Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường nghiên cứu lập phương án hạ thủy cho tàu dịch vụ dầu khí psv3000 tại đường triền hạ thủy dọc 50000t của công ty đóng tàu hạ long

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐÓNG TÀU THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU LẬP PHƯƠNG ÁN HẠ THỦY CHO TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ PSV3000 TẠI ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐÓNG TÀU

THUYẾT MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU LẬP PHƯƠNG ÁN HẠ THỦY CHO TÀU DỊCH

VỤ DẦU KHÍ PSV3000 TẠI ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC

50000T CỦA CÔNG TY ĐÓNG TÀU HẠ LONG

Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN GIA THẮNG

Thành viên tham gia:

Hải Phòng, tháng 4/2016

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu 1

2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu, kết cấu của công trình nghiên cứu 2

5 Kết quả đạt được của đề tài 2

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ PSV3000 3

1.1 Thông số cơ bản của tàu 3

1.2 Bố trí chung của tàu 3

1.3 Bố trí khoang két tàu dịch vụ dầu khí PSV3000 6

1.4 Trọng lượng tàu không của tàu 7

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC HẠ THỦY VÀ ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC 50000T CỦA CÔNG TY ĐÓNG TÀU HẠ LONG 9

2.1 Bố trí đường triền hạ thủy dọc 9

2.2 Chiều sâu vùng nước hạ thủy 12

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HẠ THỦY CHO TÀU PSV3000 TRÊN ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC 50000T CỦA CÔNG TY ĐÓNG TÀU HẠ LONG 13

3.1 Mớn nước hạ thủy 13

3.2 Trọng lượng hạ thủy 13

3.3 Tư thế tàu và các thiết bị hạ thủy ở trạng thái nổi hoàn toàn 16

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

3.7 Tính toán hạ thủy cho các phương án dằn 22

3.8 Phương án bổ sung lực nổi phía mũi nhờ gắn thêm ponton 24

KẾT LUẬN 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHỤ LỤC 31

1 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 1 (không có Ponton) 31

2 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 2 (không có Ponton) 32

3 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 3 (không có Ponton) 33

4 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 4 (không có Ponton) 35

5 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 2 (có Ponton) mực nước 3.5m 36

6 Kết quả tính toán hạ thủy cho phương án 2 (có Ponton) mực nước 3.6m 39

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Hình 8: Phân bố trọng lượng thân tàu trên các dầm đỡ mũi (lái) 20 Hình 9: Mô phỏng tàu, máng trượt, dầm ngang mũi, dầm ngang lái 22 Hình 10: Mô phỏng tàu, máng trượt, dầm ngang mũi – lái, và Ponton mũi 24

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Tàu dịch vụ dầu khí PSV3000 có đặc điểm thượng tầng, buồng máy đều đặt ở khu vực mũi, hình dáng đáy tàu phía lái được cất chéo để giảm hiện tượng slamming Với đặc điểm này, tàu sẽ có tư thế chúi mũi khi xuống nước Đây là đặc điểm rất khác biệt so với các tàu hạ thủy thông thường

Loạt series tàu dịch vụ dầu khí PSV3000 do Darmen đặt đóng tại Công ty đóng tàu Hạ Long là loạt sản phẩm đầu tiên của Công ty cho loại tàu này Do Công ty không

có Âu tàu, mặt khác đường triền hạ thủy ngang nhờ hệ thống xe gòng đang được sử dụng để thi công series tàu khác, do đó Công ty phải tiến hành hạ thủy tàu trên đường triền hạ thủy dọc 50000T của Công ty Việc hạ thủy trên đường triền dọc 50000T cho tàu có tư thế chúi mũi chưa từng được thực hiện tại Công ty đóng tàu Hạ Long

Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu để đưa ra phương án hạ thủy an toàn cho tàu và

hệ thống chân vịt đạo lưu của tàu trên đường triền hạ thủy dọc 50000T là một vấn đề hết sức cấp thiết

2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Bài toán tính toán hạ thủy tàu trên đà trượt máng trượt đã được nghiên cứu và trình bày trong nhiều tài liệu ([1], [2], [3]) Tuy nhiên, khi áp dụng lý thuyết vào thực

tế, mỗi bài toán tính toán hạ thủy đều có những đặc điểm riêng biệt do sự khác biệt về hình dạng tàu, trọng lượng hạ thủy, vùng nước, mực nước hạ thủy, …

Đối với đường triền hạ thủy dọc 50000T của Công ty đóng tàu Hạ Long, từ trước tới nay, Công ty chỉ sử dụng để hạ thủy cho các tàu hàng có trọng lượng phía lái lớn (tàu chúi lái ở trạng thái cân bằng) Việc hạ thủy cho tàu dịch vụ dầu khí có trọng lượng phía mũi lớn (tàu chúi mũi ở trạng thái cân bằng) chưa từng được thực hiện ở Công ty đóng tàu Hạ Long

Đối với các tàu dịch vụ dầu khí tương tự như tàu PSV3000, Công ty VARD Vũng tàu đã và đang sử dụng phương pháp hạ thủy nhờ âu tàu, đây là phương pháp hạ thủy rất an toàn và tiện lợi

Hiện chưa thấy có nghiên cứu tính toán hạ thủy tàu có trọng lượng phía mũi lớn trên đường triền hạ thủy dọc nhờ đà trượt máng trượt được công bố

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Xây dựng phương án hạ thủy cho tàu dịch vụ dầu khí PSV3000 trên đường triền

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

4 Phương pháp nghiên cứu, kết cấu của công trình nghiên cứu

Đề tài được thực hiện sử dụng phương pháp phân tích, đánh giá kết quả của các trường hợp tính toán, từ đó đề xuất phương án hạ thủy an toàn

Kết cấu của đề tài cụ thể như sau:

Mở đầu

Chương 1: Giới thiệu về tàu dịch vụ dầu khí PSV3000,

Chương 2: Giới thiệu về khu vực hạ thủy và đường triền hạ thủy dọc 50000T của

Công ty đóng tàu Hạ Long Chương 3: Tính toán lựa chọn phương án hạ thủy cho tàu PSV3000 trên đường

triền hạ thủy dọc 50000T của Công ty đóng tàu Hạ Long

Kết luận

5 Kết quả đạt được của đề tài

Đề tài đã tổng hợp, phân tích các phương án hạ thủy và đề xuất được phương án

hạ thủy an toàn

Đề tài góp phần khẳng định năng lực thi công đóng tàu của Công ty đóng tàu Hạ Long, cũng như khả năng vận dụng linh hoạt trang thiết bị sẵn có để thi công các sản phẩm tàu không phải là những sản phẩm truyền thống của Công ty

Đề tài là một tài liệu tham khảo thiết thực phục vụ cho sinh viên ngành Thiết kế thân tàu thủy, cũng như ngành Đóng mới và sửa chữa tàu thủy trong quá trình học các học phần Công nghệ đóng tàu

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ PSV3000

1.1 Thông số cơ bản của tàu

Chiều dài giữa 2 đường vuông góc 74.8 m

Chiều cao mạn ở vị trí sườn giữa 7.50 m

Tốc độ ở chiều chìm làm dịch vụ 13.5 hải lý

Trọng tải tại chiều chìm mùa hè 3500 t

1.2 Bố trí chung của tàu

Trên boong chính (cách chuẩn đáy 7500mm):

- Từ Sn-5 đến Sn76: Là khu vực sàn công tác

- Từ Sn76 đến Sn107: Là khu vực buồng ở

- Từ Sn107 đến mũi: Là két dằn mũi

Trên boong A (cách chuẩn đáy 10300mm):

- Từ Sn76 đến mũi: Khu vực thượng tầng buồng ở của thuyền viên

Trên boong B (cách chuẩn đáy 13100mm):

- Từ Sn76 đến Sn105: Là khu vực thượng tầng buồng ở của thuyền viên

- Từ Sn105 đến mũi: Là khu vực bố trí tời neo

Trên boong C (cách chuẩn đáy 15900mm):

- Từ Sn76 đến Sn100: Là khu vực thượng tầng buồng ở của sỹ quan

Boong lầu lái (cách chuẩn đáy 18600mm) nằm từ Sn74 đến Sn99

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Hình 1: Bố trí chung tàu dịch vụ dầu khí PSV3000 (bản vẽ 01)

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

1.3 Bố trí khoang két tàu dịch vụ dầu khí PSV3000

Hình 3: Bố trí khoang két tàu dịch vụ dầu khí PSV3000

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

STT Vị trí Tên két Dung tích Trọng tâm

5 Từ Sn-2 đến Sn10

(mạn phải)

Két nước ngọt 63 64.547 5.965 3.243

Bảng 1: Bảng thông số các két dằn phía lái tàu dịch vụ dầu khí PSV3000

1.4 Trọng lượng tàu không của tàu

Số liệu về phân bố trọng lượng tàu không của tàu được lấy từ tài liệu do Công ty đóng tàu Hạ Long cung cấp, cụ thể như sau:

Trọng lượng tàu không của tàu: 2211.001 t

Tọa độ trọng tâm của tàu:

TCG 0.006 m (chiều dương ở mạn phải)

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Hình 4: Phân bố trọng lượng tàu không tàu dịch vụ dầu khí PSV3000

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC HẠ THỦY VÀ ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC 50000T CỦA CÔNG TY ĐÓNG TÀU HẠ LONG 2.1 Bố trí đường triền hạ thủy dọc

- Chiều cao tanh đà (tính từ mặt triền) 0.85 m

- Độ cao mặt tanh đà tại cuối đường triền 0.65 m (so với mực nước 0)

- Chiều cao từ đáy tàu tới mặt đường triền 1.830 m

- Khoảng cách từ Sn0 đến mút cuối đường triền 58.168 m

- Khoảng cách từ vị trí đặt khóa cò đến mút cuối đường triền 90.236 m

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Hình 5: Bố trí tàu trên đường triền hạ thủy dọc 50000T (bản vẽ 01)

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

2.2 Chiều sâu vùng nước hạ thủy

Hình 7: Chiều sâu vùng nước hạ thủy

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HẠ THỦY CHO TÀU PSV3000 TRÊN ĐƯỜNG TRIỀN HẠ THỦY DỌC 50000T CỦA

CÔNG TY ĐÓNG TÀU HẠ LONG 3.1 Mớn nước hạ thủy

Tàu PSV3000 được dự kiến hạ thủy trước trong khoảng từ tháng 2/2016 đến tháng 5/2016 Tra bảng thủy triều năm 2016 tại khu vực hạ thủy của Công ty đóng tàu Hạ Long ta được bảng tổng hợp các ngày, giờ có mực nước lớn như sau:

STT Ngày Mực nước lớn nhất (m) Giờ

Bảng 2: Thống kê mực nước lớn thủy triều năm 2016 tại khu vực hạ thủy

Do đó, việc tính toán hạ thủy sẽ được tiến hành ở các mớn nước 3.3m, 3.5m, 3.6m và trên cơ sở đó lựa chọn phương án an toàn

ITEMS LCG VCG TCG Weight M X M Z M Y

Dầm đỡ lái 01C 6.228 -0.502 0.000 14.400 89.683 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 02C 8.569 -0.502 0.000 14.400 123.394 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 03C 10.909 -0.502 0.000 14.400 157.090 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 05C 15.591 -0.502 0.000 14.400 224.510 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 07C 20.273 -0.502 0.000 14.400 291.931 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 08C 22.974 -0.502 0.000 14.400 330.826 -7.229 0.000 Dầm đỡ lái 09C 26.028 -0.502 0.000 14.400 374.803 -7.229 0.000 Dầm đỡ mũi 16C 58.104 -0.509 0.000 17.000 987.768 -8.653 0.000 Dầm đỡ mũi 17C 63.227 -0.509 0.000 17.000 1074.859 -8.653 0.000 Dầm đỡ mũi 18C1 67.558 -0.509 0.000 17.000 1148.486 -8.653 0.000 Dầm đỡ mũi 18C2 70.262 -0.509 0.000 20.500 1440.371 -10.435 0.000

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Máng trượt 17S 63.227 -0.791 0.000 6.350 401.491 -5.023 0.000 Máng trượt 17P 63.227 -0.791 0.000 6.350 401.491 -5.023 0.000 Máng trượt 18S 68.800 -0.791 0.000 6.350 436.880 -5.023 0.000 Máng trượt 18P 68.800 -0.791 0.000 6.350 436.880 -5.023 0.000

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

3.3 Tư thế tàu và các thiết bị hạ thủy ở trạng thái nổi hoàn toàn

Floating Status

TCG (m)

VCG (m)

TCG (m)

VCG (m)

Displacer Status

(MT)

LCB (m)

TCB (m)

VCB (m)

Eff /Perm

Dầm đỡ mũi 18C2 Intact 1.015 8.54 32.720f 0.000 -0.509 0.985

DEKEMTDNL2.P Intact 1.015 0.13 26.633a 4.462p -0.655 0.985

Bảng 4: Chiều chìm cần thiết tại mép sau máng trượt 18P/S

Với tư thế tàu khi nổi hoàn toàn (mớn nước mũi là 3.44m), tàu sẽ bị nhảy mũi tối thiểu 3.44 – 1.97 = 1.47 m (ứng với mớn nước cao nhất 3.6 m), điều này không có lợi cho quá trình hạ thủy

Để giảm hiện tượng này có thể thực hiện các biện pháp sau đây:

- Giảm khối lượng hạ thủy phía mũi

- Dằn phía lái tàu để giảm chiều chìm mũi

- Tăng lực nổi phía mũi nhờ gắn thêm phao (túi khí), bịt lỗ chân vịt mũi

- Tiến hành đồng thời nhiều biện pháp trên

3.4 Trọng lượng hạ thủy có kể đến giảm trọng lượng phía mũi

Cân nhắc các hạng mục vùng mũi có thể để lại lắp ráp sau khi tàu đã hạ thủy tàu xuống nước, Công ty đóng tàu Hạ Long đã cung cấp số liệu phần dỡ bỏ khỏi trọng lượng tàu không như sau:

Trọng lượng ban

đầu 40.450 5.993 0.000 2521.428 101991.767 15110.670 0.000 Trọng lượng dỡ

bỏ phía mũi 55.073 9.348 0.118 -120.096 -6614.047 -1122.657 -14.171 Trọng lượng sau

dỡ bỏ khối lượng 39.719 5.825 -0.001 2401.332 95377.720 13988.013 -14.171

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

3.5 Tải trọng tác dụng lên các dầm đỡ mũi (lái)

Hình 8: Phân bố trọng lượng thân tàu trên các dầm đỡ mũi (lái)

Weight on Beam 2C Weight on Beam 3C Weight on Beam 5C

Weight on Beam 7C Weight on Beam 8C Weight on Beam 9C

Weight on Beam 16C Weight on Beam 17C Weight on Beam 18C1 Weight on Beam 18C2

STT Hạng mục Trọng lượng thân tàu tác dụng lên dầm đỡ (t)

Bảng 5: Trọng lượng thân tàu tác dụng lên các dầm đỡ mũi (lái)

Ở đây các trọng lượng tác dụng lên dầm đỡ đều nhỏ hơn tải trọng cho phép của dầm đỡ là 420t

3.6 Các phương án dằn lái

Việc dằn lái sẽ giảm độ nhảy mũi của tàu khi hạ thủy, tuy nhiên phải đảm bảo tải trọng tác dụng lên các dầm đỡ lái nhỏ hơn tải trọng cho phép của dầm đỡ lái là 420t

Ngoài ra, nếu việc dằn lái cũng có thể làm xuất hiện hiện tượng tàu quay quanh mút triền trong quá trình hạ thủy, vì vậy cần phải tính toán kiểm tra cụ thể cho từng phương án dằn lái

STT Hạng mục Trọng lượng Tải trọng tác dụng lên dầm đỡ lái (t)

3.7 Tính toán hạ thủy cho các phương án dằn

Việc tính toán hạ thủy được thực hiện bằng phần mềm Aveva Marine

Hình 9: Mô phỏng tàu, máng trượt, dầm ngang mũi, dầm ngang lái

Kết quả tính toán cho các phương án dằn ứng với mực nước 3.3m được tổng hợp ở bảng dưới đây:

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Két

P/án 1 Tank 66 61.619 2.97 3.18 1.398 78.018 376.19

Total 2462.3497

P/án 2 Tank 66 61.619

Tank 74 37.562

Tank 62 37.562

Total 2536.7279 2.74 3.56 1.175 661.697 322.718

P/án 3 Tank 66 61.619

Tank 74 37.562

Tank 62 37.562

Tank 63 64.547

Tank 64 64.547

Total 2662.983 2.37 4.12 0.824 ****** 230.745

P/án 4 Tank 66 61.619

Tank 63 64.547

Tank 64 64.547 2.57 3.81 1.015 ****** 282.71 Total 2587.859

Bảng 7: Tổng hợp kết quả tính toán cho các phương án dằn lái

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

xảy ra hiện tượng này Để giảm hiện tượng tàu xoay quanh mút triền, cũng như giảm độ nhảy mũi, cần chọn thời điểm hạ thủy ở các mực nước lớn hơn (3.5m, 3.6m)

3.8 Phương án bổ sung lực nổi phía mũi nhờ gắn thêm ponton

Với kết quả tính toán cho các phương án dằn ở trên, có thể thấy việc dằn lái mặc dù giúp giảm hiện tượng nhảy mũi, nhưng có thể dẫn đến hiện tượng tàu quay quanh mép triền (trường hợp phương án 3, 4)

Do vậy, để giảm hiện tượng nhảy mũi, cần có phương án bổ sung lực nổi phía mũi Giải pháp đưa ra là bố trí thêm các ponton được gắn vào các máng trượt 16P/S và 17P/S, cùng hạ thủy với tàu xuống nước Hình dáng, kích thước

và bố trí Ponton được đưa ra như sau:

Hình 10: Mô phỏng tàu, máng trượt, dầm ngang mũi – lái, và Ponton mũi

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Hình 12: Kết cấu Ponton 16S-P

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Kết quả tính toán cho phương án dằn 2 trong trường hợp gắn thêm Ponton phía mũi ứng với mực nước 3.5m, 3.6m được tổng hợp ở bảng dưới đây:

Ta thấy, độ nhảy trong trường hợp mực nước 3.6m đã giảm xuống 0.396m, giá trị áp lực lên cuối đường trượt là 71.235 t/m2 hoàn toàn thỏa mãn giới hạn

áp suất của mỡ bôi trơn (75 t/m2) Tải trọng tại mép máng trượt khi nổi lái là 264.909 t < tải trọng cho phép tác dụng lên dầm xoay mũi 1000 t

Do đó phương án dằn 2, trong trường hợp có gắn thêm Ponton mũi là phương án hạ thủy khả thi với mực nước hạ thủy an toàn là 3.6m

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

Kết quả tính toán của đề tài khẳng định khả năng hạ thủy trên đường triền

hạ thủy dọc 50000t của Công ty đóng tàu Hạ Long đối với các gam tàu không phải là các gam tàu hàng thông thường

Đề tài là một tài liệu tham khảo thiết thực cho các sinh viên chuyên ngành thiết kế thân tàu thủy, cũng như sinh viên ngành đóng tàu

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM