Strength based design of icebreaking platform supply vessels

Abstract

Collisions between Platform Supply Vessels (PSV) and offshore installations are a real risk in offshore oil production. Thereby there is a need to address the problem and one aspect is to minimize the consequences of the possible collisions.

This master’s thesis approaches the problem of collisions between Platform Supply Vessels (PSV) and offshore installations from the viewpoint of analytical analysis of absorption of collision forces. In this thesis, the focus is on ice breaking PSV:s. A theoretical framework is presented and an time efficient analytical calculation tool is created. This calculation tool calculates the force-deformation relationship of the vessel and the energy dissipated in the vessel via plastic deformations. The NORSOK standard is chosen as a reference for allowed forces.

A case study is conducted based on a built ice breaking PSV design and utilizing the created calculation tool. The design is modified to achieve more favorable energy dissipation properties.

The results indicate that the original vessel design studied does not comply with the requirements of strength based design set by NORSOK. The results for the modified design indicate that it has significantly better energy absorption properties and complies with the NORSOK force limits.

The calculation tool will be of great value in the development of future concepts since energy absorption properties can be considered early on in the design process.

Yhteentörmäykset palveluaslusten ja öljyntuotantotasanteiden välillä ovat todelli- nenriskioffshoreöljyntuotannossa. Tästäjohtuenonsyytätutkiaongelmakenttää ja minimoida mahdollisten yhteentörmäysten vaikutukset.

Tämä diplomityö tutkii palveluaslusten ja öljyntuotantotasanteiden yhteentör- mäyksiä ja niihin liittyviä voimia analyyttisellä menetelmällä. Tässä työssä keskitytään erityisesti analysoimaan jäätä murtavien palvelualusten muodon- muutosvoimia ja muodonmuutosenergiaa. Teoreettistä aineistoa tutkimalla rajataan ongelmakenttää ja luodaan laskentatyökalu, jonka avulla voidaan laskea laivan muodonmuutosvoimia ja muodonmuutos energia. Tässä diplomityössä NORSOK-standardi valittiin referenssi tasoksi sallituille muodonmuutosvoimille.

Suoritettiin tapaustutkimus perustuen kehitettyyn laskentatyökaluun ja jo rakennettuun jäätä murtavaan palvelualukseen. Alkuperäisen aluksen geometriaa muokattiin, jotta saavutettaisiin suotuisammat muodonmuutosenergiaominaisu- udet. Tutkimuksen tulokset osiottavat, että alkuperäinen geometria ylittää NORSOK standardin asettamat muodonmuutosvoimarajoitukset. Tulokset osoit- tavat myös, että muokatulla geometrialla on selkeästi paremmat muodonmuutos ominaisuudet ja se täyttää NORSOK-standardin asettamat vaatimukset.

Kehitetyllä laskentatyökalulla tulee olemaan arvoa tulevissa laivan konseptikehi- tysprojekteissa. Näissä työkalua voi hyödyntää niin, että jo aikaisessa vaiheessa huomioidaan muodonmuutosvoimat ja energianan absrbointiominaisuudet.