Løfteoperasjoner gjennom havoverflaten

Abstract

I forbindelse med offshore løfteoperasjoner senkes/heves ofte lasten gjennom havoverflaten. I disse tilfellene utsettes lasten og løfteutstyret for et komplisert lastbilde. IMT ved NMBU ønsker å øke kompetansen vedrørende slike løfteoperasjoner og initierte derfor denne masteroppgaven Målet med denne oppgaven er å fremskaffe kunnskap om de hydrodynamiske kreftene som oppstår når løft gjennom havoverflaten skal gjennomføres. Videre skal beregningene forankres i relevant regelverk og det skulle utarbeides eksempler som anvender relevante standarder. Det ble utført en litteraturstudie for å fremskaffe relevante standarder og bakgrunnsstoff på området. Deretter ble det funnet frem til ressurspersoner på området og utført en dataanalyse på materialet tilegnet fra en av disse. DNV (Det Norske Veritas) har utgitt en «Recomended Practice» [8] om temaet. Der presenteres en forenklet metode for beregninger ved løft gjennom havoverflaten, denne ble lagt som basis for oppgaven. Arbeidet med å forstå beregningsmetoden var tidkrevende, det krevde et omfattende teorigrunnlag og kartlegging av nødvendig data. Hensikten med DNV’s forenklede metode er å finne tillate sjøforhold for låring av lasten. Det ble satt to kapasitetskrav: 1. De hydrodynamiske kreftene skal ikke overstige 90% av den statiske vekten. 2: Og/eller DAF-verdien skal ikke være større enn 2,0. DAF-verdien er et benevningsløst tall som brukes for å sjekke kapasiteten til kranen. Hovedutfordringen for å lage et talleksempel ble å finne RAO-data (Response Amplification Operator) for et skip. Håvard Vollset Lien ved bedriften Skipsteknisk AS var behjelpelig, og sendte nødvendig data for skipet Edda Flora [26] [28]. Lasten det er gjort beregninger for er et 10m langt rørstykke. Tre forskjellige lasttilfeller ble identifisert, og et gjeldende bølgespekter det skulle gjøres beregninger for. Ved beregningen av skipsbevegelsene viste det seg at en måtte ha bølgehellingen (wave slope). Dette presenterer ikke DNV, og det ble gjort en omfattende undersøkelse for å finne en gjeldende metode. Resterende beregninger for alle bølgehøyder og perioder er gjort i eget regneark. Rapporten beskriver altså relevant terminologi og gir også nødvendig teori- og datagrunnlag for å kunne utføre en beregning etter DNV’s forenklede metode.

In conjunction with offshore lifting operations, the load is often lowered/raised through the water surface. In these cases, the load and lifting equipment are exposed to a complicated combination of forces. IMT at NMBU wishes to increase the knowledge regarding these lifting operations and initiated this master thesis. The main purpose is to acquire knowledge about the hydrodynamic forces that occurs when lifting through the water surface. Further, the calculations must applicate the relevant regulations, and examples using relevant standards should be created. A study in literature were performed to acquire relevant standards and background information regarding the subject. Then people of resource on the subject were identified, and a data analysis on material given form one of these was performed. DNV (Det Norske Veritas) has published a “Recommended Practice” [8] regarding the subject. It presents a simplified method for calculations when lifting through the water surface, this made the foundation of the thesis. The work of understanding the method was time consuming, it took extensive background knowledge and identifying which data was required. The main purpose of DNV’s simplified method is finding allowable sea-states for lowering the load. Two capacity criteria’s were established: 1. The hydrodynamic forces shall not exceed 90% of the static weight. 2. And/or the DAF-value must be less than 2,0. The DAF-value is a unit less number, which is used for checking the capacity of the crane. The main challenge when creating an example was finding RAO-data (Response Amplification Operator) for a ship. Håvard Vollset Lien at the company Skipsteknisk AS was helpful, and sent necessary data for the ship Edda Flora [26] [28]. The load calculated is a 10m long pipe. Three different load cases were identified, and a wave spectrum for the calculations. When calculating ship movements the wave slope proved necessary. DNV does not provide this, so extensive research was required before finding an applicable method. A calculation is conducted for one wave height and period to show an example of “how it’s done”. The remaining calculations for all wave heights and periods are performed in a spreadsheet. The thesis describes relevant terminology and gives the necessary theory- and data-foundation to perform a calculation according to DNV’s simplified method.