Flytestabilitet

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Cruiseskipet «Costa Concordia» med slagside i Italia i januar 2012.

Flytestabilitet er om hvordan en flytende innretning oppfører seg på sjøen. Manglende stabilitet kan føre til kantring eller synking.

Hovedbegreper[rediger | rediger kilde]

  • Tyngdepunktet (G) er angrepspunktet for vektresultanten. Tyngdepunktet fastsettes som et punkt med tre koordinater eller som et område. Tyngdepunktet vil varierer over tid på grunn av endring av last, ballastering og endringer i hvor personer ombord befinner seg. Når en definerer det som et område, er det som et område tyngdepunktet må holde seg innenfor for å ha tilstrekkelig stabilitet.
  • Oppdriftpunkt (O – engelsk B) er volumtyngdepunktet av fortrengt væskemengde.
  • Metasenteret (M) er skjæringspunktet mellom skipets en vertikal linje gjennom tyngdepunktet ved null krengning (ofte senterlinjeplanet på et skip) og vertikalen gjennom oppdriftspunktet ved små vinkler. Ved større vinkler brukes begrepet falskt metasenter. Når det ikke er krengning vil oppdriften og tyngde ha samme virkelinje. Når en får krengning vil oppdriftspunktet flytte seg, og det gir grunnlaget for beregning av metasenteret.
  • Metasenterhøyden (GM) er avstanden mellom tyngdepunktet og metasenteret. Metasenterhøyden brukes som et mål for intaktstabilitet.
  • Rettende arm (GZ) er horisontalavstanden mellom tyngdepunktet (G) og en vertikal linje gjennom oppdriftspunktet (O).
  • Høyden på tyngdepunktet (KG – engelsk VCG) er vertikalavstanden fra kjøl (K) til tyngdepunktet (G).

Kontroll av vekt og tyngdepunkt - deplasementsmåling og krengeprøver[rediger | rediger kilde]

Merking etter lastelinjekonvensjonen. Merking skal være permanent og på begge sider av fartøyet.

For flytende plattformer er det vanlig at en for å ha kontroll med vekter og tyngdepunkt:

  • under prosjekterings- og byggefasen har en tett vektoppfølging. Nøyaktige vektbestemmelser er vanskelige oppnå, men en får på denne måten et godt anslag av den endelige vekten. Det er laget en internasjonal standard for vektoppfølging.[1]
  • utfører vindmodellforsøk for å få pålitelige data til stabilitetsanalyser.
  • så nær fullførelse som mulig og ved større ombygginger, gjennomfører en krengeprøve for å bestemme vekt og plassering av tyngdepunkt. Ved krengeprøven krenges skipet eller plattformen en til fire grader, og en beregner ut fra målingene plasseringen av tyngdepunktet. Vekten bestemmes ut fra måling av deplasementet og bestemmes av Arkimedes lov.
  • under bruk fører en logg over alle endringer i vekt og plassering av alt større utstyr. Disse benyttes ved en daglig kontroll av stabiliteten der en i beregningene bruker maksimal dekkslast plassert i den mest ugunstige posisjonen.
  • hvert femte år foretar en deplasementsmåling for å undersøke om vekten har forandret seg. Ved forskjeller (typisk 1 % avvik) i lettskipsvekten avholdes ny krengeprøve.
  • tanker har peilesystemer som gjør det mulig å vise væskenivået i alle tanker som, når de fylles eller tømmes, virker inn på stabiliteten. Og som ved krengning viser væskenivået i de ballasttanker som er planlagt benyttet til å rette opp plattformen.
  • utvendig har indikatorer for dypgående i hvert hjørne av halvt nedsenkbare og oppjekkbare plattformer, og forut og akter for plattformer med skipsskrog.[2]

For å unngå at fartøyer har for mye last ombord og blir ustabil, skal de merkes i samsvar den internasjonale lastelinjekonvensjon[3], der merkingen viser største tillatte dypgang.

Fri overflate[rediger | rediger kilde]

Fri-overflateeffekten er en av flere mekanismer der et fartøy kan bli ustabilt og kantre. Det er når væsker eller last med liten intern friksjon som frø, grus eller knust malm som fungerer som væsker, skvalper eller beveger seg i et fartøys lasterom, dekk, eller tanker som følge av bevegelser i fartøyet.

I et fullastet fartøy motvirkes bevegelsene i fartøyet av et økende oppdriftsvolum av fortrengt sjøvann på den senkte siden. Hvis en masse inne i skipet beveger seg i retning av bevegelsesretningen av fartøyet, motvirker den rettende effekten dette ved å flytte tyngdepunktet mot senkte siden. Den fri-overflateeffekten kan bli et problem i et fartøy med delvis fulle lasterom, drivstoff- eller vanntanker. Om rommet bare er delvis fullt, vil væsken i rommet svare til fartøyets bevegelser. For eksempel om et fartøy ruller mot venstre, vil væsken bevege seg til venstre side, og dette vil flytte fartøyets tyngdepunkt mot venstre. Dette bremser fartøyets bevegelse tilbake til vertikal. Også store volumer av bevegelige væsker forårsaker betydelige dynamiske laster, som virker mot den rettende effekten. Når fartøyet er tilbake til vertikalposisjonen gjentas effekten på motsatt side. I tung sjø, kan dette forårsaker at hvert kast blir mer og mer ekstremt. Til slutt kan den bli større enn den rettende effekt og føre til en kantring.

Mens gjentatte svingninger i økende omfang ofte blir forbundet med fri-overflateeffekten, er de ikke en nødvendig betingelse. For eksempel fikk både SS Normandie, Deepwater Horizon og MS al-Salam Boccaccio 98, gradvis oppbygging av vann fra brannslokking, som forårsaket kantring i én sammenhengende bevegelse.

Jo høyere oppe væskebevegelser oppstår, dess farligere er de. For å redusere denne faren har lasteskip mindre avdelinger, i stedet for færre større. Det reduserer de frie overflateeffektene. Det å holde individuelle tanker enten tomme eller fulle er en annen måte å redusere effekten. Tanker eller rom som ikke er i fartøyets senterlinje er noe mindre utsatt for destabiliserende svingninger. Tilsvarende er trange rom på ytterpunktene fjernt fra senterlinjene mindre utsatt for å forårsake ustabilitet.

Noen fartøyer er utstyrt med antirulletanker som bremser hastigheten på vannet ved overføringer mellom babord og styrbord side av tanker. Dette er ment å ha en effekt helt motsatt av den fri-overflateeffekten. Noen fartøyer er utstyrt med aktive stabilitetssystemer, der en legger inn energi i systemet i form av pumper, hydrauliske stempler eller elektriske aktuatorer. Disse systemene omfatter systemer festet til siden av fartøyet, eller tanker der vann pumpes rundt for å motvirke bevegelse av fartøyet. Aktive stabilisator er normalt brukt til å redusere rulling for et fartøy i bevegelse. For et skip hvor ventiler er knyttet til innsluttet luftrom er lukket, vil kompresjonen av luftvolum øker den effektive hydrostatiske stivheten av skroget og reduserer dets hiv, pitch og rulleperioder. En kan da ha to ulike egenperioder for skipet. Dette er spesielt effektivt i rulling, der en kan dimensjonere slik at en får en betydelig endring i egenperioden. En kan da regulere egenperioden ut fra innkommende bølgeperiode. I tillegg vil væskebevegelser i den neddykkede delen av åpne tanker i tillegg gi viskøs dempning som reduserer bevegelsene ytterligere. Åpne bunntanker med innelukket luft på begge sider av et skip kan brukes til å redusere rullebevegelsne. Tankene gir likevel ikke reduksjon i hiv- eller pitch-bevegelsene. Det er fordi bølgelastene som forårsaker disse to bevegelsene er flere størrelsesordener større enn laster forårsaket av lufttankene. Tankene kan brukes aktivt eller passivt.[4]

Ballastering[rediger | rediger kilde]

Ballasten kan bestå av stein, grus, malm med stor egenvekt eller væsker som vann. Ballasten brukes for å unngå kantring. Væsker kan flyttes mellom tanker, til eller fra utsiden ved hjelp av et ballastsystem, som består av pumper, rør og ventiler. Plattformer er utstyrt med et pumpesystem som kan ballastere og deballastere enhver ballasttank under normale operasjons- og transittilstander.[5] Kontrollert gravitasjonsfylling av tanker tillates, men for å forebygge uheldige hendelser foretrekker noen å la all væske bli pumpet opp til dekket og derfra videre til den aktuelle tanken. Ved vannfylling av et hvert rom på oppjekkbare innretninger og et hvert rom i søylene eller pontongene på halvt nedsenkbare innretninger er ballastering fortsatt mulig.[6]

Ballastsystemet dimensjoneres slik at en har kapasitet til:[7]

  • å kunne bringe plattformen fra en hvilken som helst dypgang til dypgående for en sikker tilstand, i løpet av tre timer.
  • med alle pumpene intakte innen tre timer etter skade, å kunne bringe innretningen tilbake til en opprettet og styrkemessig akseptabel dypgående.
  • med en hvilken som helst pumpe ute av drift, å bringe plattformen tilbake til en opprettet og styrkemessig akseptabel dypgående.

For halvt nedsenkbare innretninger klarer en dette uten å ta inn ytterligere ballast. Motfylling kan vurderes brukt som operasjonelt tiltak.

Ballastsystemet er utstyrt med minst to uavhengige pumper slik at ballastering kan gjennomføres i tilfelle feil ved en hvilken som helst av pumpene. Ballastsystemet er også slik at ingen enkelt feil i systemet eller en operatørfeil kan føre til utilsiktet overføring av ballastvann fra en tank til en annen, eller utilsiktet fylling eller tømming av tanker. Nødkraften kan også betjene ballastsystemet.[8] Nødstoppfunksjonen isolerer eller kobler ut kraftforsyningen til fjernbetjeningssystemene og til pumpene, og ballastsystemet går til en sikker posisjon der ventiler stenges og pumper stoppes.[9]

Kontrollen med uttømming av ballastvann er regnet som en viktig miljøsak knyttet til forurensing og spredning av arter i verdenshavene.

Effekten av kjøl[rediger | rediger kilde]

Båt med en tung og dyp kjøl - vektstabilitet.
Båt med liten og lett kjøl - formstabilitet

I mange vektstabile båter som yachter, bidrar kjølen ofte med 35-50% til den totale vekten av båten. En har da fast ballast plassert i kjølen, som gir en rettende kraft slik at kantring bare er mulig under svært sterk vind og høy sjø. På bildet er tyngdepunktet (G) og oppdriftspunktet (A - vanligvis O på norsk) vist. Med økende krengning til den ene siden presser vinden på seilet, mens samtidig flytter krengningen tyngdepunktet utover, og dermed øker det rettende momentet. Dette kalles gjerne vektstabilitet. Det som særpreger dette er at tyngdepunktet er under oppdriftspunktet. En tilsvarende effekt oppnås på sparbøyer, der en har tung ballast i bunnen av bøyen, og oppdriftslegemene høyt oppe.

Skip uten særlig kjøl og høyt tyngdepunkt som joller og robåter, er normalt stabile. En liten krengningen kan lett kompenseres ved å flytte mannskap eller vekten til motsatt side ved sterk vind, mens for sterk krengning fører til kantring. Dette kalles gjerne formstabilitet. Katamaraner har for eksempel på grunn av sin bredde, en høy formstabilitet.

Både i form- og i vektstabile båter er det en viss krengevinkel der båten kantrer. For en del yachter er kantrevinkelen vanligvis mellom 110° og 160°, mens joller som regel har godt under 90°. Avhengig av hvordan en båt oppfører seg på ulike krengende vinkler, snakker vi om initiell stabilitet og sekundær stabilitet.

Kjølen er normalt sveist under skipet i hele lengden av skipet. Slingrekjøl (bilgekjøl) er i par, en for hver side av skipet. Et skip kan ha mer enn én kjøl per side, men dette er sjeldent. Kjølen øker også den hydrodynamiske motstanden og øker dempningen når et fartøy eller plattform ruller, og begrenser dermed rullingen.

Stabilitetsberegninger[rediger | rediger kilde]

Thunder Horse i Mexicogulfen, mens den har 21 graders slagside, 12. juli 2005

Historisk ble stabilitetsberegninger utført etter grove tommelfingerregler, ofte knyttet til et bestemt system for måling. Noen av disse benyttes fortsatt fortsatt, men muligheter for modellforsøk, bedre forståelse av væskedynamikk og skipets bevegelser samt datamaskinanalyser åpner for en mer dyptgående analyser.

Når et fartøy flyter på sjøen, er det påvirket av vekten som virker loddrett nedover og oppdriften, som virker loddrett oppover. Ligger skipet i stille vann, vil de to holde hverandre i likevekt. Ved bevegelser vil vekten bidra til å gjøre fartøyet ustabilt, og oppdriften til å stabilisere.

Det utføres stabilitetsberegninger for både intakt og skadet tilstand. Skip er vanligvis laget for lett å tilfredsstille stabilitetskravene. For halvt nedsenkbare plattformer kan god stabilitet være vanskeligere å oppnå, og de er mer følsomme for skader.

Kontroll av stabilitet vil gjerne foregå i flere faser:

  • Kontroll av stabilitet i ro.
  • Kontroll av stabilitet i ro med vind.
  • Kontroll i bevegelse i bølger og vind.
  • Kontroll i skadet tilstand i ro.

Det er ulike måter å vise at et fartøy eller en plattform er stabil. Bruker en et regelverk gir det ett sett med fornuftige metoder og sikkerhetsfaktorer, mens et annet gir et annet. Det er sjelden fornuftig å hente enkelstående krav fra forskjellige regelverk da en kan få forhold som ikke blir kontrollerer. Det er derimot vanlig at en må tilfredsstille flere regelverk avhengig av hvor i verden en skal opererere.

Intakt stabilitet[rediger | rediger kilde]

Med begrepet «intakt stabilitet» menes at fartøyet er uskadet.

Metasenterhøyden brukes som mål på intakt stabilitet ved små helninger opp til ca 5°. Ved større helninger kan det ikke lenger anses som et sikkert kriterie. I stedet brukes rettende arm (GZ) for store vinkler i stabilitetsberegninger.

Stabilitet i ro uten bølger, strøm og vind - kontroll av metasenterhøyden[rediger | rediger kilde]

Vekttyngdepunktet(G), oppdriftspunktet (B) (på norsk brukes vanligvis bokstaven O) og metasenter (M). Metasenterhøyden som avstanden mellom G og M brukes som et mål for stabilitet i intakt tilstand. Siden M befinner seg høyere enn G (GM er positiv) flyter legemet stabilt og vil rette seg etter en krenging.

Stabilitetsberegninger i intakt tilstand er relativt enkle og innebære i hovedsak at sentrum for oppdrift i skroget sammenliknes med sentrum for vekten av skroget.

Et legeme som er i ro eller beveger seg med en konstant hastighet, er i en likevektstilstand. Det er tre typer likevekt:

  • stabil likevekt når en etter at ytre laster er fjernet, søker seg tilbake til utgangspunktet (GM>0).
  • labil likevekt når en forblir i den nye tilstanden (GM=0).
  • ustabil likevekt når en fjerner seg fra opprinnelig tilstand (GM<0).

Når en tank med væske ikke er helt full, vil væskevolumet endre form under bevegelsene. Det har betydning for tyngdepunktets plassering. Tyngdepunktet vil da variere avhengig av tankens geometri, helningsvinkler på væsken og fyllingsgrad. Om væsken slå opp i taket på tanken blir formelene kompliserte. Dersom en har mange tanker som diesel, oljer, vann og slam vil frie overflater kunne ha en merkbar innflytelse på stabiliteten.

SOLAS har krav til at initialstabiliteten ikke skal være under 0,15 m for lasteskip. Sjøfartsdirektoratet fikk etter Alexander Kielland-ulykken krav om GM over en meter for halvt nedsenkbare plattformer, mens oppjekkbare plattformer har krav om 0,5 meter.[10] ABS krever bare at plattformer har positiv GM.[11] Det Norske Veritas har ikke spesifikke krav til GM.[12] Ulempen med en stor GM er at en får større bevegelser.

Stabilitet i ro med vind - kontroll av høyeste tillatte vertikale tyngdepunkt[rediger | rediger kilde]

En vanlig måte å vise tilstrekkelig stabilitet er ved hjelp av en KG-grensekurve. Det er en kurve som viser høyeste tillatte vertikale tyngdepunkt (KG) som funksjon av dypgang, eventuelt deplasement, for at stabilitetskravene skal være oppfylt. Det utarbeides en KG-grensekurve for hver driftstilstand (som operasjonstilstand, forflytningstilstand (transitt), sikkerhetstilstand og temporære tilstander som ballastering eller deballastering). Alle KG-grensekurvene samles i ett diagram sammen med eventuelle ballasterings- eller deballasteringskurver og gjennomgående KG-grensekurve for skadestabilitet

Stabilitet i ro med vind - kontroll med bruk av stabilitetskurver[rediger | rediger kilde]

Et eksempel på stabilitetskurver. De må beregnes for hvert fartøy. Vertikalaksen er GZ (i meter) og horisontalaksen er krengevinkelen (i grader).

En vanlig måte å framstille stabiliteten på er ved å plotte rettende arm (GZ) som funksjon av krengevinkelen. Egenskaper som brukes for å karakterisere stabilitetskurvene er:

  • Formen ved små vinkler avgjør om fartøyet kan tåle en negativ metasenterhøyde eller ikke. Om kurven er konkav oppover vil det med små vinkler kunne motstå en liten negativ metasenterhøyde. Er kurven konkav nedover, vil det ytre momentet medføre kantring.
  • Den statiske krengevinkelen på grunn av vind skal ikke overstige en spesifisert verdi (17° for flytende plattformer etter Sjøfartsdirektoratets krav[13]).
  • Maksimal GZ og vinkelen den opptrer ved.
  • Krengevinkelen der kurven skjærer y-aksen for andre gang, som er den største vinkelen med positiv GZ.

Dynamisk stabilitet er det arbeidet som må tilføres for å nå en bestemt krengevinkel. Arbeidet er fartøyets deplasement multiplisert med arealet under stabilitetskurven opp til en gitt krengevinkel. Så når stabilitetskurven er fastlagt er også den dynamiske stabiliteten gitt.

Stabilitet i ro med vind - kontroll med bruk av krengende moment[rediger | rediger kilde]

Arealet under momentkurven sammenliknes med en kurve for krengende moment fra vind, som tegnes inn i samme figur. Avhengig av erfaringsdata kan det være betydelige avvik i kravene avhengig av konstruksjonstype og hvem som lager kravene. Vanlige krav er at:

  • «Andre kryssing» mellom kurven for rettende moment og kurven for det krengende vindmomentet skal skje ved en spesifisert vinkel eller større (30° for flytende plattformer etter Sjøfartsdirektoratets krav[14]). «Andre kryssing» er det punktet der kurven for rettende moment (korrigert for mulige fyllinger av ikke vannfylte rom), krysser kurven for vindmoment for andre gang.
  • Kurven for rettende moment må være positiv over hele området til andre kryssing.
  • Arealet under stabilitetskurven skal være 30-40% større enn arealet fra vindmomentet ved den maksimale krengningen. Prosentsatsen vil da være en sikkerhetsfaktor som varierer mellom konstruksjonstyper og hvem som har skrevet regelverket. En regner gjerne til den minste av de vinklene: som gir andre skjæringspunkt mellom de to kurvene, eller vinkelen hvor fylling av oppdriftrom starter. I tillegg settes også ofte krav til vinkelen når en kan tillate å få fylling.

Stabilitet i bølger, strøm og vind[rediger | rediger kilde]

Fartøyer i fart i sjøgang vil i hovedsak ha følgende kantringsmekanismer:[15]

  • Lavperiodisk resonans er en rullebevegelse som bygger seg opp i løpet av to til fem bølgeperioder. Det skjer når fartøyet kommer inn en gruppe med spesielt steile bølger. Rettende og krengende moment får et periodisk forløp som fører til store rullebevegelser med stor fare for kantring.
  • Rent stabilitetstap opptrer som en kantring av fartøyer med stor hastighet i følgende sjø. Om den møter en eller flere steile og høye bølger kan den tippe rundt når en bølgetopp beveger seg inn i midtskipsområdet. Det skjer når fartøyet beveger seg omtrent i samme fart som bølgens fasehastighet, og fartøyet er omtrent på samme plass i forhold til bølgtoppen over en lengre tid.
  • Broatching opptrer når tre eller fire brytende bølger treffer bakfra. For hver bølge vil fartøyet dreie mer av kursen, til den kantrer når den har bølgetoppen midtskips og samtidig ligger skrått i forhold til bølgeretningen. Dette er den hyppigst observerte kantringsmetoden.

Finner eller støttebein (hydrofoiler) på utsiden av skroget under vannlinjen kan redusere rullingen i bevegelse, og fungerer svært likt flyvinger.

Gyro ble brukt til å kontrollere rullebevegelser fra slutten av 1920-tallet for krigsskip og deretter passasjerskip.

Skadestabilitet[rediger | rediger kilde]

Skadestabilitetsberegninger er mye mer komplisert enn intakt stabilitet. Kompliserte analyser er ofte brukt fordi arealer og volumer kan være tidkrevende å regne ut. Det var vanlig å regne med en definert skade, men for handelsskip, passasjerskip og offshore plattformer fastsettes omfanget av skaden delvis ut fra risikoanalyser, igjen basert på statistikk. Sannsynligheten for at et skott er skadet vurderes mot konsekvensene, som resulterer i skadestabilitetskrav som skal tilfredsstiller visse regler.

Noen regelverk gir muligheter til å gjøre tiltak etter en skade, som å redusere slagsiden ved å pumpe ut vann, ballastere rom eller ved bruk av forankring, mens for eksempel DNV ikke tillater det.[16]

Havgående Roro-bilferger med store utvendige dører nær vannlinjen og åpne bildekk med få interne skott, har et rykte for å ha en høyrisiko design. Om den tar inn vann som skjedde for eksempel i 1968 med kantringen av TEV Wahine i New Zealand, i 1987 med MS Herald of Free Enterprise og i 1994 med Estonia, har de store problemer. Vann på bildekk kan sette opp en fri-overflate-effekt og gjøre fartøyet ustabilt og få den til å kantre. I 2006 fikk bilskipet MV Cougar Ace 80 grader slagside, men uten å synke.

Forebyggende tiltak[rediger | rediger kilde]

Tverrgående og langsgående vanntette skott ble innført i panserskipet mellom 1860 og 1880-tallet, og har siden blitt obligatorisk i større skip og flytende plattformer. Skott øker sannsynligheten for skipet overlever ved skader på skroget. I dag har de fleste større skip og plattformer muligheter til å utjevne vannet mellom skott, noe som kan bidra til å begrense spenningene i konstruksjonene. En har også mulighet til å endre trim.

For å redusere skadeomfanget gir en krav til skroget og plassering av utstyr på dekket. Plattformer skal tilfredsstille:[17]

  • En skal være sikker ved vannfylling av ethvert rom som er helt eller delvis under vannlinjen og i tillegg enten er begrenset av sjøen eller inneholder rørsystemer forbundet med sjøen. En skal også teste alle tanker at de er tette.[18]
  • Alle nedgangssjakter, rør og ventilasjonskanaler som kan føre til fylling av rom, og som må være intakte, plasseres utenfor den antatte skadeområdet.
  • Kollisjonsskader spesifiseres ofte som en skadeutstrekning. Det lages en vanntett oppdeling slik at en er sikker selv om minst ett vanntett skott er skadet.
  • For å hindre at veggene ryker ved vannfylling dimensjoneres skottene for det maksimale vanntrykket som vil kunne oppstå ved krenging. Noen skott blir også dimensjonert for bølgeslag.
  • Vanntette lukningsmidler settes inn i alle åpninger eller gjennomføringer i vanntette skott for å opprettholde den vanntette oppdelingen. Atkomståpninger for personell gjennom vanntette skott lukkes med vanntette skyvedører. For lite trafikkerte åpninger brukes gjerne dører (mannhull) som er boltet.

Skadestabilitetsanalyser[rediger | rediger kilde]

Skipet Cougar Ace med 60 graders slagside.

Skadestabilitetsanalyser foregår gjerne med følgende elementer:[19]

  • Vannlinjen i likevektstilstanden etter fylling i vind, skal være under enhver åpning som kan lede til fylling av rom som forutsettes intakte. Slike åpninger inkluderer lufterør (uansett lukningsmidler), ventilatorer, ventilasjonsåpninger og ikke vanntette lukningsmidler. For plattformer skal denne krengningsvinkelen etter Sjøfartsdirektoratets regelverk i likevektstilstanden ikke overstige 17°, mens Det Norske Veritas krever at vindlastene ikke skal gi mer 10° tilleggshelning etter skaden.[20]
  • Arealet under kurven for rettende moment skal være minst like stort som arealet under kurven for krengende moment opp til andre kryssing av kurvene. En har ikke muligheten til å redusere krengningsvinkelen som ved kryssfyllingsarrangement, utpumpinger fra ballasttanker og andre tanker eller ved å ta hensyn til ankerkrefter.[21]
  • Reserveoppdriftskravene for halvt nedsenkbare innretninger er kompliserte og svært strenge, og kom som en følge av Alexander L. Kielland-ulykken. Det omfatter elementer som krav til rettende arm etter antatt skade, krav til lukking av volumer etter skade og krav om værtette lukningsmidler.

Intaktstabilitet er styrt av GM, avstanden mellom tyngdepunktet (G) og metasenterhøyden (M) på følgende måte: GM = KB + Iw / V - KG. Ved skader i vannlinjen reduseres vannlinjearealet. Treghetsmomentet av vannlinjearealet (Iw) reduseres som en følge av dette, og gir tilsvarende reduksjon i GM. Effekten av dette er at krengning med minimum potensiell energi vil skje om et aksesystem som roterer i forhold til intakte symmetriakser.

Andre skadetilstander[rediger | rediger kilde]

123 mennesker ble drept da Alexander L. Kielland-plattformen kantret på Eddafeltet i Nordsjøen i 1980. Etter ulykken fløt den opp ned og bare de runde oppdriftselementene (pontongene) er synlige.

I en risikoanalyse er det en rekke andre skadetilstandsmuligheter som bør vurderes avhengig av bruksområdet for fartøyet eller plattformen, noen av dem er:[22]

  • Grunnstøtinger kan lage hull i skroget og innstrømning av vann. Eksempler er Sleipner-forliset, MS «Rocknes» og Deep Sea Driller.
  • Kollisjoner med andre flytende innretninger, plattformer, isfjell, sjøis eller med kaier som er mer alvorlige enn standardkravene kan lage hull i skroget og innstrømning av vann. Et ekspempel er RMS «Titanic».
  • Eksplosjoner kan lage åpninger i skroget eller ødelegge utstyr. Ekspempler er MS «Nordlys» og Petrobras 36.
  • Brann på dekket kan lage åpninger i skroget. Et ekspempel er Deepwater Horizon.
  • Brann på sjøen kan punktere skroget, og ført til at vann strømmet inn.
  • Korrosjon i skroget kan lage hull og gi innstrømning av vann. Likeledes kan innvendig korrosjon gi vann på avveier.
  • Svikt i bærende konstruksjoner ved overbelastninger eller utmatting kan lage hull og gi innstrømning av vann. Et ekspempel er Alexander L. Kielland.
  • Brannvann kan ha strømmet inn i skroget gjennom åpninger over skadestabilitetslinjen eller gjennom åpninger som utilsiktet står åpne eller laget av brann eller eksplosjon, eller som følge av at sprinkleranlegg blir utløst innvendig av brann. Et ekspempel er Deepwater Horizon.
  • Brudd i vannførende ledning, som brannvannsledninger kan føre til oversvømmelser. Et ekspempel er Petrobras 36.
  • Åpninger mellom skott kan forverre situasjonen. Det kan ha vært luker som har stått åpne på grunn av arbeid i området (utlufting, inspeksjon, vedlikehold med mer). Kommer det vann inn så får det spredd seg nokså fritt. Tilsvarende om alle kabelføringene gjennom skott ikke er utført skikkelig, eller tettet igjen om de ikke var i bruk. Et ekspempel er Petrobras 36.
  • Ventiler internt og mot sjø, kan åpne seg, være feil installert eller ikke virke. Vann i vanntanker i søylene forflytter seg så gjennom åpne ventiler og legge seg i et hjørne. De hydrauliske kraftpakkene kan stå under trykk og forårsake at ventilene åpner seg. Det kan også skje som følge av kortslutninger i det elektriske anlegget eller strømsvikt. Et ekspempel er Thunder Horse.
  • Manuell styring av ballastsystemet kan føre til ulykker. Det skyldes ofte mangelfull kompetanse og trening på operasjon i ulykkessituasjoner. Et eksempel er Ocean Ranger.
  • Vektforskyvninger på dekket ved rulling eller stamping kan forårsake tap av stabilitet. Et ekspempel er West Gamma.
  • Feil i programvaren eller feil kabling kan gi uønsket autostart på ballastpumper eller at vann blir pumpet feil vei. Det er her flere norske eksempler, men ingen av dem har ført til en ulykke.

Offentlig kontroll[rediger | rediger kilde]

Hurtigruteskipet «Nordlys» krenger ved kaien i Ålesund i 2011.

Fartøyer klassifiseres normalt av et klassifikasjonsselskap som Bureau Veritas, American Bureau of Shipping, Lloyd's Register eller Det Norske Veritas. Tegninger og beregning får en uavhengig gjennomgang av klasseselskap og en kontroll av at de er i samsvar med deres regelverk. I Norge foretar dessuten Sjøfartsdirektoratet kontroll av en del fartøyer, men det meste er delegert til klassifikasjonsselskapene.

Noter[rediger | rediger kilde]

  1. ^ ISO 19901-5:2003 Petroleum and natural gas industries – Specific requirements for offshore structures – Part 5: Weight control during engineering and construction.
  2. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 21 Indikatorsystem for dypgående .
  3. ^ International Maritime Organization: The Load Line Convention, London, 1966.
  4. ^ Patel Minoo H og Joel A Witz: Compliant offshore structures, Oxford, 1991.
  5. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 7 Krav om ballastsystem .
  6. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 7 Krav om ballastsystem .
  7. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 11 Kapasitetskrav.
  8. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 12 Krav til funksjon etter feil.
  9. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift om ballastsystem på flyttbare innretninger, 1991-12-20 nr 879, § 17 Nødstopp.
  10. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift av 20. desember 1991 nr. 878 om stabilitet, vanntett oppdeling og vanntette/værtette lukningsmidler på flyttbare innretninger, § 20.
  11. ^ ABS: RULES FOR BUILDING AND CLASSING, MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS, 2006, punkt 1.1.
  12. ^ DNV: Stability and Watertight Integrity, DNV-OS-C301.
  13. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift av 20. desember 1991 nr. 878 om stabilitet, vanntett oppdeling og vanntette/værtette lukningsmidler på flyttbare innretninger, § 20.
  14. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift av 20. desember 1991 nr. 878 om stabilitet, vanntett oppdeling og vanntette/værtette lukningsmidler på flyttbare innretninger, § 20.
  15. ^ Tor Einar Berg: Stabilitet av flytende konstruksjoner, Institutt for skipshydrodynamikk, Norges tekniske høgskole, Trondheim, 1976.
  16. ^ DNV: Stability and Watertight Integrity, DNV-OS-C301, punkt E102.
  17. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift av 20. desember 1991 nr. 878 om stabilitet, vanntett oppdeling og vanntette/værtette lukningsmidler på flyttbare innretninger, §§ 23-30.
  18. ^ DNV-OS-C401 kapittel 2 del 4 B101 - C:\Users\akv\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.IE5\3UDPCKGG\os-c401_2010-10.pdf - besøkt 16.10.2012.
  19. ^ Sjøfartsdirektoratet: Forskrift av 20. desember 1991 nr. 878 om stabilitet, vanntett oppdeling og vanntette/værtette lukningsmidler på flyttbare innretninger, §§ 21-22.
  20. ^ DNV: Stability and Watertight Integrity, DNV-OS-C301, punkt E301.
  21. ^ DNV: Stability and Watertight Integrity, DNV-OS-C301.
  22. ^ Sven Arve Askedal, Ola Heia, Bjørn Andreas Hanson, Ove Hundseid, Kristen Kjeldstad, Vidar Kristensen, Arne Kvitrud, Øyvind Lauridsen, Rune Solheim, Jorunn Elise Tharaldsen, Hilde-Karin Østnes og Ingrid Årstad: Deepwater Horizon-ulykken – Vurderinger og anbefalinger, Petroleumstilsynet, 2011, særlig kapittel 8.2 – http://www.ptil.no/getfile.php/PDF/Hovedrapport%2013.6.2011.pdf