Navio de dupla ação - Double acting ship
Um navio de dupla ação é um tipo de navio quebra-gelo projetado para avançar em águas abertas e gelo fino, mas virar e seguir para a popa (para trás) em condições de gelo pesado. Desta forma, o navio pode operar independentemente em condições severas de gelo sem a ajuda do quebra-gelo, mas manter um melhor desempenho em águas abertas do que os navios quebra-gelo tradicionais.
Os navios de dupla ação que transportam carga líquida são geralmente chamados de petroleiros de dupla ação . No início de 1990 Kværner Masa-Yards Arctic Centro de Tecnologia (MARC) desenvolveu o conceito para o transporte de petróleo entre o Ártico russo e da Europa eo primeiro navio de dupla ação, finlandês navio-tanque de petróleo bruto Tempera , foi entregue em 2002.
História
No início da década de 1990, estudos conduzidos pela Kvaerner Masa-Yards mostraram que a eficiência em águas abertas do navio é um fator tão importante quanto sua capacidade de operar em condições de gelo difíceis no transporte de petróleo do Ártico russo para a Europa. Isso se deve ao fato de que em uma rota direta 90% do tempo seria gasto em águas abertas. O transporte direto independente com uma embarcação capaz de navegar tanto no gelo quanto em águas abertas também se revelou uma alternativa mais econômica em comparação com o transbordo , ou seja, o uso de diferentes embarcações para diferentes partes da viagem, ou navios normais que dependem da assistência do quebra-gelo .
Embora navios de carga quebra-gelo tenham sido construídos no passado, suas formas de casco sempre foram um meio-termo entre o desempenho em águas abertas e a capacidade de quebra-gelo. Uma boa proa quebra-gelo, projetada para quebrar o gelo dobrando-o sob o peso do navio, tem características muito ruins em águas abertas e está sujeita a golpes em clima pesado. No entanto, uma proa bulbosa hidrodinamicamente eficiente aumenta muito a resistência ao gelo, tornando-a inadequada para quebra-gelos. Como resultado, a eficiência total dos navios quebra-gelo é 20–40% menor do que a de bons navios de águas abertas de tamanho semelhante, principalmente devido à forma da proa.
No final do século 19, os capitães que operavam navios em águas congeladas descobriram que às vezes era mais fácil quebrar o gelo conduzindo seus navios pela popa. Embora não fosse conhecido na época, isso ocorria porque as hélices voltadas para a frente geravam um fluxo de água lubrificante que diminuía a resistência do gelo ao reduzir o atrito entre o casco do navio e o gelo. No entanto, como a capacidade de governo de um navio é muito reduzida ao navegar pela popa, ele não pode ser considerado um modo de operação principal. Essas descobertas resultaram na adoção de hélices de proa em quebra-gelos mais antigos que operam nos Grandes Lagos e no Mar Báltico , mas nas condições de gelo ártico mais severas, eles não puderam ser usados devido ao risco de as hélices de proa serem danificadas por blocos de gelo de vários anos era muito bom. Além disso, as hélices voltadas para a frente têm uma eficiência de propulsão muito baixa e aumentam consideravelmente a resistência em mar aberto do navio, tornando-as inadequadas para navios mercantes.
Desenvolvimento
Devido às limitações dos sistemas de propulsão tradicionais, o conceito de navio de dupla ação não foi seriamente considerado até o desenvolvimento de unidades de propulsão elétricas que combinam as vantagens do trem de força diesel-elétrico , já amplamente utilizado em quebra-gelos, com a excelente manobrabilidade do azimute propulsores . Inicialmente desenvolvida como uma cooperação entre a corporação multinacional de equipamentos elétricos ABB Group e o construtor naval finlandês Masa-Yards no final dos anos 1980, a nova unidade de propulsão tornou-se conhecida como Azipod (um portmanteau de "propulsor de azimute" e "unidade de propulsão montada") que hoje é uma marca comercial do Grupo ABB.
A superioridade da propulsão elétrica em navios quebra-gelo, especialmente quando operando na popa, foi comprovada quando o primeiro pod de propulsão foi instalado no navio de manutenção de fairway Seili , de propriedade da Administração Marítima Finlandesa , em 1990. Antes da conversão, o navio não podia quebrar o gelo na popa de todo, mas depois que a hélice e o leme foram substituídos por uma unidade Azipod de 1,5 MW, ela conseguiu correr para a popa em gelo nivelado com espessura de 0,6 metros (2 pés). A embarcação também pode ser facilmente dirigida ao navegar pela popa no gelo. Quando os navios-tanque Uikku e Lunni foram convertidos para propulsão Azipod em 1993 e 1994, respectivamente, o resultado foi um aumento semelhante na capacidade de manobra e quebra de gelo. Embora os navios tenham sido originalmente projetados com a capacidade de quebra-gelo em mente, após a conversão, a resistência do gelo em gelo nivelado ao correr pela popa foi de 40% daquela ao quebrar o gelo à frente, apesar dos navios serem equipados com uma proa quebra-gelo e não projetados para quebrar o gelo pela popa.
Testes de modelo conduzidos pelo MARC em 1994 mostraram que um navio de dupla ação equipado com uma unidade de propulsão Azipod poderia quebrar cristas de gelo em movimento contínuo em vez de bater como quebra-gelos convencionais. Também exigia menos energia para operar em nível de gelo do que os designs tradicionais, resultando em uma redução de 40-50% na resistência ao gelo devido ao efeito lubrificante do fluxo de água induzido pela hélice, design de popa mais aberto e as hélices sendo permitidas para moer (esmagar) o gelo. A capacidade de quebra-gelo de um quebra-gelo equipado com um Azipod, operando à popa em nível de gelo, também se revelou superior aos quebra-gelos tradicionais, independentemente do arranjo de propulsão.
Navios de dupla ação
Quebra-gelos e outras embarcações especiais
O primeiro navio quebra-gelo de dupla ação, o quebra-gelo de rio equipado com Azipod Röthelstein , foi entregue em 1995. O navio foi projetado para quebrar cristas de gelo mais profundas do que o calado da embarcação ao se mover à ré. Foi seguido pelos navios de abastecimento de plataformas de quebra-gelo Arcticaborg e Antarcticaborg , entregues em 1998, que foram os primeiros navios a utilizar plenamente o conceito de navio de dupla ação, tendo a proa projetada para operação em águas abertas e condições de gelo leve. As embarcações foram projetadas para serem capazes de quebrar o nível de gelo de até um metro de espessura ao correr à ré e, com a ajuda de duas unidades de Azipod, penetrar cristas de gelo que no Mar Cáspio às vezes chegam ao fundo do mar .
A Guarda Costeira norueguesa opera um navio de patrulha offshore de dupla ação KV Svalbard , construído em 2002 e equipado com duas unidades de propulsão Azipod de 5 MW. Em 9 de julho de 2007, a Canadian Broadcasting Corporation informou que o primeiro-ministro canadense Stephen Harper havia anunciado que o Canadá construiria de seis a oito embarcações de patrulha com base em Svalbard . No entanto, desde o anúncio, o projeto progrediu de um navio de dupla ação equipado com Azipod para uma versão mais tradicional com eixo de tração.
O navio quebra-gelo de abastecimento e reserva SCF Sakhalin , entregue em 2005 como FESCO Sakhalin , foi o primeiro quebra-gelo de ação dupla em grande escala. A embarcação de 99 metros (325 pés), impulsionada por duas unidades de propulsão Azipod de 6,5 MW, é projetada para quebrar o nível de gelo de até 1,5 metros (5 pés) de espessura e 20 metros (66 pés) de cristas de gelo com 4 metros ( Camada consolidada de 13 pés). Desde então, ela foi seguida por seis navios baseados na mesma forma de casco e construídos no mesmo estaleiro para as operações offshore no Mar de Okhotsk : navios de abastecimento de plataforma Vitus Bering em 2012, Aleksey Chirikov em 2013 e Gennadiy Nevelskoy em 2017, e espera navios Stepan Makarov , Fedor Ushakov e Mikhail Lazarev em 2017. O proprietário desses navios, o Sovcomflot , também opera três navios de abastecimento de plataforma quebra-gelo de design ligeiramente diferente, que são capazes de quebrar o gelo na direção da popa. Os navios construídos em 2006, SCF Endeavor , SCF Enterprise e SCF Endurance , são impulsionados por dois propulsores Z-drive de 7 MW e capazes de quebrar o gelo do primeiro ano de até 1,5 metros (5 pés) de espessura, bem como cristas plurianuais com um espessura de 4 metros (13 pés).
O navio quebra-gelo multiuso da Guarda Costeira dos Estados Unidos de 3.500 toneladas e boia USCGC Mackinaw , entregue em 2005, também incorpora algumas das características típicas para quebra-gelos de dupla ação, como propulsão montada e capacidade de quebra-gelo pela popa.
O quebra-gelo de linha diesel-elétrica de 25 MW encomendado por Rosmorport do Estaleiro Baltic sob o nome de projeto LK-25, Viktor Chernomyrdin , será capaz de prosseguir continuamente à frente e à ré em um campo de gelo compacto de até 2 metros (6,6 pés) de espessura com um Cobertura de neve de 20 centímetros (7,9 pol.) A 2 nós (3,7 km / h; 2,3 mph). O sistema de propulsão híbrido do novo quebra-gelo é um desenvolvimento adicional do conceito tradicional de dupla ação e consistirá em duas unidades Azipod ABB de 7,5 MW e um eixo central fixo de 10 MW. A construção do novo quebra-gelo polar começou em 2013 e espera-se que entre em serviço na Rota do Mar do Norte em 2018.
A Gazprom Neft encomendou dois quebra-gelos de 22 MW, Aleksandr Sannikov e Andrey Vilkitskiy , ao Estaleiro Vyborg . As embarcações, atualmente em construção e com entrega prevista para 2017, representam um maior desenvolvimento do quebra-gelo finlandês Polaris, com capacidade de quebrar gelo de 2 metros (7 pés) nas direções à frente e à ré.
O novo navio de pesquisa polar chinês , atualmente em construção, utilizará o conceito de dupla ação. O navio Polar Classe 3 , equipado com dois propulsores de azimute, será capaz de quebrar o nível de gelo com uma espessura de 1,5 metros (5 pés) e uma cobertura de neve de 20 centímetros (8 pol.).
Navios de carga
Tankers
Em 2001, a Fortum encomendou dois petroleiros Aframax de dupla ação 106.000 DWT da Sumitomo Heavy Industries Ltd., Japão , para substituir os petroleiros mais antigos da empresa que, por causa de sua classe de gelo mais baixa , tinham restrições de tráfego durante a pior parte do inverno e não podiam entregar seus carga até as refinarias de Porvoo e Naantali porque não receberam assistência para quebrar o gelo. Quando isso aconteceu, o óleo teve que ser transportado para navios menores de classe de gelo mais alta na borda do gelo - uma prática que era antieconômica e perigosa. Os novos navios estão equipados com uma unidade Azipod tipo pull de 16 MW e possuem a classe de gelo finlandesa-sueca mais alta , 1A Super. Eles são projetados para serem capazes de navegação independente e quebra de gelo em condições de gelo do Báltico , com a possibilidade de operar também no Mar de Pechora . Os navios seguem o princípio de dupla ação com uma proa bulbosa para desempenho em águas abertas e popa projetada para quebrar o gelo. O primeiro navio-tanque de dupla ação, o Tempera , foi entregue em 2002 e seu navio irmão, o Mastera , em 2003. A capacidade de quebra-gelo dos navios provou ser superior a de outros navios - em serviço de transporte entre Primorsk , na Rússia , e as refinarias finlandesas dos petroleiros não precisou de assistência para quebra-gelos e até atuou como quebra-gelos para outros navios mercantes. Os navios podem quebrar o nível de gelo de até 1 metro (3,3 pés) de espessura a 3 nós (5,6 km / h; 3,5 mph) ao operar à ré.
A empresa de navegação sueca Donsötank opera quatro pequenos navios-tanque de produtos que a empresa chama de navios de dupla ação. Prospero e Bro Sincero são 18.119 petroleiros DWT construídos em 2000 e 2002, respectivamente, e equipados com um propulsor azimute Siemens Schottel cada. Evinco e Excello são ligeiramente maiores em 19.999 DWT . O Evinco , construído em 2005, está equipado com uma unidade Schottel e o Excello construído em 2008 com duas unidades Azipod menores.
Em 2007, a empresa de navegação estatal russa Sovcomflot encomendou três navios-tanque árticos de ação dupla de 70.000 DWT da Samsung Heavy Industries , Coreia do Sul , para transportar petróleo do terminal petrolífero de Varandey e dois navios de tamanho semelhante de design ligeiramente diferente do Estaleiro Admiralty em São Petersburgo , Rússia, para o campo Prirazlomnoye . O primeiro navio, Vasily Dinkov , foi entregue em 2007 e seus dois navios irmãos, Kapitan Gotsky e Timofey Guzhenko em 2008 e 2009, respectivamente. Kirill Lavrov , o primeiro petroleiro de dupla ação construído em um estaleiro russo, foi entregue em 2009 e o último da série, Mikhail Ulyanov , em 2010. Os petroleiros, equipados com duas unidades Azipod, são capazes de carregamento de proa e operação independente em nível gelo até 1,2 metros de espessura.
Em março de 2010, a Norilsk Nickel fez um pedido de um navio petroleiro de classe de gelo Arc7 derivado de seus navios de carga árticos de dupla ação em Nordic Yards em Wismar . O navio de 18.500 DWT , conhecido como "Nordic AT 19", tem dimensões, características e capacidades principais semelhantes às dos cinco navios de contêineres quebra-gelo da empresa. O petroleiro, denominado Enisey , foi entregue no final de setembro de 2011.
O conceito de navio de dupla ação foi selecionado como o principal conceito de transporte para o projeto Yamal LNG . Em julho de 2013, a Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) venceu a licitação para a construção de dezesseis transportadores de GNL Arc7 classe de gelo e o contrato para o primeiro navio, no valor de 339,3 bilhões de won ($ 316,4 milhões), foi assinado em março de 2014. O Ártico Os transportadores de GNL, equipados com três unidades de propulsão ABB Azipod de 15 MW, são os maiores navios quebra-gelo do mundo, com capacidade independente de gelo em níveis de gelo de até 2,1 metros (6,9 pés) de espessura. O primeiro navio, Christophe de Margerie , foi lançado em janeiro de 2016.
Em julho de 2014, a Samsung Heavy Industries recebeu um pedido de US $ 440 milhões de três navios-tanques da classe de gelo Arc7 para a empresa de navegação russa Sovcomflot. Um pedido de acompanhamento para a construção de mais três navios-tanque de design semelhante a uma empresa de navegação europeia não identificada pelo mesmo preço foi anunciado em outubro de 2014. Os 42.000 navios-tanque DWT, capazes de quebrar o gelo com uma espessura de 1,4 metros (4,6 pés) a 3,5 nós (6,5 km / h; 4,0 mph), será usado para transportar petróleo bruto dos campos de petróleo do Porto de Novy , no Golfo de Ob, para o porto livre de gelo de Murmansk. O primeiro navio da série, Shturman Albanov , foi lançado no início de 2016.
Cargueiros
A próxima geração de navios de dupla ação surgiu quando a mineradora russa Norilsk Nickel encomendou um protótipo de uma série de 14.500 navios de carga geral ártica DWT / contêineres destinados a substituir sua frota envelhecida de navios de carga ártica do tipo SA-15 que foram construídos na Finlândia em década de 1980. Ao contrário dos petroleiros, o navio Arc7 da classe de gelo foi projetado para ter excelente capacidade de quebra de gelo, 2 nós em nível de gelo com espessura de 1,5 metros, tanto à frente quanto à popa. O navio, Norilskiy Nickel , foi entregue do estaleiro Hietalahti em 2006 e teve um desempenho além das expectativas durante os testes de gelo no Golfo de Yenisei . Quatro navios adicionais, com opção de quinto, foram encomendados em 2007 aos estaleiros da Aker Yards na Alemanha, com entregas no segundo semestre de 2008 ( Monchegorsk , Zapolyarny e Talnakh ) e no início de 2009 ( Nadezdha ). Mais tarde, um petroleiro derivado do mesmo projeto foi construído pela Nordic Yards.
Em 22 de março de 2011 , a Gaiamare , uma subsidiária da Meriaura , encomendou um navio de carga polivalente de dupla ação de 115 metros (377 ft) projetado especialmente para projetos exigentes, como o transporte de turbinas eólicas para instalações offshore. O novo navio, Meri , foi construído pelo estaleiro STX Finland Turku e entregue em junho de 2012. O navio ecologicamente correto, projetado para funcionar com biocombustível , também pode ser usado na limpeza de derramamento de óleo - o navio pode ser equipado com skimmers e tem 2.700 m 3 de tanques para óleo recuperado. A propulsão diesel-elétrica com dois propulsores Siemens Schottel Z-drive e dois propulsores de proa permite ao navio manobrar e até mesmo se mover lateralmente em baixas velocidades, aumentando consideravelmente a taxa de recuperação de óleo.
Veja também
- Quebra- gelo oblíquo - quebra -gelo projetado que pode quebrar o gelo obliquamente para abrir um amplo canal