Por Mariska Buitendijk
Um quebra-gelo e um navio de pesquisa em um só. O Antarctic Supply and Research Vessel (Navio de Pesquisa e Abastecimento da Antártica) Nuyina é o navio mais complexo já construído pelo estaleiro Damen. A SWZ | Maritime foi convidada a visitar o navio na quinta-feira enquanto ele ainda estava no cais de Flushing, na Holanda.
O projeto de um novo navio de pesquisa polar e quebra-gelo começou em 2013 com um pedido de proposta, emitido pela Divisão Antártica Australiana. Este contrato de projeto, construção, operação e manutenção foi dado à DMS, agora Serco, que por sua vez deu à Damen Naval o contrato para o projeto e construção. O estaleiro utilizou um projeto de conceito desenvolvido por Knud E. Hansen da Dinamarca. O contrato com a Damen foi assinado em abril de 2016.
O navio está sendo preparado para testes no mar Ártico em julho. Espera-se que a entrega à Serco ocorra logo após esses testes no mar Ártico. Depois disso, a Serco levará o navio com tripulação própria para a Austrália.
O ASRV Nuyina de 160 metros de comprimento substitui o navio anterior Aurora Australis de 94,91 metros e foi projetado para reabastecer as estações e apoiar pesquisas científicas na Antártica e no Oceano Antártico para a Divisão Antártica Australiana. A pesquisa científica está focada no aquecimento global e na proteção dos ecossistemas sub-antárticos. Também aborda a proteção da vida selvagem e da pesca baseada no ecossistema.
Em novembro de 2017, o especialista offshore/editor marítimo Rob Bos (já falecido), escreveu uma extensa descrição do ASRV Nuyina antes mesmo de ser construído, destacando as características especiais do navio. Trechos deste artigo são fornecidos abaixo, complementados com fotos tiradas durante nossa visita e as informações mais recentes que recebemos a bordo.
9.000 milhas náuticas e manobras no gelo
Enquanto o Aurora só pode visitar uma estação antes de ter que retornar para reabastecer em Hobart, o ASRV Nuyina pode visitar duas, disse o diretor do projeto da Damen Naval, Joop Noordijk, durante nossa visita. No entanto, para visitar duas estações em uma viagem de ida e volta, o ASRV deve ser capaz de viajar 9.000 milhas náuticas. Além disso, trinta dias de quebra de gelo em temperaturas de -10ºC e trinta dias na estação em temperaturas de -30ºC devem ser levados em consideração. Os sistemas e suprimentos essenciais devem estar disponíveis por seis meses para sobreviver a um cerco na Antártica.
As operações de quebra do gelo devem ser realizadas em gelo marinho de até 1,65 m de espessura a uma velocidade de 3 nós. Onde grandes mantos de gelo marinho colidem, cristas podem ocorrer quando o gelo triturado é empilhado e congelado, exigindo que o navio bata no cume, seguido por ações repetidas à popa e à frente. Se uma crista for muito forte, a embarcação deve manobrar livremente por movimentos de popa e à frente enquanto faz uma curva, a chamada manobra em estrela. Isso significa que voos de reconhecimento de helicóptero são essenciais para encontrar uma passagem adequada em outro lugar.
Seakeeping and icebreaking
As formas do casco de navegação e quebra-gelo são basicamente diferentes. Muito esforço foi gasto para encontrar o melhor meio-termo para atender aos requisitos da missão. Como a profundidade da água é restrita perto das estações, o calado da embarcação não poderia ser aumentado demais. Da mesma forma, o calado não deve ser muito grande para evitar comportamento de rolamento rígido.
O principal aumento de tamanho em relação ao seu antecessor Aurora foi conseguido pelo comprimento extra, a tal ponto que manobrar no gelo ainda é viável.
As dimensões principais do Nuyina e do Aurora correspondem às características dos navios quebra-gelo. O Nuyina é o navio mais longo desta coleção, mas uma relação L / B de 5,9 é um valor comum para navios de carga navegando em águas abertas. Essas proporções serão favoráveis tanto para a resistência quanto para a navegação.
Projeto do casco quebra-gelo
A proa de um quebra-gelo é projetada para dobrar e quebrar as camadas de gelo à frente, em vez de esmagar. A proa quebra-gelo típica tem um pequeno ângulo de haste desde a linha d’água até a quilha. As verticais na área do arco são projetadas com ângulos semelhantes. No plano horizontal, as linhas de água são modeladas com ligeira curvatura até se unirem ao casco paralelo. As seções transversais na área da proa também são projetadas com ângulos de alargamento suaves perto da linha de água. O projeto do casco do ASRV reflete muito bem essas diretrizes de projeto.
Ao mover-se no gelo, a lâmina será forçada para baixo. A dobra resulta em sua falha e pedaços de gelo quebrado submergem sob a proa em movimento. O fundo do navio é projetado com um piso ligeiramente elevado. Isso ajuda os pedaços de gelo quebrados e submersos a deslizarem para o lado, em vez de percorrer o comprimento do casco. Ele evita resistência adicional do casco e interação hélice-gelo.
A forma da popa é dominada pela hélice dupla e pelo arranjo do leme. Ele mostra uma popa inclinada subindo suavemente da linha de fundo. A linha d’água projetada se curva em direção ao centro para quebra de gelo reversa e manobra no gelo. Facas de corte de gelo são instaladas na popa e nos lemes para proteção.
Os skegs longos são projetados abaixo da proa e da popa. Isso limitará a extensão do deslocamento no gelo ao bater nas cristas de gelo e evitará que a embarcação fique presa. O nariz do skeg limita o movimento do arco muito acima do bloco de gelo. As gôndolas são instaladas em torno dos eixos de propulsão e rolamentos para proteção e suporte. Eles evitarão o bloqueio do gelo em ambas as direções de navegação.
O ASRV é classificado pelo Lloyd’s Register como 100A1 Research / Supply Ship, Icebreaker (+) e uma série de notações para recursos especiais. A mais óbvia é a notação Ice Class PC3, que qualifica o ASRV como um quebra-gelo polar adequado para operação durante todo o ano no gelo com inclusões de gelo de vários anos. As regras de preparação para o inverno são aplicáveis à seleção de aço (-40ºC) e ao projeto de sistemas (-30ºC).
Noordijk apontou que grande parte da tubulação no convés de pesquisa aberto, por exemplo, é isolada e aquecida para evitar que congele. “Ao mesmo tempo, o convoo também tem tratamento térmico para garantir que não congele.”
Arranjo do casco
O casco estanque do navio é definido pelo convés científico-4, fundo e casco, estruturas de pico dianteiro e traseiro e sete anteparas estanques entre eles. O casco duplo fornece segurança extra contra danos no casco ao operar em gelo e águas rasas. Este arranjo está em conformidade com os rígidos regulamentos de estabilidade em avarias de navios para fins especiais e é favorável para o controle de temperatura dos compartimentos internos.
Horizontalmente, o casco é subdividido pelo tanktop-1, maquinário deck-2 e winch deck-3.
Os tanques de fundo duplo são reservados principalmente para lastro de água do mar e tanques de água suja. Tanques menores no centro são dedicados a fluidos residuais da sala de máquinas e excesso de combustível. Os espaços de casco duplo acima da linha de água são mantidos vazios como uma barreira de congelamento, exceto para os tanques de pico dianteiro e traseiro. Eles são necessários para compensar o navio um metro pela proa ou popa durante a quebra do gelo, a fim de evitar que o navio seja afetado pelo gelo.
Na parte intermediária à frente do casco, tanques de salto estáticos e tanques de supressão de rolagem dinâmica foram dispostos. Os tanques de salto são principalmente para compensar as operações do guindaste, mas também para auxiliar os tanques anti-roll, criando os chamados “movimentos de caminhada do pato” no gelo. O sistema anti-roll será então acionado por ventiladores de ar.
Em ondas, o sistema será usado no modo passivo. Tanques anti-roll são necessários porque quilhas de esgoto e estabilizadores não podem ser aplicados. Os tanques em forma de U fazem parte da configuração de casco duplo com uma sala de bombas no centro. Serpentinas de aquecimento são instaladas para evitar que tanques essenciais congelem.
Os tanques de combustível foram dispostos em espaços dentro do casco interno protegido. Os tanques MDO estão localizados principalmente em torno dos compartimentos da casa de máquinas e na parte traseira. Os tanques de carga podem ser encontrados na parte dianteira do casco e são projetados para armazenar combustível de mistura ártica especial (SAB).
Duas salas de máquinas estão no meio do corpo paralelo. Cada um se conecta a uma sala de propulsão e a uma sala de quadro de comando no convés de máquinas em um arranjo de propulsão dupla. Em frente às salas de máquinas, dois porões de carga foram dispostos.
Aço do casco e conservação
O forro exterior abaixo do deck-4 é emoldurado transversalmente. A qualidade do aço de alta resistência à tração foi aplicada. Os conveses, anteparas e as superestruturas serão construídos em aço carbono. Classes de aço foram selecionadas para -40ºC. Acima do deck de ciências 4, todo o revestimento é emoldurado longitudinalmente.
As espessuras das placas aplicadas no meio do corpo paralelo são de 16-17 mm, com uma faixa de gelo de 20 mm no meio da linha d’água. A área do ombro tem 28-30 mm de espessura, o folheado do arco de 32-35 mm. Na área de popa, as espessuras das placas variam de 25-30 mm. Joop Noordijk diz: ‘Mas também existem áreas na proa e na popa onde o aço tem 60 a 70 mm de espessura.’
A estrutura interna de aço do casco é ainda mais reforçada por uma moldura extra da cinta de gelo e grandes suportes. As soldas externas serão lixadas suavemente, para evitar quebra do sistema de revestimento e para minimizar a geração de bolhas e autorruído no caminho dos transdutores. Um revestimento de gelo resistente à abrasão será aplicado para a conservação do aço do casco.
Superestrutura e contenções
Uma grande superestrutura está montada no deck de ciências-4. A estrutura é totalmente integrada ao revestimento lateral do casco. Ele fornece um espaço de trabalho científico na popa, três fileiras de alojamentos no meio do corpo e um deck climático na frente.
A plataforma de trabalho à ré é projetada para operações científicas. A área é aberta na popa e protegida por pequenas casinhas nas laterais, em dupla concha contínua. A estibordo, o convés de trabalho fornece uma passagem para a área de implantação lateral e janela do casco.
O nível mais baixo dos aposentos é reservado para laboratórios, salas de serviço e uma sala de embarque de barcos. Possui várias salas de ciências e uma sala de controle para operações submarinas. O espaço de acomodação termina na antepara frontal de um grande teatro. Os dois níveis acima fornecem acomodação para o pessoal científico e a tripulação em cabines para dois.
O Tweendeck-5 da superestrutura continua dentro dos porões de carga. Ele tem uma grande abertura para os contêineres que estão sendo empilhados nos dois conveses abaixo. O Tweendeck-6 também continua na frente do alojamento como um guarda-chuva e é equipado com braçolas e escotilhas para fechar os porões de carga.
Flight-deck e hangar do helicóptero
Um convés de vôo foi disposto no convés-7 acima da área de trabalho, juntamente com um hangar de helicópteros. O hangar é dimensionado para acomodar e manter quatro helicópteros. Uma área de guincho de helicóptero é fornecida na escotilha dianteira para reabastecimento de carga pelo ar.
Mais à frente, uma grande ala de convés contém mais duas camadas para acomodação e uma área de hospital. Isso inclui uma sala de cirurgia, um consultório médico e uma enfermaria para quatro pacientes. O nível mais baixo consiste em cabines de duas pessoas para o pessoal científico e a tripulação. Oficiais e cientistas importantes são acomodados em cabines individuais no nível acima.
Um espaço de observação e uma casa do leme estão localizados no convés-9 e no convés-10, respectivamente. Grandes janelas estão instaladas ao redor desses espaços. A sala de observação é dedicada ao pessoal científico e mantém a ponte reservada à tripulação. As asas da ponte se estendem significativamente para fora do casco para melhor visibilidade durante a quebra de gelo e as várias operações perto dos lados do navio.
Sistema híbrido de geração de energia
O sistema de propulsão consiste em duas linhas de propulsão híbridas a diesel. Cada linha consiste em um diesel marítimo não reversível com caixa de engrenagens, acoplamento e eixo. Eles acionam hélices de passo controlável no modo direto a diesel (DD). Os motores diesel são montados em salas de máquinas separadas e têm potência nominal de 9600 kW cada a 750 rpm.
Cada linha é equipada com um motor / gerador que pode ser conectado por meio de um acoplamento de eixo. A função do gerador é chamada de tomada de força (PTO), a tomada de força da função do motor (PTI). A PTO é usada em trânsito, fornecendo energia elétrica para a rede elétrica da embarcação. Durante a quebra do gelo e a compactação, a instalação está em modo diesel direto e PTI com potência máxima.
A velocidade máxima do eixo será então combinada com o passo mínimo da hélice. Na velocidade do projeto do navio, as hélices estarão funcionando na velocidade máxima do eixo e passo máximo. A configuração permite muitas combinações de empuxo e velocidade entre eles, controlados pelo diesel, hélice e sistemas de gerenciamento de energia, garantindo um sistema de propulsão com eficiência energética.
No modo silencioso, os motores diesel principais e as caixas de engrenagens serão desacoplados. O sistema de propulsão elétrica a diesel será então operado. “O navio tinha que ser capaz de operar em modo silencioso em velocidades de até 8 nós”, explicou Noordijk. “No entanto, descobrimos durante os testes na Noruega, onde usamos microfones subaquáticos para medir o ruído do navio, que o Nuyina pode operar silenciosamente até uma velocidade de 13 nós. Isso também significa que quando o navio está navegando normalmente, ele pode operar em modo elétrico a diesel.”
A rede elétrica da embarcação é alimentada por quatro geradores a diesel. Eles são organizados em pares nas salas de máquinas principais. A energia elétrica é fornecida aos quadros de distribuição de média tensão, também em arranjo duplo. Os quadros principais alimentam os motores de propulsão do eixo (PTI) quando conectados, ou recebem energia dessas unidades como geradores do eixo (PTO).
Três thrusters são instalados na proa, bem como nos skegs da popa, para auxiliar o navio na estação, mantendo-se no estado de mar 6 e 8 BFT. No modo de posicionamento dinâmico, um painel alimenta dois propulsores de proa e um propulsor de popa, o outro alimenta dois propulsores de popa e um propulsor de proa. As hélices principais permanecem no modo direto diesel com a tomada de força online.
No modo de falha de DP, um painel de distribuição intacto alimentará um propulsor de proa ou popa ausente conectado ao painel de distribuição com falha. Em caso de falha de diesel, o eixo de hélice relacionado pode ser acionado por seu dispositivo PTI, recebendo energia da rede elétrica.
Os dois quadros de 690 V são conectados a transformadores, alimentando dois quadros auxiliares de 400 V e posteriormente dois quadros de 230 V para serviços domésticos. Essas cargas podem ser tão altas quanto 1400-1800 kW em condições polares com todo o aquecimento elétrico online. Todos os quadros de distribuição estão dispostos em duas configurações.
Equipamentos especiais
Uma estrutura em A é montada no convés de trabalho da popa, junto com uma variedade de sistemas de guincho para a implantação de equipamentos de pesquisa oceânica. Isso inclui um sistema de rede de arrasto, um sistema de ROV e equipamentos geotécnicos. Em campos de gelo, as unidades menores devem ser implantadas através da janela do casco. O equipamento científico é normalmente abaixado em condições estacionárias do navio, mas o arranjo também permite que o equipamento seja rebocado em baixa velocidade.
O moonpool tem um sistema de atenuação de onda interno e está equipado com um skimmer de óleo. Pode ser fechado nos níveis do convés e do fundo para evitar a ingestão de gelo.
Os dois poços menores para quilhas suspensas também são equipados com escotilhas. As quilhas rebaixadas estão normalmente retraídas, mas podem ser abaixadas 3 m abaixo da quilha. Eles são equipados com sensores para pesquisas oceanográficas e podem ser elevados acima da linha d’água para substituição de equipamentos.
A plataforma de trabalho oferece espaço de armazenamento para contêineres de ciências. Estas são unidades do tamanho de TEU com base em uma filosofia modular. Eles podem ser conectados a uma variedade de sistemas científicos, incluindo energia, monitoramento de alarme, circulação de água do aquário nos tanques do navio e ventilação.
Uma vez que o navio deve ser autossustentável durante sua missão, todos os espaços de carga e trabalho estão bem equipados com equipamentos de içamento ou guindastes de pórtico sob o convés. Os porões e depósitos são dotados de equipamentos de manuseio de materiais para movimentação interna de paletes. Isso inclui um elevador de carga e guindastes de pórtico. Dentro dos porões, o espaço livre é reservado para acesso aos contêineres. Isso permite o fornecimento a bordo para locais científicos, mas também o desempacotamento e preparação da carga para o reabastecimento aéreo e aquático. Os porões são servidos por duas gruas articuladas (55 t) e por uma porta de carga / plataforma de carga.
Os tender boats são montados nas laterais do convés 5, três a bombordo e um a estibordo. Os barcos auxiliares serão implantados em reentrâncias nas paredes laterais e usados para transferir turnos de cientistas para as estações costeiras. Uma licitação é especializada para trabalhos científicos e é fornecida com um conjunto de sensores científicos, seu próprio quadro de reboque e um pequeno moonpool.
Duas barcaças podem ser arrumadas na escotilha de popa no convés meteorológico e podem ser implantadas pelos guindastes principais. As barcaças são equipadas para o transporte de contêineres e veículos. À frente das escotilhas, o convés é protegido por um longo castelo de proa. Ele fornece espaço para uma passarela retrátil (12 m) que pode ser implantada através de uma porta em arco. A passarela é projetada para a transferência de pessoal e pequenas cargas no bloco de gelo.
A carga líquida pode ser bombeada para terra por meio de mangueiras flutuantes, montadas em unidades de contêineres especiais. Em um futuro próximo, providências a bordo serão feitas para produzir água doce a bordo para entrega nas estações, converter tanques SAB em combustível de aviação Jet A1. No momento estão armazenados em tambores.
Sobrevivência em mar aberto e na Antártica
Barcos salva-vidas totalmente fechados (126 e 75 passageiros) foram dispostos em ambos os lados do convés-7. Os maiores oferecem mais assentos do que o necessário, mas a Damen especificou capacidade extra para guardar equipamentos de sobrevivência e rações de emergência. Isso se adequa aos cenários de sobrevivência em locais remotos, pois pode levar muito tempo antes de ser resgatado.
De acordo com Noordijk, os kits de sobrevivência a bordo do navio incluem itens essenciais como agasalhos, comida, óculos de sol e protetor solar.
No caso improvável de uma vítima do navio no gelo, o embarque e a sobrevivência no gelo marinho são necessários, aguardando o resgate por outras embarcações. O equipamento de sobrevivência e as rações de emergência para noventa dias serão mantidos a bordo para todo o complemento. Envolve duas unidades TEU totalmente carregadas que podem ser implantadas com um guindaste no gelo. A grua será então alimentada pelo quadro de comando de emergência.
Essas provisões extras também podem ser usadas para uma possível sobrevivência a bordo quando o navio for atacado pelo gelo. Uma zona de refúgio seguro foi arranjada compreendendo o refeitório com sala, a disponibilidade de instalações sanitárias, o hospital e a casa do leme para comunicação externa. As pessoas vão sentar e dormir em turnos. Enquanto isso, o consumo de energia do navio será reduzido ao mínimo para garantir a sobrevivência por meses.
TRADUÇÃO E ADAPTAÇÃO: DAN
FONTE: SWZ Maritime