Raster

Precies en gecontroleerd

Het idee van een drijvende ponton die zich met uitschuifbare poten op de zeebodem vastzet lijkt simpel, maar het feit dat er op de hele wereld nog maar één ander exemplaar is dat zich hiermee laat vergelijken geeft aan dat de werkelijkheid veel complexer is. Er zijn nogal wat problemen die eerst moeten worden opgelost. Rob Kits van Raster geeft een toelichting: „Het uitschuiven van de poten moet heel precies en gecontroleerd gebeuren. Dat gaat als volgt. Voor elke poot is er een hydraulische lier. Met twee kabels per poot trekt het ponton zich als het ware aan de vier poten omhoog. Daarbij worden alle krachten die op de kabels worden uitgeoefend continu gemeten. Dat gebeurt met rekstroken en loadcells. Ook de bewegingen van de poot worden tot op 0,1 mm nauwkeurig geregistreerd. Echt kritisch is het moment dat de poten contact makenmet de zeebodem. De zeebodem is namelijk bijna altijd ongelijk. Dus zullen de vier poten nooit tegelijk op de bodem aankomen. Tegelijk heb je te maken met deining. Het resultaat is, dat het ponton behoorlijk wat stoten en schokken te verduren krijgt. Tot een zekere golfhoogte is dat nog niet zo’n probleem. De zeelui noemen dat de significante golfhoogte. Deze mag hoogstens 1,5 meter zijn. Gaat de golfhoogte over die limiet heen, dan slaat het systeem automatisch af. Een volgend kritische punt is het moment dat de poten zo ver uitschuiven dat het ponton loskomt van het water. Vanaf dat moment drukt de hele massa van het ponton op de vier poten en moet het zaakje exact waterpas omhoog.Want het ponton moet uiteindelijk een meter of tien boven de zee komen te staan. Het ponton is daartoe uitgerust met een inclinometer, een elektronische waterpas. Op grond van de data die dit instrument genereert wordt het verder uitsturen van de poten geregeld. Het spreekt voor zich dat bij een ongelijke bodem alle poten afzonderlijk moeten worden aangestuurd. Dat betekent dat je te maken hebt met een multivariabel systeem bestaande uit zestien meetwaarden en acht assen.”

Virtuele poot

Een mooie oplossing, maar wat doe je als je geen vaste grond onder de voeten hebt? De zeebodem bestaat niet altijd uit zand of kiezel. Soms is het pure blubber. Rob Kits: „Dat klopt. Op veel plaatsen op zee heb je inderdaad te maken met een zachte bodem. De poten zullen dan deneiging hebben weg te zakken in de modder. En soms zakt een poot nog eens dieper weg dan de ander. Het gevolg daarvan is dat je geen referentiepunt hebt waarop je het waterpas stellen met de andere poten kunt uitvoeren. De oplossing die we hiervoor hebben bedacht, heet de virtuele poot. Deze vijfde poot bestaat natuurlijk niet fysiek; we situeren deze denkbeeldig in het midden van het platform. Deze virtuelepoot dient als ideaal uitgangspunt waaraan de andere vier poten zich moeten aanpassen. De vijfde poot geeft dus continu een ‘sollwert’ af zoals dat in PID-regelingen gebruikelijk is. De vier echte poten volgen totdat het ponton waterpas ligt en drukken daarna het ponton omhoog. Als de krachtopnemers signaleren dat een poot dieper wegzakt dan de rest, omdat het daar toevallig zachter is, dan zal de virtuele poot de andere drie poorten constant houden en de vierde net zolang uitsturen totdat alles weer waterpas staat.”

HMI op de brug

 

Net als een normaal schip is ook de Sea Jack voorzien van een brug waarvandaan alle commando’s kunnen worden gegeven. Voor de bediening en visualisatie van het systeem voor het in en uitschuiven van de vier poten staan er vier industriële pc’s met evenveel touchscreensopgesteld.

Als HMI is hier het Iris SCADA-systeem geïnstalleerd. Iris is enkele jaren geleden speciaal voor de berging van de Russische onderzeeër Koersk door Raster ontwikkeld. Vanwege het overzicht geven deze vier beeldschermen meestal respectievelijk alle motorschakelaars, alarmen, standen van de vier poten en uitgeoefende krachten aan. De vier Advantech IPC’s communiceren onderling via ethernet en staan via Modbus+ in verbinding met de Quantum PLC’s van Schneider. Via het Modbus+-systeem worden de data, verschillende meetinstrumenten en schakelorganen gecommuniceerd.

Ballasttanks

Een voortdurend aandachtspunt bij pontons is stabiliteit. Zware lasten zoals een gigantische hijskraan liggen op de ene helft van het ponton, terwijl op de andere helft betrekkelijk licht materiaal ligt. Vanwege de veiligheid is het van groot belang dat deze ongelijke gewichtsverdelingwordt gecompenseerd. Dat gebeurt door middel van twaalf ballasttanks in het ponton die worden gevuld met water. Raster heeft voor de aansturing van de pompen in de diverse ballasttanks een aparte ballastbesturing ontwikkeld. Deze draait eveneens in Iris op een vijfde industriële pc. Als de klus is geklaard en het ponton moet worden klaargemaakt voor vertrek naar de volgende locatie, dan zal de schipper een nieuwe ballastberekening moeten uitvoeren. Op het scherm kan hij de lasten die niet meer aan boord zijn, aanvinken en lasten die zijn verplaatstmet een sleepbeweging op de juiste plaats leggen. De applicatie bepaalt daarna waar het zwaartepunt ligt en berekent met welke minimale pompinspanning de verschillende ballasttanks moeten worden gevuld of geleegd. Dat de applicatie daarbij rekening houdt met de inhoud van brandstoftanks spreekt voor zich. De applicatie geeft exact aan hoeveel liter er per tank moet worden verplaatst. Als dat eenmaal is uitgevoerd,dan kan de Sea Jack zijn poten weer intrekken en zal hij weer recht in het water komen te liggen.

Ervaringen

Wouter Op den Velde, proposal coördinator bij Mammoet Van Oord, vertelt over zijn ervaringen met de Sea Jack. „Tot nu toe is de Sea Jack al ingezet bij de aanleg van windmolenparken voor de kust van Ierland en Engeland. In het laatste project hebben we stalen pijpen met een diameter van 4,2 meter en een lengte van 48 meter de grond ingeslagen. Dat gebeurt met een hydraulische hamerinstallatie die bij onze buren, de firma IHC wordt gemaakt. We horen al van plannen over monopalen met een diameter van 8 meter en tot lengtes van 70 meter of meer; dat is vergelijkbaar met de doorsnee van de Heinenoordtunnel. De windmolens worden meestal in twee of drie secties op de funderingspijp geplaatst. Vooral de montage van het laatste stuk, de gondel met de wieken is precisiewerk. De rotor met de wieken moet in één keer voor de gondel worden gepositioneerd. Daar bevindt zich een krans met tot wel 64 gaten waar je evenzoveel bouten in een keer in moet plaatsen. Al een hele opgave in het klein op ooghoogte, maar nu moet je het in het groot op grote hoogte maar zien te herhalen. Ondanks de enorme hoogte is het ons gelukt om dat karwei bij windkracht 6 uit te voeren. Komt de wind echter boven de 10 meter per seconde uit, dan stoppen we met zo’n klus. Allesbij elkaar genomen is de Sea Jack een bijzonder snelle ponton die in een mum van tijd operationeel is en zowel qua hijshoogte als last een enorme capaciteit heeft.”

Besturingstechniek

SCADA voor Sea Jack en berging Koersk.De eerste keer dat het Iris SCADA-systeem werd toegepast was bij de berging van de atoomonderzeeër Koersk. In opdracht van Mammoet ontwikkelde Rob Kits van Raster een applicatie die in staat was de data van dertig PLC’s te presenteren.

Elke PLC werd tien keer per seconde bevraagd waardoor het systeem driehonderd PLC-berichten per seconde moest aankunnen. Onder de meest zware omstandigheden heeft Irishaar diensten toen bewezen. Niets mocht immers misgaan; de opdracht was de Koersk ongehavend naar boven te halen. Onderscheidend voor Iris was de snelheid waarmee het de grote hoeveelheid data wist te verwerken en presenteren. Tot dan toe was er geen systeem op de markt dietot een dergelijke performance in staat was.Snelheid is nu ook bepalend voor het gebruik van Iris op de Sea Jack van Mammoet Van Oord. Naast een hogere gebruiksvriendelijkheid kent Iris nu ook de mogelijkheid de applicatiesoftware te genereren. Daarbij komt nog een ander aspect: de mogelijkheid wijzigingen in depresentatie aan te brengen terwijl het systeem in bedrijf blijft. Het komt immers vaak voor dat de gebruiker iets anders wil weten dan wat het SCADA-systeem op dat moment weergeeft. Terwijl het complete systeem in beeld blijft, kan de gebruiker een extra bewerking laten uitvoeren op procesdata of een ander plaatje vragen. Op de Sea Jack zijn SCADA, netwerk, PLC’s en kritische I/O redundant uitgevoerd. Ook in hetgeval van brand blijft het systeem in werking. In totaal zijn er vijftienhonderd I/Opunten aangesloten op het systeem.