem w postaci tratw z kranikami wodującymi oraz dwóch łodzi ratowniczych. Znajdują się tam także dwa wyjścia z szybów ewa-kuacyjnych z ładowni i siłowni wyjście z pokładu górnego (dziobówki) oraz schody prowadzące do laboratorium elektronicznego oraz do obejścia mostka. W celu oszczędności miejsca trap został zamocowany nad wejściami do wnętrza jednostki gdzie służy jako okap. Trap może zostać obsłużony przy pomocy stojącego obok dźwigu z wysięgnikiem teleskopowym.

Pokład roboczy znajduje się w rufowej części statku i jest rozciągnięty od burty do burty. Na pokładzie tym nie znajdują się stałe elementy aby umożliwić dowolne jego konfiguracje dostosowane do zadań. Możliwy jest np. transport kontenerów i jednoczesna obsługa bramownic.

Piotr Smolnicki

88

• KADŁUB

Istotną determinantą bryły statku jest jego szerokość. Na poniższym widoku jed-nostki od strony dna pokazuję położenie pływaków bocznych w stosunku do ka-dłuba środkowego. Widoczne jest miejsce, w którym znajduje się otwór do szybu moon-pool'a. Pod rufą znajdują sie pędniki azymutalne zaś w dziobowej części pędniki strugo-wodne. Czerwony kolor oznacza tzw. "powierzchnię zwilżoną" jed-nostki czyli jego część podwodną.

TRIMOR

89

• JEDNOSTKA W PORCIE

W celu bezpiecznego przybijania do kei statek wyposażony jest w szereg odbojni-ków umieszczonych wzdłuż burt. Ich długość i ułożenie pod kątem ma zapobiec zaklinowaniu się odbojników między elementami wystającymi z nabrzeża co mo-głoby się przyczynić do uszkodzenia burty a nawet konstrukcji trimarana np. w trakcie pływów. Jednostka przy nabrzeżu do 3 metrów ma wygodny dostęp mię-dzy pokładem roboczym a lądem.

Piotr Smolnicki

90

5.3.2 WYPOSAŻENIE

• ROBOCZY POKŁAD OTWAR TY NA RUF IE

Pokład roboczy na rufie wyłożony jest drewnem. Kierunki deskowania wyznaczają trzy strefy: dwie zewnętrzne, wyposażone w widoczne na rysunku fundamenty do mocowania kontenerów oraz strefę wewnętrzną służącą do operowania windami, bramownicami wychylnymi i suwnicą (która jednocześnie służy do obsługi hali warsztatowej i ładowni). Dzięki temu podziałowi możliwe jest przeprowadzanie równocześnie kilku zadań (np. transport kontenerów i obsługa pozostałych urzą-dzeń) lub przeznaczenie całego pokładu roboczego w celu realizacji jednego za-dania. Roboczy pokład otwarty obsługiwany jest dużym dźwigiem o wysięgniku te-leskopowym oraz dwoma żurawiami przegubowymi.

TRIMOR

91

• UKŁAD BRAMOWNIC I DŹWIGÓW NA RUFIE

Nad pawężą znajduje się szereg urządzeń roboczych służących do obsługi zarów-no pokładu otwartego jak i robót na wodzie. Są to dwie bramownice wychylne, sześciu- i ośmiometrowa oraz dwa żurawie o wysięgnikach przegubowych. Zada-niem mniejszej bramownicy jest wodowanie małych urządzeń i podawanie im przewodów, którymi połączone są ze statkiem (np. R.O.V. połączony kabloliną). Duża bramownica może być wspomagana przez mniejszą. Służy do wodowania urządzeń o dużych gabarytach, takich jak większe pławy (jak na rysunku) lub duże

A.U.V.

Piotr Smolnicki

92

• BRAMA Z WYJEŻDŻAJĄCĄ SUWNICĄ Z HAL I

Ważnym elementem projektu było takie ustawienie przestrzeni warsztatowo-roboczych aby zwiększyć funkcjonalność jednostki. W celu zrealizowania optymal-nego schematu funkcjonalnego zaproponowałem zastosowanie suwnicy obsługu-jącej halę warsztatową, ładownię oraz fragment pokładu otwartego. Zdecydowa-łem zastosować suwnicę podwieszaną aby zaoszczędzić miejsca oraz zwiększyć bezpieczeństwo pracy (brak możliwości przejechania kogoś).

Po zewnętrznych stronach wiązarów podtrzymujących suwnicę znajduje się wy-starczająco dużo miejsca dla kontenerów, co widać na załączonym obrazku. Sprzęt pozostawiony przez suwnicę na pokładzie otwartym zostaje przejęty przez duży dźwig o wysięgniku teleskopowym. Dźwig ten może być obsługiwany nie tyl-ko z kabiny operatora (na dźwigu) ale też z pomieszczenia sterowania windami, w związku z tym manewrowanie dźwigiem między wiązarami nie powinno stanowić problemu.

TRIMOR

93

• WNĘTR ZE HALI WAR SZTATOWEJ Z SUWNICĄ OBSŁUG UJĄCĄ ŁADOWNIĘ ORAZ MO-

ON-POOL

Wnętrze hali ma zróżnicowaną wysokość na potrzeby zastosowania suwnicy i do-świetlenia światłem dziennym. Niższe części hali stanowią komunikację oraz prze-strzeń na ewentualne szafy ze sprzętem. Taki wyraźny podział zwiększa bezpie-czeństwo ponieważ oddziela część roboczą hali od części towarzyszących. Dla przykładu osoba wchodząca do hali z innych pomieszczeń nie wchodzi od razu w pole zasięgu poruszającej się suwnicy i może rozeznać się w sytuacji przed pój-ściem dalej w głąb hali.

Na pierwszym planie widać wysunięty z poziomu pokładu moon-pool. Deskowa-nie na górze moon-pool'a oraz na pokrywach luku ładowni służy jak reszta pokła-du w momencie kiedy oba elementy są zamknięte (zrównane z poziomem pokła-du).

Po lewej stronie widać szyb ewakuacyjny z ładowni a po prawej wejście do klatki schodowej prowadzącej do ładowni i pomieszczenia pędników. Widoczne słupy są elementami nośnymi przekazującymi obciążenia suwnicy i laboratorium elektro-nicznego na grodzie stalowe (oddzielające ładownię od zbiorników) znajdujące się pod pokładem.

Piotr Smolnicki

94

• POKŁAD GÓRNY Z LABORATORIUM ELEKTRONICZNY M I POMIESZCZENIEM STE RO-

WANIA WINDAMI

W połowie wysokości między mostkiem a dziobówką znajduje się laboratorium elektroniczne i pomieszczenie sterowania windami i bramownicami. Jego wysokość uzależniona jest z kilku powodów. Pierwszym z nich jest zwiększona wysokość hali warsztatowej pod spodem, dzięki czemu możliwe było zastosowanie doświetlenia hali światłem dziennym oraz zastosowanie suwnicy pod jej sufitem. Pas okien do hali przechodzi płynnie w kratownicę wiązara podtrzymującego część szyn suwni-cy wychodzących poza halę na pokład roboczy. Laboratorium posiada ślepą pod-łogę, w której umieszczona jest lekka konstrukcja usztywniająca zarówno nadbu-dówkę jak i sufit hali warsztatowej, w którym zamontowane są szyny suwnicy.

Drugim powodem było zwiększenie funkcjonalności laboratorium elektronicznego, dzięki możliwości bezpośredniej komunikacji z mostkiem kapitańskim, ale jedno-cześnie będąc poniżej linii okien sterówki.

Trzecim powodem jest lepsza widoczność dookoła z pomieszczenia sterowania windami i bramownicami oraz dopasowanie wysokości, na których znajdują się bębny wciągarek do wysokości bramownic.

Do laboratorium elektronicznego można dostać się z wewnętrznej klatki schodo-wej lub z położonych na zewnątrz schodów. Przy schodach prowadzących do obejścia mostka znajduje się tzw. master-station w bezpośrednim sąsiedztwie tratw ratunkowych i łodzi.

TRIMOR

95

• POKŁAD NAWIGACYJNY

Dużym wyzwaniem projektowym było stworzenie pokładu nawigacyjnego, którego forma nawiązywałaby do bryły jednostki. Zdecydowałem się powtórzyć w mniej-szej skali element będący przekryciem sterówki i wykorzystać to do umieszczenia na nim części urządzeń nawigacyjnych (GPS). Pokład nawigacyjny podtrzymywany jest przez zwężającą się ku górze i zwieńczoną gniazdem konstrukcję w kształcie ramy. Powyżej gniazda znajduje się już tylko drobny maszt z niezbędnym oświe-tleniem. Rama ma też na celu zasłonięcie drabiny prowadzącej do gniazda oraz przewodów kominowych. Dzięki temu elementy te nie dominują w bryle statku a z niektórych kątów nie są nawet widoczne.

Piotr Smolnicki

96

6 PODSUMOWANIE

Przystępując do pracy magisterskiej jednym z moich celów było zaprojektowanie jednostki zgodnej z realnym zapotrzebowaniem a przy tym skomplikowanej tech-nicznie. Uważam, że udało mi się zrealizować ten cel ponad wstępne oczekiwania gdyż mój projekt stał się inspiracją do realizacji podobnej jednostki w rzeczywisto-ści. Udało mi się to dzięki wsparciu dr-a inż. Benedykta Haca z Zakładu Oceano-grafii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku, którego przekonałem do stwo-rzenia założeń dla takiej jednostki.

Projekt jednak nie powstał na bazie istniejącego kadłuba, lecz samemu przeanali-zowałem i wypracowałem optymalne rozwiązania, które mogłyby zwiększyć funk-cjonalność projektowanej jednostki. Po przeanalizowaniu problemów istniejącej floty naukowo-badawczej i skonfrontowaniu potrzeb z istniejącymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi statków zaproponowałem, że najbardziej optymalną byłaby kon-strukcja trójkadłubowa.

Potwierdzeniem słuszności mojej propozycji były wstępne schematy funkcjonalne, zawierające innowacyjne rozwiązania, które zyskały aprobatę w Instytucie Morskim. Uwzględniając moje propozycje i wymagania dla potencjalnej jednostki powstały "Założenia techniczno-ekonomiczne do opracowania projektu i budowy statku badawczego T1 (Trimaran)".

Od tego momentu mogłem rozpocząć projektowanie w oparciu o wypis potrzeb-nych funkcji pomieszczeń oraz ich powierzchni. W trakcie prac projektowych wiele rozwiązań wzorniczych okazało się niemożliwych bądź trudnych do zrealizowania ponieważ zmniejszały funkcjonalność technicznej części jednostki. Mimo to wiele elementów w tej części buduje nadal bryłę statku. Jednym z nich są ścięte narożni-ki ściany pokładu głównego i podkreślające ten podział ułożone wzdłuż nich de-skowanie. Innym elementem jest optyczny podział na część sterowania urządze-niami (rdzeń) i otaczające ją pozostałe funkcje.

Uważam, że w konsekwencji dobrego przygotowania się do projektowania stwo-rzyłem koncepcję jednostki bardzo funkcjonalnej z elementami innowacyjnymi. Jednocześnie zaprojektowałem statek z interesującymi rozwiązaniami wzorniczymi w miarę możliwości dotyczącymi zarówno bryły ogólnej jak i detalu jednostki. Je-stem przekonany, że zdobyte na tym projekcie doświadczenie pomoże mi zwięk-szyć efektywność dalszych projektów. Liczę też na to, że zaprezentowana koncep-cja trójkadłubowej jednostki naukowo-badawczej wpłynie pozytywnie na postrze-ganie roli projektantów wzornictwa i architektów w projektowaniu architektury statków.

Download - 2012-10-14 - Piotr Smolnicki - Opis magisterskiego projektu dyplomowego - ASP w Gdańsku

Top Related