Tecnologie&Mare
Il posizionamento
dinamico
Marco Scotto
Presidente Gruppo di Porto Santo Stefano
l’uomo delle caverne con la pagaia in mano in un tecnico che opera le più sofisticate tecnologie affiancate alla tradizione.
Negli ultimi anni dello scorso secolo, negli istituti nautici, si studiava una materia
che sembrava voler cancellare il passato
durato secoli: automazione navale. Questa materia vede l’applicazione della tecnologia agli strumenti tradizionali, ad
esempio la girobussola, l’autopilota e il timone, collegati tra loro per garantire una
navigazione senza che il timoniere passi
ore ed ore con le mani sulle caviglie della ruota del timone. Per i vecchi marinai
sembrava la fine del mondo, un bella cosa, comoda, ma pur sempre una sorta di
blasfemìa marinara.
L’ennesima evoluzione ha portato ad una
crescita dell’automazione e all’arrivo delle navi del futuro. Queste navi sono figlie
della CUSS I, una nave, un esperimento
del 1957, che perforò la crosta terrestre
per carotaggi, mantenendosi in posizione
senza ancore ma con un sistema di eliche comandate da un computer e da un
operatore nel raggio di 180 metri dalla posizione centrale.
Da quella data alla fine degli anni ‘70 le
navi manovrate in posizionamento dinamico (DP, dall’inglese dynamic positioning) sono aumentate nel campo dell’offshore (letteralmente “fuori costa”, per indicare navi-cantiere che operano alla ricerca mineraria o alla istallazione di
strutture artificiali).
Dalla fine degli anni ‘70 dello scorso secolo ai giorni nostri, e soprattutto negli ultimi
La tragedia della Piattaforma Deepwater Horizon
Horizon venne realizzata sulla base della sua progenitrice DeepwaNautilis, meno evoluta perché non capace di operare in posizionamento dinaLmico.aterDeepwater
Questa capacità è necessaria per poter operare nelle acque burrascose del
Golfo del Messico, l’area dove sarebbe stata maggiormente impiegata. Le principali
attività della Deepwater Horizon furono nei campi petroliferi Atlantis e Thunder Horse
dove vennero perforati dei pozzi di produzione.
Il 2 settembre 2009 la Deepwater Horizon terminò la perforazione di un pozzo nel
campo Tiber, realizzando il più profondo pozzo di gas e petrolio mai perforato. La
profondità misurata sulla verticale del pozzo è di 10680 metri per una lunghezza
complessiva di 10685 metri poiché la traiettoria della trivella durante la perforazione
era leggermente curvilinea. Durante questa operazione la distanza tra la linea di galleggiamento della piattaforma e il fondale era di 1259 metri. Deve la sua fama all’incidente del 20 aprile 2010, quando durante le fasi finali di realizzazione di un pozzo
nelle acque profonde del Golfo del Messico (28.736667°N 88.386944°O), si è verificata un’esplosione che ha provocato un incendio ed innescato un’immensa fuoruscita di idrocarburi dal fondale marino, che ha portato a gravissime conseguenze ambientali nel Golfo del Messico, particolarmente per le coste della Louisiana. In seguito all’esplosione, 115 dei 126 uomini a bordo sono riusciti ad evacuare l'impianto (17
di loro hanno riportato ferite) mentre 11 (contati come dispersi e non più ritrovati, nonostante tre giorni di pattugliamento dell’area, da parte della guardia costiera) sono
deceduti. Nonostante gli sforzi profusi dei soccorritori per spegnere l'incendio, è risultato impossibile domare le fiamme e il 22 aprile 2010 la struttura della Deepwater Horizon è collassata mentre una seconda esplosione ne ha causato l’affondamento. La piattaforma giace ora a circa 400 metri di profondità.
D
a sempre dura un particolare rapporto tra l’essere umano e l’acqua. Molto probabilmente il primo
mezzo costruito e utilizzato dall’uomo per
spostarsi è stata una barca, o meglio, una
canoa per oltrepassare i fiumi, e questo
quando ancora non era stata inventata la
ruota e per gli spostamenti a terra utilizzava le proprie gambe o l’aiuto di animali.
Da quel giorno ad oggi la navigazione è
cambiata nei mezzi, nella propulsione, negli scopi e in molti altri aspetti; e come sono cambiate le navi e la navigazione, così
sono cambiati i marinai. Una evoluzione
lenta ma costante che ha trasformato
Vista ravvicinata di un azipods
da 3,3 MW del rompighiaccio USA
Mackinaw in uso dal 2005
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Marinai d’Italia Luglio/Agosto 2013
venti anni, la costruzione di navi in DP è
aumentata in maniera esponenziale e di
conseguenza il numero di marittimi abilitati alla manovra di queste navi è passata
da poche centinaia a molte migliaia.
Vediamo come funziona il sistema.
Tutto parte da un modello matematico, le
misure della nave e le sue proprietà idrodinamiche vengono “tradotte” in numeri,
il modello matematico appunto, e i dati
inseriti in un software. A questo computer (o più di uno) arrivano anche i dati degli anemometri, dei giri delle eliche e del
loro azimut (angolo di barra che per alcune eliche può variare di 360°), della girobussola dei satelliti e di altri strumenti utilizzati per il calcolo della posizione. Il tutto viene filtrato, calcolato e combinato da
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questo computer che come risultato non
fa altro che mandare un segnale alle eliche per posizionarsi e girare nella maniera adatta a contrastare le forze esterne e mantenere la nave nella posizione
richiesta dall’operatore.
Detto così sembrerebbe tutto facile per
l’Ufficiale di guardia (o DP Operator come
comunemente è chiamato chi è certificato per questo tipo di navi), ma visto che
l’imprevisto è sempre dietro l’angolo, soprattutto quando si deve fare i conti con le
macchine e con la natura, la bravura dell’operatore sta nel riconoscere per tempo
eventuali defezioni e manovrare in anticipo per prevenire o comunque mitigare il
più possibile la problematica. Quando
questo non avviene i risultati sono catastrofici, dalla perdita di denaro per avarie
e danni a strutture fino ai peggiori: inquinamento e perdita di vite umane.
Le navi in DP sono certificate a seconda
delle ridondanze degli strumenti (uno o
più DGPS, una o più girobussole, ecc.) e
dalla compartimentazione stagna e antincendio della sala macchine che può essere suddivisa in più sale macchine. Le
certificazioni fanno assumere alle navi la
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Operatori, consolle
e sistemi di posizionamento dinamico
Classe DP che va da 0 fino a Classe 3, che
è il massimo finora assegnato.
Logicamente queste navi non sono propulse da un motore che tramite l’asse è
connesso all’elica. Infatti dei generatori
producono la corrente elettrica ad alto
voltaggio, 11000 Volt, per alimentare non
solo i servizi di bordo, ma anche tutte le
eliche di cui è dotato il mezzo. E qui si nota un’altra “trasformazione” nella marineria, infatti l’Ufficiale di macchina non si
deve intendere solo di pistoni e di filtri,
ma anche di elettricità. Inoltre, sono aumentate a bordo le figure di elettronici
che si devono prendere cura di tutte le
strumentazioni pertinenti la macchina e il
ponte di comando. In principio i DP Operators erano proprio gli elettronici, affiancati dagli Ufficiali di coperta per le manovre e per la navigazione, poi si è optato
per specializzare gli Ufficiali in modo da
avere una unica persona per qualsiasi tipo di manovra e i tecnici dedicati interamente al sistema elettronico per manutenzione e risoluzione dei problemi. Per
poter operare su tali mezzi bisogna frequentare dei corsi, oggigiorno fattibili in
molti paesi del mondo, accumulare esperienza a bordo da registrare su un apposito libretto ed avere una certificazione
rilasciata dal The Nautical Institute londinese che si è fatto caposaldo e monopolista mondiale per l’emanazione di tale
certificato. Per capire come è aumentata
la richiesta di operatori negli anni, basti
pensare che le certificazioni negli anni
‘90 erano inferiori a mille, nel 2003 erano
poco più di tremila e dieci anni più tardi,
nel 2013, sono intorno a diciassettemila.
Vediamo, più in dettaglio, come e dove si
può utilizzare il posizionamento dinamico.
Premesso che una volta creato il modello
matematico, ogni tipo di mezzo gli si può
adattare, diciamo che generalmente il sistema ha bisogno di almeno un generatore di energia, delle eliche (thrusters), una
girobussola, un anemometro, un rilevatore di movimento (VRU o MRU per rilevare
il rollio roll, il beccheggio pitch, e il sollevamento sull’onda heave) e un rilevatore
di posizione (GPS, acustico sottomarino,
ecc.), oltre ovviamente ad una stazione di
comando e al computer in cui è memorizzato il modello matematico e a cui arrivano i dati da tutti gli strumenti.
A questo punto il computer calcola l’intensità del vento che fa scarrocciare la
nave, la prua da mantenere seguendo i
dati della girobussola, calcola i dati del
posizionamento forniti dal GPS o da altro
sistema di riferimento correggendoli con
i movimenti della nave, filtra il tutto ottenendo una ulteriore forza chiamata corrente DP (che è l’insieme delle forze che
agiscono sulla nave tranne il vento), e applicando i dati al modello matematico,
manda il comando alle eliche per orientarsi e girare in maniera tale da non uscire dalla posizione e da non allontanarsi
dalla prora richiesta dall’operatore. Naturalmente maggiore è il numero della
strumentazione a nostra disposizione
(GPS, girobussole, VRU) maggiore è l’attendibilità dei dati forniti, minore è il rischio di rimanere senza dati e maggiore è
la precisione del posizionamento.
Ora questa tecnologia, sviluppata dalla
Kongsberg-Simrad norvegese, dalla L3, o
Alstom o Jelec statunitensi, e da tante altre imprese in giro per il mondo (menzioniamo solo le più famose pionieristiche),
si è sviluppata e trasformata in base alle
esigenze del cliente. Il DP è applicato a
navi e semisommergibili di perforazione,
a mezzi adibiti al montaggio piattaforme
e/o oleodotti, navi appoggio (Supply vessels, navi albergo, navi per sommozzatori), navi di supporto sottomarino che operano con robot filo-guidati ROV, navi petroliere per caricare alle mono-boe, navi
passeggeri e ultimo ma non ultimo nel diporto nautico per gli armatori più esigenti. Questi sono solo alcuni esempi un po’
perché il mercato è in piena espansione
e anche perché abbiamo omesso tutte le
unità militari in DP di cui molte marinerie
in tutto il mondo sono dotate. Pensiamo,
ad esempio, che molte delle tecnologie
applicate nel DP (GPS, sistemi di riferimento acustici, ecc.) hanno una loro origine militare e solo dopo sperimentazioni
e rilascio di concessioni hanno fatto il loro ingresso nel mondo mercantile.
nnn
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