LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT “Nghiên cứu, tính toán ổn định tai nạn giàn khoan bán chìm” Học viên: KS Đồng Đức Tuấn Lớp: KTTT 2012 Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Hồng Bang Hải Phòng - 2015 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TAI NẠN CÔNG TRÌNH BIỂN DI ĐỘNG CHƢƠNG CƠ SỞ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TAI NẠN CHƢƠNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TAI NẠN CHO GIÀN KHOAN ĐẠI HÙNG 01 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG MỞ ĐẦU TÍNH BỨC THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bài toán tính toán ổn định tai nạn tàu thủy sử dụng phƣơng pháp xác suất để giải đáp ứng đƣợc yêu cầu Công ƣớc Quốc tế Tuy nhiên toán tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm áp dụng phƣơng pháp xác suất chƣa thấy đƣợc công bố Việt Nam Việc nghiên cứu quy định IMO toán tính ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm cần thiết trong giai đoạn MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Hiểu áp dụng có hiệu phƣơng pháp tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm phù hợp với yêu cầu Quy phạm Công ƣớc quốc tế SOLAS74-Bổ sung sửa đổi ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Đối tƣợng nghiên cứu: Các giàn khoan bán chìm áp dụng tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm ĐH01 Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng phƣơng pháp xác suất để giải toán ổn định tai nạn Các kết tính toán đƣợc hỗ trợ phần mềm AUTOSHIP PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài đƣợc thực phƣơng pháp lý thuyết có hỗ trợ phần mềm AUTOSHIP Đề tài có nội dung chính: - Giới thiệu chung phƣơng pháp tính toán ổn định tai nạn cho công trình biển di động - Xây dựng mô hình tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm - Áp dụng tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan Đại Hùng 01 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Đề tài xây dựng mô hình tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm áp dụng tính toán cho giàn khoan Đại Hùng 01 Kết nghiên cứu đề tài mẫu tính toán phục vụ cho việc tính toán thiết kế giàn bán chìm nói chung giàn khoan bán chìm nói riêng, tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Thiết kế tàu công trình khơi ngƣời có quan tâm tới ổn định tai nạn công trình CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TAI NẠN CÔNG TRÌNH BIỂN DI ĐỘNG 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI Trƣớc đây, việc tính toán ổn định tai nạn cho tàu công trình biển di động theo phƣơng pháp áp dụng công thức giải tích Ngày (10-19/05/2005) IMO thông qua nghị MSC.194(80), có nội dung sửa đổi bổ sung chƣơng II-1 SOLAS 74 ổn định tai nạn, xây dựng mối quan hệ phân khoang ổn định tai nạn dựa quan điểm xác suất Thi hành ngày 1/1/2009 Hiện nay, giới, phần mềm chuyên dụng nhƣ: Tribon, Autoship, Napa v.v đƣợc sử dụng để tính toán ổn định tai nạn theo tiêu chuẩn SOLAS 74 với bổ sung, sửa đổi 2010 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC Hiện nƣớc ta, việc tính toán ổn định tai nạn đƣợc áp dụng cho tất loại tàu hàng có chiều dài L1 ≥ 80 m tuân thủ đầy đủ qui định SOLAS 74 với bổ sung, sửa đổi 2010 Tuy nhiên, việc áp dụng lý thuyết xác suất vào việc giải toán ổn định tai nạn cho công trình biển di động chƣa thấy đƣợc công bố Với mong muốn đƣợc đƣa sở lý thuyết phƣơng pháp xác suất tính ổn định tai nạn cho tàu nhƣ công trình biển di động áp dụng để đƣa lộ trình giải cụ thể CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TAI NẠN 2.1 Quy định chung Những yêu cầu ổn định tai nạn phần dƣới đƣợc áp dụng với tàu có chiều dài từ 80 m trở lên đƣợc áp dụng cho việc tính toán ổn định tai nạn công trình biển di động cách hợp lý Cơ sở tính toán ổn định tai nạn công trình biển di động lý thuyết xác suất áp dụng cho ổn định tai nạn tàu thủy Yêu cầu: A≥R A: Hệ số phân khoang đạt đƣợc R: Hệ số phân khoang yêu cầu 2.2 Tính toán hệ số R Trong trƣờng hợp Ls ≥ 100 m thì: 𝑹=𝟏− 𝟏𝟐𝟖 𝑳𝑺 +𝟏𝟓𝟐 2.3 Tính toán hệ A 𝑨 = 𝟎 𝟒𝑨𝑺 + 𝟎 𝟒𝑨𝑷 + 𝟎 𝟐𝑨𝒍 Trong đó: 𝑨 = 𝒑𝒊 𝒔𝒊 (đƣợc xđ từ trƣờng hợp tai nạn) i: Chỉ số tƣơng ứng với khoang nhóm khoang tính toán, pi: Xác suất ngập khoang, si: Xác suất ngập an toàn 2.4 Quy tắc tính toán hệ số pi 2.4.1 Phân chia khu vực thiệt hại theo chiều dài Với mục đích tính toán số phân khoang thực A, chiều dài LS tàu đƣợc phân chia làm khu vực tai nạn riêng biệt (damage zone) Không có quy tắc việc phân chia, ngoại trừ yêu cầu LS theo định nghĩa Tuy nhiên, lựa chọn cách phân chia thích hợp điều quan trọng để thu đƣợc giá trị A lớn 3.2 Tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan ĐH01 Bước Tính toán ÔĐ nguyên vẹn cho ĐH01 trang thái quy định Bước Tính toán A R theo SOLAS 74 bổ sung, sửa đổi Hai số đƣợc tính toán mớn nƣớc yêu cầu SOLAS 74, mớn nƣớc:  Mớn nƣớc phân khoang Ts = 21.336 m  Mớn nƣớc tàu không Tl=5.180 m  Mớn nƣớc trung gian Tp = Tl + 0.6(Ts-Tl) = 14.874 m Bước Kiểm tra điều luật bổ sung “Cross flooding” (Bỏ qua) Bước Tính toán lại tƣ ổn định cho giàn khoan Đại Hùng 01 trƣờng hợp tai nạn giả định Bước Thiết lập sơ đồ kiểm soát tai nạn cho giàn khoan ĐH 01 3.2.3 Phân chia khu vực tai nạn theo chiều dài Ls ZONE ZONE ZONE ZONE ZONE ZONE ZONE ZONE Ls = 108,2 m Hình 3.7 Phân chia vùng tai nạn cho giàn ĐH01 ZONE 3.2.5 Tính toán ổn định tai nạn Tính toán số phân khoang đạt Chỉ số phân khoang đạt đƣợc A = 0.4908 Tính số phân khoang yêu cầu Chỉ số phân khoang yêu cầu: 𝑅 = 0.002 + 0.006𝐿𝑆 = 0.4631 Nhƣ A = 0.4908 > R = 0.4631, tức số phân khoang đạt đƣợc lớn số phân khoang yêu cầu theo quy định IMO 3.2.6 Tính toán ổn định tai nạn cho số trường hợp Trường hợp thủng két ST02.S (Chiều chìm phân khoang) PT20 ER.P PT15 ER.P ER.S PT19 PT13 PT11 PT16 PT18 PT09 PT07 PT05 PT03 PT14 PT12 PT10 PT08 PT06 PT04 PT02 PT15 PT13 PT11 PT09 PT07 PT05 PT03 ST15 ST13 ST11 ST09 ST07 ST05 ST03 ST14 ST12 ST10 ST08 ST06 ST04 ST02 PT01 PT01 ST01 Tƣ giàn khoan 3.2.6 Tính toán ổn định tai nạn cho số trường hợp Trường hợp thủng két ST10.S (Chiều chìm phân khoang) M/n mũi Heel stbd 5.17 độ GM(Solid) 6.201 m M/n 21.136 m Equil Yes F/S Corr 0.000 m M/n đuôi 22.367 m Wind 50.0 kn GM(Fluid) 6.201 m Trim aft 2.45/108.20 Wave No KMT 19.684 m LCG 0.286a m VCG 13.510 m TPcm 3.26 19.906 m Các giới hạn Min/Max Thực tế Pass (1) GZ lớn 30 độ >0.500 m 3.676 3.176 Yes (2) GM cân >0.300 m 7.860 7.560 Yes (3) Góc nghiêng tĩnh 7.00 độ 51.93 44.93 Yes 3.2.9 Sơ đồ kiểm soát tai nạn Sự cố tai nạn Cảnh báo chung: Cung cấp thông tin tới toàn sĩ quan vận hành người liên quan Đóng cửa kín nước, miệng khoang hàng phận kín thời tiết van Kiểm tra mức độ tai nạn kiểm tra dung tích két Tính toán mức độ ngập khoang Yes Công suất bơm > Mức độ ngập khoang No Tính toán trạng thái cuối No Nước ngừng tràn vào khoang Tiếp tục bơm 3.2.9 Sơ đồ kiểm soát tai nạn No Nước ngừng tràn vào khoang Tính toán lượng nước dằn để cải thiện tư Điều chỉnh chất lỏng, kiểm tra kết Thông báo tình trạng thời tới lực lượng bảo vệ bờ biển quan liên quan Nhận xét Dựa mô hình tính toán kết đƣa ra, ta thấy số trƣờng hợp tai nạn yêu cầu ổn định tƣ giàn khoan Đại Hùng 01 không đảm bảo yêu cầu theo luật Đối với trƣờng hợp tai nạn không thỏa mãn điều kiện theo luật ta phải đƣa phƣơng án dằn nhằm thay đổi tƣ giàn cách hợp lý KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết thu đƣợc từ đề tài nghiên cứu Đề tài tổng hợp đƣợc yêu cầu SOLAS 74 với sửa đổi bổ sung 2010 quy định tính toán ổn định tai nạn theo phƣơng pháp xác suất Ngoài ra, đề tài đƣa mô hình toán học tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm nói chung tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm Đại Hùng 01 nói riêng theo quy định IMO Đã áp dụng AUTOSHIP để tính toán ổn định tai nạn cho ĐH01 Những nghiên cứu kết đề tài tài liệu tham khảo để tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm có kiểu kiến trúc kết cấu gần giống với giàn khoan bán chìm Đại Hùng 01 Kiến nghị hƣớng phát triển đề tài Mặc dù có cố gắng trình làm luận văn, nhiên, toán tính toán ổn định tai nạn theo SOLAS 74 với sửa đổi bổ sung 2010 tƣơng đối phức tạp Tác giả cần thêm nhiều thời gian để nghiên cứu sâu sắc lĩnh vực Trong thời gian tới, tác giả tham khảo thêm kết tính toán thực tế đƣợc tổ chức đăng kiểm uy tín giới chấp thuận tiếp tục cập nhật nội dung để hoàn thiện toán tính toán ổn định tai nạn cho giàn bán chìm Với hƣớng nghiên cứu đề tài có tính ứng dụng cao cho kết tính toán xác so sánh đƣợc kết nghiên cứu với kết tính toán đƣợc tổ chức đăng kiểm công nhận TÀI LIỆU THAM KHẢO [9] Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Viện Cơ học (2003), Cơ sở khoa học cho việc xây dựng hoàn thiện TCVN công trình biển di động, Hà Nội [11] The International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974 (SOLAS1974) [12] Revised guidance to the master for avoiding dangerous situations in adverse weather and sea conditions, IMO (2007) [13] Interim explanatory notes to the solas chapter II-1subdivision and damage stability regulations, IMO (2007) [14] Stability calculations for Jack-up and semi-submersible, J A Van Saten, Washington (1986) [15] Dai Hung 01 Project, Petrol Vietnam (2009) [16] Subdivision and damage stability of ships, M Pawlowski, Gdansk, (2004) [17] Rules for MODU, ABS (2012) [18] Rules and classification for offshore structures, BV (2013) Chân thành cám ơn lắng nghe Thầy, Cô bạn! ... cứu: Các giàn khoan bán chìm áp dụng tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm ĐH01 Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng phƣơng pháp xác suất để giải toán ổn định tai nạn Các kết tính toán đƣợc... ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm áp dụng tính toán cho giàn khoan Đại Hùng 01 Kết nghiên cứu đề tài mẫu tính toán phục vụ cho việc tính toán thiết kế giàn bán chìm nói chung giàn khoan bán. .. hình tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan bán chìm - Áp dụng tính toán ổn định tai nạn cho giàn khoan Đại Hùng 01 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Đề tài xây dựng mô hình tính toán ổn