Co to jest boja cumownicza? Rodzaje, zastosowania i pełny przewodnik

A boja cumownicza to urządzenie pływające zakotwione w dnie morskim, które pozwala statkom zabezpieczyć się bez konieczności opuszczania własnej kotwicy — statek jest przywiązany bezpośrednio do boi, która jest utrzymywana na miejscu za pomocą ciężkiego łańcucha naziemnego, bloku ciężarka lub systemu kotwicy na dnie. W przeciwieństwie do boi nawigacyjnej, która oznacza zagrożenie lub kanał, boja cumownicza jest funkcjonalnym punktem postojowym. Chroni dno morskie przed powtarzającymi się uszkodzeniami kotwic, umożliwia szybsze i bezpieczniejsze mocowanie statków oraz może pomieścić statki, od małych łodzi rekreacyjnych po duże statki handlowe, w zależności od rozmiaru boi, konstrukcji i specyfikacji sprzętu naziemnego.

Boje morskie generalnie służą znacznie szerszemu zakresowi celów – od oznakowania nawigacyjnego i gromadzenia danych naukowych po akwakulturę i energię morską – i są produkowane z różnych materiałów i w różnych konfiguracjach, aby spełniać te różne role. W tym przewodniku omówiono, czym są boje cumownicze, jak działają i jakie są ich główne rodzaje pływające boje używanych na morzu oraz najważniejsze kwestie dotyczące wyboru, instalacji i konserwacji.

Jak działa boja cumownicza: kompletny system

Boja cumownicza to nie tylko pływająca kula — to widoczny element kompletnego systemu sprzętu gruntowego. Zrozumienie całego systemu wyjaśnia, dlaczego boje cumownicze mogą bezpiecznie utrzymać statki nawet przy złej pogodzie.

System od dna morskiego do statku zazwyczaj składa się z:

1. Kotwica uziemiona lub blok nośny — ciężki blok betonowy (zwykle 2–20 ton do cumowania komercyjnego), wwiercona kotwa skalna lub kotwa śrubowa śrubowa osadzona w dnie morskim; zapewnia główną siłę trzymania
2. Łańcuch uziemiony — ciężki łańcuch ze stali ocynkowanej leżący na dnie morskim lub w jego pobliżu; ciężar łańcucha działa jak sieć trakcyjna, pochłaniając obciążenia udarowe, zanim dotrą one do kotwicy; długości łańcucha naziemnego są zazwyczaj równe 1,5–2× głębokość wody
3. Łańcuch pionowy lub lina pionowa — łączy łańcuch naziemny z korpusem boi; długość oblicza się w taki sposób, aby boja unosiła się na powierzchni przy średnim wysokim stanie wody, a taśma nośna była pod minimalnym napięciem
4. Ciało boi — element pływający; zapewnia pływalność, utrzymując system łańcuchów w pozycji pionowej i służy jako punkt mocowania dla statków; wyposażone w linę do podnoszenia, pierścień lub otwór przelotowy dla przewodów statku
5. Linia do podnoszenia i zawieszka — pływająca lina lub zawieszka zwisająca z boi, którą załoga statku może wyciągnąć bez wychodzenia za burtę; zawieszka łączy dziób statku bezpośrednio z głównym punktem cumowania boi

Wytrzymałość całego systemu zależy od najsłabszego elementu — zazwyczaj kotwicy naziemnej lub osprzętu łączącego pion, a nie samej boi. Boja z oceną A Statek 50-tonowy jest ważny tylko wtedy, gdy system kotwiczenia znajdujący się pod nim został określony i zainstalowany zgodnie z podanymi wartościami znamionowymi.

Rodzaje boi cumowniczych i ich zastosowania

Boje cumownicze różnią się znacznie pod względem wielkości, konstrukcji i nośności w zależności od typu statku, do którego są przeznaczone. Poniżej przedstawiono główne kategorie w praktycznym zastosowaniu:

Rekreacyjne boje cumownicze

Najpopularniejszy typ w marinach, kotwicowiskach i morskich obszarach chronionych. Typowo Średnica 300–600 mm , wykonane z polietylenu lub HDPE wypełnionego pianką, z centralnym otworem przelotowym lub górną śrubą oczkową do mocowania podwieszki cumowniczej. Nośności zwykle wahają się od 1–10 ton , odpowiedni do łodzi żaglowych, motorowych i małych statków handlowych. Kolorystyka biała lub biała z niebieskimi paskami jest standardem w wielu jurysdykcjach w celu identyfikacji ich jako publicznych lub prywatnych punktów cumowniczych, a nie znaków nawigacyjnych.

Boje do statków handlowych

Duży boje okrętowe stosowane w podejściach do portów, terminalach tankowców i kotwicowiskach na morzu są istotnymi konstrukcjami inżynieryjnymi. Średnice wahają się od 1,5 m do ponad 4 m , przy całkowitej masie systemu wynoszącej kilka ton. Boje te muszą wytrzymywać obciążenia cumownicze wypierających statków 50 000–300 000 DWT (nośność ton) w odsłoniętych warunkach morskich. Są one zazwyczaj zbudowane ze spawanej stali z pustymi przedziałami wypełnionymi pianką zapewniającymi nadmiarowość wyporu i wyposażone w wiele pierścieni cumowniczych, łańcuchy przecierające i światła nawigacyjne.

Boje jednopunktowe do cumowania (SPM).

Specjalistyczna boja dla dużych statków używana w operacjach związanych z wydobyciem ropy i gazu na morzu. Statek — zazwyczaj tankowiec — cumuje do boi i wiatrowskazy wokół niej (obraca się pod wpływem wiatru i prądu), podczas gdy elastyczny wąż dostarcza lub odbiera ładunek przez sam korpus boi. Boje SPM umożliwiają załadunek i rozładunek tankowców na głębokich wodach bez infrastruktury portowej. Poszczególne systemy SPM mogą obsługiwać statki do 400 000 DWT i działać na głębokościach przekraczających 100 metrów .

Boje cumownicze do pływania i ochrony środowiska

Mniejsze boje używane do oznaczania stref pływania, obszarów chronionych lub chronionych raf. Często budowane przy użyciu systemów eko-cumowania, w których zamiast ciężkich bloków betonowych wykorzystuje się śrubowe kotwy śrubowe, co minimalizuje zaburzenia dna morskiego. Nośność jest niska – zazwyczaj poniżej 2 ton — ponieważ nie są przeznaczone do utrzymywania statków w warunkach sztormowych.

Materiały na boje morskie: boja piankowa vs stal vs polietylen

Materiał korpusu boi morskiej bezpośrednio wpływa na jej charakterystykę pływalności, trwałość, wymagania konserwacyjne i przydatność do różnych środowisk. Trzy dominujące materiały to pianka o zamkniętych komórkach, polietylen formowany rotacyjnie i stal spawana.

Boje piankowe w szczegółach

Boje piankowe — zbudowane ze spienionego polistyrenu (EPS) lub usieciowanej pianki polietylenowej otoczonej twardą plastikową powłoką lub powłoką polimocznikową — stanowią jedną z najbardziej niezawodnych konstrukcji boi do większości zastosowań morskich. Ponieważ materiałem wypornościowym jest solidna pianka, a nie skorupa wypełniona powietrzem, boja piankowa nie może zatonąć w przypadku przebicia zewnętrznej powłoki . Ta niezatapialna cecha sprawia, że ​​boje piankowe są preferowaną specyfikacją dla boi bezpieczeństwa nawigacyjnego i krytycznych zastosowań cumowniczych.

Boje z pianki EVA o dużej gęstości stosowane w akwakulturze i cumowaniu mają zazwyczaj gęstość 30–200 kg/m3 , o większej gęstości zapewniającej większą odporność na ściskanie pod obciążeniem. Cylinder piankowy o średnicy 400 mm x 600 mm i gęstości 50 kg/m3 zapewnia około 50–60 kg wyporności netto po własnym ciężarze, dzięki czemu nadaje się do podtrzymywania łańcuchów cumowniczych w płytkich, rekreacyjnych zastosowaniach cumowniczych.

Rodzaje boi morskich według funkcji

Oprócz cumowania pływające boje spełniają szeroki zakres funkcji morskich. Zrozumienie pełnej taksonomii typów boi morskich wyjaśnia zarówno to, co jest dostępne, jak i przeznaczenie każdego typu.

System boi IALA: jak boje nawigacyjne są kodowane kolorami

Boje nawigacyjne — boje morskie oznaczające kanały, zagrożenia i cechy szczególne — są zgodne z systemem Maritime Buoyage System IALA (Międzynarodowe Stowarzyszenie Pomocy Morskich dla Władz Nawigacyjnych i Latarni Morskich), który na całym świecie standaryzuje kolory, kształty, właściwości świetlne i oznaczenia boi. Zrozumienie tego systemu jest niezbędne dla każdego marynarza napotykającego boje na morzu.

Świat podzielony jest na dwa regiony o nieco odmiennych konwencjach:

• Region IALA A — Europa, Afryka, Azja, Australia, Nowa Zelandia: czerwone boje wyznaczają lewą (lewą) burtę kanału podczas wypływania z morza; zielone boje wyznaczają prawą burtę
• Region IALA B — Ameryka Północna, Ameryka Południowa, Japonia, Filipiny, Korea Południowa: czerwone boje wyznaczają prawą burtę wejście z morza („Powrót czerwonego prawego” to mnemonik)

Oprócz znaków bocznych system obejmuje znaki główne (wskazujące kierunek bezpiecznej wody w stosunku do zagrożenia, w kolorze czarnym i żółtym), izolowane znaki zagrożenia (czarne z czerwonym paskiem), znaki bezpiecznej wody (czerwone i białe pionowe paski) oraz znaki specjalne (żółte, wskazujące obszary o szczególnym znaczeniu, takie jak strefy ćwiczeń wojskowych lub pozycje boi danych).

Rozmiar boi cumowniczej: dopasowanie boi do statku

Wybór odpowiedniego rozmiaru boi cumowniczej dla statku wymaga obliczenia maksymalnego obciążenia cumowniczego — szczytowej siły, jaką statek będzie wywierał na system cumowniczy w najgorszych warunkach wiatrowych i prądowych. Zbyt małe wymiary systemu boi cumowniczych są częstą przyczyną awarii cumowania, szczególnie w warunkach sztormowych.

Uproszczone podejście wykorzystuje wyporność statku i obszar narażenia na wiatr do oszacowania szczytowego obciążenia cumowniczego. Jako odniesienie praktyczne:

Liczby te mają charakter wyłącznie orientacyjny. Pełny projekt cumowania powinien obejmować obliczenia obciążenia wykonane przez architekta marynarki wojennej lub inżyniera cumownictwa w oparciu o rzeczywiste kryteria projektowe dotyczące prędkości wiatru (zwykle Siła Beauforta 8–10 dla stałych miejsc do cumowania), prędkość prądu i powierzchnię nawiewu statku.

Instalowanie boi cumowniczej: kluczowe kroki i rozważania

Instalacja stałej boi cumowniczej to coś więcej niż tylko umieszczenie boi na wodzie. Prawidłowo zainstalowane miejsce do cumowania wymaga oceny miejsca, zatwierdzenia przez organy regulacyjne, obliczeń technicznych i profesjonalnej instalacji w większości jurysdykcji.

Wymagania przedinstalacyjne

• Zezwolenie władz portu lub władz wybrzeża — w większości krajów zacumowanie na wodach żeglownych wymaga licencji lub zezwolenia właściwych władz morskich; korzystanie z nielicencjonowanego miejsca do cumowania może skutkować usunięciem i karami finansowymi
• Badanie dna morskiego — ocenić rodzaj dna morskiego (piasek, błoto, skała, rafa) w celu wybrania odpowiedniego typu kotwicy; wymagana jest mapa hydrograficzna i często fizyczna inspekcja nurkowania
• Obliczanie koła wahadłowego — określić promień, jaki będzie omiatał zacumowany statek przy maksymalnym zasięgu pływów; krąg ten musi z odpowiednim marginesem oczyścić inne miejsca do cumowania, kanały nawigacyjne i zagrożenia na dnie morskim
• Obliczanie długości łańcucha — długość łańcucha szlifowanego jest typowa 1,5–3× maksymalna głębokość wody podczas przypływu; niewystarczający łańcuch uziemiający powoduje podnoszenie i ciągnięcie kotwicy pod obciążeniem szczytowym

Proces instalacji

1. Umieść blok kotwiący lub zamontuj kotwę śrubową/kotwę skalną w zweryfikowanym położeniu
2. Ułożyć i podłączyć łańcuch uziemiający, pamiętając o odpowiedniej głębokości montażu
3. Połącz łańcuch lub linę podnośną z łańcuchem naziemnym za pomocą certyfikowanego krętlika, aby zapobiec przedostawaniu się skrętu łańcucha do boi
4. Przymocuj korpus boi do pionu za pomocą szekli o odpowiednim rozmiarze — dopuszczalne obciążenie robocze szekli powinno przekraczać maksymalne projektowe obciążenie systemu o współczynnik bezpieczeństwa wynoszący przynajmniej 3:1
5. Przymocuj i unieś linkę lub zawieszkę; zawieszka powinna być wystarczająco długa, aby sięgać do pokładu statku bez wychylania się załogi za burtę
6. Zaznacz miejsce cumowania na mapach i powiadom odpowiednie władze portowe; zamontować wszelkie wymagane światła nawigacyjne, jeśli boja znajduje się na komercyjnej drodze wodnej

Harmonogram konserwacji i przeglądów boi cumowniczych

Boja cumownicza i jej system osprzętu naziemnego ulegają ciągłej degradacji w wyniku korozji, ścierania, wzrostu morza, ekspozycji na promieniowanie UV i zmęczenia. Większość awarii cumowania wynika z zaniedbania konserwacji łańcucha naziemnego lub połączenia pionu, a nie z awarii samego korpusu boi. Regularne przeglądy są niezbędne dla bezpieczeństwa.

Zalecane okresy przeglądów

• Coroczna kontrola powierzchni — dokonać wzrokowej kontroli korpusu boi pod kątem pęknięć, degradacji pod wpływem promieni UV i uszkodzeń fizycznych; sprawdź przewód podbieracza pod kątem przetarć i wymień, jeśli jest zużyty; sprawdź górną klamrę i krętlik pod kątem korozji i bezpieczeństwa
• Co 2-3 lata – inspekcja łańcucha podwodnego — inspekcja przez nurka lub pojazd ROV łańcucha pionowego, łańcucha naziemnego, krętlików i kotwicy; zmierzyć średnicę ogniwa łańcucha w celu oceny utraty korozji; ogniwa łańcucha zredukowane do 75% oryginalnej średnicy należy natychmiast wymienić
• Co 5 lat — pełny serwis systemu — podnieść całe miejsce do cumowania w celu sprawdzenia powierzchni; wymienić zużyte sekcje łańcucha, skorodowane szekle i zniszczone krętliki; przeciwporostowe korpusu boi, jeśli rozwój morza powoduje znaczny opór

Znaki wskazujące, że wymagana jest natychmiastowa kontrola

• Boja przesunęła się z zarejestrowanej pozycji — może to wskazywać na opór kotwicy lub awarię łańcucha
• Boja jest wyraźnie niżej zanurzona w wodzie — może to wskazywać na zalanie wydrążonego korpusu boi lub nadmierny wzrost masy morskiej
• Widoczne pęknięcie, rozszczepienie lub odkształcenie korpusu boi
• Po każdej poważnej burzy obciążenie burzą może spowodować stopniowe uszkodzenie ogniw łańcucha lub wycofanie się sworzni szekli

Względy środowiskowe dla nowoczesnych systemów boi morskich

Tradycyjne systemy cumownicze wykorzystujące duże betonowe bloki obciążnikowe powodują znaczne zaburzenia dna morskiego — blok i jego ciągnący się łańcuch naziemny mogą przez cały okres użytkowania niszczyć pokłady trawy morskiej, rafy koralowe i inne wrażliwe siedliska bentosowe. W wielu morskich obszarach chronionych i kotwicowiskach wrażliwych pod względem środowiskowym te tradycyjne systemy są obecnie zakazane lub podlegają ograniczeniom.

Alternatywne systemy ekologicznego cumowania rozwiązują te problemy poprzez kilka zmian projektowych:

• Kotwy śrubowe śrubowe — wbijane w dno morskie za pomocą specjalistycznego narzędzia; minimalny ślad zakłóceń; trzymaj się pewnie w piasku, glinie i miękkiej skale; coraz częściej określane w strefach ochrony raf i trawy morskiej
• Elastyczne lub nylonowe taśmy nośne — zastąpienie taśm ciężkich łańcuchów rozciągliwymi linkami syntetycznymi eliminuje strefę omiatania łańcucha i znacznie zmniejsza powierzchnię kontaktu z dnem morskim
• Boje podpowierzchniowe — umieszczenie dodatkowej boi poniżej linii wodnej jako części systemu pionów zmniejsza opór powierzchniowy i eliminuje obciążenie systemu kotwicy na skutek działania fal w warunkach sztormowych
• Biodegradowalne lub nadające się do recyklingu materiały boi — niektórzy producenci oferują obecnie boje wykonane z przetworzonego plastiku oceanicznego lub materiałów przeznaczonych do recyklingu po wycofaniu z eksploatacji, co rozwiązuje problem zanieczyszczenia mórz tworzywami sztucznymi powodowanymi przez zużyte lub porzucone boje

Podczas instalowania miejsc do cumowania na obszarach wrażliwych ekologicznie konsultacja z odpowiednim organem ds. ochrony środowiska przed wyborem typu kotwicy i systemu boi jest zarówno wymogiem regulacyjnym w wielu jurysdykcjach, jak i solidną praktyką w zakresie ochrony siedlisk, dla których warto odwiedzić te kotwicowiska.