Optimizing tank arrangement against sloshing loads for floating production storage and offloading unit

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Mikkola, Timo
dc.contributor.author Suistio, Harri
dc.date.accessioned 2014-10-03T07:09:12Z
dc.date.available 2014-10-03T07:09:12Z
dc.date.issued 2014-05-19
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14068
dc.description.abstract Sloshing is an important factor in FPSO vessel’s tank structure because the fluid surface varies constantly in a tank due to operation. When the fluid surface varies it may cause a situation, in which natural periods of the fluid and vessel meet. If that happens, sloshing is at it’s worst. The purpose of this thesis is to develop a concept design phase calculation procedure for sloshing analysis. The calculation procedure helps to optimize sloshing loads and to recognize when the sloshing pressure is a governing load in the vessel's tank structure. A solution to the research problem is an enumeration method coupled with motion analysis and closed-form analytical equations. The idea is to delimit all possible tank sizes and then optimizing a suitable tank size for the vessel. The basis for calculation of sloshing pressure is the approach from ABS classification society's rules and especially the terms which include acceleration and natural period. This improves the accuracy of results. The accurate acceleration and natural period terms are calculated using an AQWA LINE program which allows the calculation of exact acceleration and natural period values at each point on the vessel. The next step is to calculate sloshing pressure. The results show, that the method is feasible for concept design. Sloshing loads can be minimized reasonably without making the tank size too small. The case study vessel’s results show that sloshing loads are dominating loads when the tank length is large. In this case sloshing causes a large pressure peak on top of the tank structure. In other cases the governing load is hydrodynamic pressure. The case study vessel already has five tanks and the results show that it is an optimum solution for sloshing loads. The results are more accurate than the classification society rules results. The ABS equations acceleration and natural period terms are exact values. As a result, it can be said that the accuracy of these results are better because the acceleration and natural period values are vessel-specific in defined sea conditions. en
dc.description.abstract FPSO-aluksen tankkirakenteessa loiskunta on tärkeä tekijä, koska nestepinta vaihtelee tankissa jatkuvasti. Nestepinnan vaihtelusta voi seurata, että nesteen ja laivan ominaisperiodit kohtaavat. Tällöin loiskunta on pahimmillaan. Tässä työssä ongelmana on, että ei ole tietoa miten loiskekuormat tulisi laskea tarkasti FPSO aluksen tankissa konseptisuunnittelu vaiheessa ja miten suuria loiskekuormia tankissa esiintyy. Tämän työn tarkoituksena on kehittää konseptisuunnitteluun laskentamalli loiskepaineiden ja taajuuksien laskemiseksi aluksen tankissa. Tämän avulla pystytään optimoimaan loiskekuormat ja tunnistamaan milloin loiskinta on aluksen tankkirakennetta mitoittava kuorma. Tutkimusongelman ratkaisuna on enumeraatio menetelmän hyödyntäminen yhdistetynä laivan liikelaskentaan sekä analyyttisiin paine- ja ominaistaajuusmenetelmiin. Ideana on ensin rajata mahdolliset tankki koot ja tämän jälkeen optimoida alukselle sopiva tankin koko. Loiskekuormien laskennassa lähestymistapana on ABS luoki-tuslaitoksen analyyttiset menetelmät. Tarkentamalla luokituslaitoksen menetelmässä esiintyviä kiihtyvyys- ja ominaistaajuus-arvoja, voidaan luokituslaitoksen säännöillä laskettuja tuloksia parantaa. Tarkempien kiihty-vyysarvojen ja ominaistaajuus arvojen laskemiseen käytetään hyödyksi AQWA LINE ohjelmaa. Mallin avulla pystytään laskemaan tarkat kiihtyvyysarvot aluksen jokaisessa pisteessä. Oletuksena on, että nesteen kiihty-vyys on sama kuin aluksen kiihtyvyys samassa pisteessä. Laskemalla loiskepaineet erikokoisille tankeille, pystytään optimoimaan milloin loiskinta on tankkia mitoittava kuorma ja milloin tankin staattinen tai hydrody-naaminen paine on mitoittava kuorma. Tulokset osoittavat, että loiskekuormat pystytään minimoimaan järkevästi niin, ettei tankeista tule liian pieniä. Tutkimuskohteena olevan aluksen tulokset osoittavat, että tankin pituuden ollessa suuri, loiskinta aiheuttaa tankin ylärakenteisiin tankkirakennetta mitoittavan paineen. Muissa tapauksissa tankin hydrodynaaminen paine on tankin mitoittava paine. Tutkimuskohde aluksessa oli valmiiksi 5 tankkia ja tulosten perusteella tämä on optimi vaihtoehto loiskekuormien osalta. Aluksen loiskintakuormia on mietitty aluksen suunnittelussa. Luo-kituslaitoksen kaavoja on tarkennettu, jonka seurauksena saadaan tarkempia tuloksia aluskohtaisesti. fi
dc.format.extent 62+13
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Optimizing tank arrangement against sloshing loads for floating production storage and offloading unit en
dc.title Kelluvan tuotanto-, varasto- ja lastausaluksen tankkien lukumäärän optimointi loiskuntakuormille fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword sloshing en
dc.subject.keyword ABS en
dc.subject.keyword DNV en
dc.subject.keyword IACS en
dc.subject.keyword FPSO en
dc.subject.keyword tank structure en
dc.subject.keyword classification society en
dc.subject.keyword loiskunta fi
dc.subject.keyword ABS fi
dc.subject.keyword DNV fi
dc.subject.keyword IACS fi
dc.subject.keyword luokituslaitos fi
dc.subject.keyword FPSO fi
dc.subject.keyword tankkirakenne fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201410042687
dc.programme.major Meritekniikka fi
dc.programme.mcode K3005 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Romanoff, Jani
dc.programme Konetekniikan koulutusohjelma fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account