Randers Fjords Færgefart

Randers Fjords Færgefart Teknisk gennemgang og prisoverslag for motorudskiftning, opgradering af fremdrivningssystem, samt forbedring af arbejdsmiljøet på M/F Ragna FORELØBIG Horsens den 04.06.07 A/S JØRGEN PETERSEN RÅDGIVENDE SKIBSINGENIØRER HORSENS - DANMARK

Indholdsfortegnelse: Indledning 3 Udskiftning af fremdrivningsmotor 4 Alternativ kraftoverførsel 9 Forbedringer af arbejdsmiljøet i styrehuset 12 Ændring af bomarrangement 14 Prisoverslag 16 Konklusion 17 2

Indledning: Mellerup Voer færgen M/F Ragna blev bygget på Søby Stålskibsværft i 1962. Den oprindelige motor blev udskiftet for en del år siden, med en brugt motor. Ellers er der ikke foretaget de store ændringer på færgen siden den blev bygget. Chefen for udvikling og planlægning Søren Christian Erikstrup har på Rederiets vegne bestilt en teknisk vurdering samt et prisoverslag for en motorudskiftning, opgradering af fremdrivningssystemet, samt forbedringer af arbejdsmiljøet på færgen. Rapporten har følgende afsnit: Udskiftning af fremdrivningsmotor Alternativ kraftoverførsel Forbedringer af arbejdsmiljøet i styrehuset Ændring af bomarrangement Prisoverslag Konklusion Notat: Under arbejdet er der fremkommet oplysninger, der ikke direkte kan henføres til opgavens oprindelige formulering. De målte støjforhold ombord er over det tilladelige niveau for ophold uden høreværn, og skibets dødvægt er tilsyneladende meget mindre end det der fremgår af skibets godkendte dokumenter. Her henvises til konklusionen, men rapporten skal ses i lyset af ovennævnte. 3

Udskiftning af fremdrivningsmotor: Den eksisterende motor er en 6 cyl. Ford motor (rækkemotor) der yder ca. 110 kw ved 2200 o/m. Motoren er monteret på vibrationsdæmpere. Den har påbygget ferskvands-kølevandspumpe, samt en Bowman køler (se figur 1). Via forlagstøj drives en søvandspumpe og en hydraulikpumpe til ror og klap (se figur 2). Figur 1 Figur 2 4

Kraftoverførslen til propellerakselen sker via remtræk med 10 remskiver, i en udveksling på ca. 94/51 (målt på remskivernes omkreds). I færgens bund er monteret 2 Twin Disc HPTO 244 hydrauliske koblinger (se figur 3), hvorved propelleren hhv. for og agter kan kobles ind. Under manøvre kobles begge propellere ind samtidig. Der er ikke umiddelbart indbygget et trykleje i systemet. Hvis koblingerne bliver brugt som trykleje, må Rederiet forvente at dette vil forkorte koblingernes levetid. Ved en ombygning skal der indbygges et trykleje. Figur 3 De eksisterende bærelejer til propellerakselen (se figur 4) ser pæne ud. Figur 4 5

Princippet med remtræk som kraftoverførsel har fungeret siden færgen blev bygget og må siges at være et udmærket system, efter datidens tekniske standard. Det er muligt at foretage en udskiftning af den eksisterende motor og beholde den eksisterende kraftoverførsel. Både remtræk og forlagstøj ser ud til at være i pæn stand og de hydrauliske koblinger er forholdsvis nye (monteret i 2003). Hvis denne løsning foretrækkes, bør der vælges en dieselmotor med ca. samme effekt og omdrejninger som den eksisterende. Hvis Rederiet vælger kun at udskifte motoren og ikke opgradere kraftoverførselen, skal der fokuseres på de massive støjproblemer der er i styrehuset. Under sejlads i marchfart kan der måles 88 db(a) og under max fart måles der 92 db(a). Til sammenligning kræver Søfartsstyrelsen at støjniveauet i nye skibe ikke overstiger 65 db(a) i styrehuset. Den bedste form for støjdæmpning der kan udføres er at pakke motoren ind i en bulderkasse, men det er ikke muligt med kraftoverførsel via remtræk. Der skal påbygges en ny lydpotte med gnistfang over dæk, optimeret til den valgte motors karakteristik. Rørtræk med så få bøjninger som muligt Det eksisternde motorfundament genanvendes hvor det er muligt. Nyt fundament bygges på stedet. En bedre støjisolering kan sikres ved at flytte motoren længere ned mod bunden og lave en ny isoleret luge (se figur 5). Dette vil kræve en omforandring af remtrækket til kraftoverførsel, samt omforandringer af stål og elinstallationer. Der findes ingen ståltegninger af den eksisterende struktur. Fundamenter skal derfor bygges op på stedet. Figur 5 6

Det anbefales at der udføres en bedre løsning mht. kølevandssystemet, f.eks. ved at lave kølkøling. Grundet sejlads på meget lavt vand er der jævnligt problemer med tilstopning af filter til kølevandspumpe. Kølkøling udføres nemmest ved at føre et 2 rør frem og tilbage langs kølen (se figur 6). Rørene skal fastgøres effektivt til bunden og beskyttes med afviserplader for og agter. Rørene skal primært placeres i området omkring midtskibs, for at undgå beskadigelse ved bundberøring. Den naturlig vandcirkulation under bunden af færgen skaber køleeffekten. Kølkøling er den billigste og mest simple form for køling. Figur 6 Køleeffekten udregnes vha. tabeller (se figur 7), hvor der er inkluderet et begroningstillæg. Kølevandsrør påføres bundbehandling som den øvrige bund. En ny motor har påbygget ferskvands-kølevandspumpe og ekspansionstank og dermed kan en ekstern søvandspumpe undlades. Fart Søvandstemperatur Knob Max 10 C Max 20 C Max 30 C 0 24 cm/kw 27 cm/kw 31 cm/kw <5 12 cm/kw 14 cm/kw 16 cm/kw 5-8 10 cm/kw 11 cm/kw 12 cm/kw >8 Figur 7 8 cm/kw 10 cm/kw 11 cm/kw Det anbefales at få påbygget en ikke kileremstrukket hydraulikpumpe direkte på dieselmotoren, til erstatning for den eksterne hydraulikpumpe. Det betyder at dele af forlagstøjet kan fjernes og dermed forbedre pladsforholdene. 7

Færgens driftsmønster kan have stor betydning for valg af motor. Den korte overfartstid giver korte perioder med stor motorbelastning (ca. 2-4 min) og længere perioder med tomgang i havn (op til 15-20 min). Det skal sikres at den valgte motor ikke tilsoder under havne ophold. Det er ikke muligt at få en ny sugemotor på 110 kw. For at opfylde NOX krav er alle motorerne med turbo. Motorleverandøren skal tages med på råd. Der bør udføres torsionssvingningsberegninger for det samlede anlæg, hvis muligt. Det anbefales at det elektriske system i styrehuset opgraderes i samme forbindelse. Færgen har kun 24V ombord, men ved at vælge en større generator kan der via en inverter laves 230 V. Der findes kun et meget begrænset antal instrumenter ombord og de bør alle fornyes for at sikre en tilfredsstillende levetidsforlængelse af færgen. Den eksisterende propeller er af fabrikatet Korsør type 22x19 med 3 blade. Grundet mange bundberøringer sker der årligt skader på propelleren. Besætningen har oplyst at der tidligere var monteret propellere med isklasse og skaderne på propellerne ved bundberøring var begrænset. En isklasset propeller er meget kraftigere udført og kan tåle langt større belastninger end en propeller uden isklasse. Det anbefales at udskifte til en propeller med isklasse svarende til DnV ICE 1C. 8

Alternativ kraftoverførsel Pladsforholdende ombord gør, at Rederiet er meget begrænset i deres valg af alternativ kraftoverførsel. Pladsen mellem de 2 hydrauliske koblinger er sparsom (se figur 10) og afstanden mellem bunden og vogndækket i CL er 950 mm og så er der ikke taget højde for afstivningerne. Der er ikke mulighed for at placere en dieselmotor i linie med propellerakselen. Figur 10 En hydraulisk løsning vil være mere fleksibel og kan etableres under de givne forhold. Dieselmotoren placeres i bunden af færgen på et nyt fundament. Dieselmotoren opstilles på vibrationsdæmpere og sammenflanges med hydraulikpumpen via en flexkobling. Alle komponenter til det hydrauliske system vælges udfra at installationen skal være støjsvag og skal kunne godkendes af Søfartsstyrelsen. Dieselmotoren skal have ét instrumentpanel i styrehuset med alle relevante instrumenter. Ved begge styrepladser kunne der sidde et lille underpanel med 3 indstillinger: f.eks. tomgang, 80% rpm og 100% rpm. Ved begge styrepladser skal hydraulikpumpen kunne justeres trinløst så flowet kan gå fra 0-100%. 9

Udskæringen i dækket udvides mod CL, men laves mindre for/agter. Det er muligt af lave adkomstforholdene til motoren langt bedre end det eksisterende og det bør Rederiet benytte sig af (se figur 11). Figur 11 Der udføres en støj og brandisoleret luge fra skod til skod med hurtigbetjente tilspændinger. Lugen bliver både stor og tung og skal derfor kunne åbnes maskinelt. Den mest simple måde at løse dette på, er ved at montere 2 hydraulikcylindere med en lille håndpumpe. Ingen fundamenter vil kunne genanvendes og alle eksisterende fundamenter skal fjernes. Nye fundamenter bygges op på stedet. Den eksisterende motor kører max 2200 o/m og med den eksisterende udveksling på 94/51 giver det ca. 1200 o/m på propellerakselen. Det omdrejningstal bør tilstræbes fastholdt. Der skal udføres en mere sikker fastlæggelse af omdrejninger af leverandøren. Der udføres torsionssvingningsberegninger for det samlede anlæg. De anbefalinger der er nævnt i afsnittet udskiftning af fremdrivningsmotor omkring kølevandsrør og hydraulikpumpe direkte monteret på dieselmotoren, gælder også her. 10

Der er ikke plads til én fælles hydraulikpumpe mellem koblingerne (se figur 10). I stedet fjernes koblinger, lejebukke, remskiver mm. og der monteres 2 hydraulikmotorer, hver med trykleje og flexkobling til at optage skævheder i akselsystemet. Rent skematisk kommer systemet til at se ud som på figur 12. Centa har en kombineret flexkobling/trykleje CF-AGM-140. En torsionssvingningsberegning kan fastslå om denne kan bruges. Det er også muligt at tryklejefunktionen ligger i propelleren der trykker mod stævnrøret. Hvis det er tilfældet kan det eksisterende bibeholdes. Figur 12 Rent praktisk er afstanden mellem for og agterskoddet i maskinrummet ca. 2 m. Her monteres hydraulikmotor, flexkobling og trykleje (se fugur 13) Figur 13 11

Forbedringer af arbejdsmiljøet i styrehuset. Der er muligt at hæve styrehuset 1 m og derved få styrepladsen længere væk fra motoren og de resterende støjende komponenter (se figur 14). Det vil utvivlsom have en effekt på støjniveauet i styrehuset men giver også flere praktiske problemer. Besætningen bevæger sig ind og ud af styrehuset mange gange om dagen og hvis styrehuset hæves, forringes den hurtige og nemme adgang til styrehuset. Jf. den godkendte stabilitetsbog fra 1993, har færgen en dødvægt på 23,7 ton. Ifølge deres ISM certifikat er dødvægten reduceret til 19,83 ton, men reelt har færgen kun en lasteevne på ca. 8 ton. Hvis styrehuset hæves bliver færgen tungere og dermed reduceres dødvægten. Det er ikke en løsning der vil gavne overfarten og må derfor frarådes. Figur 14 En af de vigtigst forudsætninger for et lavere støjniveau, er at de enkelte komponenter er nøje udvalgt og passer sammen. Den nemmeste måde at sikre korrekte komponenter på, er ved at lade én leverandør stå for hele leverancen, og klart og tydeligt understrege at der skal fokuseres på arbejdsmiljø. Der skelnes mellem 2 former for støj: struktur- & luftbåren støj. Strukturbåren støj forplanter sig i hele skibet og kan kun reduceres ved kilden. Den strukturbårne støj forhindres med vibrationsdæmpere og ved kontrolberegninger af hele det valgte anlæg. Den strukturbårne støj kan i stor udstrækning minimeres ved korrekt valgte komponenter. 12

Den luftbårne støj kan reduceres ved korrekt udført isolering. Det anbefales at hele styrehusdækket isoleres med en flydende dørk på 2x30 mm rockwool, afsluttet med stålplade og en ny dørkbelægning (se figur 15), samt gummimåtter ved tavler. Figur 15 Motorlugen isoleres mest muligt og detaljerne omkring lugepakningen isoleres mest mulig. Hvis fremdrivningssystemet ændres til en hydraulisk løsning er det muligt at pakke dieselmotoren ind i en bulderkasse. En bulderkasse er præfabrikeret isolerede kassetter der monteres omkring hele motoren. Der er gennemføringer til brændstofrør, udstødning, kabler mm. Selvom der udføres en flydende dørk i styrehuset og motorlugen isoleres mest muligt, er monteringen af en bulderkasse den eneste løsning der vil give det mærkbare resultat der i dette tilfælde er nødvendigt. Styrehuset er hverken isoleret eller garneret. Det kan ikke anbefales at opgradere styrehuset på dette punkt. Det vil være meget bekosteligt og midlerne kan anvendes bedre andre steder på færgen. 13

Ændring af bomarrangement Afspærringsbommene på vogndækket skal opgraderes iht. Søfartsstyrelsens krav. Det vil sige at en person ikke må kunne passere under bommen længere og bommene må ikke være håndbetjent. Figur 7 viser det eksisterende bomsystem der er håndbetjent af besætningen og fungerer med en kontravægt. Figur 7 14

Figur 8 viser et forslag til opgradering af det eksisterende bomsystem. Der udføres en ny aluminiumsbom med gelænderdetaljer efter DVS 50006. Bommen skal udføres i aluminium for at holde vægten nede, men den bliver under alle omstændigheder så tung at den skal fungere mekanisk. Det er oplagt at lave en hydrauliks løsning med en dobbeltvirkende cylinder. Figur 8 Den lille hydrauliske klap der sidder ved spejlet løftes til næsten lodret position ved sejlads. Afspærringsgelænder behøver kun at gå til overkanten af klappen, og derfor bliver gelænderet ikke så højt. Det vurderes derfor at det ikke er nødvendigt at lave et sammenklappeligt gelænder. En fast gelænder vil spærre lidt af vogndækket, men ikke meget mere end fenderen (trætårnet på figur 9). Figur 9 15

Prisoverslag. Motor udskiftes, alt andet bibeholdes: Motor udskiftet og flyttes ned på bunden: Motor udskiftet og flyttes ned på bunden, nyt fremdrivningssystem: Nyt bomarrangement bygges: 16

Konklusion. Færgen er 45 år gammel og meget slidt. Arbejdsmiljøforholdene ombord er elendige. Inventar i styrehuset er nedslidt og pladsforholdene er dårlige. Møblerne ombord bør udskiftes hurtigst muligt for at sikre besætningen et minimum af komfort. Motoren er placeret midt i styrehuset og støjen herfra er øredøvende. Rederiet bør øjeblikkeligt iværksætte de nødvendige tiltag til at reducere dette støjniveau, der tilsyneladende i årevis har været på et niveau der er sundhedsskadeligt for mennesker. Den eksisterende stabilitetsbog er udarbejdet i 1993 og der er ikke udført letvægtskontrol siden. De konditioner der gengives i stabilitetsbogen virker fuldstændig urealistiske sammenlignet med de faktiske forhold, hverken dødvægt eller letvægt passer. Rederiet opfordres til øjeblikkeligt at få udarbejdet opdaterede stabilitetsoplysninger. Søfartsstyrelsen har tydeligvis accepteret tingenes tilstand, og det må forventes at Søfartsstyrelsen i nær fremtid vil stille betydelige krav. Det må anbefales at holde en koordinationsmøde med Søfartsstyrelsen for at fastslå hvilke krav styrelsen vil stille. Hvis det er Rederiets ønske at færgen fortsat skal besejle overfarten, vil det være en god investering af opgradere fremdrivningssystemet, i form af en hydraulisk løsning. Lydisoleringen kan i stor udstrækning forbedres ved at sænke dieselmotoren ned på færgens bund, montere bulderkasse og isolere dækket. Hvis Rederiet kun ønsker at udskifte motoren, skal støjproblemerne alligevel løses f.eks. ved at sænke motoren ned på færgens bund. Det vurderes at det kun er muligt at sænke støjniveauet til et acceptabelt niveau ved at indbygge bulderkasser. 17