מיקום דינמי
מיקום דינמי היא מערכת מבוקרת ממוחשבת לשמירה אוטומטית על מיקום כלי השיט וכיוון ההפלגה שלו על ידי שימוש במדחפים ובמדחפי תמרון צידיים משלו. חיישני ייחוס מיקום, בשילוב עם חיישני רוח, חיישני תנועה ומצפנים גירוסקופיים מספקים מידע למחשב בהקשר למיקום כלי השיט ולגודל וכן כיוון הכוחות הסביבתיים המשפיעים על מיקומו. מערכת מיקום דינמי הייתה מרכיב חיוני לכלי שיט שעסקו בחקירת שברי טביעת הצוללת דקר.
כללי
עריכהדוגמאות לסוגי כלי שיט בעלי יכולת מד כוללים, אך אינם מוגבלים רק, לאוניות וכלי שיט עם יחידות ייעודיות, כמו אסדות קידוח ניידות, במי חופים עם יכולות של ציפה למחצה, כלי לחקר אוקיינוגרפי בים, ספינות להנחת כבלים וספינות שייט תענוגות.
תוכנת המחשב מכילה מודל מתמטי של כלי השיט הכולל מידע הנוגע לרוח וסחיפה בגלל הזרם של כלי השיט ולמיקום המדחפים הצידיים. ידע זה, בשילוב עם מידע החיישן, מאפשר למחשב לחשב את זווית ההיגוי ותפוקות המדחף הנדרשות עבור כל מדחף. זאת כדי לשמור את כלי השייט במדויק במיקום הנדרש. הדבר מאפשר פעולות בים בהן עגינה או התקשרות למצוף עגון אינם אפשריים עקב מים עמוקים, עומס בקרקעית הים (צינורות, תבניות) או בעיות אחרות.
המיקום הנשמר עשוי להיות קבוע בכך שהמיקום נעול לנקודה קבועה מעל הקרקעית, או ביחס לעצם נע כמו ספינה אחרת או רכב תת-ימי. אפשר גם למקם את הספינה בזווית נוחה כלפי רוח, גלים וזרם, הנקראת שביל מזג אוויר (weathervaning). מיקום דינמי משמש את רוב תעשיית הנפט מהחוף. למשל: בים הצפוני, במפרץ הפרסי, במפרץ מקסיקו, במערב אפריקה, ומול חופי ברזיל- יש כיום יותר מ-1800 ספינות.[1]
היסטוריה
עריכההשימוש בטכנולוגיה של מיקום דינמי החל בשנות ה-60 עבור קידוחים ימיים. יחד עם הקידוחים שעברו למים עמוקים יותר ויותר, לא ניתן היה להשתמש יותר בדוברות Jack-up והעגינה במים עמוקים לא הייתה יותר יעילה מבחינה כלכלית. במסגרת פרויקט Mohole, בשנת 1961, צוידה ספינת הקידוח Cuss 1 בארבעה מדחפי תמרון ניתנים להכוונה. פרויקט Mohole ניסה לקדוח לכיוון ה – Moho, מה שדרש פתרון לקידוחי מים עמוקים. ניתן היה לשמור את הספינה בעמדה מעל באר ליד La Jolla קליפורניה, בעומק של 948 מטר.
לאחר מכן, מול חופי גוואדלופ מקסיקו, נקדחו חמישה חורים, העמוק ביותר, של 183 מ' (601 רגל), מתחת לקרקעית הים בעומק של 3,500 מ' (11,700 רגל) של מים, תוך שמירה על מיקום ברדיוס של 180 מטר. מיקום הספינה נקבע על ידי חיתוכים של מחוגים של טווחי מכ"ם אל מספר מצופים וגם עם חיתוכי טווחי סונאר שנמדדו אל משואות תת-ימיות. בעוד שמיקום ה- Cuss 1 נשמר באופן ידני.
מאוחר יותר באותה שנה השיקה חברת של את ספינת הקידוח Eureka שהייתה בעלת מערכת בקרה אנלוגית המשולבת עם חוט מתוח, מה שהפך אותה לספינת המד האמיתית הראשונה.[2]
ספינות המד הראשונות היו מצוידות בבקרים אנלוגיים וחסרו יתירות כאשר מאז בוצעו שיפורים עצומים. חוץ מזה, מד כיום משמש לא רק בתעשיית הנפט, אלא גם בסוגים שונים של ספינות. בנוסף, מד אינו מוגבל יותר לשמירה על עמדה קבועה. אחת האפשרויות היא שייט במסלול מדויק, אשר שימושי עבור הנחת כבל תת-מימי, הנחת צינורות בקרקעית הים, סקר ומשימות אחרות.
השוואה בין אפשרויות שמירת מיקום
עריכהשיטות נוספות לשמירת מיקום הן שימוש בפריסת עוגן ושימוש בדוברת Jack-up. לכל אחת מהשיטות יש יתרונות וחסרונות משלהם. השוואת אפשרויות שמירת מיקום[3]
אסדה/דוברה Jack-up
עריכהיתרונות: אין מערכות מורכבות עם מדחפים צידיים, גנרטורים ובקרים נוספים. אין סיכוי לברוח מעמדה על ידי כשלים במערכת או הפסקות באספקת חשמל. אין מפגעים מתחת למים מהמדחפים.
חסרונות: אין יכולת תמרון לאחר הגעה למיקום. מוגבל לעומק מים עד 175 מטר.
עֲגִינָה
עריכהיתרונות: אין מערכות מורכבות עם מדחפים צידיים, גנרטורים נוספים ובקרים. אין סיכוי לברוח מעמדה על ידי כשלים במערכת או הפסקות באספקת חשמל. אין מפגעים מתחת למים מהמדחפים.
חסרונות: יכולת תמרון מוגבלת לאחר העגינה. נדרשות גוררות לסיוע בעגינה. פחות מתאים במים עמוקים. זמן לביצוע העגינה משתנה בין מספר שעות למספר ימים. מוגבל על ידי קרקעית ים חסומה (צינורות, קרקעית ים).
מיקום דינמי
עריכהיתרונות: יכולת התמרון מצוינת; קל לשנות מיקום. אין צורך בגוררת לסיוע בעגינה. לא תלוי בעומק המים. התקנה והפעלה מהירה. לא מוגבל על ידי חסימה בקרקעית הים.
חסרונות: מערכות מורכבות עם מדחפים צידיים, גנרטורים ובקרים נוספים. עלויות ראשוניות גבוהות של התקנה. עלויות דלק גבוהות. סיכוי לתזוזה מהמיקום במקרה של זרמים חזקים או רוחות, או עקב כשלים במערכת או הפסקות באספקת חשמל. מפגעים תת-מימיים מהמדחפים הצידיים עבור צוללנים וכלים המנוהגים מרחוק. תחזוקה גבוהה יותר של המערכות המכניות.
השוואה
עריכהאף על פי שלכל השיטות יש יתרונות משלהן, מיקום דינמי מאפשר פעולות רבות שלא היו ניתנות לביצוע קודם לכן. העלויות יורדות עקב טכנולוגיות חדשות וזולות יותר. היתרונות הופכים משכנעים יותר ככל שהעבודה הימית נכנסת למים עמוקים יותר והסביבה (אלמוגים) זוכה ליותר כבוד. עם פעולות הובלה במכולות, ניתן לייעל נמלים צפופים על ידי טכניקות עגינה מהירות ומדויקות יותר. תפעול ספינות תענוגות נהנה מכניסה והתקשרות לרציף מהירה יותר בנמל. וגם מעגינה מהירה יותר במעגנים פתוחים מול חופים או נמלים בלתי נגישים עבורן.
יישומים
עריכה
יישומים חשובים כוללים:
- עזרי שירות לניווט ( ATON )
- ספינה להנחת כבלים תת-ימיים
- אוניות מנוף
- ספינות שייט תענוגות
- כלי שיט לתמיכה בצלילה
- חפירות להעמקת נמלים ומעברים בים
- ספינות קידוח
- אסדות/יחידות צפות לאחסון עבור ייצור וכאלו לטעינה/פריקה.
- מלונות צפים
- משטח נחיתה צף
- מחקר ימי
- שולות מוקשים
- ספינה להנחת צינורות תת-ימיים
- כלי שיט נושאי אספקה למתקנים בים. [א]
- הטלת סלעים [ב]
- פלטפורמה צפה לשיגור טילים מהים
- מכ"ם X-band מבוסס פלטפורמה ימית
- מכליות לשינוע דלק/תדלוק
- ספינות סקר ימים
תְכוּלה
עריכהספינת מיקום דינמי יכולה להיחשב כבעלת שש דרגות חופש בתנועתה. כלומר, היא יכולה לנוע בכל אחד משישה צירים. מיקום דינמי עוסק בעיקר בשליטה על הספינה במישור האופקי, כלומר, בשלושת הצירים: נחשול, נדנוד וסיבסוב.
שלושה צירי העתקה הכוללים:
- נחשול - קדימה/אחורה.
- נדנוד - ימין/שמאל.
- הנפה - למעלה/למטה.
יתר שלושת צירי הסיבובים האחרים הם:
- גלגול - סיבוב סביב ציר הנחשולים.
- עלרוד - סיבוב סביב ציר הנדנוד.
- סיבסוב - סיבוב סביב ציר ההנפה.
דרישות
עריכהספינה שאמורה לשמש עבור מד דורשת:
- ראשית יש לדעת את מיקום כלי השיט והכיוון של החרטום ולאחר מכן לשמור על המיקום והכיוון.
- מערכת בקרה, כולל מחשב בקרה, דרושים כדי לחשב את פעולות שליטה הנדרשות על מנת לשמור על המיקום והכיוון וכן את תיקון שגיאות המיקום.
- רכיבי דחף לתמרון (למשל, מדחף צידי) כדי להפעיל כוחות על הספינה לפי הדרישות של מערכת הבקרה.
עבור רוב היישומים, יש לשקול בקפידה את בחירת מערכות ייחוס המיקום ורכיבי הדחף בעת תכנון ספינת מד על מנת להשיג שליטה טובה במיקום במזג אוויר קשה, יכולת הדחף לתמרון של הספינה בשלושה צירים חייבת להיות מתאימה.
שמירה על מיקום קבוע קשה במיוחד בתנאי אזור הקטבים מכיוון שכוחות המופעלים על ידי הקרח יכולים להשתנות במהירות. זיהוי והפחתת קרח המצטבר על גבי האונייה אינם מפותחים מספיק כדי לחזות כוחות אלו, אך עשויים להיות עדיפים על חיישנים המוצבים במסוק.[4]
מידע נוסף - מיקום גאוגרפי
עריכהישנן מספר דרכים כדי לקבוע את מיקום הספינה בלב ים. רוב השיטות המסורתיות המשמשות לניווט ספינות אינן מדויקות עבור כמה דרישות מודרניות. מסיבה זו, פותחו במהלך העשורים האחרונים מספר מערכות מציאת מיקום. היצרנים של מערכות מד הם: LLC טכנולוגיות ימית Navis Engineering Oy, Kongsberg Maritime, GE, DCNS, Wärtsilä (ex L-3), MT-div .Chouest, Rolls-Royce plc, Praxis Automation Technology.
היישומים וזמינותם תלויים בסוג העבודה ועומק המים. מקור מיקום הייחוס/מערכות המדידה/ציוד הנפוצים ביותר [Position reference source/Measuring systems /Equipment (PRS/PME)] הם:
- DGPS, GPS דיפרנציאלי . המיקום המתקבל על ידי GPS אינו מדויק מספיק לשימוש על ידי מד. המיקום משופר על ידי שימוש בתחנת ייחוס קבועה מבוססת קרקע (תחנה דיפרנציאלית) המשווה את מיקום ה-GPS למיקום הידוע של התחנה. התיקון נשלח למקלט DGPS באמצעות תדר רדיו בעל גל ארוך. לשימוש במד נדרשים דיוק ואמינות גבוהים עוד יותר. חברות כמו Veripos, Fugro או C-Nav מספקות אותות דיפרנציאליים באמצעות לוויין, מה שמאפשר שילוב של מספר תחנות דיפרנציאליות. היתרון של DGPS הוא שהוא זמין כמעט תמיד. החסרונות כוללים התדרדרות של האות על ידי הפרעות יונוספריות או אטמוספיריות, חסימת לוויינים על ידי מנופים או מבנים והידרדרות באיכות האות בגובה רב.[5] ישנן גם מערכות המותקנות על כלי שיט המשתמשות במערכות Augmentation שונות, למשל שילוב של מיקום GPS עם[6]GLONASS
- אקוסטיקה - מערכת זו מורכבת ממשיב אחד או יותר המוצבים על קרקעית הים ומתמר המוצב בגוף הספינה. המתמר שולח אות אקוסטי, באמצעות אלמנטים פיזואלקטריים, אל המשדר, המופעל להשיב. מכיוון שמהירות הקול במים ידועה [ג], ולכן המרחק ידוע. מכיוון שיש הרבה אלמנטים על המתמר, ניתן גם לקבוע את כיוון האות מהמשיב. כעת ניתן לחשב את מיקום הספינה ביחס למשיב. החסרונות הם הפגיעות בדיוק המדידות, על ידי הרעש של המדחפים השונים או מערכות אקוסטיות אחרות. השימוש בה מוגבל במים רדודים בגלל כיפוף גלי הקול המתרחש כאשר קול עובר במים אופקית.
שלושה סוגים של מערכות HPR נמצאים בשימוש נפוץ:
- קו בסיס אולטרה או סופר קצר,USBL או SSBL - זה עובד כמתואר לעיל. מכיוון שהזווית למשדר נמדדת, יש צורך לבצע תיקון לגלגול ועלרוד עבור המיקום היחסי של הספינה. אלה נקבעים על ידי יחידות הייחוס של התנועה. בגלל אופי מדידת הזווית, הדיוק מתדרדר עם הגדלת עומק המים.
- קו בסיס ארוךLBL - זה מורכב ממערך של לפחות שלושה משיבים. המיקום ההתחלתי של המשיבים נקבע על ידי USBL או על ידי מדידת קווי הבסיס בין המשיבים. ברגע שזה נעשה, יש למדוד רק את הטווחים למשדרים כדי לקבוע מיקום יחסי. המיקום אמור להיות ממוקם תאורטית במפגש של כדורים דמיוניים, אחד סביב כל משיב, עם רדיוס השווה לזמן שבין שידור לקליטה כפול מהירות הקול במים. מכיוון שאין צורך במדידת זווית, הדיוק בעומקי מים גדולים עדיף על USBL .
- קו בסיס קצרSBL - זה עובד עם מערך של מתמרים בגוף הספינה. אלה קובעים את מיקומם ביחס למשיב, ולכן נמצא פתרון באותו אופן כמו עם LBL מכיוון שהמערך ממוקם על הספינה, יש לתקן אותו עבור גלגול ועלרוד .[7]
- ניטור זווית הגבהה - על ספינות קידוח, ניתן להזין ניטור של זווית ההגבהה למערכת המד. זה עשוי להיות מד שיפוע חשמלי או מבוסס על USBL. משדר ניטור זווית ההגבהה מותקן לכיוון מעלה ויחידת מד שיפוע מרוחקת מותקנת על ה Blow Out Preventer (BOP)- ונחקרת דרך ה-HPR של הספינה.
- חוט מתוח קל, LTW או LWTW - מערכת ייחוס המיקום העתיקה ביותר המשמשת עבור DP עדיין מדויקת מאוד במים רדודים יחסית. משקולת בצורת גוש מורדת לקרקעית הים. על ידי מדידת כמות החוט שהורדה למים וזווית החוט על ידי ראש מדידה אשר מיוצב על ידי Gimbal ניתן לחשב את המיקום של כלי השייט ביחס לגוש. יש להקפיד לא לתת לזווית החוט להיות גדולה מדי כדי למנוע סחיפה. למים עמוקים יותר המערכת פחות טובה, מכיוון שהזרם יעקל את החוט. עם זאת יש מערכות שמתנגדות לעיקול החוט עם ראש מיוצב על ידי Gimbal הנמצא על הגוש התלוי. ניתן להשתמש בחווטים (LTWs) אופקיים מתוחים כאשר פועלים קרוב למבנה. במקרה כזה חפצים נופלים על החוט מהווים סיכון לתצורת מדידה זאת.
- Fanbeam & CyScan- אלו הן מערכות מיקום ייחוס מבוססות לייזר. הן מערכות פשוטות מאוד, שכן דרוש רק מערך פריזמות או סרט מטרה (מחזיר את אות הלייזר) אשר צריך להיות מותקן על מבנה או ספינה סמוכים. הסיכונים הם נעילת המערכת על עצמים מחזירים אחרים או חסימת קו הראיה של האות. עם זאת, CyScan Absolute Signature ששוחרר ב-2017 הושק כדי לטפל בבעיה זו. הוא מסוגל להתחבר לנעילה פעילה עם פריזמת ה- Absolute Signature אשר מפחיתה את הסיכוי למעקב אחר מטרה שגויה. הטווח תלוי במזג האוויר אבל הוא בדרך כלל יותר מ - 500 מטר. התקדמות חדשה מבית Guidance Marine הובילה לפיתוח חיישן Scene Scan המשמש כ-Passive Ranging System (PRS) ללא מטרת לייזר הממנף את אלגוריתם[8]SLAM
- Artemis - זאת מערכת מבוססת מכ"ם. יחידה מותקנת על תחנת FPSO קבועה ויחידה נוספת על סיפון מכלית מעבורת כתחנה ניידת נועלת על התחנה הקבועה כדי לדווח את הטווח ואת הכיוון. הטווח הוא יותר מ - 4 ק"מ. היתרון בפתרון זה הוא אמינות ביצועים לכל מזג אוויר. החסרון של פתרון זה הוא כי משקל המערכת כבד למדי ומחיר המערכת יקר. הגרסה הנוכחית של המערכת היא Artemis[9]Mk6 .
- DARPS - זאת מערכת מיקום דיפרנציאלית, (Differential, Absolute and Relative Positioning System) מוחלטת ויחסית. נפוץ בשימוש במכליות מעבורת בזמן טעינה מ- FPSO. לשניהם יהיה מקלט GPS. מכיוון שהשגיאות זהות עבור שניהם, אין צורך לתקן את האות. המיקום מה-FPSO מועבר למכלית המעבורת, כך שניתן לחשב את הטווח והכיוון ולהזין אותו למערכת המד.
- RADius[10] & RadaScan. מדובר במערכת מבוססת מכ"ם, בעוד של- RADius אין חלקים נעים, ל- RadaScan יש אנטנה מסתובבת מתחת לכיפת הראדום. חברת Guidance Marine שיפרה את ה miniRadaScan - עם RadaScan View שיש לו יתרון נוסף של שיפור בביצועי back scatter המקטינים את ההחזרות של הגזרה האחורית של אנטנת המכ"ם ובכך מונעת אותות שווא הגורמים לשגיאות במדידת פרמטרים. שיפור זה הגביר את איכות תמונת המצב של מפעיל ה-מד. למערכות אלו יש בדרך כלל משיבים, שהם מטרות פעילות ששולחות את האות בחזרה לחיישן, כדי לדווח על הטווח והכיוון. הטווח האופייני הוא בדרך כלל עד 600 מטר.
- ניווט אינרציאלי משמש בשילוב עם כל אחת ממערכות הייחוס לעיל, אך בדרך כלל עם מערכת ניווט גלובלית לוויינית (GNSS) והידרו-אקוסטיות (USBL, LBL) אוSBL.
מערכות מדידת כיוון להכוונה
עריכה- בדרך כלל משתמשים במצפן גירוסקופי (Gyrocompasses) כדי לקבוע כיוון.
שיטות מתקדמות יותר הן:
- גירוסקופ טבעת-לייזר (Ring-Laser gyroscopes)
- גירוסקופים סיבים אופטיים (Fiber optic gyroscopes)
- Seapath, שילוב של GPS וחיישני ניווט אינרציאלי.
חיישנים אחרים
עריכהמלבד מיקום וכיוון, משתנים אחרים מוזנים למערכת המד באמצעות חיישנים:
- יחידות ייחוס לתנועה, יחידות ייחוס אנכיות או חיישני ייחוס אנכיים, VRUs או MRUs או VRSs, קובעים את גלגול הספינה, הגובה וההרמה. יחידות אלו מורכבות לרוב מחיישני גירוסקופים אנכיים (VR) ומדי תאוצה למדידת מהירות ותאוצות בשלושת הצירים במרחב ותרגומם לנתוני ייחוס המוזנים למערכת המד.
- חיישני רוח מזינים את נתוניהם ישירות למערכת הבקרה של מערכת המד, כך שהמערכת יכולה לחזות משבי רוח לפני שהספינה תוסט ממיקומה.
- חיישני עומק מתחת לקרקעית - כיוון ששינויי העומק מתחת לגוף הספינה משפיעים על תמרון הספינה בנוכחות הרוח והזרם על גוף כלי השייט.
- חיישנים אחרים תלויים בסוג הספינה. ספינת להנחת קו צינור תת-מימי עשויה למדוד את הכוח הדרוש כדי למשוך את הצינור, לכלי שיט עגורן גדול יהיו חיישנים לקביעת מיקום העגורנים, שכן זה משנה את מודל הרוח, ומאפשר חישוב של מודל מדויק יותר (ראה מערכות בקרה להלן).
- חלק מהכוחות החיצוניים אינם נמדדים ישירות. במקרים אלה, כוח הקיזוז נגזר על פני תקופה, מה שמאפשר להחיל ערך ממוצע של דחף מפצה. כל הכוחות שאינם מיוחסים למדידה ישירה מסומנים כ"זרם", שכן זה מה שהם מניחים להיות, אבל במציאות, זהו שילוב של זרם, גלים, התנפחות וכל שגיאה במערכת. באופן מסורתי בתעשייה הימית, "זרם" של מד תמיד נרשם בכיוון שאליו הוא זורם.
מערכות בקרה
עריכהבהתחלה בקרי PID שימשו, וכיום הם עדיין בשימוש, במערכות מד פשוטה. אבל בקרים מודרניים משתמשים במודל מתמטי של הספינה כי הוא מבוסס על הידרודינמיקה ואווירודינמיקה, המתארים כמה מן המאפיינים של הספינה כגון מסה וגרר. מודל זה אינו לחלוטין נכון.
המיקום והכיוון של הספינה מוזנים למערכת ומושווים לעומת התחזית שנעשתה על ידי המודל. הבדלים אלו משמשים לעדכון את המודל באמצעות טכניקת מסנן קלמן. מסיבה זו, למודל יש גם קלט מהחיישני הרוח ומשוב ממנועי התמרון. שיטה זו גם מאפשרת לא לקבל קלט של מיקום, טווח וחיישנים אחרים -PRS במשך זמן מה, בתלות באיכות של המודל ומזג האוויר ועדיין לספק את הנתונים החזויים של החיישנים על סמך ההיסטוריה שלהם. תהליך זה ידוע בשם חיזוי מחושב- Dead Reckoning.
הדיוק של PRSs השונים אינו זהה. בעוד לDGPS יש דיוק ודיוק גבוהים, ל-USBL דיוק נמוך בהרבה. מסיבה זו, ה PRS - משוקללים, ולכן בהתבסס על שונות PRS הם מקבלים משקל בין 0 ל-1.
מערכות כוח והנעה
עריכה
כדי לשמור על המיקום משתמשים ב - מדחפי תמרון אזימוט (חשמלי L-Drive, או( Z-Drive מדחף תמרון חרטום מדחפי תמרון ירכתיים, סילוני מים, הגאים ו מדחפים. ספינות DP הן בדרך כלל מונעות בתצורת דיזל-חשמל לפחות בחלקן, מכיוון שהדבר מאפשר מערך גמיש יותר ומסוגל להתמודד טוב יותר עם השינויים הגדולים בדרישת החשמל, האופייניים לפעולות המד. תנודות אלו בדרישת החשמל עשויות להתאים לפעולה היברידית.
כלי שיט לאספקה המונע ב-LNG -powered התחילה בפעולה בשנת 2016 עם הספק של סוללה בת 653 קוט"ש / 1600 כ"ס, כאשר הסוללה מתנהגת כמו קיבולת אנרגיה חלופי במהלך מד2, ואשר הביא לחסכון של 15-30% בדלק.[11]
ספינת ענק הים הצפוני באורך 154 מטר משלב שלוש ערכות כוח (powerpacks) להנעה, לוחות מיתוג, וסוללות 2MWh כדי לפעול ב מד3 באמצעות מנוע אחד בלבד, תוך כדי שמירה על עומס המנוע בין 60-80%.[12] תצורת מערכת ההנעה תלויה בסוג DP של הספינה. Class 1 יכולה להיות פשוטה יחסית, בעוד שהמערכת של ספינה Class 3 מורכבת למדי. בספינות Class 2 ו- Class 3, כל המחשבים ומערכות הייחוס צריכים להיות מופעלים באמצעות UPS .
הנחיות הרשות הימית הנורווגית
עריכהכאשר IMO משאיר את ההחלטה איזה סיווג ישים לאיזה סוג של פעולה למפעיל של ספינת המד וללקוח שלה, הרשות הימית הנורווגית (NMA) ציינה באיזו סיווג יש להשתמש לגבי הסיכון של פעולה. בהנחיות NMA ובהערות מס' 28, נספח A מוגדרות דירוג של ארבעה סיווגים כדלקמן:
- פעולות בסיווג Class 0, הן כאלו אשר בהן אובדן יכולת שמירה על מיקום אינו נחשב מסכן חיי אדם, או לגרימת נזק.
- פעולות בסיווג Class 1, הן כאלו אשר בהן אובדן יכולת שמירה על מיקום עלול לגרום לנזק או לזיהום בעל תוצאה קטנה.
- פעולות בסיווג Class 2, הן כאלו אשר בהן אובדן יכולת שמירה על מיקום עלול לגרום לפציעה של כוח אדם, זיהום או נזק עם השלכות כלכליות גדולות.
- פעולות בסיווג Class 3, הן כאלו אשר בהן אובדן יכולת שמירת מיקום עלול לגרום לתאונות קטלניות, או לזיהום חמור או לנזק עם השלכות כלכליות גדולות.
על סמך זה מצוין סוג הספינה עבור כל פעולה:
- יש להשתמש ביחידות מד דגם 1 עם ציוד מ במהלך פעולות שבהן אובדן מיקום אינו נחשב למסכן חיי אדם, לגרימת נזק משמעותי, או גורם לזיהום יותר מאשר מינימלי.
- יש להשתמש ביחידות מד Class 2 עם ציוד Class 2 במהלך פעולות שבהן אובדן מיקום עלול לגרום לפציעה של צוות, זיהום או נזק עם השלכות כלכליות גדולות.
- יש להשתמש ביחידות מד Class 3 עם ציוד Class 3 במהלך פעולות שבהן אובדן מיקום עלול לגרום לתאונות קטלניות, זיהום חמור או נזק עם השלכות כלכליות גדולות.
כשלים
עריכהאובדן מיקום, הידוע גם בשם סחיפה במיקום, יכול להוות איום על בטיחות הפעולות ועל הסביבה, לרבות אובדן חיים אפשרי, פציעה, נזק לרכוש או לסביבה, ואובדן מוניטין וזמן. רישומי תקריות מצביעים על כך שאפילו כלי שיט עם מערכות מיקום דינמיות בעלות יתירות, נתונים לאובדן מיקום מדי פעם, שיכול לנבוע מטעות אנוש, כשל נוהלי, כשלים במערכת מיקום דינמית או תכנון גרוע.[13]
כשל במיקום דינמי גורם לחוסר יכולת לשמור תחת שליטה את המיקום או הכיוון, ולכן יכולה להיות סחיפה שנגרמה מדחף תמרון צידי לא מספיק, או התרחקות הנגרמת מדחף תמרון צידי לא מתאים,[14] סיכון זה יש לו השלכות על פעילויות מסוימות כמפורט להלן:
- סיכון לסחיפה במיקום.
- השלכות - לקידוח, צלילה ופעולות אחרות. תיתכן פגיעה בצוללנים, גרימת נזק לציוד צלילה לרבות חיתוך של כבל המחובר עם הצוללן.[15]
- פעולות מניעה – התמודדות עם סחיפה במיקום – הכשרה וכשירות – תרגילי אימון למצבי חירום.[16]
אזעקת מיקום דינמית ותגובת במצב של סחיפה במיקום לצוללני פעמונים
- קוד התראה ענבר / צהוב - צוללנים חוזרים לפעמון מיד, מאחסנים את כבלי טבורי ועומדים במצב היכון להתפתחויות והנחיות נוספות.[17]
- קוד אדום - צוללנים חוזרים לפעמון ללא עיכוב בשליפת כלים ומתכוננים לעלייה מיידית. חילוץ את הפעמון, על ידי הרמתו, יבוצע רק לאחר שכל כבלי הטבור אוחסנו בבטחה.[18]
התגובה הבסיסית עבור פעמון סגור היא כמו עבור פעמון רטוב, אבל לאחר אחסנת כבלי הטבור, יש לוודא כי הפתח (hatch) יהיה אטום כך שניתן יהיה לשמור על הלחץ הפנימי. הפעמון יחולץ, על ידי הרמתו, מהר ככל האפשר בהתראה אדומה, וייתכן שיחולץ (על ידי הרמתו) אם יש ספק שהתראה צהובה תורד לנמוכה יותר.[19]
יתירות
עריכהיתירות היא היכולת להחזיק מעמד במיקום הנדרש, באופן פעולה מד, באובדן התפקוד של ציוד שנמצא בפעולה באופן מקוון (online), מבלי לאבד מיקום או כיוון. כשל בודד יכול להיות, בין היתר:
- כשל במדחף תמרון צידי או ראשי
- כשל בגנרטור
- כשל בערוץ קווי אספקת כוח חשמלי (Powerbus) כאשר הגנרטורים משולבים על ערוץ יחיד כזה.
- כשל במחשב הבקרה.
- כשל במערכות הייחוס למיקום (ממערכות/חיישני הניווט)
- כשל במערכת הייחוס.
עבור פעולות מסוימות לא נדרשת יתירות. לדוגמה, אם ספינת סקר/מחקר מאבדת את יכולת המד שלה, בדרך כלל אין סיכון לנזק או לפציעות. פעולות אלו ייעשו בדרך כלל בסיווג 1. בפעולות אחרות, כגון צלילה והרמת מטענים כבדים, קיים סיכון לנזק או לפציעות. בהתאם לסיכון, הפעולה מתבצעת בסיווג 2 או 3. המשמעות היא שיש לבחור לפחות שלוש מערכות ייחוס למיקום אשר יהיו זמינות בכל עת. זה מאפשר את עיקרון ההיגיון של ההצבעה על סיבה ומקור התקלה, כך שניתן למצוא את מערכת הייחוס (PRS) הכושלת.
מסיבה זו, ישנם גם שלושה מחשבי בקרת מד, שלושה gyrocompasses, שלושה MRU's ושלושה מדידי/חיישני רוח בספינותClass 3. אם מתרחשת תקלה בודדת שמסכנת את היתירות, קרי כשל של מדחף תמרון, גנרטור או PRS, ולא ניתן לפתור זאת באופן מידי, יש לנטוש את הפעולה במהירות האפשרית.
כדי שתהיה יתירות מספקת, נדרש כי יהיו מספיק גנרטורים ומדחפי תמרון צריכים להיות זמינים ומקוונים כך שהכשל של אחד מהם לא יגרום לאובדן מיקום. הדבר נתון לשיקול דעתו של מפעיל המד עבור Class 2 ו Class 3, יש לשלב ניתוח תוצאות במערכת כדי לסייע למפעיל המד בתהליך זה.
יש לקבוע את היתירות של ספינת מד על ידי מחקר ניתוח מצבי כשל והשפעות (FMEA) ולהוכיח זאת על ידי ניסויי.[20] FMEA חוץ מכך, נעשים ניסויים שנתיים ובדרך כלל מבוצעים גם מבחני תפקוד מד לפני ביצוע של כל פרויקט.
מפעיל
עריכהמפעיל המד - קובע אם יש מספיק יתירות זמינה בכל רגע נתון של הפעולה. ה-IMO הוציא את ההנחיות (MSC/Circ.738) להכשרת מפעילי מערכת מיקום דינמית ב-24 ביוני 1996. זה מתייחס ל[20]IMCA (International Marine Contractors Association) M 117 - כתקן מקובל. כדי להיות מוסמך כמפעיל מד יש לבצע את מסלול ההכשרה הבא:
- . קורס כניסה/גיוס למד - בחינה מקוונת.
- . מינימום של 60 יום היכרות מעשית עם פעילות מד ימית.
- . קורס מד מתקדם + בחינה מקוונת.
- . מינימום של 60 ימי משמרות על ספינת מד.
- . הצהרת התאמה מאת רב - חובל ספינת מד.
כאשר המשמרות מתבצעות על ספינת מדדגם 1, תונפק תעודה מוגבלת; אחרת, תונפק תעודה מלאה. תוכנית ההכשרה וההסמכה של מד מופעלת על ידי המכון הימי (NI). הNI - מנפיקים יומנים (logbooks) לחניכים, הם גם מאשרים את מרכזי ההדרכה ושולטים במתן הסמכה.
עם התרבות ספינות מד ועם דרישות כוח אדם הולכות וגדלות, עמדת מפעיל המד צוברת התבלטות וחשיבות גוברת. הנוף המשתנה הזה הוביל ליצירת האיגוד הבינלאומי של מפעילי המיקום הדינמי (IDPOA) בשנת 2009.[21]
חברות בIDPOA - מורכבת ממפעילי מד מוסמכים המתאימים לחברות באיגוד (fellow DPO-fDPO), בעוד החברים (Member DPO-mDPO) הם בעלי ניסיון במד או שכבר עובדים במסגרת תוכנית ההסמכה של מד.
ראו גם
עריכה- ספינת מזל"ט של נמל חלל אוטונומי - פלטפורמת נחיתה צפה המופעלת על ידי חברת SpaceX.
- נשימה אחרונה - סרט תיעודי משנת 2019 על כשל בפעולת מיקום דינמי שהוביל לתאונה חמורה של נזק לכבל חיבור טבורי וכמעט אובדן של צולל.
מקורות וקריאה נוספת
עריכה- צוות (אוגוסט 2016). הדרכה למפקחי צלילה IMCA D 022 (גרסה 1 מהדורה). לונדון, בריטניה: איגוד קבלני ימיים בינלאומי.
קישורים חיצוניים
עריכה
- List of all offshore vessels
- IMO, International Maritime Organization
- Introduction to Dynamic Positioning by the International Marine Contractors Association (IMCA)
- NMD, Norwegian Maritime Directorate
- OPL Oilfield Seamanship Series - Volume 9: Dynamic Positioning - 2nd Edition by David Bray
- NI, The Nautical Institute
- The Dynamic Positioning Committee of The Marine Technology Society
- The International Dynamic Positioning Operators Association (IDPOA)
ביאורים
עריכההערות שוליים
עריכה- ^ "What is dynamic positioning?". The Nautical Institute. Archived from the original on 2013-01-25. Retrieved 2013-01-24
- ^ Introduction to Dynamic Positioning Archived 2010-06-26 at the Wayback Machine
- ^ Introduction to Dynamic Positioning Archived 2010-06-26 at the Wayback Machine
- ^ Wolden, Grete (February 2017). "Forskning: Dynamisk Posisjonering for Arktis: Systemet skal muliggjøre kompliserte operasjoner i is og ekstremvær". Teknisk Ukeblad. Retrieved 2 February 2017.
- ^ "IMCA M 141, Guidelines on the Use of DGPS as a Position Reference in DP Control Systems". London: International Marine Contractors Association. October 1997.
- ^ "Veripos DP system can be installed with several Augmentation systems as well as GLONASS support, they can disable any satellite or service via Ultra corrections received via Spotbeam or Inmarsat links". Archived from the original on 2006-05-25
- ^ "IMCA M 151, The Basic Principles and Use of Hydroacoustic Position Reference Systems in the Offshore Environment". London: International Marine Contractors Association.
- ^ "IMCA M 170, A Review of Marine Laser Positioning Systems".
- ^ "IMCA M 174, A Review of the Artemis Mk V Positioning System". London: International Marine Contractors Association.
- ^ "RADius relative positioning system". Konsberg Gruppen. 15 August 2011.
- ^ Stensvold, Tore (2016-10-11). "Første i verden: Her skal batterier erstatte motor i kritiske situasjoner". Teknisk Ukeblad. Teknisk Ukeblad Media AS. Retrieved 11 October 2016.
- ^ Førde, Thomas (31 May 2019). "Dette fartøyet sparer penger og kutter CO2 med avansert batterisystem". Tu.no (in Norwegian). Teknisk Ukeblad.
- ^ Castro, Alexander (13–14 October 2015). DP Emergency Drills (PDF). Dynamic Positioning Conference. Houston: Marine Technology Society.
- ^ Castro, Alexander (13–14 October 2015). DP Emergency Drills (PDF). Dynamic Positioning Conference. Houston: Marine Technology Society.
- ^ CADC Admin (31 October 2012). "Dynamically Positioned Vessel Run-off / Severance of Bell Diver's Umbilical". Canadian Association of Diving Contractors. Retrieved 29 November 2018.
- ^ Castro, Alexander (13–14 October 2015). DP Emergency Drills (PDF). Dynamic Positioning Conference. Houston: Marine Technology Society
- ^ Guidance for diving supervisors IMCA D 022, chpt. 11 Surface supplied air diving, sect. 8 Emergency and contingency plans
- ^ Guidance for diving supervisors IMCA D 022, chpt. 11 Surface supplied air diving, sect. 8 Emergency and contingency plans
- ^ Guidance for diving supervisors IMCA D 022, chpt. 13 Closed bell diving, sect. 10 Emergency and contingency plans
- ^ "IMCA M 166, Guidelines on Failure Modes & Effects Analyses (FMEAs)". London: International Marine Contractors Association.
- ^ ראה מידע נוסף גם באתר: . www.dpoperators.org