| dc.description.abstract | Målet med denne masteroppgaven er å studere skipskollisjoner for en typisk FPSO. Skipene som kolliderer er, et standard og et is-forsterket, moderne offshore forsyningsskip, der FPSO side-regionen er utsatt for kollisjonen. Størrelsen på offshore forsyningsskipene har økt i løpet av de siste tiårene. Dette fører til høyere kollisjonenergier enn det som var sannsynlig tidligere. Konsekvensene av slike kollisjoner kan potensielt bli katastrofale, spesielt hvis FPSO-strukturen blir alvorlig skadet. De miljømessige følgene kan være enorme, i tillegg til de økonomiske og menneskelige faktorene. Det er derfor viktig å sikre at kollisjonsmotstanden for strukturen er tilstrekkelig.
Analysene utføres med elementmetode programvaren Abaqus Explicit. Tidligere arbeid innen skipskollisjoner er benyttet til å verifisere skipsmodellene som er benyttet, i tillegg til analytiske metoder. En forenklet koblet analysemetode benyttes i denne oppgaven, hvor de hydrodynamiske tilleggsmassene antas konstante. En koblet analyse betyr at den lokale strukturelle deformasjonen og de eksterne skipsbevegelsene analyseres samtidig. En ukoblet analyse som beregner disse to elementene separat blir også utført. FPSO strukturen er for alle analyser antatt fastholdt, ettersom skipsbevegelsene til FPSOen er antatt neglisjerbare.
For alle analyser antas det en kollisjonsenergi på 50MJ, og både rettvinklet og skrå kollisjoner blir analysert. Den maksimale gjennomtrengingen av FPSO-siden er funnet til å være 61% av den totale sidebredden. Dette er forårsaket av det is-forsterkede fartøyet for en rettvinklet kollisjon. Det konkluderes med at det ikke vil være et brudd i de indre side-platene; med andre ord, det vil ikke være katastrofale utslipp av hydrokarboner.
Offshore forsyningsskipet viser seg å ta opp mest av energien i kollisjonene. FPSOen tar på den andre siden opp mellom 20% og 40% av kollisjonsenergien. Når FPSOen blir truffet av det is-forsterkede fartøyet, blir mindre energi tatt opp av FPSOen, i forhold til når den blir truffet av et standard forsyningsskip. Den største skaden forårsaket av både gjennomtrenging og energiopptagelse, oppstår ved rettvinklede kollisjoner. Mindre energi blir tatt opp av strukturene for skarpere kollisjonsvinkler. For en kollisjonsvinkel på 45 grader, er skaden på FPSOen neglisjerbar når den blir truffet av det ikke-forsterkede forsyningsskipet.
Sammenligningen mellom koblede og frakoblede analyser viser at ukoblede analyser forutsier energiopptagelsen i tilfredsstillende grad. Gjennomtrengings-retningen viser derimot mer signifikante avvik. Spesielt for skarpere kollisjonsvinkler er det funnet store avvik. Begge disse funnene samsvarer godt med tidligere arbeid innen dette fagfeltet. | |
| dc.description.abstract | The objective of this master thesis is to study ship collisions for a typical FPSO. The striking vessels are, a standard and an ice-reinforced, modern offshore supply vessel, where the FPSO-side region is subjected to the impact. The size of the offshore supply vessels has increased for the last decades, which leads to higher collision energies than before. The consequences of such collisions have the potential to be catastrophic, especially if the FPSO is severely damaged. Environmental consequences can be colossal, in addition to economic and human factors. It is, therefore, essential to ensure that the structural collision resistance is sufficient.
The analyses are performed with the finite element software Abaqus Explicit. Previous work within this field of study and analytical methods are used for model verification. A simplified coupled analysis method is used, where the added mass factors are assumed constant. A coupled analysis means that the local structural deformation and the external rigid body dynamics are studied simultaneously. A decoupled analysis that separates these two elements is also performed in this thesis. The FPSO is for all analyses fixed, as it is assumed that these rigid body motions are neglectable.
For all analyses, an initial collision energy of 50MJ is assumed, and both head-on and oblique impacts are studied. It is found that the maximum penetration of the FPSO side is 61% of the total side-width, which is caused by the ice-reinforced vessel for head-on impact. It is concluded that there will be no rupture of the inner-side shell; in other words, there will be no catastrophic spill of hydrocarbons.
The offshore supply vessel is found to dissipate the majority of the energy in the collisions. In contrast, the FPSO usually dissipates between 20% and 40%. When struck by the ice-reinforced vessel, the FPSO is found to dissipate less energy than when struck by the standard bow. The most damage caused, regarding both penetration and energy dissipation, occurs for head-on impacts. The dissipated energy decreases for sharper impact angles. For an impact angle of 45 degrees, the damage to the FPSO is neglectable when struck by the standard offshore supply vessel.
The comparison between the coupled and decoupled analyses shows that the decoupled analyses predict the energy dissipation to a satisfying degree. The penetration path, on the other hand, show more significant deviations. Especially for sharper impact angles, notable deviations are found. Both these findings correspond well to earlier work within this field of study. | |
