Behandling av skip : fordypning nautiske fag og fiskerifag 8200450368 [PDF]

Zitiervorschau

Hans L Dragsnes

Behandling av skip Fordypning nautiske fag og fiskerifag

Teknisk fagskole

'^6 o

Gyldendal Yrkesopplæring

© Gyldendal Yrkesopplæring 2000 1. utgave, 1. opplag

Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i mars 2000 til bruk i teknisk fagskole, linje for maritime fag og fiskerifag, fordyp­ ningsområde nautiske fag og fiskerifag. Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av juni 1998 og gjelder så lenge læreplanen er gyldig.

Omslag: Illustrasjoner: Sats: Trykk:

Tor Berglie, foto kjølesystem av Hans L. Dragsnes Bjørn Norheim, foto av Hans L. Dragsnes Tekstflyt as, Larvik 2000 PowerPrint AS, Steinkjer 2000

I denne boka er ca. 40% skrevet på nynorsk og ca. 60% på bokmål. Nynorskdelen er oversatt av Per Arvid Ølmheim.

ISBN 82-00-45036-8

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med KOPINOR, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Forord Denne boka er først og fremst beregnet på de tekniske fagskolene, linje for maritime fag og fiskerifag. Den kan også anbefales som grunnbok ved de maritime høyskolene.

Boka tar utgangspunkt i læreplanen fra 1998 og dekker faget behand­ ling av skip innen fordypningsområde nautiske fag og fiskerifag. Lære­ planen for de maritime fagene bygger i stor grad på internasjonale over­ enskomster med utgangspunkt i STCW-konvensjonen. Emnene i boka er delt inn i fem kapitler, og målene og hovedmomen­ tene for faget gjenspeilet i læreplanen går over flere kapitler. Det er lagt vekt på å gi innføring i planlegging, utførelse og kontroll av ulike ope­ rasjoner ved behandling av skip. Det er også oppgaver av ulik vanske­ lighetsgrad. For å kunne besvare noen av disse er det nødvendig å søke i andre aktuelle kilder. Under utarbeidelsen av boka har vi forutsatt at studentene normalt skal ha fullført fagutdanning med fagbrev innen fagområdet og har ett års relevant praksis. Kommentarer og synspunkter på boka fra studenter, lærere og andre mottas med takk.

Oslo, våren 2000

Gyldendal Yrkesopplæring

Innhold

Forord ...................................................................... 3

Innledning................................................................ 6 1 Ankring og fortøyning......................................... 9 Belastninger og krefter ........................................... 10 Krefter.................................................................. 10 Fortøyningenes funksjoner.................................. 12 Vertikale krefter .................................................. 12 Vektorteori og trigonometri ................................ 13 Krefter og vektorer i praksis .............................. 15 Eksempel og øvingsoppgaver ............................. 16 Fortøyning................................................................. 19 Tillegging ............................................................. 20 Vindpåvirkning ................................................... 21 Strømpåvirkning ................................................. 23 Passering av andre skip....................................... 24 Endring av trim og dypgående ........................... 25 Tidevannsforskjell ............................................... 25 Automatiske fortøyningsvinsjer......................... 26 Sør-Amerika-rigging........................................... 26 Ytre påvirkninger og varierende forhold under fortøyning............................................................ 27 Ankring .................................................................... 27 Valg av ankerplass.............................................. 27 Ankring i elver og grunne farvann og under safe aground ............................................................... 29 Ankringsplan...................................................... 30 Kjettinglås ........................................................... 31 Ankring med hekkanker..................................... 31 Lakevaiere ........................................................... 32 Ankervakt................................................................. 32 Stående ordre ..................................................... 33 Ankervakt............................................................ 33 Dårlig vær under ankring................................... 34 Bruk av taubåt.......................................................... 34 Taubåtens ansvar for skader............................... 35 Slepetrosser......................................................... 36 Ankomst.............................................................. 36 Avgang ................................................................ 36 Panamakanalen .................................................. 37 Suezkanalen ....................................................... 37

2 Manøvrering........................................................ 39 Ror ............................................................................ 39 Krav om manøverdiagram ................................. 42 Aktiv bruk av ror og propell ............................. 44 Dreiesirkel........................................................... 45 Propellen .................................................................. 46 Stigning ................................................................. 46 Slipp ..................................................................... 47 Hydrostatisk trykk og tetthet............................. 47 Garnkniv ............................................................. 48 Propellen skyver forover eller akterover........... 48 Å legge til kai ...................................................... 49 Baugpropell i kombinasjon med ror og framdriftspropell ................................................. 50 Fralegging ........................................................... 50 Baugpropellens bruksområde............................ 51 Treghetslovene ......................................................... 51 Reduksjon av farten ved bruk av ror................. 51 Trykksoner i grunne og trange farvann.................. 52 Trykksoner og bølger ......................................... 52 Indirekte følger av trykkbølgen fra passerende fartøyer ............................................ 54 Direkte følger av trykkbølgen fra passerende fartøyer ............................................ 55 Beregning av dynamisk dypgang...................... 56 Dypgangsendringer i sjøgang ................................. 58 Krengning i stille vann ....................................... 58 Slingring i sjøgang ............................................. 59 Krengning ........................................................... 59 Stamping og setting i sjøgang ........................... 60 Sjøgang, overvann og stabiliteten ..................... 61 Endring av dypgående under stamping............. 61

3 Praktisk forståelse av stabilitet........................ Stabilitet .................................................................... Resonans ............................................................. Stabilisatorer ....................................................... Passiv stabilisering ............................................. Stabilitetsmoment .................................................... Den rettende arm (GZ)............................................ KN, MS, KY eller krysskurver ......................... Vindfang og vindpress ....................................... Ising - stabilitetsreduksjon ................................ Stillevannsmoment ...................................................

63 63 63 64 64 67 69 69 70 72 73

Bøyemoment i sjøgang..............................................75 Redusering av belastningene ............................... 76 Skader i hardt vær................................................. 76 Reiseplanlegging .................................................. 76 Maskineriet i hardt vær........................................ 77 Bunnslag og bunnskader...................................... 78 Manøverregler ........................................................... 80 Søke havn ............................................................. 81 Legge baugen opp mot været ............................ 81 Endre kursen......................................................... 82 Svinge rundt og lense unna været........................83 Manøverregler for tropiske værsystemer............ 84 Skipstrafikk i nærheten av banens vendepunkt . 85 Rapporteringsplikt ................................................ 87 Værfaks som hjelpemiddel .................................. 87

4 Maskineri om bord............................................... 90 Dieselmaskinar.......................................................... 90 Prinsippa for dieselmaskinen............................... 91 Bunkers................................................................. 93 Bunkerstankar....................................................... 94 Brennstoffsystemet for IFO................................. 95 Dieseloljesystemet MDO .................................... 96 Førebuing til start ...................................................... 97 Smørjeoljesystemet .............................................. 98 Starteluftsystemet ................................................. 99 Kjølesystemet .................................................... 100 Fjernstyring av maskineriet .............................. 104 Nødkøyring av ME ........................................... 105 Andre luftleidningar ......................................... 106 Energisparing .......................................................... 106 Tungoljedrift...................................................... 107 Tungoljeproblem ved sakte fart ....................... 108 E0-reglane .............................................................. 110 Alarmar.............................................................. 11 1 Dødmannsalarm................................................. 113 Turbinmaskineri ..................................................... 113 Dampturbin........................................................ 113 Gassturbin.......................................................... 114 Kjelar ................................................................. 117 Sidepropellar .......................................................... 118 Fjernstyring ....................................................... 119 Elektrisk anlegg...................................................... 120 Dieseldrivne generatorar .................................. 120 Vedlikehald ........................................................ 122

Faremoment ...................................................... Spenning og faremoment................................. Krav frå klassen til straumforsyning, spenning og frekvensavvik .............................. Kuldeanlegg........................................................... Proviantrom ...................................................... Ventilasjon om bord.............................................. Luftkondisjonering .......................................... Ventilasjon i lasterom ...................................... Bulkskip og tørrlasteskip................................. Kontroll av doggpunkt ..................................... Psykrometer...................................................... Arbeidsmiljø.......................................................... Fryse- og kjøleskip ............................................... Fryseskip........................................................... Kjøleskip........................................................... Ventilasjonsinstruks.........................................

126 128 130 131 131 132 133 134 136 136 136 136 137 138

5 Pumper .............................................................. Mengdejustering av sentrifugalpumper.......... Strippepumper ................................................. Styringsventilar................................................ Styremaskinar........................................................ Nødstyring ........................................................ Fargekodane...................................................... Ballastsystem......................................................... Ejektorsystem for ballast og rennesteinar...... Restriksjonar i samband med ballast .............. Rørsystem for flytande last................................... Rørsystema ....................................................... Fleire typar last ................................................ Koplingsstasjon ............................................... Atmosfærekontroll........................................... Rennesteinar ..................................................... Problem med å få pumpa til å ta..................... Nødbrannpumpa (emergency fire pump)........ Bunkerssystemet................................................... Ferskvatn .......................................................... Avfallshandtering............................................. Handtering av lensevatn................................... Samanhengen mellom fart og omdreiingar .... Utrekning av forbruk ....................................... Informasjon og fagterminologi............................. Information and shipboard terminology ......... General terminology ........................................

141 142 144 146 147 149 149 150 151 152 153 153 153 154 154 155 155 155 157 158 161 161 163 165 166 166 167

123 123

Innledning Reform 94 medførte den mest omfattende reformen gjennom alle tider for utdanning av sjøfolk på nasjonal basis. Skolebøkene måtte tilpasses de nye kravene. Skipsfarten har i løpet av etterkrigsårene utviklet seg til å bli en høyt spesialisert næring, og flåten bemannes av et flernasjonalt og flerkulturelt mannskap. Det store antallet utenlandske sjøfolk på norske skip medfører at en større del av opplæringen som tidligere ble tilrettelagt i land, nå må utføres om bord.

IMOs logo

Mange års systematisert kompetanse er lagt til grunn for den kvalitetstanken IMO har lansert for drift av skip. Fra starten i 1959 har IMO engasjert seg sterkt i alle sider ved sikkerhet og behandling av skip. IMOs arbeid med systematisering av kompetanse ble etter hvert kjent som kvalitetskontroll. Klasseinstitusjoner og myndigheter over hele verden måtte etter hvert forholde seg til IMO i de fleste sammenhenger. I øyeblikket er ca. 250 viktige publikasjoner utgitt på en rekke språk.

Opplæringen har tradisjonelt funnet sted både på skolen og om bord. Innføringen av ISM-koden har medført at opplæringen av offiserer og mannskap burde være lettere å organisere. Slike positive tiltak blir van­ ligvis godt mottatt, men rasjonalisering og effektivisering har medført at opplæringen om bord har blitt vanskeligere av tidsmessige årsaker, selv om den fortsatt har avgjørende betydning for den praktiske trenin­ gen og forståelsen av den ervervede kunnskapen. IMO har utarbeidet flere kompendier og modellkurs med stor nytte­ verdi for planlegging av undervisningsopplegg og for generell bruk under forelesninger. IMOs retningslinjer og harmonisering av sjømannsopplæringen gjennom STCW og flere modellkurs for en rekke områder bidrar til at opplæringen blir bedre.

Skipsutstyret har etter hvert blitt mer avansert, og økende krav til effek­ tivitet stiller store krav til faglige kunnskaper. De faglige kunnskapene omfatter også sosiologiske forhold, og dermed blir kunnskap, holdnin­ ger og ferdigheter utviklet videre fram mot et ledelsesnivå. Kravet til teoretisk opplæring for de høyeste maritime sertifikatene dekkes i løpet av studieperioden i henhold til STCW-koden. Læreplanen for teknisk fagskole, linje for maritime fag og fiskerifag bygger videre på de kunn­ skapene du har tilegnet deg tidligere i VK-systemet. Det som det forutsettes at du skal kunne fra før, blir ikke i særlig grad repetert her. Oppdatering av tidligere kunnskaper er imidlertid en forut­ setning for at du skal kunne fungere tilfredsstillende i den stillingen du har om bord. STCW-konvensjonen har i denne forbindelsen sagt klart fra om at forholdene skal legges til rette for en kontinuerlig oppdatering av viktig informasjon. I dette arbeidet viser det seg at CBT er svært anvendelig som hjelpemiddel, og at innlæringen blir vesentlig bedre ved bruk av slike hjelpemidler. I denne boka forutsetter vi at studentene har fullført fagutdanning med fagbrev, eller at de tidligere har ervervet et lavere navigatørsertifikat.

7

Innledning

Vi legger vekt på at studentene skal kunne

- planlegge, utføre og kontrollere ankringsoperasjoner og fortøyningsoperasjoner - vurdere og planlegge manøvreringsevne ut fra teoretiske betraktnin­ ger - forholde seg til ytre krefter i relasjon til kurs og fart - ha gode kunnskaper om framdriftsanlegg og andre tekniske anlegg for bestemte formål - benytte engelsk fagterminologi og utvikle målstyrt samarbeid og informasjon - forstå viktigheten av flerveiskommunikasjon (tilbakemeldingssyndromet)

Jeg ønsker dere lykke til med studiet og håper å møte noen av dere i praktisk arbeid etter et vellykket studium! Ålesund, våren 2000

Hans L. Dragsnes

Ankring og fortøyning Et anker er et redskap som er festet til et tau eller en kjetting, og som slippes eller fires ned på havbunnen for å holde et fartøy på plass. Det finnes en rekke forskjellige ankre. I vikingtiden ble det brukt ankre laget av trestokker med innlagte steiner. Disse ble kalt kraker. De utvik­ let seg til dregger og stokkanker. Dreggene benyttes hovedsakelig til oppankring av fiskeredskaper og som fortøyning for mindre fartøyer.

Patentanker er påbudt på alle skip. Et skip med et deplasement på 35 000 metriske tonn (mt) skal ha minst to ankre med en vekt på ca. 7 000 kg (ca. 0,02 % av deplasementet). Større skip bruker relativt sett mindre ankre i forhold til sitt deplasement. Ankrene skal typegodkjennes av skipets klasseinstitusjon. Ankrene er sannsynligvis den viktigste delen av fortøyningsutstyret om bord.

Detaljene på fortøyningsskissen: Norsk navn

Engelsk navn

A

Trosse til taubåt

Towing line (tug boat line)

B

Baugtrosse

Head line (bow line)

C

Brest (forre brest)

Brest line

D

Spring (forspringet)

Spring line forward

E

Spring (akterspringet)

Spring line aft

F

Brest (aktre brest)

Brest line aft

G

Aktertrosse

Stern line

H

Poop-dekket

Poop deck

1

Styrbord låring

Starboard quarter

Norsk navn

Engelsk navn

A-E

Pullert

Bollard

F

Baugtrosse

Head line

G

Brest

Brest line

H

Konge

Leading roller

1

Pullert

Bollard

J

Anker- og fortøyningsvinsj

Windlass

K

Bussgatt (halegatt åpent oppover)

Fairlead (open or closed)

L

Konge

Leading roller

M

Konge

Leading roller

N

Ankerarrangement

Anchor arrangement

O

Ankerklysset

Anchor pipe

10

Kapittel 1

Figur 1.4 Bakkdekk anker og fortøyningsarrangement

Figur 1.3 Fortøyningsarrangement bakkdekk

Trossespesifikasjoner Norsk

Engelsk

Flettet trosse

8-strands plaited rope

Polypropylene monofilament

Omkrets

Actual circumference

12"

Lengde

Stated length

220 m

Nettovekt per kveil

Stated net weight per coil

909 kg

Spesifisert bruddstyrke

Specified breaking load

135,0 tonn

Anvendt bruddstyrke

Applied breaking load

139,1

(Britisk standard)

BS

QA BS.4928/1985

Lloyds sertifikat

LR Cert. No.

BUS603642/49

Belastninger og krefter Når du benytter trosser eller ankerkjetting, er det viktig å kjenne til hvilken arbeidsbelastning (working load) disse fortøyningsmidlene er beregnet for. Du kommer til et punkt der trossa, vaieren eller kjettingen ikke tåler belastningen den er utsatt for. Trossa vil da forlenge seg, og bruddbelastningsevnen blir redusert ved at det blir mindre diameter, og det skjer endringer i materialets molekylmønster.

Krefter Newtons bevegelseslover er grunnlaget for den klassiske mekanikken.

1

Første lov (treghetsloven): Et legeme fortsetter i sin tilstand av ro eller rettlinjet bevegelse med konstant fart så lenge det ikke virker noen ytre kraft på det.

Ankring og fortøyning

11 2 Andre lov (dynamikkens grunnlov): Når en kraft virker på et legeme, får legemet en akselerasjon i kraf­ tens retning, og akselerasjonen er omvendt proporsjonal med lege­ mets masse: F = m ■ a, der F er kraften, m er legemets masse og a akselerasjonen. 3 Tredje lov (loven om kraft og motkraft): Krefter har alltid å gjøre med to legemer som virker på hverandre med like store og motsatt rettede krefter. Under ankring og fortøyning må vi være klar over hvilken kraft fortøy­ ningene skal overvinne. Vi har å gjøre med en kraft som virker i en bestemt retning. En slik kombinasjon kaller vi en vektor. Ofte settes dette ut i en viss skala slik at lengden representerer kraften i et lengde­ mål (millimeter) og i den aktuelle retningen som et vinkelmål (grader). Retningen kan være rettvisende eller relativt orientert.

f

ObS.

IMO har vedtatt at vi skal bruke benevnelsen kilogram (kg) eller metriske tonn (mt) for kraft i forbindelse med kombinering av krefter til sjøs. Vanligvis brukes benevnelsen newton (N) for kraft, men den skal ikke benyttes om fortøyning, sleping osv. på skip. Selv om IMO har vedtatt at det skal benyttes metriske enheter, er det fortsatt noen land som benytter longtons, shorttons og stones.

Kraftenheter N 1

10

100 1000 10000

Kp

KN

mt

0,10197

1

0,10

1,0197

10

1,02

100

10,19

10,197

101,97 1019,7

1000

10000

101,97

1019,7

Under beregning av fortøyningskrefter kommer vi inn på vektorregning, som er en særskilt gren av matematikken. Egentlig er det et syno­ nym for lineær algebra, men oppfattes ofte som den mer konkrete delen av denne. Det er fire grunnleggende operasjoner i vektorregning:

-

addisjon av to vektorer multiplikasjon av en skalar (et tall) med en vektor skalarmultiplikasjon (indre produkt av to vektorer) vektorprodukt av to vektorer

En geometrisk vektor blir representert ved et rett linjestykke a med en bestemt lengde og retning, symbolisert med en pil. Hvis pilen har ende­ punktene A og B, symboliseres vektoren ved

AB, a eller a En vektor er bestemt ved sine komponenter langs tre akser som ikke ligger i samme plan, for eksempel langs de tre aksene i et kartesisk koordinatsystem. To vektorer med samme angrepspunkt, men med for­ skjellig kraft og retning, vil sammen skape en ny vektor, en resultant-

12

Kapittel 1

vektor. Vi kan koble mange vektorer sammen, og dermed kan vi regu­ lere kraften og retningen på de forskjellige vektorene etter våre behov for en resultantvektor.

Figuren øverst viser en vektorkombinasjon der man kombinerer retnin­ gen og kraften til en felles resultantvektor. Den nederste figuren viser differanseverdien mellom vektor c og vektor d.

Fortøyningenes funksjoner Baugtrossene

Forspringet

Akterspringet

Aktertrossene

Fange opp bevegelsesenergi akterover og tverrskips

Fange opp bevegelsesenergi forover

Fange opp bevegelsesenergi akterover

Fange opp bevegelsesenergi forover og tverrskips

Brestene kan i denne sammenhengen betraktes som baugtrosser eller aktertrosser.

Generelle forhold for beregning av fortøyningskrefter: 1

2

3 4

5

6

7

8

9

Arbeidsbelastningen (safe working load) er oppgitt i trossesertifikatet. Den horisontale fortøyningsvinkelen er den relative vinkelen mel­ lom skipets diametralplan og vedkommende fortøyning. Den vertikale fortøyningsvinkelen er vinkelen mellom fortøyningstrossa og perpendikulæren i gattet. For å finne ut hvilken tverrskipskraft fortøyningene kan absorbere, adderer du opp hver trosse eller spring etter formelen: sin (fortøyningsvinkel) • arbeidsbelastning. For å finne ut hvilken langskipskraft fortøyningene kan absorbere, adderer du opp hver trosse eller spring etter formelen: cos (fortøyningsvinkel) • arbeidsbelastning. Vil du vite hvilken vertikal kraft fortøyningene absorberer, må du også beregne de vertikale fortøyningskreftene. Summen av alle belastningsvektorene må deretter sammenholdes med de gjeldende kreftene. Vil du vite hvilken tverrskipskraft skipet er fortøyd etter på optimal basis, må du beregne resultantvektoren av alle tverrskips- og langskipskreftene. For å vite hvor stor arbeidsbelastning du kan akseptere for trossene, må du kjenne langskips- og tverrskipskreftene på det stedet du lig­ ger fortøyd. Du må samtidig kunne kalkulere hvor mange trosser du skal sette ut.

Det er nødvendig å forholde seg til hvilken vinkel fortøyningene har i vertikalplanet dersom gattene om bord og pullertene i land har forskjel­ lig nivå.

Vertikale krefter Dersom gattene om bord og pullertene i land har forskjellig nivå, er det nødvendig å forholde seg til vinkelen fortøyningene har i forhold til vertikalplanet. Vi kommer tilbake til dette forholdet senere i «Krefter og vektorer i praksis».

13

Ankring og fortøyning

Figur 1.7 Trossevinkler

Vektorteori og trigonometri De trigonomiske funksjonene vi skal konsentrere oss om her, er sinus, cosinus og tangens. Dette er de viktigste trigonometriske forholdene. Andre varianter av de trigonemtriske størrelsene er cotangens, sekans og cosekans. For å kunne utføre kompliserte trigonometriske beregninger trenger du en god kalkulator, for eksempel Casio fx-8700GB eller en PC med et regneprogram (for eksempel Excel 8.0).

Figur 1.8 Trigonometriske forhold

På figur 1.8 er a = motstående katet b = hosliggende katet c = hypotenus

Motstående katet over hypotenusen er et sinusforhold. Hosliggende katet over hypotensuen er et cosinusforhold. Sinus over cosinus til samme vinkel gir et tangensforhold.

14

Kapittel 1

sinus A cosinus A tangens A cotangens A

= = = =

a/c b/c a/b b/a

Husk at sin 30° = 1/2, og cos 60° = 1/2. Det betyr at kateten a er halvparten av c når vinkelen A er 30°.

Bruk av kalkulatoren: sin A = a/c Tast inn sin-1 (a/c) EXE, så blir vinkelen kalkulert i grader med desima­ ler: Trykk «Shift» sin"'(0,4/1) EXE = 23,578° = 23°

Det kan være nyttig å regne ut vinkelen nøyaktig i minutter og sek­ under: Subtraher 23, så får du 0,578, som multipliseres med 60. Det blir 34'68. Subtraher 34, så får du 0,68, som multiplisert med 60 gir deg 40"8 (for­ høyet til 41"). Dermed blir svaret: sin '(0,4/1 ) = 23°34'41"

Haversinus benyttes ikke til vektorberegning, og den er nå praktisk talt gått ut av bruk fordi de enkleste kalkulatorer nå setter oss i stand til å beregne alle tenkelige trigonomiske oppgaver ved hjelp av sinus, cosi­ nus og tangens. I mer avanserte beregninger er det likevel nyttig å bruke denne størrelsen fordi du dermed sparer deg for en del vanskelige utledninger i forbindelse med integralregning i sfæriske triangler der sidene er uttrykt i vinkelmål (grader). (Dette er ikke med i pensumet for tek­ nisk fagskole.) Ligningen for haversinus A = sin2A/2. Differansevinkel De fleste beregningene av fortøyningskrefter krever at du kan forholde deg til begreper som lengde, retning og differansevinkel. De trigonome­ triske størrelsene sinus og cosinus kommer til nytte her fordi du gjen­ nom ligningene skal finne ut noe om en bestemt vektor. Noen ganger fortøyer du skipet for NW-storm, andre ganger for SW-kuling. Dersom du studerer differansevinklene nærmere, kan du se at du ved hjelp av en enkel ligning kan bestemme resultantvektoren.

Figur 1.9 Differansevinkel

Resultantvinkelen utledes slik: cos (u + v) = cos ( u - (-v)) = cos u • cos (-v) + sin u • sin (-v) = cos u • cos v - sin u • sin v cos (u - v) = cos u • cos v + (sin u • sin v)

Ankring og fortøyning

15

Vi velger u - v = 15° og setter u = 45° og v = 30°:

cos 15° = cos (45°-30°) cos 15° = (cos 45° • cos 30°) + (sin 45° • sin 30°) cos 45°= 1/2 ^2 sin 30°= 1/2 J3

cos 15° = 1/272 • 1/273 + 1/2• 1/2

cos 15°= 1/4^2 (73+1)

Ved hjelp av disse regnereglene skal du hurtig kunne beregne omtrent­ lige verdier for de aktuelle vektorene i en gitt situasjon selv om vin­ klene er skjønnsmessig fastsatt.

Differansevinkel i grader

Vinkel u i grader

17

34

15

45

1 -4

1 2 3

Vinkel v i grader

30 -2

30

Tegn figur og sett vektorene i riktig kvadrant. Diskuter ligningen (a + b)(a - b). Hva kaller vi ligningen c2 = a2 + b2?

Krefter og vektorer i praksis En kraft kan uttrykkes som en vektor, det vil si som en geometrisk linje med en gitt lengde og retning. En vektor kan være ubestemt og peke i en hvilken som helst retning. En kraft uttrykkes gjennom en bestemt vektor som virker i en gitt retning. Mange vektorer kan kombineres, og vi finner da en resultantvektor. Det er dette vi drar nytte av når vi bereg­ ner fortøyningskrefter. Dersom man setter inn to taubåter (A og B) i et slep og begge tauer i samme retning, blir den samlede kraften lik summen av kreftene (R) de to taubåtene utøver på det felles angrepspunktet. Vi kan derfor sette A + B = R.

16

Kapittel 1

Vinkelen til de forskjellige fortøyningene regnes mellom diametralplanet og den aktuelle fortøyningslinen. Differansevinklene regnes ut på grunnlag av de enkelte retningene.

Eksempel og øvingsoppgaver Når du skal beregne hvor mange trosser du må sette ut, deler du opp kreftene i en langskipskraft (diametralplanets retning) og en tverrskipskraft. Deretter beregner du disse kreftene for hver trosse eller hver gruppe av trosser. Fra trossesertifikatet kjenner du disse parametrene: 1 Trossas bruddstyrke 2 Trossas maksimale arbeidsbelastning 3 Trossas vinkel i relasjon til diametralplanet Dermed har du alle de opplysningene du må ha for å regne ut hvor mange trosser som trengs for å oppnå den ønskede sikkerheten (redundancy mooringlines).

Baugtrossa forholder seg slik: Vinkelen mellom diametralplanet og baugtrossa i grader

Arbeidsbelastning (mt)

Trossas oppgitte bruddbelasting (mt)

Dekomponert kraft i relasjon til diametral­ planets retning (mt)

Dekomponert kraft tverrskips (mt)

30

40

70

cos 30 • 40 = 34,6

sin 30 • 40 = 20

10

70

90

50

50

80

44

50

75

22

60

80

18

70

90

29

80

110

75

88

130

90

88

130

100

66

90

5

45

60

For- og akterspringet forholder seg slik: Vinkelen mellom diametralplanet og springet i grader

Arbeidsbelastning (mt)

Springets oppgitte bruddbelasting (mt)

Dekomponert kraft i relasjon til diametral­ planets retning (mt)

Dekomponert kraft tverrskips (mt)

171

60

90

cos 171 • 60 = -59,3

sin 171 • 60 = 9,4

160

50

70

180

40

60

155

30

50

165

20

30

17

Ankring og fortøyning

Aktertrossa forholder seg slik: Vinkelen mellom diametralplanet og springet i grader

Arbeidsbelastning (mt)

Springets oppgitte bruddbelasting (mt)

145

50

60

155

50

60

165

40

50

175

50

60

180

40

50

161

40

50

171

43

55

168

33

55

173

33

60

130

22

35

90

18

30

85

25

35

Dekomponert kraft i relasjon til diametralplanets retning (mt)

Dekomponert kraft tverrskips (mt)

cos 85 ■ 25 = 2,2

sin 85 • 25= 24,9

Nå har vi skaffet oss en oversikt over de enkelte fortøyningene, men vi er jo avhengige av å vite hvilke samlede krefter vi har fortøyd skipet for. Det finner vi ut ved å kombinere de forskjellige kreftene i et vektormønster.

Vi er interessert i å finne ut disse forholdene: Hvilke krefter vi kan absorbere gjennom fortøyningene når skipet blir tvunget akterover? 2 Hvilke krefter vi kan absorbere gjennom fortøyningene når skipet blir tvunget forover? 3 Hvilke krefter kan vi absorbere gjennom fortøyningene når skipet blir tvunget ut fra kaia i tverrskipsretningen (relativt 90°)?

1

Figur 1.11 Fortøyningskrefter

Løsninger: Krefter ved tvungen bevegelse akterover eller forover til fordeling på de respektive fortøyninger - Forutsetning: Arbeidsbelastning 40 metriske tonn - Babord side til kai

J8

Kapittel 1

Baugtrosser og akterspring

Aktertrosser og forspring

Akterover

Forover

Vinkel

L

Vinkel

L

30

25,9

170

-39,4

40

30,6

120

-20,0

10

39,4

175

-39,8

5

39,8

180

-40,0

Krefter ved tvungen bevegelse ut fra kaia (tverrskips) - Forutsetning: Fortøyningene tåler en arbeidsbelastning på 40 metriske tonn - Baugtrossa: Vinkel 30° - Forspring: Vinkel 175° - Akterspring: Vinkel 5° - Aktertrossa: Vinkel 120° - Babord side til kai - Kraften som tvinger skipet ut, er 50 metriske tonn Breaking strength in kN and mt

Mooring lines

kN

mt

70

435

44

100

1079

110

(mm)

kN

mt

30

54

5,5

HMP

Danline

DBH

Polypropylene

Manila

Diameter

kN

mt

kN

mt

kN

mt

2108

215

1314

134

4000

407

Antall trosser du bør anvende: Jevn fordeling av tverrskipskrefter fordelt på alle fortøyningskategorier

Tekst

Tverrskipskraft 50 mt

Alternativ 1

Antall fortøyninger forut og akterut Alternativ 2

Baugtrosser

Forspring

Akterspring

Aktertrosser

Sum

sin 30 • 40 = 20 mt

sin 175-40 = 3,5 mt

sin 5 • 40 = 3,5 mt

sin 120 • 40 = 34,6 mt

81,6 mt

Baugtrosser + forspring sin 30 • 40 + sin 175 • 40 = 20 + 3,5 = 23,5 mt mot grense 50 mt

2

2

Baugtrosser + forspring 20 ■ 2 + 2,5 ■ 2 = 47 mt to baugtrosser og dobbelt spring

3

1

Akterspring + aktertrosser sin 5 • 40 + sin 120 • 40 = 3,5 + 34,6 = 38,1 mt mot grense 50 mt 1

2

Akterspring + aktertrosser 3,5 + 38,1 • 2 = 79,7 mt ett akterspring og to aktertrosser 1

3

62,3 mt mot grense 50 mt

7 126,7 mt mot grense 50 mt

8

Dette alternativet kalles i ordresammenheng tre og én (three and one)

Fortøyninger forut og akterut

Baugtrosser + forspring 20 • 3 + 3,5 = 63,5 mt

Akterspring + aktertrosser 3,5 + 34,6-3 = 107,3 mt

Tre pluss én (tre baugtrosser og ett spring)

Én pluss tre (ett akterspring og tre trosser)

170,8 mt mot grense 50 mt

Tverrskipskreftene, som forsøker å sette skipet ut fra kaia, er aldri jevnt fordelt over skipets lengde. - Vindfanget er blant annet bestemt av hvilke flater vinden tar tak i. - På skip med overbygningen akterut vil det ofte være nødvendig med et betydelig antall flere trosser akterut enn forut ved fralandsvind.

Ankring og fortøyning

19

- Toppede kraner representerer også et stort vindfang. - Det kreves et våkent øye for å finne ut hvilket antall trosser det må benyttes i en gitt situasjon. - I havner med underdønninger eller annen sjøgang må det settes ut betydelig flere fortøyninger enn ellers. - Det lønner seg å sette ut ett eller flere ankre mens skipet ligger langs kai når værforholdene er dårlige. - Det finnes mange eksempler på at skip som har slitt fortøyningene i dårlig vær, kunne ha unngått havari dersom det hadde hatt et anker ute i tillegg til trossene. Det er ikke sannsynlig at bruk av ankrene alene er tilstrekkelig til å unngå havariskader, men totalhavari kan muligens unngås.

Figur 1.12 Fortøyningsvinsj på poopdekk

Figur 1.13 Fortøyningskrefter tversskips, langskips og vertikalt

Fortøyning Alle skip har et visst deplasement. Når skipet beveger seg, endres belastningen på trossene. Dersom det for eksempel er dønninger på det stedet skipet er fortøyd, vil trossene strammes og slakkes i takt med ski­ pets bevegelsesfrekvens. Et skip med et deplasement på for eksempel 30 000 tonn vil kreve mange trosser for å holde skipet inntil kaia. Akkurat hvor mange trosser du skal benytte, er det vanskelig å beregne. Dersom den maksimale ytre kraften hadde vært kjent, kunne man ha

20

Kapittel 1

dimensjonert for dette ut fra det man kjenner til angående egenskapene til fortøyningene. Det er dessverre ikke så enkelt. Gjennom erfaring har vi tilegnet oss kunnskap om hvor mange trosser, spring og ankre vi kan benytte under forskjellige forhold. Når vi anven­ der disse kunnskapene, må vi tenke på

- fortøyningenes arbeidsbelastning - hvilke vinkler fortøyningene eller ankrene har i forhold til diame­ tral- eller horisontalplanet - hvilke resultantvektorer (krefter) som virker forover, akterover, sideveis (tverrskips) eller vertikalt - hvilken beredskap vår fortøyningsløsning vil innebære for mann­ skap - hvilken beredskap vår fortøyningsløsning vil innebære for oppstart av hovedmaskinen eller sidepropellen - hvor god den totale sikkerheten er

Figur 1.14 Kjettinglengde Noen tommelfingerregler 1 Ved ankring: Bruk en kjettinglengde på minst fire ganger dybden, slik at tre firedeler av kjettingen skraper langs bunnen (se figur 1.14) 2 For fortøyning med trosser eller vaiere i en smul havn uten dønning (swell) og i godt vær - bruk det antall baugtrosser som tilsvarer en bruddstyrke på 1 % av deplasementet - bruk det antall aktertrosser som tilsvarer en bruddstyrke på 0,8 % av deplasementet - bruk det antall for- og akterspring som tilsvarer 0,25 % av depla­ sementet

Tillegging I Guide to Port Entries finner du fortøyningsskisser for mange viktige havner. Disse skissene danner ofte grunnlaget for den planleggingen som må legges til grunn før man går til kai. Ofte vil havnemyndighe­ tene sende informasjon om fortøyningsprosedyren per telefaks. Det er viktig å være oppmerksom på at fortøyning er en kunst, som du ikke har lært ordentlig før du har noen hundre øvelser bak deg. Fortøyningen blir heller ikke bra før alle ledd fungerer som et lag og ordrer og tilba­ kemeldinger følger en standard som blir forstått.

21

Ankring og fortøyning

Fortøyningsbøyer og ankerkjetting Mange steder er det nødvendig med så kraftige fortøyning at anker ikke er tilstrekkelig og ankerkjettingen må benyttes for fortøyning i bøyer. Kjettingen må da kuttes eller sjakles ut slik at den kan manes ut over dekk til bøyefestet. Ankeret lar du henge i klysset i passende vaiere. En demonterbar sjakkel kalles en kentersjakkel. Deretter sjakler du kjettin­ gen inn i øyet på bøya. En slik sjakkel bør ha en SWL på ca. 120 mt. Fortøyningsbøyer og trosser Enkelte steder må du fortøye i bøyer ved hjelp av trossene. Det vanlig­ ste er å sende en forløper med diameter på 25-30 mm bort til bøya slik at du kan mane trossa tilbake om bord. Du skal ikke feste øyet på trossa til pullerten, men tørne den opp på vanlig måte slik at du kan la gå ved enhver belastning på trossa. Dermed kan du greie deg uten linemenn når du skal sette av.

Dobbel trosse ^ortøyn’n9s' --------------- —-—pullert

Fortøyningsbøye

________ £1 FortøyningsX. LJ vinsj

Figur 1.15 Fortøyning i bøye med dobbel trosse. Trossa tres gjennom fortøyningsringen og hives tilbake om bord

Vindpåvirkning Ifølge SOLAS skal man ved vindstyrke 5 (beaufort) regne en kraft på 120 N per m2. Denne kraften blir gjort om til kp fordi den da blir lettere å sammenholde med summen av fortøyningsvektorene (metriske tonn). Dette utgjøren belastning på 12,24 kp per m2. Vindbelastningen følger en eksponentialligning slik at det ved styrke seks vil gi en belastning på ca. 19 kp per m2, mens det ved styrke 9 er en belastningen på hele 81 kp 2 per m . En skuteside på 200 meter og et fribord på 5 meter vil følgelig være utsatt for 200-5 • 81 =81 000 kp

I tillegg har skipet overbygg, kraner og lukekarmer som også må vurde­ res som vindfang. Dersom disse arealene settes til 4 000 m2, vil det gi: 4 000-81 =324 000 kp Dersom vi legger sammen disse kreftene, får vi:

81 000 + 324 000 = 405 000 kp

Skal du fortøye skipet med bredsiden mot vinden, må du ha mange nok trosser til å fange opp disse kreftene. De trossene som benyttes av skip av denne størrelsen (5000 m2), har gjerne en sikker arbeidsbelastning (safe working load) på 80 000 kp.

22

Kapittel 1

Jevn fordeling av tverrskipskrefter fordelt på alle fortøyningskategorier

Baugtrosser

Forspring

Akterspring

Aktertrosser

Trassenes arbeids­ belastning

80

80

80

80

Vertikalt tap vinkel 15°

sin 15 ■ 80 = 20,7

sin 15 • 80 = 20,7

sin 15 • 80 = 20,7

sin 15 ■ 80 = 20,7

Tekst

Korrigert belastning

80 - 20,7 = 59,3

80 - 20,7 = 59,3

80 - 20,7 = 59,3

80-20,7 = 59,3

sin 30 • 59,3 = 29,7

sin 175 • 59,3 = 5,2

sin 5 • 59,3 = 5,2

sin 120 • 59,3 = 51,4

4

2

2

4

118,8

10,4

10,4

205,6

Sikkerhetsmargin

15 %

15 %

15%

15 %

Korrigert tverr­ skipskraft

100,9

8,8

8,8

174,7

Belastning per trosse (rei. 90°)

Antall trosser Tverrskipskraft

Sum

345,2

293,2

Grenseverdi

405,0

Differanseverdi

111,8

Differanseverdien må kompenseres og fordeles på flere fortøyninger

111,8/59,3 = 2

Antall trosser i tillegg

2

Dersom man velger å sette ut en ekstra baugtrosse og aktertrosse, blir beregningen slik: Antall trosser Tverrskipskraft

5

2

2

5

29,7 • 5 = 148,5

10,4

10,4

257

426,3

Grenseverdi

405,0

Sikkerhetsmargin

21,3

A = Dårlig plassering av baugtrossa B = God plassering av baugtrossa C = Beste plassering av baugtrossa, men den bør ikke skape eller berøre baugplata

Kai

Figur 1.16 Trosser forut

Figur 1.17 Trosser akterut

Vektorene: Trosse C har størst vinkel, og gir derfor mest i y- og x-planet. Dersom man skal fortøye for store krefter i langskipsretningen, er det greitå benytte situasjon A. Husk: Sin x ■ arbeidsbelastningen

Ankring og fortøyning

23

Strømpåvirkning For påvirkning av strøm kan du bruke følgende tommelfingerregel:

Strømhastighet i knop = 3 knop Deplasement = 10 000 metrisk tonn Tauekraft (bollard pull) = 9 metriske tonn Du kan regne med å ha behov for ca. 90 metriske tonn safe load (sum­ men) på fortøyningene ved et deplasement på 10 000 metriske tonn for å kompensere for strømmen alene. Det gjelder da å ikke glemme å legge inn litt for de andre faktorene som også er viktige for en sikker fortøyning.

Husk at du alltid må legge inn omtrentlig vinkel for den trossa du setter ut.

1 2

Trassenes arbeids­ belastning

Hvorfor får vi vanligvis et vertikalt tap som påvirker summen av fortøyningsvektorene på alle fortøyningene? Bruk de oppgitte verdiene i tabellene og beregn de tilhørende pa­ rametrene.

Baugtrosser

Forspring

Akterspring

Aktertrosser

40

80

30

70

5

2

2

4

15 %

15%

15%

15%

Sum

Vertikalt tap vinkel 25° Korrigert belastning

Belastning per trosse (rei. 90°)

Antall trosser Tverrskipskraft

Sikkerhetsmargin Korrigert tverrskips­ kraft

Grenseverdi

405,0

Differanseverdi

Differanseverdien må kompenseres og fordeles på flere fortøyninger Antall trosser i tillegg

Dersom man velger å sette ut en ekstra baugtrosse og aktertrosse, blir beregningen slik: Antall trosser

5

2

2

5

Tverrskipskraft

Grenseverdi Sikkerhetsmargin

50

24

Kapittel 1

Baugtrosser Trossenes arbeids­ belastning

Forspring

Akterspring

Aktertrosser

40

80

30

70

3

2

2

3

25%

25%

25 %

25 %

Sum

Vertikalt tap Vinkel 35°

Korrigert belastning

Belastning per trosse (rei. 90°) Antall trosser Tverrskipskraft

Sikkerhetsmargin Korrigert tverrskips­ kraft

600,0

Grenseverdi

Differanseverdi

Differanseverdien må kompenseres og fordeles på flere fortøyninger Antall trosser i tillegg

Dersom man velger å sette ut en ekstra baug- og aktertrosse, blir beregningen slik: Antall trosser

?

2

2

?

Tverrskipskraft

600,0

Grenseverdi

100

Sikkerhetsmargin

Passering av andre skip Når andre skip passerer et skip som ligger fortøyd, blir fortøyningene utsatt for store eksterne krefter. Arealet i vannlinjen er det viktigste området der det oppstår store tverrskipskrefter på grunn av bølger. Bølgene utgjør en endring i vannsøy­ len, og det hydrostatiske trykket øker proporsjonalt med bølgenes amplitude. En vannsøyle på ti meter utgjør én atomsfæres trykk.

Et skip som for eksempel har en LPP på 200 meter, blir utsatt for passe­ ring av et skip som forårsaker en bølge (divergens) med en bølgehøyde (amplitude) på 0,10 meter.

Dette gir en tverrskipskraft (Kt) på et gitt tidspunkt på 200

Figur 1.18 Fortøyd langs kai

Kt = J x(dx)