Dynamisk posisjonering

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Supplybåten «Toisa Perseus» i forgrunn og femte generasjons boreskip «Discoverer Enterprise» i bakgrunnen, begge skip utstyrt med Dynamisk posisjonering

Dynamisk posisjonering (vanligvis bare benevnt DP) er i utgangspunktet en metode for å holde skip og halvt nedsenkbare plattformer i samme posisjon over havbunnen uten bruk av anker, men ved hjelp av fartøyets egne propeller. Dynamisk posisjonering krever en egen datamaskin som samler data om bølgenes virkning på skroget, om vind, hvilken retning fartøyet peker i, og nåværende posisjon. Datamaskinen sender så kommandosignaler til fartøyets propeller, ror og thrustere. Det brukes svært avansert kybernetikk for å forutsi endringer før de faktisk skjer for å forhåndskompensere for endringer i miljøet rundt fartøyet for å sikre en rolig operasjon. Det er en krevende jobb å regulere inn skroget og propellene, og gjøres denne innfasingen dårlig vil fartøyet ikke holde posisjonen.

Bruksområder[rediger | rediger kilde]

I senere år har anvendelsen av dynamisk posisjonering bredt om seg til også i stor grad å gjelde nøyaktig forflytninger.

Dynamisk posisjonering kan med andre ord være en absolutt posisjon over et fast punkt eller det kan være relativt til et bevegelig objekt som et skip eller en undervannsfarkost.

Det er spesielt offshoreindustrien som trenger fartøyer med dynamisk posisjonering. Dykkebåter, shuttletankere, supplybåter, kabelleggere, rørleggingsfartøy, steindumpere, kranfartøy, borerigger og boreskip benytter i utstrakt grad teknologien. Cruisenæringen ser og nytten av dynamisk posisjonering, når de i stedet for å kaste anker på et korallrev kan få cruisebåten til å ligge stille uten bruk av oppankring, men i stedet ved hjelp av propeller.

Referansesystemer[rediger | rediger kilde]

Posisjonen bestemmes ved hjelp av forskjellige typer referansesystemer. Av de mest brukte referansesystemene er:

  • det amerikanske satelittsystemet GPS og DGPS er de mest brukte. Det er også et tilsvarende russisk system (GLONASS) som gradvis blir tatt i bruk, men antall satellitter er lavt. Her måles avstanden til minst fire satellitter, og en kan bestemme posisjonen på tankskipet. Dagens gode satelittmotakere bruker begge systemer. GPS er i utgangspunktet et militært system, og i spesielle situasjoner legger amerikanerne mye støy på signalene som gjør at nøyaktigheten blir dårlig, såkalt jamming av signalene.
  • avstandsmålere med laser. Regnvær gjør dem unøyaktige.
  • avstandsmålere med radiosignaler, som produktene Artemis (sender på 9,2-9,3 GHz) og Radius (som sender i FM-området),
  • hydroakkustikk med sendere på havbunnen og mottaker under skroget. Her kan en på relativt grunt vann ha en måler på havbunnen, for dypere vann bør en ha fire sendere på havbunnen som en kan måle avstanden til. En sender et signal fra tankskipet til senderne på havbunnen med en frekvens. De svarer da med signaler med hver sin frekvens, og en kan måle avstanden ved å beregne hvor lang tid signalet tar. Det er en del usikkerhet på grunn av at lydhastigheten i havet varierer med saltholdigheten og temperaturen, og usikkerheten fjernes i stor grad ved hjelp av måling av vannprofilen frå overflata til bunnen. Når skipet kommer i posisjon senkes en 3-8 meter lang stålstang gjennom skroget og ned. På enden er det en hydrofon. Den plasseres så dypt for å unngå støyen fra propellene på skipet. Når den forlater feltet trekkes hydrofonen opp igjen. Dette systemet brukes ikke ved tandemlasting.
  • I tillegg er det nødvendig med kompass (gyrokompass) av høy kvalitet for å få retningen av tankskipet riktig. En bruker gjerne tre gyroer for å forsikre seg om at retningen er rett.
  • Avstands- og vinkelmålinger til havbunnen med en wire (engelsk taut wire), er mulig, men brukes ikke av tankskip på norsk sokkel.

Felles for alle referansesystemene er at skipet har ett eller flere faste holdepunkt for bestemme/ivareta posisjon. Når posisjoneringen er i nærheten av faste offshoreinstallsjoner brukes ofte laser eller radarsignal. Disse referansesystemene har stor nøyaktighet innenfor korte avstander og er ofte å foretrekke framfor DGPS når skipet ligger i skyggen av satellittsignalene.

Petroleumstilsynet har i aktivitetsforskriften anbefalinger til hvor mange referansesystemer en må ha tilgjengelig, og til hvor mange av forskjellige prinsipper. Det gjøres ved anbefalinger til DP-klasser, som:

  • Bemannede undervannsoperasjoner bør ha DP-klasse 3.
  • Plattformer som driver Bore- og brønnaktiviteter bør ha DP-klasse 3.
  • Flotell med gangbro tilkoplet bør ha DP-klasse 3.
  • Aktiviteter utført av løftefartøy eller rørleggingsfartøy i nærheten av innretningen bør ha DP-klasse 3.
  • Tankskip som laster fra plattformer som håndterer hydrokarboner (tandemlasting) bør ha DP-klasse 2.
  • Tankskip som laster fra undervanns laste- og losseanlegg der tankfartøyet ikke er fortøyd eller forankret til disse anleggene (UKOLS med flere), bør ha DP-klasse 2.
  • Tankskip som laster fra undervanns laste- og losseanlegg der tankfartøyet er fortøyd eller forankret til disse anleggene (STL og STP) bør ha DP-klasse 1 eller 2. Klasse 1 kan brukes dersom avstanden mellom tilhørende innretning(er) og tankfartøyet er 2,5 km eller mer, ellers klasse 2.
  • Lasteoperasjoner fra bøyer (ALP, SBM og liknende) kan ha DP-klasse 1.

Det lages i forkant av lastingen et «kart» som viser en grense, gjerne i form av en ellipse eller sirkel, hvor tankskipet skal befinne seg. Dersom en går utenfor grensen vil datamaskinene styre skipet innenfor igjen. Dersom en ikke har DP-systemer brukes noen steder et slepefartøy som fortøyes i motsatt ende av tankskipet og som kan taue det bort dersom det mister posisjon. Dersom referansesystemene faller bort, vil en nødfrakoble lasting.

Historie[rediger | rediger kilde]

«Cuss I»

Dynamisk posisjonering startet på 1960 tallet i forbindelse med oljeboring til havs. Etterhvert som oljeletingen ble flyttet til dypere vann så ble oppjekkbare rigger umulig å bruke og det ble kostbart med handtering av anker. i 1961 ble boreskipet «Cuss I» utstyrt med styrbare propeller i et forsøk på å bore den første moho brønnen. Det da var da mulig å holde skipet i posisjon på 948 meters dypde. «Cuss I» ble holdt i posisjon ved hjelp av manuell operasjon av propellene. Senere på året i 1961 lanserte Shell boreskipet «Eureka» som var utstyrt med et analogt kontrollsystem. Kontrollsystemet var integrert med en stram line ned til havbunnen som et referansesystem. Dette gjorde «Eureka» til det første virkelige skipet med dynamisk posisjonering.

Sammenligning mellom ulike posisjoneringssystemer[rediger | rediger kilde]

Andre metoder for posisjonering er bruk av et eller flere anker, og bruk av en jack-up rigg. Alle har sine fordeler og ulemper:[trenger referanse]

Sammenligning posisjoneringssystemer
Oppjekkbare plattformer Ankring Dynamisk posisjonering
Fordeler:
  • Ingen komplekse systemer med thrustere, ekstra generatorer og styringer.
  • Ingen fare for tap av posisjon som følge av systemfeil eller strømbrudd.
  • Ingen undervannsfarer fra thrustere.
Fordeler:
  • Ingen komplekse systemer med thrustere, ekstra generatorer og styringer.
  • Ingen fare for tap av posisjon som følge av systemfeil eller strømbrudd.
  • Ingen undervannsfarer fra thrustere.
Fordeler:
  • Utmerket manøvrering, og enkel posisjonsendring.
  • Ikke behov for ankerhåndteringsfartøy.
  • Avhenger ikke av vanndybde.
  • Hurtig oppsett av posisjon.
  • Ikke begrenset av hindringer på havbunnen
Ulemper:
  • Ingen manøvreringsevne når posisjonert.
  • Begrenset til vanndybder ~150 meter.
Ulemper:
  • Begrenset manøvreringsevne når posisjonert.
  • Ankerhåndteringsfartøy er påkrevet.
  • Mindre egnet til dypt vann.
  • Tid for å forankre kan variere fra timer til flere dager.
  • Begrenset av hindringer på havbunnen (rørlinjer, havbunn).
Ulemper:
  • Komplekse systemer med thrustere, ekstra generatorer og styringssystemer.
  • Høye investeringskostnader.
  • Høye drivstoffkostnader.
  • Fare for tap av posisjon ved systemfeil eller strømbrudd.
  • Undervannsfarer forbundet med thrustere for dykkere og fjernstyrte undervannsroboter (ROV).
  • Større krav til vedlikehold av de mekaniske systemene.

Selv om alle metodene har sine fordeler, har dynamisk posisjonering muliggjort operasjoner som tidligere ikke lot seg gjøre.


Kostnadene faller på grunn av nyere og billigere teknologi, og fordi offshorevirksomheten stadig når dypere vann, og hensynet til miljø (spesielt koraller) blir større. Konteinertransport gjennom overfylte havner kan gjøres mer effektivt ved raskere og mer nøyaktig fortøying.

Omfang[rediger | rediger kilde]

Et skip kan ha seks frihetsgrader i sin bevegelse.

Tre av aksene omfatter forflyttning av massesenteret:

  • Jaging – Langskips – farten endres (fremover/bakover)
  • Tverrskips – sideforflyttning – (styrbord/babord)
  • Hiv – fartøyet beveger seg opp og ned i store dønninger (opp/ned)

og de andre tre aksene omfatter rotasjon rundt massesenteret:

  • Rull – krenger fra side til side (rotasjon rundt langskipsaksen)
  • Stamp – baug og akter beveger seg opp og ned i motsatt takt (rotasjon rundt tverrskipsaksen)
  • Giring – kursendring (rotasjon rundt hivaksen)

Dynamisk posisjonering er primært knyttet til regulering av fartøyet i horisontalplanet mao. langsskip, tverrskips og rotasjon aksene.

Krav[rediger | rediger kilde]

Et skip som skal brukes for dynamisk posisjonering krever:

  • Å vite sin posisjon og kurs.
  • En datamaskinregulator som hele tiden beregner nødvendige korrigeringer for å holde posisjon.
  • Propeller som kan tilføre krefter på skipet i henhold til korrigeringer beregnet av datamaskinregulatoren.

Når en konstruerer et dynamisk posisjoneringssystem for skip må en ta nøye hensyn til referansesystemer og propeller. Spesielt i dårlig vær så må propellene ha kapasitet til å kontrollere langskip, tverrskips og rotasjon aksene. Hovedleverandører for dynamisk posisjonering er Kongsberg Maritime, Converteam, L-R Communications, Rolls Royce, Marine Technologies og Navis Engineering Oy.

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]

Commons-logo.svg Commons: Kategori:Dynamic positioning – bilder, video eller lyd