Tính toán bền hệ thống dây neo công trình biển bán chìm - Áp dụng cho điều kiện biển Việt Nam

Trong bài báo này, tác giả nghiên cứu, đánh giá ổn định bền động của hệ dây neo giàn bán chìm trong điều kiện biển Việt Nam. Mô hình bền động của hệ neo được tính toán, phân tích một cách đầy đủ trong miền thời gian bằng Module ANSYS - AQWA. Kết quả tính toán được áp dụng vào thiết kế hệ neo giàn bán chìm nói riêng và công trình biển di động nói chung.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán bền hệ thống dây neo công trình biển bán chìm - Áp dụng cho điều kiện biển Việt Nam THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Tính toán bền hệ thống dây neo công trình biển bán chìm. Áp dụng cho điều kiện biển Việt Nam Calculation of the dynamics mooring systems of semi-submersible oil platform. An applicaton to Vietnam’s sea conditions Nguyễn Hoàng Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, nguyenhoang.ctt@vimaru.edu.vnTóm tắt Trong bài báo này, tác giả nghiên cứu, đánh giá ổn định bền động của hệ dây neo giàn bánchìm trong điều kiện biển Việt Nam. Mô hình bền động của hệ neo được tính toán, phân tích mộtcách đầy đủ trong miền thời gian bằng Module ANSYS - AQWA. Kết quả tính toán được áp dụngvào thiết kế hệ neo giàn bán chìm nói riêng và công trình biển di động nói chung. Từ khóa: Bền, dây neo, bán chìm, công trình biển, Việt Nam, ổn định, tựa động…Abstract In this paper, the authors analyzed the dynamics mooring systems of semi-submersible oilplatform with Vietnam’s sea condition. Stability of mooring was fully analyzed by ModuleHydrodynamics Response-ANSYS AQWA on the full time. Result of calculating is used fordesigning semi-submersible. Keywords: Quasi-dynamics, total dynamics, mooring systems, semi oil platform, Pierson-Moskowitz.1. Đặt vấn đề Trong quá trình thiết kế công trình biển bán chìm, tính toán ổn định của công trình trong cácđiều kiện biển khác nhau là một bài toán hết sức phức tạp, nhất là đối với các công trình làm việc ởvùng nước sâu và trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Trong việc giữ ổn định công trình trong thờikỳ làm việc, hệ neo đóng một vai trò rất quan trọng. Dưới tác động của tải trọng môi trường: sóng,gió, dòng chảy,… hệ neo bị dao động liên tục, việc dao động này kết hợp với việc chuyển vị do lựctrôi dạt làm cho hệ neo bị căng, gọi là lực căng thiết kế. Khi tỷ số giữa lực đứt tới hạn và lực căngthiết kế lớn hơn hệ số an toàn trong tính bền của dây neo, khi đó hệ dây neo đạt ổn định bền. Hình 1. Cấu tạo chung của công trình biển bán chìmHỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 301 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 20162. Phương pháp luận để kiểm tra bền hệ thống neo của công trình nổi [1, 2] Phương trình chuyển động của công trình nổi như sau: .. .. .. ( M  +  ma ) U +  B U +  K U = Fexc (1) Trong đó: [M]: Ma trận khối lượng (ma trận quán tính); [ma]: Ma trận khối lượng nước kèm; [B]: Ma trận cản; [K]: Ma trận độ cứng của hệ, được xác định từ các đặc trưng thủy tĩnh của vật thể, độ cứng phụ thêm của hệ neo và của nước dằn; U, U’, U’’: Là các véctơ chuyển động, vận tốc và gia tốc chuyển động của giàn bán chìm; Fexc: Các lực tác động cưỡng bức đến từ sóng tới và sóng nhiễu xạ. Các ma trận khối lượng, ma trận nước kèm, ma trận cản nhớt được tính toán trong moduleANSYS-AQWA theo sơ đồ khối sau: Hình 2. Sơ đồ khối mô tả quy trình tính toán của module AQWA- ANSYS 17 Phản ứng X của kết cấu (RAO) dưới tác dụng của sóng ngẫu nhiên là tổng của tất cả cácphản ứng thành phần cấu thành ra sóng ngẫu nhiên đó tạo nên:  i ( - t + )  X (t ) =   a j f X ( j ,  )e t j  (2)  j =1  f X ( j ,  ) : Hàm truyền (phức) thứ j của phản ứng Xj của kết cấu. Động lực học của dây neo - Phân tích đầy đủ trong miền thời gian Phương pháp này được áp dụng cho việc neo giữ ở vùng nước sâu hoặc điều kiện thời tiếtrất khắc nghiệt. Trong phần nghiên cứu này, tác giả sử dụng module chương trình HydrodynamicsResponse - ANSYS - AQWA. Bước thời gian tính động là 0,02 giây là cần thiết để đạt được một tínhiệu đầu ra tốt của lực căng động của dây neo, thậm chí nó còn cần phải giảm thêm nữa đối vớitrường hợp rất đặc biệt.HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 302 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Hệ số an toàn trong tính bền của dây neo: TBr SF =   SF  (3) TD Trong đó: TBr là lực đứt tới hạn ...