Trong quá trình hạ thủy chân đế giàn khoan nếu không kiểm soát được chuyển động quán tính và khối chân đế chìm quá sâu sẽ xuất hiện chuyển động quay dẫn đến gây va đập với đáy biển làm ảnh hưởng đến độ bền và gây biến dạng công trình. Bài viết trình bày các bước tính toán điều kiện ổn định khi hạ thủy khối chân đế giàn khoan cố định.
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 Như vậy, áp lực thủy động sinh trình cấp tháo nước tương đối lớn, vận tốc dòng chảy lớn chênh lệch áp suất thuỷ tĩnh đầu cống dẫn lớn Để giảm áp lực thuỷ động u cầu dòng chảy khơng phân bố theo chiều dài buồng âu mà phân bố theo chiều rộng buồng âu trình cấp nước Do tổn thất dọc đường tổn thất cục bộ, áp lực thay đổi không ngừng dọc theo chiều dài buồng âu, nước chảy xa yếu Vì để đảm bảo cho cho lưu lượng dòng nước cấp tháo phân bố cửa yêu cầu cống dẫn dài phải có tiết diện khơng đổi cửa xả có tiết diện giảm dần đặn theo dọc chiều dài dòng chảy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bakker, Andre “Computational Fluid Dynamics.” Lecture - Classification of Flows N.p., 2006 Web 14 May 2012 [2] Đào Trọng Quyết, số nghiên cứu hệ phương trình g-navier-stokes hai chiều, Luận án tiến sỹ Tốn học, 2013; [3] V.V Balanin, Cơng trình buồng âu, Nhà xuất Giao thơng Vận tải Nga 1982; Ngày nhận bài: Ngày phản biện: Ngày duyệt đăng: 27/10/2016 14/11/2016 16/11/2016 TÍNH TỐN ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH KHI HẠ THỦY KHỐI CHÂN ĐẾ GIÀN KHOAN CỐ ĐỊNH CALCULATION OF STABILITY CONDITION OF FOOT BLOCK OF FIXED OFFSHORE PLATFORM DURING LAUNCHING THÁI HOÀNG YÊN Ban Quản lý dự án Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trong q trình hạ thủy chân đế giàn khoan khơng kiểm sốt chuyển động qn tính khối chân đế chìm sâu xuất chuyển động quay dẫn đến gây va đập với đáy biển làm ảnh hưởng đến độ bền gây biến dạng cơng trình Chính việc nghiên cứu tính toán điều kiện ổn định hạ thủy khối chân đế giàn khoan cố định cần thiết Trong báo tác giả trình bày bước tính toán điều kiện ổn định hạ thủy khối chân đế giàn khoan cố định Từ khóa: Chân đế, giàn khoan, chuyển động xoay, điều kiện ổn định Abstract In the process of launching foot block of fixed offshore platform, the uncontrolled inertia movements and over the sinking of foot block will lead to the rotation movement of the offshore platform, that results in collisions with the seafloor These will affect reliability and causes deformation of the offshore platform Therefore, the study of stable condition when launching of foot block is necessary In this paper, the author presents the calculation of stability condition of foot block of fixed offshore platform during launching Keywords: Foot block, offshore platform, rotation movement, stability condition Đặt vấn đề Quá trình hạ thủy giàn khoan chân đế (hình 1) biển thường gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn Kéo giàn khoan trượt mặt boong [2]; - Giai đoạn Trọng tâm khối chân đế chuyển động vượt bàn xoay; - Giai đoạn Giàn khoan chạm mực nước; - Giai đoạn Giàn khoan trượt xuống quay Trong giai đoạn quan trọng trình trượt bàn xoay chuyển động quán tính nước cấu tạo khối chân đế (KCĐ) có trọng tâm tâm không trùng đường thẳng, ổn định đứng nằm đường Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 39 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 thẳng qua trục tim KCĐ Do KCĐ chưa ổn định đúng, ln ln tồn ngẫu lực Dc KCĐ lực đẩy P gây Dưới tác dụng ngẫu lực KCĐ quay q trình chuyển động Hình Hạ thủy khối chân đế giàn khoan giai đoạn [2] Thiết lập điều kiện ổn định theo chuyển động quay hạ thủy khối chân đế giàn khoan Ta quy ước: chiều dương mô men lấy theo chiều kim đồng hồ, xét tác dụng mô men cho giai đoạn [1] Hình Sơ đồ hạ thủy khối chân đế giàn khoan giai đoạn Lấy mô men lực đẩy P lực trọng lượng Dc với đối điểm O trục bàn xoay ta có: M DC DC a; M P P.b (1) Trong đó: a, b cánh tay đòn lực trọng lượng lực đẩy khoảng cách thay đổi theo quãng đường mà KCĐ qua Do điểm đặt lực đẩy cách trọng tâm khoảng X C0 nên ta có: b a X C cos , vậy: M P P( a X C0 cos ) V (a X C0 cos ) (2) Từ phương trình (2) ta khảo sát vị trí mà ứng với KCĐ bắt đầu quay Để khảo sát phương trình (2) ta biến đổi sau: V V0 V Trong đó: (3) V0 thể tích phần chìm KCĐ bắt đầu trượt V thể tích gia tăng KCĐ trượt thêm xuống đoạn là: C cosa : góc hợp trục chân đế di chuyển thêm đoạn C với phương ngang; Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 40 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 V F C F a cos F tổng diện tích mặt cắt ngang quy đổi phần tử trụ ngập nước Thay vào (3) ta có: V V0 F cosa (4) Thay vào (4) vào (2) biến đổi ta phương trình thu gọn: F cos a ( V0 F X C0 Dc ).a V0 X C0 cos Trong đó: X C0 (5) khoảng cách tâm trọng tâm, X C0 X C X G với X C X G hoành độ tâm hoành độ trọng tâm Nếu lấy hệ trục toạ độ qua trọng tâm G ta có: n XC p x p i 1 i i (6) i Trong đó: xi pi khoảng lực đẩy phần tử thứ i, pi vi khoảng cách từ trọng tâm phần tử thứ i đến trục nằm ngang qua trọng tâm G Ta ý rằng: p v i Vi vk i Nên chọn trọng tâm G làm gốc hệ trục toạ độ ta có: n X XC XG XC C p x i 1 i i (7) vk Thay vào (7) vào (5) biến đổi ta được: n F cos a ( vk F Trong đó: vk p i 1 i vk n Dc ).a vi xi cos (8) i 1 thể tích tồn phần tử trụ tròn KCĐ, n số phần tử KCĐ ngập nước n Đặt: F A; ( VK F cos pi.i i 1 VK n Dc ) B; i.xi cos C i 1 Ta có phương trình (8) dạng: A.a2 + C = (9) Đây phương trình có hệ số dạng hàm Giải lặp cách cho giá trị a = a1, a2, an Ta xác định hệ số A, B, C tương ứng tìm giá trị a i thoả mãn phương trình (8) Qua tính tốn xác định khoảng cách khoảng cách từ trọng tâm G đến bàn xoay đoạn đường KCĐ di chuyển bắt đầu quay Để xét chiều quay KCĐ ta tính cho khoảng cách ai+1 ai-1 lân cận ai, biểu thức (8) có giá trị dương (+) KCĐ lên, giá trị âm (-) KCĐ bị chúi xuống Như từ phương trình (8) ta điều chỉnh quay để KCĐ lên trình hạ thuỷ thứ thứ cách xác định trước khoảng a i, sau điều chỉnh phao phụ nhằm thay đổi lại hệ số B, C biểu thức (8) mang giá trị dương (+) Ta thấy thơng thường KCĐ có chiều dài lớn độ sau nước vị trí hạ thuỷ đánh chìm Mặt khác lại cần có độ vượt T để di chuyển điều chỉnh vị trí Cho nên cần phải tạo quay KCĐ trước trình thứ Vì chuyển qua trình thứ giai đoạn chuyển động qn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 41 ... chuyển động quay hạ thủy khối chân đế giàn khoan Ta quy ước: chiều dương mô men lấy theo chiều kim đồng hồ, xét tác dụng mơ men cho giai đoạn [1] Hình Sơ đồ hạ thủy khối chân đế giàn khoan giai đoạn... KCĐ chưa ổn định đúng, ln ln tồn ngẫu lực Dc KCĐ lực đẩy P gây Dưới tác dụng ngẫu lực KCĐ quay trình chuyển động Hình Hạ thủy khối chân đế giàn khoan giai đoạn [2] Thiết lập điều kiện ổn định theo... giá trị a = a1, a2, an Ta xác định hệ số A, B, C tương ứng tìm giá trị a i thoả mãn phương trình (8) Qua tính tốn xác định khoảng cách khoảng cách từ trọng tâm G đến bàn xoay đoạn đường KCĐ di