Dubbelverkande skepp
Ett dubbelverkande fartyg är en typ av isbrytande fartyg som är konstruerat för att springa framåt i öppet vatten och tunn is, men vända och fortsätta akterut (bakåt) under tunga isförhållanden. På så sätt kan fartyget operera självständigt under svåra isförhållanden utan isbrytarassistans men behålla bättre öppet vattenprestanda än traditionella isbrytande fartyg.
Dubbelverkande fartyg som transporterar flytande last kallas i allmänhet dubbelverkande tankfartyg . I början av 1990-talet Kværner Masa-Yards Arctic Technology Center (MARC) konceptet för oljetransport mellan Ryska Arktis och Europa och den första dubbelverkande tankern, finska råoljetankern Tempera , levererades 2002.
Historia
I början av 1990-talet visade studier gjorda av Kvaerner Masa-Yards att fartygets effektivitet i öppet vatten är lika viktig faktor som dess förmåga att operera under svåra isförhållanden i oljetransporter från Ryska Arktis till Europa . Detta berodde på det faktum att 90 % av tiden på en direkt väg skulle spenderas i öppet vatten. Direkt oberoende transport med ett fartyg som kan navigera i både is och öppet vatten visade sig också vara ett mer ekonomiskt alternativ i jämförelse med omlastning , dvs användning av olika fartyg för olika delar av resan, eller normala fartyg som är beroende av isbrytarassistans .
Även om isbrytande lastfartyg hade byggts tidigare, var deras skrovformer alltid kompromisser mellan prestanda i öppet vatten och isbrytningsförmåga. En bra isbrytande för, utformad för att bryta isen genom att böja den under fartygets vikt, har mycket dåliga öppetvattenegenskaper och utsätts för smällning i hårt väder. En hydrodynamiskt effektiv båge ökar dock ismotståndet kraftigt, vilket gör den olämplig för isbrytare. Som ett resultat är den totala effektiviteten för isbrytande fartyg 20–40 % lägre än den för bra öppetvattenfartyg av liknande storlek, främst på grund av bogformen.
I slutet av 1800-talet upptäckte kaptener som skötte fartyg i isbundet vatten att det ibland var lättare att bryta sig igenom isen genom att köra sina fartyg akterut. Även om det inte var känt då, berodde detta på att de framåtriktade propellrarna genererade ett smörjande vattenflöde som sänkte ismotståndet genom att minska friktionen mellan fartygets skrov och is. Men eftersom styrförmågan hos ett fartyg är avsevärt reducerad när man kör akterut, kunde det inte betraktas som ett huvuddriftsätt. Dessa fynd resulterade i adoptionen av bogpropellrar i äldre isbrytare som verkar i de stora sjöarna och Östersjön , men under de svårare arktiska isförhållandena kunde de inte användas på grund av risken för att bogpropellrarna skulle skadas av fleråriga isflak var för bra. Vidare har framåtriktade propellrar en mycket låg framdrivningseffektivitet och de ökar avsevärt fartygets öppet vattenmotstånd, vilket gör dem olämpliga för handelsfartyg.
Utveckling
På grund av begränsningarna hos traditionella framdrivningssystem övervägdes det dubbelverkande fartygskonceptet inte på allvar förrän utvecklingen av elektriska framdrivningsenheter med kapsling som kombinerar fördelarna med den dieselelektriska drivlinan, som redan används allmänt i isbrytare, med den utmärkta manövrerbarheten hos azimut thrusters . Den nya framdrivningsenheten, som ursprungligen utvecklades som ett samarbete mellan det multinationella elföretaget ABB Group och den finska varvsbyggaren Masa-Yards i slutet av 1980-talet, blev känd som Azipod (en portmanteau av "azimutpropeller" och "podded framdrivningsenhet") som idag är ett varumärke som tillhör ABB Group.
Överlägsenheten med elektrisk framdrivning av isbrytande fartyg, särskilt när man kör akterut, bevisades när den första framdrivningsenheten installerades på farledsunderhållsfartyget Seili, ägt av Sjöfartsverket, 1990. Före ombyggnaden kunde fartyget inte bryta isen akterut. överhuvudtaget, men efter att propellern och rodret hade ersatts med en 1,5 MW Azipod-enhet kunde hon springa akterut i jämn is så tjock som 0,6 meter (2 fot). Fartyget kunde också lätt styras när man körde akterut i is. När produkttankfartygen Uikku och Lunni konverterades till Azipod-framdrivning 1993 respektive 1994, blev resultatet liknande ökning av manövrerbarhet och isbrytningsförmåga. Även om fartygen ursprungligen konstruerades med isbrytningsförmåga i åtanke, var efter omvandlingen ismotståndet i plan is när man körde akterut 40 % av det när man bröt is framåt trots att fartygen var utrustade med en isbrytande för och inte konstruerade för att bryta is akterut.
Modelltester utförda av MARC 1994 visade att ett dubbelverkande fartyg utrustat med en Azipod- framdrivningsenhet kunde bryta igenom isryggar i kontinuerlig rörelse istället för att ramla som konventionella isbrytare. Det krävde också mindre kraft för att köra i jämn is än traditionella konstruktioner, vilket resulterade i 40–50 % minskning av ismotståndet på grund av smörjeffekten av propellerinducerat vattenflöde, öppnare akterdesign och att propellrarna tillåts fräsa (krossa) is. Isbrytningsförmågan hos en Azipod-utrustad isbrytare som arbetar akterut i plan is visade sig också vara överlägsen traditionella isbrytare oavsett framdrivningsarrangemang.
Dubbelverkande fartyg
Isbrytare och andra specialfartyg
Det första dubbelverkande isbrytarfartyget, Azipod-utrustad flodisbrytare Röthelstein , levererades 1995. Fartyget konstruerades för att bryta isryggar djupare än fartygets djupgående när man rör sig akterut. Det följdes av isbrytande plattformsförsörjningsfartyg Arcticaborg och Antarcticaborg , levererade 1998, som var de första fartygen att fullt ut utnyttja det dubbelverkande fartygskonceptet genom att ha fören designad för drift i öppet vatten och lätta isförhållanden. Fartygen konstruerades för att kunna bryta jämn is upp till en meter i tjocklek när de körs akterut och med hjälp av två Azipod-enheter penetrera isryggar som i Kaspiska havet ibland når havsbotten .
Norska kustbevakningen driver ett dubbelverkande offshorepatrullfartyg KV Svalbard , byggt 2002 och utrustat med två 5 MW Azipod-framdrivningsenheter. Den 9 juli 2007 Canadian Broadcasting Corporation att Kanadas premiärminister Stephen Harper hade meddelat att Kanada skulle bygga sex till åtta patrullfartyg baserade på Svalbard . Men sedan tillkännagivandet har designen utvecklats från ett Azipod-utrustat dubbelverkande skepp till en mer traditionell axeldriven version.
Isbrytande leverans- och beredskapsfartyg SCF Sakhalin , levererat 2005 som FESCO Sakhalin , var den första storskaliga dubbelverkande isbrytaren. Fartyget på 99 meter (325 fot), som drivs av två 6,5 MW Azipod-framdrivningsenheter, är konstruerat för att bryta jämn is upp till 1,5 meter (5 fot) tjock och 20 meter (66 fot) isryggar med en 4-meters ( 13 fot) konsoliderat lager. Hon har sedan följts av sex fartyg baserade på samma skrovform och byggda på samma varv för offshoreverksamheten i Okhotsksjön: plattformsförsörjningsfartygen Vitus Bering 2012, Aleksey Chirikov 2013 och Gennadiy Nevelskoy 2017 och standby fartyg Stepan Makarov, Fedor Ushakov och Mikhail Lazarev 2017. Ägaren till dessa fartyg, Sovcomflot , driver också tre isbrytande plattformsförsörjningsfartyg av något annorlunda design som kan bryta is i akterriktningen. De 2006-byggda fartygen, SCF Endeavour , SCF Enterprise och SCF Endurance , drivs av två 7 MW Z-drivna thrustrar och kan bryta första års is på upp till 1,5 meter (5 fot) tjock samt fleråriga åsar med en tjocklek på 4 meter (13 fot).
Den 3 500 ton tunga amerikanska kustbevakningens mångsidiga isbrytare och bojar USCGC Mackinaw , levererad 2005, innehåller också några av de egenskaper som är typiska för dubbelverkande isbrytare, såsom framdrivning och isbrytarförmåga akterut.
Den 25 MW dieselelektriska isbrytaren beställd av Rosmorport från Baltic Shipyard under projektnamnet LK-25, Viktor Chernomyrdin , kommer att kunna köra kontinuerligt både framåt och bakåt i ett kompakt isfält upp till 2 meter (6,6 fot) tjockt med en 20 centimeter (7,9 tum) snötäcke vid 2 knop (3,7 km/h; 2,3 mph). Hybridframdrivningssystemet i den nya isbrytaren är en vidareutveckling av det traditionella dubbelverkande konceptet och kommer att bestå av två 7,5 MW ABB Azipod-enheter och en fast 10 MW mittlinjeaxel. Konstruktionen av den nya isbrytaren för polarisen började 2013 och den förväntas tas i bruk på den norra sjövägen 2018.
Gazprom Neft har beställt två 22 MW isbrytare, Aleksandr Sannikov och Andrey Vilkitskiy, från Vyborg Shipyard . Fartygen, som för närvarande är under konstruktion och planeras att levereras 2017, representerar en vidareutveckling av den finska isbrytaren Polaris med förmåga att bryta 2-meters (7 fot) is i både framåt och bakåt.
Det nya kinesiska polarforskningsfartyget , som för närvarande är under konstruktion, kommer att använda det dubbelverkande konceptet. Polar Class 3- fartyget, utrustat med två azimutpropeller, kommer att kunna bryta jämn is med en tjocklek på 1,5 meter (5 fot) och ett snötäcke på 20 centimeter (8 tum).
Fraktfartyg
Tankfartyg
År 2001 beställde Fortum två 106 000 DWT dubbelverkande Aframax- tankfartyg från Sumitomo Heavy Industries Ltd., Japan , för att ersätta företagets äldre tankfartyg som på grund av sin lägre isklass hade trafikrestriktioner under den värsta delen av vintern och inte kunde leverera sina last ända till raffinaderierna i Borgå och Nådendal eftersom de inte fick isbrytarassistans. När detta hände var oljan tvungen att transporteras till mindre fartyg av högre isklass vid kanten av isen - en praxis som var både oekonomisk och farlig. De nya fartygen är utrustade med en dragtyp 16 MW Azipod-enhet och har den högsta finlandssvenska isklassen 1A Super. De är utformade för att kunna navigera och bryta is på egen hand under isförhållanden i Östersjön med möjlighet att fungera även i Pechorasjön . Fartygen följer den dubbelverkande principen med en bulbous fören för öppet vatten prestanda och akter designad med isbrytande prestanda i åtanke. Det första dubbelverkande tankfartyget, Tempera , levererades 2002 och dess systerfartyg, Mastera , 2003. Fartygens isbrytningsförmåga visade sig vara överlägsen andra fartyg - i skytteltrafik mellan Primorsk , Ryssland , och de finska raffinaderierna tankfartygen behövde ingen isbrytarhjälp och fungerade till och med som isbrytare för andra handelsfartyg. Fartygen kan bryta jämn is som är upp till 1 meter (3,3 fot) tjock med 3 knop (5,6 km/h; 3,5 mph) när de kör akterut.
Det svenska rederiet Donsötank driver fyra små produkttankfartyg som bolaget kallar dubbelverkande fartyg. Prospero och Bro Sincero är 18 119 DWT- produkttankfartyg byggda 2000 respektive 2002 och utrustade med en Siemens Schottel azimuth thruster vardera. Evinco och Excello är något större på 19 999 DWT . Evinco , byggd 2005, är utrustad med en Schottel-enhet och den 2008-byggda Excello med två mindre Azipod-enheter.
.jpg)
År 2007 beställde det ryska statliga rederiet Sovcomflot tre 70 000 DWT dubbelverkande arktiska skytteltankers från Samsung Heavy Industries, Sydkorea , för att transportera olja från Varandey oljeterminal och två liknande stora fartyg av något annorlunda design från Admiralty Shipyard i St. Petersburg , Ryssland, för Prirazlomnoye-fältet . Det första fartyget, Vasily Dinkov , levererades 2007 och dess två systerfartyg, Kapitan Gotsky och Timofey Guzhenko 2008 respektive 2009. Kirill Lavrov , det första dubbelverkande tankfartyget byggt på ett ryskt varv, levererades 2009 och den sista i serien, Mikhail Ulyanov , 2010. Tankfartygen, utrustade med två Azipod-enheter, är kapabla till boglastning och oberoende drift i nivå is upp till 1,2 meter tjock.
I mars 2010 lade Norilsk Nickel en order på ett Arc7-oljetankfartygsderivat av isklass av dess dubbelverkande arktiska lastfartyg vid Nordic Yards i Wismar . Fartyget på 18 500 DWT , kallat "Nordic AT 19"-designen, har liknande huvuddimensioner, egenskaper och kapacitet som företagets fem isbrytande containerfartyg. Tankfartyget, som heter Enisey, levererades i slutet av september 2011.
Det dubbelverkande fartygskonceptet har valts ut som det huvudsakliga transportkonceptet för Yamal LNG- projektet. I juli 2013 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) anbudet för konstruktionen av sexton Arc7 isklass LNG-fartyg och kontraktet för det första fartyget, värt 339,3 miljarder won ($316,4 miljoner), undertecknades i mars 2014. Arktis LNG-fartyg, utrustade med tre 15 MW ABB Azipod-framdrivningsenheter, är de största isbrytande fartygen i världen med en oberoende isgående förmåga i jämn is upp till 2,1 meter (6,9 fot) i tjocklek. Det första fartyget, Christophe de Margerie , sjösattes i januari 2016.
I juli 2014 fick Samsung Heavy Industries en order på 440 miljoner dollar på tre skytteltankfartyg i isklass Arc7 för det ryska rederiet Sovcomflot. En uppföljningsorder för byggandet av ytterligare tre tankfartyg av liknande design som ett icke namngivet europeiskt rederi till samma pris tillkännagavs i oktober 2014. De 42 000 DWT-tankfartygen, som kan bryta is med en tjocklek på 1,4 meter (4,6 fot) i 3,5 knop (6,5 km/h; 4,0 mph), kommer att användas för att transportera råolja från Novy Ports oljefält i Ob-bukten till den isfria hamnen i Murmansk. Det första fartyget i serien, Shturman Albanov, sjösattes i början av 2016.
Fraktfartyg
Nästa generation av dubbelverkande fartyg uppstod när det ryska gruvföretaget Norilsk Nickel beställde en prototyp av en serie på 14 500 DWT arktiska styckegods/containerfartyg avsedda att ersätta dess åldrande flotta av SA-15-typ arktiska lastfartyg som byggdes i Finland i 1980-talet. Till skillnad från tankfartygen var isklassfartyget Arc7 designat för att ha utmärkt isbrytningsförmåga, 2 knop i plan is med en tjocklek på 1,5 meter, både framför och akterut. Fartyget, Norilskiy Nickel , levererades från Hietalahti-varvet 2006 och presterade över förväntan under isförsök i Yenisei-bukten . Ytterligare fyra fartyg, med option på det femte, beställdes 2007 från Aker Yards varv i Tyskland, med leveranser under andra halvan av 2008 ( Monchegorsk , Zapolyarny och Talnakh ) och början av 2009 ( Nadezdha ). Senare byggdes ett oljetankerderivat av samma design av Nordic Yards.
Den 22 mars 2011 beställde Gaiamare, ett dotterbolag till Meriaura, ett 115-meters (377 ft) dubbelverkande multipurpose-lastfartyg designat speciellt för krävande projekt som att transportera vindkraftverk till offshore-installationer. Det nya fartyget, Meri, byggdes av STX Finland Turku-varvet och levererades i juni 2012. Det miljövänliga fartyget, designat för att drivas på biobränsle , kan även användas vid sanering av oljeutsläpp — fartyget kan utrustas med skummare och har 2 700 m. 3 av tankar för återvunnen olja. Den dieselelektriska framdrivningen med två Siemens Schottel Z-drivpropeller och två bogpropeller gör att fartyget kan manövrera och till och med röra sig i sidled vid låga hastigheter, vilket avsevärt ökar oljeutvinningsgraden.
Se även
- Oblique icebreaker – Asymmetrisk isbrytare som kan bryta is i sidled för att öppna en bred kanal