Chương 42-Tàu dịch vụ dầu khí CHƢƠNG 42 Tàu hỗ trợ xa bờ Richard White Ngƣời dịch: Nguyễn Đình Hiếu chƣơng 42 của Vol 2 cuốn Ship Design and Construction do Thomas Lamb chủ biên

42.1 LỜI GIỚI THIỆU Cuối thế kỷ 20, nghành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi đã trở thành một trong những hoạt động kinh tế mũi nhọn của thế giới. Những mỏ dầu trong đất liền đã gần trở nên cạn kiệt, nên mối quan tâm đã chuyển sang việc thăm dò, phát hiện nguồn tài nguyên dầu khí dƣới đáy biển. Bằng việc tạo giếng khoan thăm dò, và những cuộc khảo sát địa chấn với mật độ ngày

càng tăng lên, vị trí có trữ lƣợng dầu khí nằm bên dƣới thềm lục địa đang đƣợc đánh dấu trên bản đồ và có xu hƣớng tiến dần ra những khu vực có độ sâu lớn và khó xâm nhập hơn. Để khai thác đƣợc những nguồn tài nguyên này, cả một nghành công nghiệp đồ sộ đã đƣợc phát triển, sử dụng các dàn khoan nổi, tàu thuyền và các dàn sản xuất cố định hoặc neo đậu trên biển. Những công trình nổi này đòi hòi những loại hình hoạt động hỗ trợ khác nhau và

để cung cấp sự trợ giúp cần thiết này, ngƣời ta đã cho ra đời nhiều chủng loại tàu qua nhiều năm. Hình 42.1 là hình ảnh tiêu biểu của một chiếc tàu đa năng cỡ lớn có thể thực hiện các chức năng kéo, xử lý neo, cung ứng

hậu cần và dịch vụ xa bờ, tàu mang nhãn hiệu UT472 do hãng Rolls-Royce thiết kế và có chiều dài 95 m. Hoạt động đào bới dƣới đáy biển có thể đƣợc thực hiện nhờ sử dụng cần trục hình chữ A (A-frame) và chiếc tàu trong hình vẽ đƣợc trang bị thiết bị rải ống mềm thông

qua một trong hai moonpool . Thông thƣờng, các loại tàu hỗ trợ xa bờ đƣợc vận hành bởi các chủ tàu, họ hoặc là những công ty chuyên trách sở hữu và vận hành các loại tàu này hoặc là những công ty kết hợp vận hành tàu hỗ trợ xa bờ với các hoạt động khác nhƣ là lai dắt và cứu hộ, sở hữu tàu theo công ƣớc, hay các hoạt động công nghiệp và thƣơng mại khác. Nghành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi do một số tổ chức nắm giữ. Những tổ chức này có

thể là các công ty dầu khí quốc doanh hoặc những tập đoàn gồm các công ty dầu khí cùng với các bên liên quan, cho đến các công ty công nghiệp phụ trách việc cung cấp một số dịch vụ nhất định cho dự án. Những đòi hỏi từ phía các nhà khai thác và sản xuất đối với dịch vụ tàu hỗ trợ đƣợc đáp ứng bởi những con tàu hiện có thông qua một số cơ chế khác nhau. Đó là thị trƣờng giao nhận trực tiếp rất phát triển, hoạt động nhƣ một phƣơng thức thanh toán bù trừ dành cho những hợp đồng ngắn hạn. Ví dụ nhƣ trƣờng hợp, ngƣời điều

hành của một dàn khoan nửa chìm nửa nổi cần sử dụng dịch vụ tàu cung ứng kéo và xử lý neo (AHTS ) trong thời gian 3 tháng diễn ra hoạt động khoan để di chuyển dàn khoan tới và rời khỏi vị trí khoan. Một số lƣợng tàu loại này hoạt động trên thị trƣờng giao nhận trực tiếp, đƣợc phân loại theo kích cỡ, sức chứa và công suất, với thời gian phục vụ thay đổi tùy theo khả năng của tàu và phƣơng thức phục vụ và theo nhu cầu thị trƣờng. Đối

với việc hỗ trợ dài hạn cho những công trình cố định ngƣời ta thƣờng thuê những con tàu bằng những hợp đồng kéo dài nhiều năm, thƣờng cùng quyền lựa chọn gia hạn hoặc kéo dài. Hợp đồng thuê tàu kiểu này có thể đủ chặt chẽ để bảo lãnh cho việc đóng một hoặc

nhiều con tàu hỗ trợ, mà các đặc tính của chúng đƣợc thiết kế phù hợp với những nhu cầu của một dàn khoan hoặc mỏ cụ thể. Trong một số trƣờng hợp tàu hỗ trợ có thể giành toàn bộ thời gian hoạt động kinh tế của nó, về cơ bản, để thực hiện một công việc. 42.1.1 Nhiệm vụ và tiêu chí thiết kế Nhiệm vụ chung của các loại tàu hỗ trợ xa bờ là hỗ trợ cho nghành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi. Nhiệm vụ chung này có thể đƣợc chia thành nhiều

nhiệm vụ cụ thể. Một con tàu có thể đƣợc thiết kể để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể đơn lẻ, nhƣng thông thƣờng ngƣời ta thƣờng thiết kế tàu để thực hiện kết hợp một số loại nhiệm vụ. Khi phải giải quyết nhiều nhiệm vụ cùng lúc, thì chủ tàu phải đƣa ra quyết định để có đƣợc cán cân thăng bằng nhất giữa những yêu cầu đối nghịch nhau, và ngƣời thiết kế tàu phải hiện thực hóa các nhiệm vụ đó vào trong con tàu, đáp ứng đƣợc các yêu cầu về mặt vận hành và các bộ luật an toàn tƣơng ứng.

Nhiệm vụ cụ thể bao gồm: • Khảo sát địa chấn để xác định khu vực có trữ lƣợng dầu khí ngoài khơi, • Kéo dàn khoan nổi và công trình biển cố định tới vị trí khai thác và sản xuất, định vị những cấu trúc này và thực hiện việc thả neo và dây chằng, • Cung ứng nhân lực, trang thiết bị, vật tƣ, hàng dự trữ, v.v… cho các dàn khoan và dàn khai thác

- Các loại ống - Vật tƣ phục vụ khoan, bùn, xi-măng, nƣớc khoan, v.v… - Nhiên liệu - Nƣớc ngọt

- Các phụ tùng cơ khí - Thực phẩm - Các loại hàng dự trữ khác - Thay đổi thuyền viên - Xử lý nƣớc thải • Các hoạt động trong lòng biển, bao gồm - Hoạt động kiểm tra và hoạt động của phƣơng tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV ) - Hỗ trợ lặn trong đó có giảm áp.

- Hoàn thiện công trình ngầm bao gồm đào rãnh và rải ống mềm, - Kiểm tra và bảo dƣỡng, • An toàn dự phòng (trực an toàn mỏ), • Tác động lòng giếng, • Và kết hợp một số chức năng kể trên. Những loại tàu đa chức năng , kết hợp hỗ trợ xa bờ với những nhiệm vụ khác nhƣ rải dây cáp viễn thông, phá băng, kho chứa và chế biến nổi, đang trở nên phổ biến.

Nghành công nghiệp dầu khí xa bờ đặc trƣng bởi tốc độ thay đổi nhanh chóng của chính nó. Những tiến bộ trong nhận thức và công nghệ mang lại những giải pháp mới. Những giải pháp này về phần mình lại làm gia tăng các yêu cầu khác nhau mà nghành công nghiệp sản xuất tàu hỗ trợ cần phải đáp ứng. Sự đáp trả đó có thể là việc phát triển những kiểu tàu mới, hoặc hoán cải những con tàu thích hợp, hiện có để thực

hiện các công việc mới. 42.1.1.1 Những kiểu tàu cơ bản Tàu phục vụ giàn khoan : Theo định kỳ, các giàn khoan và giàn chế biến xa bờ cần đƣợc cung cấp nhiên liệu, nƣớc ngọt phục vụ nhân viên lao động, thực phẩm,

trang thiết bị và cả một số loại chất lỏng và chất dạng bột sử dụng trong các hoạt động khoan. Tiêu biểu đó là xi-măng, ba-rít (baryte) và ben-tô-nít (bentonite) đƣợc vận chuyển dƣới dạng bột khô; nƣớc khoan; bùn lỏng có thành phần cơ bản là dầu hoặc nƣớc , methanol và các hóa chất sử dụng cho các công việc đặc biệt. Hoạt động cung ứng này thƣờng đƣợc thực hiện bởi tàu phục vụ giàn khoan (PSV). Thiết kế và cấu trúc của loại tàu này thay đổi ít nhiều tại những khu vực khác nhau trên

thế giới và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, khoảng cách so với đất liền, và vào việc nó có sử dụng để vận chuyển nhân viên lao động ra dàn khoan hay không, hay là việc vận chuyển nhân viên lao động ra dàn khoan đƣợc thực hiện một cách riêng biệt bởi tàu chở nhân viên hoặc máy bay trực thăng. Hàng hóa đƣợc đƣa lên tàu PSV tại cảng trung chuyển ven bờ. Hàng lỏng đƣợc chứa trong các bể chứa có đáy đôi, hàng xô khô đƣợc chứa trong các bể chứa áp suất khí nén đặc biệt, còn trang thiết bị và ống khoan đƣợc đặt ở sàn

làm việc phía sau. Tại dàn khoan hoặc công trình trên biển hàng hóa lỏng và hàng hóa dạng bột đƣợc bơm lên hoặc vận chuyển bằng khí nén trong khi hàng hóa trên boong đƣợc nâng lên bằng cần cẩu có sẵn trên dàn khoan. Sơ đồ tổng thể của các loại tàu PSV đã trở nên khá chuẩn hóa, với mặt boong làm việc rộng ở phía sau và khu vực buồng ở nằm ở phía trƣớc nhƣ biểu diễn trên

hình 42.2, trong hình là một ví dụ về mẫu tàu phục vụ giàn khoan nổi tiếng UT705, nhƣng về mặt chi tiết thiết kế tàu có một số thay đổi đáng kể do các nhà thiết kế khác nhau tạo ra. Kích thƣớc, mớn nƣớc và trọng tải của tàu thay đổi theo khu vực hoạt động.

Tàu xử lý neo : Tàu cung ứng kéo và xử lý neo, viết tắt là AHTS, là nhóm tàu hỗ trợ xa bờ có số lƣợng nhiều chỉ kém nhóm tàu PSV. Đúng theo nhƣ tên gọi, những chiếc tàu loại này thực hiện kết hợp một số chức năng. Những chức năng của tàu bao gồm công việc xử lý neo, dây xích và dây chằng neo dùng cho các dàn khoan, kéo dàn khoan và công trình biển cùng với công việc tiếp theo là định vị chúng tại địa điểm cần thiết, và các công tác hậu cần phục vụ dàn khoan.

Hình 42.2. Tàu phục vụ dàn khoan Far Superior. Lực kéo bích tàu cần thiết có ảnh hƣởng lớn tới việc thiết kế tàu, bởi vì nó quy định công suất cần thiết, kích cỡ chân vịt, hình dáng thân tàu và chiều sâu của đuôi tàu cần thiết để chân vịt ngập trong nƣớc. Bề rộng thân tàu và hình dáng là các yếu tố cần thiết để mang lại độ ổn định, đặc biệt là khi những chiếc neo và dây neo nặng đƣợc treo ở đuôi tàu.

Công việc xử lý neo đòi hỏi công suất lớn, khả năng tời kéo, không gian sàn ở đuôi tàu, hầm chứa xích neo của dàn khoan, và trang thiết bị phụ trợ. Chức năng cung ứng hậu cần cũng tƣơng tự chức năng làm việc của PSV, bao gồm công việc vận chuyển hàng hóa dạng lỏng, bột và rắn, trong đó hàng hóa rắn đƣợc đặt trên boong. Trên hình 42.3 là một chiếc tàu AHTS tiêu biểu. Đây là

mô hình của chiếc UT740, cùng với hình vẽ mặt cắt bên trong nó, cho thấy lối thiết kế hiện nay dành cho loại tàu AHTS. Công suất kéo và sức chứa dây cáp/dây chão cần thiết của tời kéo và xử lý neo, về mặt nguyên tắc, là các yếu

tố chi phối công việc thiết kế. Dƣới đây sẽ đƣợc nói rõ hơn về thiết kế tời. Thân tàu phải kiên cố để phân tán lực tải của tời kéo, và lực căng và lực kéo cáp trực tiếp tƣơng ứng có thể lên tới trên 650 tấn và 500 tấn đối với những con tàu công suất lớn. Công suất lên tới 28 000 HP đang trở thành mức phổ biến cho các con tàu nâng dây neo ở những vùng nƣớc cực sâu. 41.1.1.2 Tàu khảo sát địa chấn

Tàu khảo sát địa chấn là một mắt xích của quá trình tìm kiếm các mỏ dầu khí ngoài khơi. Những cấu trúc địa chất bên dƣới đáy biển có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng hai chiều, ba chiều hoặc 3D/thời gian và dữ liệu đƣợc xử lý bởi những con tàu khảo sát địa chấn chuyên dụng. Con tàu phát ra một tín hiệu gõ theo chu kỳ từ một dãy súng hơi , tín hiệu này đƣợc phản hồi lại khi gặp các vật thể trong lòng biển. Tín hiệu phản hồi đƣợc thu nhận bởi những dãy ống nghe dƣới nƣớc và những tín hiệu đó

hoặc là đƣợc phân tích ngay trên tàu hoặc là đƣợc lƣu giữ phục vụ cho công việc phân tích tiếp theo trên bờ. Những chiếc ống nghe dƣới nƣớc đƣợc đặt trong các đoạn dây cáp ống , thƣờng đƣợc cấu tạo từ những đoạn ống nhựa dẻo nối với nhau thông qua các đầu nối chuyên dụng, đƣợc đổ đầy dầu vô cơ để có thể nổi lơ lửng trong nƣớc và chứa các ống nghe, kết nối và kéo các sợi dây cáp ở những khoảng dọc theo chiều dài của

chúng. Tàu khảo sát kéo một loạt dải cáp ống kiểu này. Số lƣợng cáp ống đƣợc kéo song song với nhau ngày càng tăng lên theo thời gian. Hiện nay, những chiếc tàu cỡ lớn hoạt động với số lƣợng cáp ống cùng lúc lên tới 12 chiếc và một số có thể kéo theo 20 dải cáp ống nhƣ

vậy. Những chiếc cánh quạt đƣợc sử dụng để phát tán những dải cáp ống sao cho chúng trải ra và tách biệt với nhau, cùng với nhau bao phủ một khu vực rộng vài cây số vuông. Khu vực khảo sát càng rộng, thì diện tích bao phủ ở một tốc độ cho trƣớc của tàu vào một thời điểm cho trƣớc càng lớn và số lần chạy cần thiết để xác định một vị trí đã định càng ít đi. Hình 42.3 Tàu hỗ trợ xa bờ đa năng AHTS.

Những chiếc tàu khảo sát địa chấn là những con tàu vô cùng đặc biệt. Mặt boong làm việc đƣợc khép kín nhƣng thƣờng mở ra ở đằng đuôi và nằm thấp hơn là hệ thống súng hơi và kho chứa, và ở cao hơn là các tời kéo và những cuộn cáp ống. Những hệ thống dẫn hƣớng chuyên dụng đƣợc bố trí ở phần đuôi mở để bảo vệ các dải cáp ống tránh hƣ hỏng và dàn trải chúng theo trình tự. Bản thân con tàu phải có khả năng bám sát đƣờng đi và ổn định vị trí một cách chính xác và hệ thống

động lực phải có mức độ ồn lan tỏa thấp và độ ồn do chân vịt gây ra nhỏ nhất để tránh ảnh hƣởng tới trang thiết bị khảo sát. Do yêu cầu dàn trải càng nhiều dải cáp ống càng tốt, nên chiều rộng đuôi tàu là yếu tố cực kỳ quan trọng. Trong một số trƣờng hợp ngƣời ta đã lựa chọn những giải pháp mang tính đột phá, ví dụ nhƣ đuôi tàu có dạng Ramform tam giác . Kiểu dáng tàu thông thƣờng

với phần sàn rộng cao hơn mặt nƣớc ở đuôi của tàu, đƣợc những chủ tàu khác ƣa thích hơn, hình 42.4. Hệ thống tời quay và thu xếp cáp đặc biệt chuyên dụng chiếm phần lớn không gian lắp đặt trên tàu. Mức độ chính xác cần thiết của việc bám sát đƣờng đi

và hành hải đã tăng lên cùng với mối quan tâm ngày càng gia tăng dành cho việc khảo sát 4D, đó là khảo sát 3 chiều gắn với cập nhật theo thời gian cho phép chỉ báo tình hình khai thác những túi dầu và đƣa ra chỉ dẫn cho việc tạo những giếng dầu trong tƣơng lai. Hình 42. 4. Tàu khảo sát địa chấn. Ngoài những chiếc tàu khảo sát địa chấn sử dụng

những dải cáp ống trên mặt biển, còn có một số loại tàu chuyên thực hiện khảo sát sử dụng cáp ống rải đáy . Những con tàu khảo sát địa chấn thƣờng có thời gian hoạt động liên tục trên biển kéo dài hàng tháng hoặc hàng năm, đƣợc tiếp tế bởi tàu hỗ trợ và nhân viên làm việc trên tàu đƣợc vận chuyển bằng máy bay trực thăng. Hiện nay, hầu hết những con tàu thế hệ mới đảm nhiệm nhiều công đoạn phân tích dữ liệu ngay trên tàu. Vì vậy, không gian trên tàu phải đủ để bố trí đƣợc

những phòng máy tính lớn và khu vực họp hành, và nơi ăn ở phải đƣợc cung cấp đầy đủ cho một số lƣợng lớn nhân viên cùng với thủy thủ đoàn trên tàu. 42.1.1.3 Tàu trở nhân viên Tại những khu vực nhƣ Vịnh Mê-hi-cô, việc chuyên chở nhân viên và những mặt hàng hậu cần thiết yếu từ đất

liền ra các dàn khoan và dàn khai thác luôn là một công việc quan trọng. Những chiếc tàu chở nhân viên có thể chở đƣợc cả hành khách và hàng hậu cần. Hiện tại ngƣời ta có xu hƣớng sử dụng những chiếc tàu cỡ lớn để vận chuyển, ví dụ nhƣ tàu John B Martin McCall, dài

56,4 m, có thể chở đƣợc 85 ngƣời, nhiên liệu, nƣớc, và 350 tấn hàng hóa trên boong (Hình 42.5). Tàu vỏ nhôm chạy bằng động cơ đi-ê-zen cao tốc, có tốc độ tƣơng đối lớn, là loại đƣợc ƣa thích hơn cả. Kích thƣớc tàu cũng tăng lên theo năm tháng, lúc ban đầu có chiều dài là 20m, sau đó tăng lên tới 40 m, và gần đây là 45 – 50 m. Thậm chí có xu hƣớng tiến tới những chiếc tàu lớn hơn, với chiều dài lên tới 185 ft, có khả năng chở đƣợc 80 – 100 ngƣời và khối lƣợng hàng hóa

tổng cộng khoảng 350 tấn, với tốc độ chạy từ 20 đến 28 hải lý/giờ. Với trọng tải và tốc độ nhƣ vậy đòi hỏi công suất máy tàu phải trên 8000 mã lực. Nhôm vẫn là vật liệu đƣợc sử dụng nhiều nhất để làm vỏ tàu và xây dựng cấu trúc thƣợng tầng cùng với dáng vẻ bề ngoài của tàu một thân thông thƣờng, buồng lái và khoang hành khách ở phía trƣớc và mặt boong mở ở đuôi tàu, đƣợc che chắn bởi hàng rào lan can, đƣợc dùng để vận chuyển hàng hóa trên boong. Một thành phần quan trọng nữa là việc tiếp tế nhiên

liệu và nƣớc ngọt, chúng đƣợc chứa trong các bể chứa nằm trong lòng tàu. Hình 42. 5. Tàu chở nhân viên với khả năng chứa hàng trong hầm và trên boong. Để tạo ra sức đẩy cần thiết, ngƣời ta thƣờng sử dụng cùng lúc nhiều động cơ đi-ê-zen, mỗi động cơ truyền

động cho một chân vịt của riêng nó. Thông thƣờng có từ 4 đến 6 động cơ đi-ê-zen trên tàu. Ngƣời ta còn tiến tới sử dụng hệ động lực bằng sử dụng ống nƣớc phản lực , trong đó hoặc chỉ sử dụng ống nƣớc phản lực, hoặc một hệ thống hai chân vịt kết hợp với ống nƣớc

phản lực tăng cƣờng ở chính giữa. Tính kinh tế của tàu chở nhân viên phụ thuộc vào khoảng cách từ dàn khoan tới đất liền. Trong trƣờng hợp khoảng cách ngắn, điều kiện thời tiết ôn hòa, các nhóm dàn khoan/dàn khai thác cho phép thực hiện chức năng nhƣ một “bến đỗ” thì ngƣời ta thƣờng sử dụng tàu chở nhân viên. Đối với những quãng đƣờng dài hơn và biển động sử dụng máy bay trực thăng có nhiều ƣu điểm hơn so với thuyền cao tốc trong việc

chuyên chở nhân viên, nhƣng lại không hiệu quả khi cần phải vận chuyển thêm một lƣợng lớn hàng hóa hậu cần. Trong một số trƣờng hợp thuyền chở nhân viên có thể chiếm ƣu thế trên các tuyến đƣờng dài trên biển, nhƣng ngƣời ta chú ý tới những cấu hình tàu khác, ví dụ nhƣ kiểu tàu SWATH (xem Chƣơng 46), để tạo cảm giác thoải mái cho hành khách ở mức độ có thể chấp nhận đƣợc. Tại một số khu vực, ví dụ nhƣ Tây Phi, ngƣời ta thƣờng dùng xuồng cao tốc, với lƣợng hàng hóa có giới

hạn, làm phƣơng tiện chuyên chở nhân viên. 42.1.1.4 Tàu an toàn/dự phòng Tàu an toàn/dự phòng là một đòi hỏi cần có tại hầu hết các khu mỏ ngoài khơi để thƣờng xuyên túc trực tại mỏ và sơ tán nhân viên khỏi các dàn khoan và dàn khai thác trong trƣờng hợp khẩn cấp. Những chiếc tàu loại này đƣợc trang bị các phƣơng tiện để tiếp nhận, sơ cứu ban đầu, dụng cụ y tế, cùng với chỗ ngồi và tiện nghi

đủ cho khoảng 300 ngƣời. Để đảm bảo cho ngƣời bị nạn ở dƣới nƣớc có thể đƣợc cứu lên tàu, ở khoảng giữa của tàu ngƣời ta bố trí những đoạn mạn tàu có chiều cao thấp, có đánh dấu và chỉ dẫn rõ ràng tới khu vực tiếp nhận. Những chiếc thuyền cứu hộ cao tốc cũng đƣợc

trang bị để vận chuyển những ngƣời sống sót. Trƣớc kia phần lớn các con tàu dự phòng đƣợc hoán cải từ những chiếc tàu đánh cá, bởi vì chúng rẻ và có khả năng đi biển tốt. Tàu vẫn thƣờng thực hiện chức năng của nó sau khi đƣợc hoán cải. Hiện nay các điều luật đã trở nên khắt khe hơn và ngƣời ta có xu hƣớng đóng những chiếc tàu lớn phục vụ an toàn dự phòng, nhƣ biểu diễn trên hình 42.6.

Hình 42.6. Tàu dự phòng kiểu UT719R hiện đang hoạt động ở khu vực Biển Bắc của nƣớc Anh. Chức năng của tàu dự phòng là cung cấp địa điểm an toàn cho nhân viên làm việc trên dàn khoan và dàn khai thác trong trƣờng hợp xảy ra sự cố. Nhiều chiếc tàu phục vụ dàn khoan PSV đƣợc trang bị để thực hiện công việc này cùng với các chức năng khác của chúng. Điều này có ƣu điểm ở chỗ một chiếc thuyền phục vụ, đƣợc dùng để đƣa hàng hóa ra dàn

khoan, có thể thay thế cho một chiếc tàu dự phòng chuyên dụng, trong lúc nó phải trở về cảng để tiếp liệu, thay đổi thủy thủ đoàn hoặc lên ụ sửa chữa. Ngoài ra hiện nay còn có xu hƣớng sử dụng những chiếc tàu con cứu hộ lớn hơn thay vì những chiếc xuồng cứu hộ MOB (Man Overboard Boats). Với điều kiện là khuôn khổ pháp quy cho phép điều đó, bằng cách này một chiếc tàu dự phòng cỡ lớn có thể phục vụ cho nhiều

hơn một hệ thống dàn khoan. Các quy phạm đóng tàu thay đổi tùy theo khu vực, ví dụ nhƣ ở Biển Bắc trong các khu vực của Anh và của Na-Uy. Giữa chúng có sự khác biệt, từ những quy định đã đề ra, ví dụ nhƣ một công trình, một tàu dự phòng,

cho tới bố trí trong thực tế. Trong đó bao gồm vấn đề an toàn tổng thể cho công trình và mang lại sự tự do cho việc đƣa ra những phƣơng án dự phòng dự bị, cũng nhƣ là mức độ an toàn cần phải có trong trƣờng hợp hỏa hoạn hoặc cần sơ tán. Những chiếc tàu xa bờ đƣợc thiết kế chủ yếu là cho công việc lai dắt khẩn cấp, ngăn ngừa ô nhiễm và là những chiếc tàu bảo vệ các vùng đặc quyền kinh tế EEZ .

42.1.1.5 Tàu đa chức năng Sự tập trung ngày càng gia tăng vào lĩnh vực hoạt động ngầm dƣới biển, bao gồm các công việc xây dựng, kiểm tra và bảo dƣỡng, đang tạo ra một chủng loại tàu đa năng , ví dụ nhƣ tàu đa năng AHTS Roll-Royce UT742 trên hình 42.7 và tàu dịch vụ ngầm dƣới biển trên hình 42.1. Hình 42.7 Tàu đa chức năng Normand Pioneer với cần trục hình chữ A

Thông thƣờng những chiếc tàu loại này đƣợc dựa trên mô hình tàu xử lý neo, cùng với tính năng phục vụ dàn khoan ở các cấp độ khác nhau. Hệ thống các moonpool cho phép triển khai các phƣơng tiện làm việc và kiểm tra đƣợc điều khiển từ xa. Công suất và sức chứa của tời kéo đủ để cho phép thực hiện công việc đào rãnh rải đƣờng ống hoặc dây cáp ở vùng nƣớc sâu, và ngƣời ta

thƣờng bố trí lắp đặt một cần trục hình chữ A và một cần cẩu cỡ lớn (1600 tấn mét) đƣợc trang bị bộ phận giảm lắc đứng. Những bƣớc phát triển tiếp theo của loại tàu này vẫn đang diễn ra khi mà có những công nghệ mới ra đời, ví

dụ nhƣ sử dụng tàu hỗ trợ xa bờ OSV để thực hiện việc khoan giếng (xem hình 42.30) 42.1.1.6 Tàu tác hợp Đôi khi ngƣời ta có thể thu đƣợc lợi ích từ việc kết hợp khả năng phục vụ xa bờ của tàu với một số chức năng khác không liên quan, ví dụ nhƣ: Tàu phá băng/OSV: Sự kết hợp hai loại tàu này đã đƣợc thể hiện trong thực tiễn bằng việc đóng một con tàu phá băng mà trong mùa hè có thể hoạt động cung cấp

sự trợ giúp cho việc xây dựng công trình ngầm dƣới biển. Chức năng phá băng phải là chức năng chính, nhƣng tính ổn định, sức bền và công suất cần thiết để phục vụ cho ứng dụng này cũng là cơ sở quan trọng cho một chiếc tàu hỗ trợ, mặt boong làm việc ở đuôi tàu cũng vậy. Ví dụ nhƣ, công việc phá băng vào mua đông ở biển Baltic khá là ăn khớp với các khung thời tiết của nhiều hoạt động dầu khí ở Biển Bắc, giúp tận dụng vốn và giá trị sử dụng trong một chu kỳ hoạt động lâu hơn và

tránh đƣợc phải ngừng hoạt động vào mùa hè. Trên hình 42.8 là hình vẽ tuyến hình của tàu Bothica đóng tại Phần Lan, là sự kết hợp giữa tàu phá băng và OSV. Một thiết kế mới của tàu đƣợc trình bày trong mục 42.3.7. Hình 42.8. Hình vẽ tuyến hình của con tàu Bothica, sự kết hợp giữa tàu phá băng và OSV.

Tàu rải cáp/OSV: Công việc rải cáp viễn thông là một ví dụ nữa trong đó chức năng cơ bản cũng có thể đƣợc kết hợp với hoạt động dầu khí ngoài khơi. Trên tàu bố trí không gian trống dƣới mặt boong, và trên mặt boong, dành cho các thùng chứa cáp, cho phép chứa và rải

hàng nghìn ki-lô-mét cáp quang. Nhìn bề ngoài tàu loại này có thể sẽ giống nhƣ tàu đa năng phục vụ xa bờ, nhƣng trên chúng thƣờng có những phòng làm việc và kiểm soát cơ động hoặc thƣờng trực ở mặt bên của boong làm việc, nhƣ ta có thể thấy trên hình 42.9 là một ví dụ tiêu biểu cho loại tàu này, nó đƣợc đóng vào năm 1996, có thể kết hợp việc rải cáp với hoạt động dịch vụ xa bờ. Nó cũng có thể dễ dàng đƣợc hoán cải để thực hiện các nhiệm vụ phục vụ dàn khoan.

Ngoài cần trục hình chữ A, cần cẩu boong và hệ thống con lăn ở đuôi tàu, trên tàu còn lắp đặt thiết bị rải cáp chuyên dụng, gồm các động cơ cho bộ phận nắn cáp và quay tang trống cuốn cáp. Những hợp đồng rải cáp thƣờng có tính chu kỳ, và ở giai đoạn không có việc làm thiết bị cáp chuyên dụng có thể đƣợc gỡ bỏ và tàu đƣợc hoán cải để phục vụ cho hoạt động ROV, kiểm tra và bảo trì dƣới đáy biển, hoặc là các hoạt động khác. Một số loại tàu đƣợc thiết kế để có thể hoán cải thành PSV, và PSV đôi khi có thể hoán

cải thành tàu rải cáp. 42.2 THIẾT KẾ VÀ KẾT CẤU TÀU 42.2.1 Các quy phạm và quy định đối với tàu và trang thiết bị trên tàu Cũng giống nhƣ những kiểu tàu khác, tàu hỗ trợ xa bờ đƣợc đóng tuân theo các quy phạm và quy định khác nhau; của quốc tế, của tổ chức đăng kiểm, của quốc gia, hay của quốc gia mà tàu mang cờ. Quy phạm của

Tổ chức hàng hải quốc tế IMO (International Maritime Organisation) bao gồm nhiều khía cạnh về mặt kết cấu tàu, trang thiết bị và hoạt động của tàu. Những bộ quy phạm có giá trị hiệu lực đối với lớp tàu này là IMO 469 , trong khi đối với những chiếc tàu vận chuyển một số

lƣợng lớn hành khách cộng với thủy thủ đoàn của tàu còn đƣợc kiểm soát bởi IMO 534 . Tiêu biểu là trƣờng hợp nhân viên, hành khách, bộ phận kỹ thuật di chuyển tới và rời khỏi các dàn khai thác ngoài khơi. Phần lớn các con tàu hỗ trợ đƣợc đóng dựa theo các quy phạm về mặt kết cấu dành cho các loại tàu thông thƣờng, ví dụ nhƣ là Quy phạm phân cấp tàu vỏ thép của tổ chức đăng kiểm Na-Uy (Det Norske Veritas, viết

tắt là DNV) hoặc những quy phạm tƣơng ứng do các tổ chức đăng kiểm khác nhƣ Đăng kiểm Anh (Lloyd’s Register of Shipping, viết tắt là LR), Đăng kiểm Mỹ (American Bureau of Shipping, viết tắt là ABS), ban hành. Những chiếc tàu đƣợc đăng ký ở Mỹ cũng thƣờng phải thỏa mãn các yêu cầu của Cục phòng vệ bờ biển Hoa Kỳ (United States Coast Guard). Hình 42.9. Tàu rải cáp kết hợp OSV Maersk Defender (kiểu UT756).

Quy phạm kết cấu tàu bao gồm các khung sƣờn và một loạt những khía cạnh khác về mặt kết cấu và trang bị. Đối với một số tàu hoạt động xa bờ kết cấu tàu vỏ đôi có thể là bắt buộc, mặc dù các nhà thiết kế, nhƣ UT-Design của Roll-Royce, cố gắng đƣa cấu trúc vỏ đôi vào áp dụng ở mức nhiều nhất có thể đƣợc, ví dụ nhƣ đối với thiết kế buồng máy.

Những chiếc tàu hoạt động xa bờ trở nên chuyên dụng hơn, làm nảy sinh các yêu cầu mới, và chúng phải thống nhất với quy phạm tƣơng ứng. Chúng ta xét tàu thử giếng dầu và sơ chế Crystal Sea (xem thêm mục 42.3.3.7). Ở đây, tàu chở một lƣợng lớn dầu thô đồng

nghĩa với việc tàu phải đáp ứng quy phạm dành cho tàu chở dầu thô . Còn tàu kho chứa và chế biến , có thể đƣợc kết nối trực tiếp tới giếng dầu, phải đáp ứng một loạt các quy định nhất định. Các cơ quan chức năng trong nƣớc có những quy phạm riêng áp dụng cho những kiểu tàu cụ thể. Ví dụ nhƣ, tàu an toàn dự phòng hoạt động ở vùng Biển Bắc, thông thƣờng sẽ đáp ứng hoặc là các yêu cầu quy định bởi Cục Hàng hải và phòng vệ bờ biển (Maritime &

Coastguard Agency, viết tắt MCA) của nƣớc Anh hoặc bởi Cục hàng hải Na-Uy (Norgwegian Maritime Directorate, viết tắt NMD). Những chiếc tàu dự phòng có thể đƣợc chuyên dùng cho công việc đứng gần các dàn khoan và các dàn khai thác để tiếp nhận nhân viên trong trƣờng hợp sảy ra sự cố. Sự kết hợp chức năng an toàn dự phòng với môt chiếc tàu đa chức năng đang trở nên phổ biến hơn. Các yêu cầu của MCA và NMD nhìn chung là giống nhau, nhƣng cũng có một số sự khác biệt, ví dụ nhƣ phạm vi thực hiện các chức năng

khác nhau và số lƣợng thủy thủ đoàn cần thiết. 42.2.2 Các ký hiệu phân cấp Những con tàu hoạt động xa bờ cũng mang nhiều ký hiệu của tổ chức đăng kiểm giống nhƣ các kiểu tàu vỏ thép khác. Điều này áp dụng cho kết cấu, buồng máy tự động, cầu điều khiển một ngƣời trực lái, và các chức năng tƣơng tự của tàu. Những ký hiệu khác thì đặc thù hơn.

FiFi ký hiệu cho khả năng phòng chống hỏa hoạn và ký hiệu 1 có nghĩa là tàu có hệ thống bơm cứu hỏa và màn hình giám sát, khiến nó có thể thực hiện công việc cứu hỏa bên ngoài tàu, trong khi tất nhiên là nó có mang theo trang thiết bị cần thiết để bảo vệ cho chính mình.

FiFi 2 là một yêu cầu mang tính toàn diện hơn, bao gồm phạm vi giám sát hỏa hoạn lớn hơn và hệ thống phun tự động chống lan truyền hỏa hoạn trong những cơn cháy lớn đảm bảo an toàn cho tàu. 42.2.3 Kết cấu Phần lớn các loại tàu hỗ trợ xa bờ đƣợc làm từ thép với các khung sƣờn tƣơng ứng trong khoảng 42-100 mét. Vì những chiếc tàu này thƣờng phức tạp và đƣợc trang bị đầy đủ tƣơng ứng với kích thƣớc của chúng, nên khả

năng trang trí ngoại vi đƣợc đánh giá cao hơn là năng lực sản xuất thép của nhà máy đóng tàu. Phổ biến, ngƣời ta phân vỏ tàu thành các tổng đoạn, sự chú trọng ngày càng tăng đang đƣợc đặt lên công đoạn trang trí ngoại vi ban đầu của các tổng đoạn trƣớc khi lắp ráp tổng thể để tránh phải lắp đặt trang thiết bị dƣới điều kiện không gian hẹp sau này. Ở giai đoạn thiết kế không những phải chú ý tới sức bền tổng thể, mà còn phải chú ý tới việc tạo khả năng chịu tải cục bộ lớn cho kết cấu, ví dụ nhƣ là tải của hệ thống

tời kéo, cần cẩu boong và cần trục hình chữ A. Boong làm việc ở đuôi tàu thƣờng đƣợc chế tạo kiên cố để chịu đƣợc tải trọng cỡ 5-10 tấn/m2, và ở các loại tàu xử lý neo, phần đuôi thƣờng đƣợc gia cƣờng để có thể chịu đƣợc tải trọng tập trung. 42.2.4. Khả năng đi biển Xét một cách tổng thể, các loại tàu hỗ trợ xa bờ cần phải có khả năng đi biển theo nghĩa rộng của từ. Một số

khu vực hoạt động không phải chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt, nhƣng sự phát triển của khu mỏ ở Biển Bắc đã tạo ra một nhu cầu cần có những chiếc tàu có khả năng đi biển tốt và những lợi ích đang thu đƣợc làm cho các hoạt động đƣợc mở rộng khắp tất cả các vùng

biển phía Bắc và tiến tới những vùng biển xa hơn nhƣ là ngoài khơi Bra-xin. Kinh nghiệm ban đầu thu đƣợc từ hoạt động khai thác các tàu cung ứng của vùng Vịnh Mê-xi-cô ở khu vực Biển Bắc đã chứng tỏ rằng khả năng đi biển của chúng vẫn chƣa đủ tốt – cụ thể là mạn tàu chƣa đủ cao. Điều đó góp phần thúc đẩy quá trình cải tiến tính năng của tàu, hiện vẫn đang tiếp tục diễn ra. Các công ty dầu khí và các nhà điều hành mỏ đang đòi hỏi các tiêu chuẩn chất lƣợng cao; và các loại tàu hỗ trợ

xa bờ thƣờng không phải là khâu yếu nhất trong chuỗi mắt xích này. Khả năng đi biển trong trƣờng hợp này có thể đƣợc thiết lập để bao hàm không chỉ sự tích hợp cấu trúc cơ bản của tàu và tính ổn định cần thiết tƣơng ứng dƣới tất cả các tình huống tải trọng cho phép, mà còn chứa đựng các khía cạnh nhƣ vấn đề dự phòng về mặt máy móc bảo đảm cho tàu hoạt động một cách an toàn, thậm chí ngay cả khi xảy ra một số hỏng hóc nhất định. Các loại tàu hỗ trợ xa bờ phải có khả năng hoạt động

trong điều kiện thời tiết xấu. Đồng thời, hình dáng và bố cụcí phải tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của con ngƣời diễn ra trên sàn đuôi tàu trong lúc vận chuyển hàng hóa hoặc thực hiện các thao tác xử lý neo trong điều kiện biển động mạnh. Hình 42.10 biểu diễn tàu UT704 Baldur Thorungen đang hoạt động trong điều kiện đặc trƣng của mặt biển. Ngƣời ta ngày càng chú ý đến các chuyển động của tàu.

Phần lớn các loại tàu hỗ trợ, nhƣ tàu xử lý neo, PSV và tàu an toàn dự phòng, có kích thƣớc tƣơng đối nhỏ, chiều dài tổng thể từ 50 đến 100 mét. Các chuyển động do đó có xu hƣớng biến đổi khá nhanh. Việc quan tâm tới vấn đề thiết kế vỏ tàu có thể giảm thiểu đƣợc các

gia tốc phát sinh, nhƣng ở một góc độ khác, gia tăng kích thƣớc của tàu là giải pháp dễ dàng nhất, nếu điều này cho phép. Ngƣời ta đã đƣa ra các định mức phù hợp dành cho gia tốc phát sinh theo phƣơng thẳng đứng và phƣơng ngang, cùng với góc lắc ngang, những yếu tố có ảnh hƣởng tới điều kiện sống và làm việc của nhân viên trên tàu (Xem mục 42.2.5 để biết thêm chi tiết). Khi đặt ra các mức độ tƣơng ứng, thì giữa lao động chân tay nặng nhọc, chân tay giản đơn và lao

động trí óc có thể có sự tƣơng phản với nhau. Đối với các con tàu đa năng, hiện ngày càng trở phổ biến, ngƣời ta còn xét các tiêu chí khác nữa. Chuyển động trƣợt đứng trở thành một vấn đề quan trọng nhất nếu có một số loại trang thiết bị đƣợc nâng hạ từ tàu. Mặc dù bộ phận bình ổn trƣợt đứng thƣờng xuyên đƣợc áp dụng cho các loại cần cẩu và thiết bị nâng hạ, nhƣng điều có thể thực hiện đƣợc đó là bằng cách lựa chọn hình dạng thân tàu sao cho ít gây ra chuyển động trƣợt đứng nhất trong các điều kiện làm việc đã định. Những

yêu cầu này đƣợc ghi vào vào bản thông số kỹ thuật. 42.2.5 Tính ổn định Những chiếc tàu hỗ trợ xa bờ có khả năng hoạt động với tải trọng thay đổi trong một phạm vi rộng. Với một hành trình cho trƣớc một chiếc tàu cung ứng có thể mang đƣợc nhiều loại chất lỏng và hàng rời khác nhau trong những lớp đáy đôi và bên dƣới sàn tàu và cùng một số hàng hóa trên boong.

Hình 42.10 Tàu dịch vụ xa bờ cần có khả năng đi biển tốt. Tính ổn định nguyên vẹn phải đầy đủ dƣới tất cả các

điều kiện hoạt động đã định. Đối với tàu PSV, điều kiện hoạt động bình thƣờng là chứa đƣợc các loại hàng hóa khác nhau trong phạm vi trọng tải cho phép. Ta không thể chứa đầy các thùng chứa và hầm hàng, đồng thời với chất đầy hàng hóa trên boong tàu; một lựa chọn cần phải đƣợc thực hiện. Tài liệu về độ ổn định dành cho một chiếc tàu phục vụ dàn khoan thông thƣờng là một tài liệu quan trọng và có thể bao gồm ít nhất 20 tình huống rời bến và cập bến khác nhau, trong đó có

cả tình huống bốc dỡ hàng trên biển. Đối với tàu xử lý neo, các tính toán về độ ổn định trở nên phức tạp hơn nhiều. Trên một số tàu AHTS thế hệ gần đây nhất có thể có trên 500 tấn dây xích neo dàn khoan treo lơ lứng ở sau đuôi tàu trên dây tời kéo thông qua con lăn ở đuôi tàu. Rõ ràng là cần phải có đủ độ ổn định để đối phó với loại tải trọng này và tình huống đặt ra còn phức tạp hơn nữa đối với những hoạt động mà trong đó dây cáp có thể chuyển dịch từ đầu này sang đầu kia dọc theo bề ngang của con lăn ở đuôi tàu. Theo

đó, ngƣời ta thực hiện những tính toán độ ổn định động để khảo sát tình huống trên. Một chiếc tàu cung ứng kéo và xử lý neo là một sự kết hợp hài hòa giữa những yêu cầu đối nghịch nhau. Ngoài yếu tố cung ứng chất lỏng, các loại bột và chất rắn cần thiết cho dàn khoan và dàn khai thác, thiết kế tàu còn chịu chi phối đáng kể bởi yêu cầu đối với việc lai dắt. Công suất lắp đặt tỷ lệ thuận với kích thƣớc của tàu. Tời

kéo và trang thiết bị phụ trợ ví dụ nhƣ các cuộn dây chão cần phải đƣợc bố trí ở vị trí thích hợp và cả những tải trọng kết cấu chính gây ra bởi tời kéo. Một con lăn lớn thƣờng đƣợc lắp đặt ở đuôi tàu để dẫn cáp, dây xích và mỏ neo chạy qua phần đuôi tàu, và các bộ “hàm cá

mập” (bộ phận chốt hãm) và chạc kéo đƣợc lắp đặt ở trên boong, phía đuôi tàu để điều khiển dây cáp và dây xích neo. Để có lực kéo bích tàu lớn đòi hỏi phải sử dụng những loại chân vịt có đƣờng kính lớn. Thông thƣờng những loại chân vịt này có thể đƣợc đặt trong lồng phun để gia tăng thêm sức đẩy và chân vịt phải luôn luôn ngập trong nƣớc ở một mức độ phù hợp. Phần đáy đuôi tàu phải có hình dáng sao cho dòng nƣớc chảy tới chân vịt đƣợc lƣu thông dễ dàng, đồng thời có đủ

sức nổi để chịu đƣợc các tải trọng lớn theo phƣơng thẳng đứng đặt vào con lăn ở đuôi tàu mà không làm cho tàu chúi quá mức cho phép. Không dừng lại ở việc kết hợp chức năng lai dắt và xử lý neo với chức năng phục vụ dàn khoan, các nhà khai thác tàu còn có xu hƣớng bổ sung thêm các chức năng khác để tạo nên những con tàu đa chức năng, có khả năng thực hiện những hoạt động ngầm dƣới biển khác nhau nhƣ rải cáp mềm, đào rãnh đáy biển để lắp đặt các đƣờng ống hay triển khai các phƣơng tiện điều

khiển từ xa ROV. Trong số đó, một số yêu cầu có ảnh hƣởng lớn tới thiết kế tổng thể của tàu. Trrƣờng hợp cụ thể là khi cần có một hoặc nhiều moonpool, bởi vì chúng tạo ra những đột biến về mặt cấu trúc của tàu tại phần giữa thân. Các Moonpool đƣợc mở xuyên qua mặt sàn cho tới đáy tàu, cho phép đƣa trang thiết bị hoặc tàu ngầm mini xuống mặt nƣớc tại một vị trí trên tàu với độ lắc ngang và trƣợt đứng nhỏ nhất. Lực cản có

thể tăng lên và ngƣời ta phải chú ý tới tác động của nƣớc ở bên trong moonpool đối với tàu để đảm bảo rằng hiện tƣợng chảy rối không cản trở các hoạt động của tàu. Khối cấu trúc vách ngăn đƣợc lắp đặt trong lòng moonpool nhằm giảm bớt chuyển động lên xuống

của nƣớc so với tàu, trên hình 42.11 là hình ảnh vách ngăn bên trong moonpool. Ở một số con tàu, ngƣời ta thiết kế nắp đạy để kiểm soát dòng nƣớc chảy qua moonpool đang mở, và nhờ đó có thể loại bỏ phần lớn lực cản phát sinh. Moonpool có thể đƣợc trang bị đồng bộ với thiết bị rải cáp mềm đƣợc lắp đặt trên boong, ta cũng cần phải tính tới ảnh hƣởng của nó đến độ ổn định của tàu. Ta cũng phải chú ý tới các ảnh hƣởng của các loại cần trục

hình chữ A đặt ở đuôi hoặc bên sƣờn tàu, bao gồm các vấn đề về mặt trọng lƣợng và ảnh hƣởng của tải trọng lơ lửng tới độ ổn định của tàu. Không giống nhƣ nhiều lớp tàu, một số nhân viên trên tàu hỗ trợ xa bờ có thể phải làm việc trực tiếp trên mặt boong trong điều kiện thời tiết xấu. Vấn đề bảo đảm an toàn cho họ cũng ảnh hƣởng tới thiết kế chung của tàu. Chiều cao mạn tàu phải đủ để ngăn sóng biển quét qua mặt boong làm việc của tàu, trong khi phần mũi và cấu trúc thƣợng tầng phải đƣợc bảo vệ một cách tƣơng

xứng khỏi bụi nƣớc. Các tay vịn và thành tàu bao quanh sàn làm việc đƣợc bố trí xen kẽ. Các tay vịn ngăn không cho hàng hóa dịch chuyển và làm hƣ hại các loại van và đồ đạc nằm trên mặt boong. Chúng cũng là các điểm tựa cho nhân viên làm việc trên mặt boong. Tay vịn lan can có thể có dạng hình ống, dẹt hoặc là kết hợp hai loại trên. Các tay vịn chắn hàng hình ống giữ hàng hóa không bị

xê dịch và là nơi có thể lợi dụng để tránh đụng vào hàng hóa và dây cáp đang ở trạng thái căng cứng, nhƣng lại không hiệu quả lắm trong việc chống đỡ với thời tiết. Thành tàu dạng tấm, nhƣ chúng ta có thể thấy trên hình 42.12, có khả năng chống đỡ bụi nƣớc tốt,

nhƣng sẽ làm đọng lại một lƣợng nƣớc trên sàn gây nguy hiểm, trừ khi trên tàu có bố trí các ô trống thích hợp. Các ô trống có mặt trên thành mạn tàu ở khu vực boong chính là đối tƣợng mà những yêu cầu khắt khe của các tổ chức đăng kiểm hƣớng tới. Hình 42. 11 Lớp vách ngăn chuyển động của nƣớc trong lòng moonpool.

Hình 42.12 Các đƣờng tay vịn và lan can mạn tàu. Khi sử dụng tấm lan can bảo vệ, ngƣời ta thƣờng bố trí các hốc cách đều nhau ở cả hai mặt boong, chúng là nơi để bảo vệ và nơi trú ấn dành cho nhân viên làm việc trên boong. Tàu hỗ trợ thông thƣờng hoạt động trong phạm vi gần dàn khoan và dàn khai thác, hay gặp phải thời thiết xấu. Điều này có ảnh hƣởng lớn đến việc thiết kế của tàu. Hệ thống động lực và lái phải có tính tích hợp ở

mức độ cao, đồng thời phải có tính dự phòng để ngăn ngừa những sự cố đơn lẻ, tránh gây hỏng hóc và là mối nguy hiểm tiềm ẩn đối với dàn khai thác. Nếu chẳng may cấu trúc của một chiếc tàu hỗ trợ bị hƣ hại, thì khả năng tồn tại của bản thân chiếc tàu là một điều hết sức quan trọng. Cùng với đó phải thực hiện các biện pháp để giảm tối đa những hƣ hại gây ô nhiễm. Tàu có thể chở một

lƣợng lớn than và nhiên liệu cùng với các vật tƣ khác cung cấp cho dàn khoan. Ở vùng Biển Bắc và nhiều khu vực địa lý khác, kết cấu vỏ đôi là yêu cầu bắt buộc đối với tính ổn định hƣ hỏng tuân theo IMO 469. Các quy định yêu cầu khoảng cách 0,75m giữa lớp vỏ bên trong

và lớp vỏ bên ngoài, nhƣng trong thực tiễn khoảng cách đó thƣờng là 1 m để thuận tiện cho việc kiểm định và quét sơn vỏ tàu. 42.2.6 Các chuyển động của tàu Những tiêu chí, nhƣ trình bày trong Bảng 42.1, đang đƣợc áp dụng cho các chuyển động có thể chấp nhận đƣợc đối với tàu hoạt động trên biển. Đó có thể là những tiêu chí chung, hoặc cụ thể cho mỗi khu vực hoạt động, ví dụ nhƣ là Biển Bắc chẳng hạn.

Ở các địa điểm khác nhau ở trên tàu, các tiêu chí đƣợc lựa chọn có thể khác nhau, ví dụ nhƣ công việc đòi hỏi nhiều hoạt động trí não trên buồng lái, hoạt động chân tay giản đơn ở đuôi tàu, và hoạt động chân tay nặng nhọc ở khu vực cách đuôi tàu khoảng một phần tƣ chiều dài của tàu. Ngƣời ta có thể dùng một phần mềm riêng, chuyên dụng để tính toán các đƣờng cong giới hạn hoạt động. Có nhiều chiếc tàu xa bờ phải hoạt động ở vận tốc bằng không, sử dụng công cụ định vị động ở góc hƣớng mũi

bất kỳ so với hƣớng gió và sóng biển. Khi trên tàu có lắp đặt các két giảm lắc ngang, thì chúng sẽ đƣợc đƣa vào trong các phép tính toán. Thông thƣờng có ít nhất hai điều kiện tải trọng sẽ đƣợc xem xét; cập bến không tải và rời bến toàn tải. Những trƣờng hợp khác có thể đƣợc tính đến khi chúng tƣơng ứng với chức năng hoạt động của tàu.

BẢNG 42.1 Các tiêu chuẩn mẫu (giá trị căn quân phƣơng ) Hoạt động thủ công giản đơn Hoạt động thủ công nặng nhọc Hoạt động trí não

Gia tốc thẳng đứng 0,20g 0,15g 0,10g Gia tốc ngang 0,10g 0,07g 0,05g Góc lắng ngang 6 độ 4 độ 3 độ 42.2.7 Ổn định vị trí Nhƣ đã nêu, các loại tàu hỗ trợ xa bờ thƣờng xuyên cần phải giữ ổn định vị trí với góc hƣớng mũi thay đổi so với gió và sóng biển. Hình dạng vỏ tàu, kích thƣớc và vị trí

của cấu trúc thƣợng tầng ảnh hƣởng tới tính cân bằng của tàu và tới kích cỡ đạo lƣu chân vịt cần thiết để giữ vững vị trí trong những điều kiện nhất định. Lực tác động lên tàu bao gồm lực đẩy của sóng, lực từ gió và dòng chảy. Trong tính toán lực đẩy tạo bởi sóng bất quy tắc, ngƣời ta thƣờng sử dụng phổ JONSWAP với tham số Peakedness Y không đổi. Đƣờng phổ đƣợc xác định thông qua chiều cao sóng có nghĩa và chu kỳ cực đại . Có nhiều chƣơng trình khác nhau đƣợc sử dụng để đơn giản hóa quá trình tính toán. Ta lấy một ví dụ nhƣ

chƣơng trình DYNACAP đƣợc phát triển bởi Marintek, Na-Uy có chức năng ƣớc lƣợng công suất hãm tĩnh và lập các đồ thị công suất và danh mục sử dụng chân vịt . Đồ thị công suất là các đồ thị trong hệ tọa độ cực biểu diễn lực tác động trung bình của ngoại lực tƣơng đối so với công suất hãm cực đại của chân vịt ở các hƣớng ngoại lực tác dụng khác nhau. Trong phân tích công suất hãm, ngƣời ta giả thiết hƣớng mũi của tàu không

thay đổi, nghĩa là tàu không đƣợc phép thay đổi hƣớng mũi của nó để giảm tới mức tối đa mô-men ngoại lực và mô-men quay mũi. Hƣớng của dòng chảy, của gió và sóng có thể xoay quanh tàu. 42.2.8 Định vị động

Trên các con tàu xa bờ, đòi hỏi phải giữ ổn định vị trí một cách chính xác, sẽ có lắp đặt hệ thống định vị động. Hệ thống này bao gồm bộ phận định vị liên kết với hệ thống động lực và hệ thống lái của tàu sao cho vị trí và hƣớng mũi đã chọn có thể đƣợc thực hiện dƣới những điều kiện môi trƣờng nhất định. Ví trí tàu có thể xác định bằng nhiều phƣơng tiện khác nhau, bao gồm vệ tinh, bộ truyền thủy âm, hệ thống la-ze và các phƣơng tiện khác, một cách độc lập hay

kết hợp với nhau. Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng hệ thống định vị vi sai toàn cầu DGPS (Differential Global Positioning System). Hệ thống này cho độ chính xác cao. Bản thân hệ thống vệ tinh cung cấp số liệu về vị trí. Sử dụng một trạm tín hiệu mặt đất, cung cấp tín hiệu DGPS thay cho GPS, có thể xác định vị trí với độ sai lệch 1 mét hoặc ít hơn, đạt độ chính xác cao. Ngày nay điều khiển hƣớng mũi và vị trí của tàu đƣợc thực hiện một cách tự động bằng máy tính điều khiển, nhƣng cũng có thể điều khiển bằng tay. Bằng cách điều

khiển hợp lý chân vịt đạo lƣu mũi và đạo lƣu đuôi, chân vịt biến bƣớc và bánh lái cao áp lực tàu có thể đứng ổn định ở vị trí địa lý đã cho với hƣớng mũi cần thiết, thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu. Các tổ chức đăng kiểm và các cơ quan chức năng trong nƣớc ban hành những ký hiệu quy định các điều kiện giới hạn của gió và sóng biển và cả mức dƣ thừa hệ thống, điều khiển máy tính và để kiểm soát các điểm khuyết tật của trang thiết bị

và những hƣ hại trên tàu làm cho các ngăn kín nƣớc không còn tác dụng. Trong bảng 42.II liệt kê các ký hiệu của các tổ chức đăng kiểm nổi tiếng. 42.2.9 Bố trí máy móc Sức đẩy cần thiết của các loại tàu hỗ trợ xa bờ thay đổi

trong phạm vi rộng tùy theo nhiệm vụ của tàu. Không có giải pháp đơn lẻ nào là tốt nhất và thông thƣờng có một vài sơ đồ bố trí máy móc khác nhau đƣợc tính toán trong giai đoạn thiết kế. Ngoại trừ kiểu tàu cao tốc chuyên trở nhân viên thủy thủ đoàn ở Vịnh Mê-xi-cô, vốn hay sử dụng động cơ đi-ê-zen cao tốc, phần lớn các con tàu có bố trí hai chân vịt với các động cơ đi-ê-zen trung tốc gọn nhẹ, ví dụ nhƣ động cơ Bergen BV12 biểu diễn trên hình 32.13. Nó

có công suất 7200 BHP với tốc độ 750 vòng/phút, gồm 12 nòng pit-tông 320mm. BẢNG 42.III Ký hiệu hệ thống định vị động (Dynamic Positioning Notation) IMO DNV-T LRS DP (CM) ABS DPS-0 Điều khiển vị trí – bằng tay Điều khiển hƣớng – tự động Cấp 1 AUT/S P (AM) DPS - 1 Điều khiển vị trí – tự động/bằng tay

Điều khiển hƣớng – tự động/bằng tay Cấp 2 AUTR DP (AA) DPS - 2 Điều khiển vị trí – tự động/bằng tay Điều khiển hƣớng – tự động/bằng tay Bao gồm trƣờng hợp có lỗi đơn lẻ. Hai máy tính. Cấp 3 AUTRO DP (AAA) DPS – 3 Điều khiển vị trí – tự động/bằng tay Điều khiển hƣớng – tự động/bằng tay

Bao gồm trƣờng hợp có lỗi đơn lẻ và hƣ hại vách ngăn kín nƣớc do hỏa hoạn hoặc ngập nƣớc. Hai máy tính, cộng với back-up dữ liệu đề phòng hỏa hoạn. Lƣu ý: mỗi ký hiệu bao hàm các điều kiện cực đại của

gió và sóng biển đã định. Những thế hệ tàu PSV và AHTS đầu tiên đƣợc thử nghiệm với vị trí động cơ, nhƣng hiện nay quy phạm chung đòi hỏi đặt các động cơ chính ở phần phía trƣớc của con tàu nằm dƣới cấu trúc thƣợng tầng, phần giữa thân tàu đƣợc dành cho các két chứa hàng và boong làm việc xuyên suốt, không bị gián đoạn bởi lối đi vào buồng máy hay ống thông hơi. Điều này đem lại một bố

cục cân bằng và hiệu quả, nhƣng lại có đƣờng trục dài. Những chiếc tàu OSV ở Vịnh Hoa Kỳ thƣờng có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu để giảm tối đa chiều dài đƣờng trục còn các đƣờng ống xả khói chạy lên phía trƣớc, hoặc nằm dƣới sàn dọc theo đƣờng tâm hay là nằm trên sàn dọc theo mạn tàu. Tàu phục vụ dàn khoan thƣờng có hệ thống động lực không quá phức tạp, một thiết kế hiện đại, ví dụ nhƣ tàu UT745, có chiều dài 82,5 mét, trọng tải 4200 tấn, vận tốc toàn tải l4 hải lý/giờ và vận tốc tiết kiệm

khoảng 13,5 hải lý/giờ. Trên tàu lắp đặt hai động cơ trung tốc, công suất mỗi chiếc 3600 BHP, hoặc có thể thay thế bằng hai động cơ 4800 HP. Buồng máy nằm ở phía trƣớc, đƣờng trục dài và hộp số giảm tốc truyền công suất tới hai chân vị biến bƣớc. Sau mỗi chân vịt có lắp đặt bánh lái cao áp lực. Hình 42.14 biểu diễn bộ phận đƣờng trục cùng với động cơ, khớp nối, hộp số với thiết bị tạo đà của máy phát

đồng trục, trục chân vịt và chân vịt biến bƣớc. Trên hình cũng biểu diễn bánh lái đuôi vẫy cao áp lực và bộ phận quay bánh lái của máy lái. Tổ hợp các chân vịt biến bƣớc và bánh lái đuôi vẫy tạo khả năng điều động tốt và điều này đƣợc gia tăng bởi hai chân vịt đạo

lƣu ống nằm ở phía đuôi tàu chạy bằng động cơ điện 800 HP, một chân vịt đạo lƣu ống ở mũi tàu với công suất 1200 HP và một chân vịt azimuth có thể nâng hạ đƣợc với công suất 1200 HP, nằm phía trƣớc dƣới cấu trúc thƣợng tầng. Các loại chân vịt azimuth có thể nâng hạ đƣợc ở mũi tàu đƣợc sử dụng khá phổ biến bởi vì chúng cũng là một hệ thống động lực độc lập theo nhƣ yêu cầu đặt ra bởi các quy định an toàn dự phòng. Ngoài các nhiệm vụ

hậu cần thông thƣờng, nếu cần tàu UT745 có thể đƣợc trang bị để tiếp nhận đƣợc 300 ngƣời sống sót trong trƣờng hợp tai nạn. Thiết kế hệ thống động lực cho tàu AHTS có nhiều điểm phức tạp hơn. Đặc tính kéo và lực kéo bích là điểm mấu chốt. Phần máy động lực và các đƣờng tuyến hình vỏ tàu phải đƣợc chọn lựa sao cho thu đƣợc kết quả tốt nhất. Vấn đề rắc rối ở chỗ thực tế là việc lai dắt chỉ là một nhiệm vụ đơn lẻ, còn các nhiệm vụ hậu cần thì chỉ tiêu tốn một phần của tổng công suất lắp đặt trên tàu,

hình 42.15. Do đó, ngƣời ta thƣờng lựa chọn biện pháp lắp đặt nhiều động cơ, ví dụ nhƣ 4 động cơ với hai trục dẫn động, để đạt đƣợc chất lƣợng tối ƣu và tiết kiệm trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Có thể sử dụng bốn động cơ với công suất nhƣ nhau, hoặc bố trí kiểu “mẹ con”, trong đó hai động cơ với công suất khác nhau có thể đƣợc liên kết với một hộp số có hai đầu vào/một

đầu ra thông qua cơ cấu li hợp. Trong trƣờng hợp cần huy động toàn bộ công suất, tất cả bốn động cơ đƣợc đƣa vào hoạt động. Đối với một số trƣờng hợp khác theo thiết kế có thể sử dụng hai động cơ “mẹ” lớn hơn hoặc là hai động cơ “con” nhỏ hơn, tạo nên tính linh

hoạt cao. Hình 42.13 Động cơ đi-ê-zen trung tốc. Hình 42.14 Mẫu gói hệ thống động lực gồm động cơ chính, hộp giảm tốc, trục dẫn động, chân vịt biến bƣớc, bánh lái và máy lái. Thông thƣờng tải điện năng của tàu đƣợc đáp ứng bởi

các máy phát đồng trục đƣợc lai dắt bởi bộ phận tạo đà (power take-off) gắn trên hộp số chính, nhờ đó tránh phải chạy các tổ máy phát điện phụ trợ. Hệ động lực đi-ê-zen điện có thể khá phù hợp đối với một số loại tàu hỗ trợ xa bờ. Ở đây có một số tổ máy phát điện đi-ê-zen hoạt động song song, cung cấp lực đẩy và điện năng. Các chân vịt đƣợc dẫn động bởi các động cơ điện thông qua hệ thống điều khiển tốc độ điện tử. Trong những năm gần đây ngƣời ta đã đạt đƣợc những bƣớc tiến lớn trong lĩnh vực hệ thống điều khiển

tốc độ điện tử sử dụng vật liệu bán dẫn hiệu quả cao và trong việc quản lý năng lƣợng, mặc dù ý tƣởng về hệ động lực đi-ê-zen điện dùng cho tàu đã có từ lâu, cùng thời với những chiếc động cơ đi-ê-zen hàng hải. Chân vịt Azimuth cho hệ động lực chính có nhiều dạng khác nhau. Trong một số trƣờng hợp truyền động cơ học trực tiếp lại phù hợp hơn. Tuy nhiên, hầu hết các loại tàu xa bờ cho đến thời điểm này đều sử dụng các

chân vịt đạo lƣu nhƣ là một thành phần của hệ thống động lực đi-ê-zen điện, với các mô-tơ điện động lực nằm trong thân tàu gắn với bánh răng đầu vào của chân vịt đạo lƣu. Các chân vịt azimuth cơ học thƣờng có các chân vịt đẩy (pushing propellers) nằm phía sau của

hộp bánh răng ở bên dƣới, nhƣng loại với các chong chóng quay ngƣợc nhau lại cho hiệu suất cao hơn, và kiểu với chân vịt kéo ở đằng trƣớc hộp truyền động bên dƣới chứng tỏ hiệu suất cao và ít phải điều chỉnh để đạt đƣợc hƣớng đi (Hình 42.16). Một phƣơng án thay thế đó là chân vịt quả đậu , trong đó mô-tơ điện đƣợc hợp nhất với hộp truyền động ở bên dƣới, để quay chân vịt kéo. Tất cả các bộ phận này cung cấp lực đẩy đa hƣớng, góp phần vào hoạt động định vị động, và nếu

thân tàu đƣợc thiết kế phù hợp, thì dòng nƣớc chảy tới chân vịt sẽ đều hơn, góp phần làm tăng hiệu suất và giảm tiếng ồn. Hệ động lực đi-ê-zen điện có thể thích hợp đối với các loại tàu hỗ trợ xa bờ, khi mà chúng phải hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau, hoặc khi trang thiết bị tiêu thụ điện chiếm một phần đáng kể từ công suất đẩy cần thiết. Nguyên tắc chạy động cơ lấy nguồn từ trạm phát điện cho phép một số động cơ chạy ở thời điểm bất kỳ có thể đƣợc chuyển tải để tiết kiệm tối đa nhiên liệu.

Trong nỗ lực làm giảm thiểu lƣợng khí thải, một số tàu PSV đã bắt đầu sử dụng khí tự nhiên hóa lỏng làm nhiên liệu, hoặc sử dụng các động cơ “lƣỡng tính” có thể chạy đƣợc bằng cả nhiên liệu đi-ê-zen nếu nhƣ không có khí nhiên liệu. Thiết kế chân vịt là một việc quan trọng đối với tất cả tàu OSV, nhƣng đối với tàu AHTS thì lực kéo bích lại là mối quan tâm chính. Trong giai đoạn thiết kế, các

thông số về mặt kích thƣớc của vỏ tàu đƣợc chọn phải đủ để cho các loại chân vịt cỡ lớn ngập trong nƣớc ở một mức độ thích hợp. Sức kéo của tàu sẽ tăng lên nếu nhƣ ngƣời ta lắp đặt chân vịt trong những ống phun. Ống phun có mặt cắt

dạng NACA19A và chiều dài bằng một nửa đƣờng kính của chân vịt là một sự kết hợp hài hòa giữa lực đẩy và trƣợt. Nhà thiết kế phải cân nhắc những lợi ích tƣơng đối của ống phun nằm tách hẳn khỏi vỏ tàu, cho phép tạo sự lƣu thông xung quanh toàn bộ chu vi của ống phun nhƣng lại làm tăng mớn nƣớc với đƣờng kính chân vịt đã cho, hay là nâng ống phun lên và thu gọn phần trên của nó vào bên trong thân tàu, theo đó làm giảm mớn nƣớc của tàu. Trong mỗi trƣờng hợp điều quan

trọng là chân vịt phải chìm dƣới nƣớc ở một mức thích hợp, và theo hƣớng dẫn, khoảng cách thẳng đứng từ đỉnh trên của ống phun tới mặt nƣớc phải bằng ít nhất là một nửa đƣờng kính của chân vịt. Hình 42.15 Sơ đồ bố trí máy móc của tàu AHTS hai động cơ (Roll-Royce UT722) với kiểu đƣờng trục thƣờng 1. Động cơ chính (mỗi cái công suất 5300 kW, vận tốc 750 vòng/phút) 2. Hộp giảm tốc (750/175 vòng/phút)

3. Chân vịt biến bƣớc bên trong ống phun 4. Bánh lái đuôi vẫy cao áp lực 5. Máy phát trục đƣợc truyền động bởi hộp số PTO (power take-off), 2410 kVA/1200 vòng/phút 6. Khớp mềm 7. Khớp mềm 8. Bánh răng tăng tốc, 750/1500 vòng/phút, 2000 kW 9. Bơm cứu hỏa 3600 m3/giờ, đầu phun 165 m

Trong những năm gần đây các quy trình thiết kế chân vịt cải tiến và hình dáng cánh quạt tốt hơn đã góp phần nâng cao hiệu suất của chân vịt. Ngƣời ta có thể tính đến lợi ích của việc lắp đặt những cánh quạt kiểu mới

cho chân vịt biến bƣớc trên những con tàu cũ. Dù ta có thể tối ƣu hóa chân vịt trong điều kiện hoạt động cụ thể, nhƣng đối với nhiều chiếc tàu hỗ trợ xa bờ thì giải pháp trung gian là cần thiết. Nói một cách cụ thể, những chiếc tàu đa chức năng cần đƣợc kiểm tra trong các điều kiện phi thiết kế, ta lấy ví dụ một chiếc tàu có khả năng giữ ổn định vị trí bằng cách sử dụng hệ thống định vị động và các chân vịt biến bƣớc. Ở đây chân vịt có thể hoạt động trong một thời gian dài xung

quanh vị trí mà bƣớc chân vịt bằng không. Có một loại tàu xa bờ mà trong đó thiết kế chân vịt chính xác là một việc vô cùng quan trọng, đó là tàu nghiên cứu địa chấn. Những tiếng ồn truyền trong nƣớc của tàu làm biến dạng đặc tính của các bộ cảm biến trên tàu. Yêu cầu đặc trƣng cho tàu loại này là ở tốc độ 5 hải lý/giờ, sự thay đổi áp suất trong nƣớc đo đƣợc tại vị trí cách đuôi tàu 200 mét và 10 mét ở dƣới mặt nƣớc không đƣợc lớn hơn 10 μbar. Để đáp ứng yêu cầu này ngƣời ta rất chú trọng tới việc thiết kế chân vịt và mối

quan hệ tƣơng tác giữa chân vịt và vỏ tàu. Nói chung là, những chân vịt có vận tốc đầu mút thấp sẽ đƣợc lựa chọn và mặt cắt và phân bố bƣớc đƣợc chọn để mang lại hiệu suất cao nhất ở vận tốc quay đã định. Tuyến hình của vỏ tàu phải có dạng sao cho dòng chảy tới chân vịt phải đều và phải có một khoảng trống đủ lớn giữa chân vịt và vỏ tàu.

Hình 42.16 Chân vịt azimuth đƣợc dùng cho hệ động lực của tàu OSV. Hình 42.17 Chân vịt azimuth nâng hạ đƣợc. 42.2.10 Hệ thống lái và định vị

Khả năng điều động và giữ ổn định vị trí hay bám sát một đƣờng đi đã định một cách chính xác là những đặc tính mà dịch vụ dầu khí đòi hỏi. Hai chân vịt biến bƣớc và hai bánh lái đuôi vẫy cao áp lực, hình 42.16 (thƣờng đƣợc lắp đặt cùng với các máy lái độc lập) cho khả năng điều động cơ bản tốt, khả năng này có thể đƣợc nâng cao nhờ sử dụng các chân vịt đạo lƣu nằm ở mũi và đuôi tàu. Trong một số trƣờng hợp, máy động lực chính có thể chân vịt azimuth thay

cho hệ trục dẫn thông thƣờng. Bánh lái đuôi vẫy đƣợc sử dụng phổ biến trên các loại tàu hỗ trợ xa bờ để nâng cao khả năng điều động của tàu. Phần đuôi bánh lái nối với thân bánh lái bằng bản lề tạo một góc lớn hơn khi bánh lái xoay, làm tăng lực nâng. Khi có sự bố trí nhƣ vậy, thì có thể không cần tới ống chân vịt đạo lƣu ở đuôi tàu. Những ống đạo lƣu chân vịt nằm ngang chạy bằng điện là những thiết bị trợ lái phổ biến và chúng có thể đƣợc

lắp đặt ở mũi hoặc đuôi tàu tùy theo yêu cầu. Lắp đặt cùng lúc nhiều ống đạo lƣu cung cấp khả năng dự phòng, và nếu có kích cỡ đúng chức năng thì sẽ tránh khỏi ngừng hoạt động trong thƣờng hợp có một chiếc bị hỏng. Tuy nhiên, kiểu chân vịt đạo lƣu này không phải là một phần tử đẩy phụ trợ. Để đáp ứng đòi hỏi trên, một chân vịt azimuth thƣờng đƣợc lắp đặt ở đằng trƣớc. Lấy công suất từ mô-tơ điện hoặc một động cơ đi-ê-zen

độc lập, loại chân vịt này hoạt động nhƣ một bộ phận trợ giúp giữ ổn định vị trí, cũng nhƣ là một hệ động lực độc lập trong trƣờng hợp động cơ chính bị hỏng hóc. Chân vịt azimuth ở mũi tàu thƣờng đƣợc bố trí có thể nâng lên hoặc hạ xuống theo phƣơng thẳng đứng vào

trong một hốc nằm trên thân tàu khi không cần sử dụng nhƣ biểu diễn trên Hình 42.17. Hình 42.18 là một con tàu đƣợc trang bị hai chân vịt kiểu azimuth tạo sức đẩy, một chân vịt azimuth có thể nâng hạ ở phần thân trƣớc và các ống đạo lƣu ngang ở đuôi và mũi tàu. Hệ động lực chính, các chân vịt lái và phụ trợ có thể đƣợc kết nối tới hệ thống điều khiển bằng cần điều khiển, hoặc đặt dƣới sự điều khiển của hệ thống định vị động.

42.2.11 Máy móc trên boong Tầm quan trọng của máy móc trên boong sẽ tùy thuộc vào chức năng của tàu, thay đổi từ tàu PSV với tời quay , tời xích neo và tời kéo cáp và/hoặc tời phụ để di chuyển hàng hóa trên mặt boong, tới một chiếc tàu AHTS, đƣợc xây dựng dựa trên các loại tời kéo và xử lý neo. Cùng với việc các hoạt động ngoài khơi chuyển dần tới những vùng nƣớc sâu, khối lƣợng của mỏ neo, dây cáp và xích neo sử dụng để chằng buộc dàn khoan và các

công trình chế biến nổi tăng lên, đòi hỏi phải có các thiết bị tời với công suất lớn hơn để nâng hạ chúng. Nhiều loại tời đang sử dụng hiện nay có lực kéo dây khoảng 500 tấn, và tải tối đa cao hơn 100 đến 150 tấn. Trên hình 4.19 là hình ảnh của một chiếc tời kéo và xử lý neo công suất 500 tấn. Hình 4.18 Tàu xử lý neo với các ống đạo lƣu và chân vịt

azimuth nâng hạ đƣợc. Hình 4.19 Tời kéo và xử lý neo. Bánh răng quấn đƣợc lắp đặt và quay bởi mô-tơ thủy

lực hạ áp hoặc bằng mô-tơ điện. Thông thƣờng tời có hai hoặc ba bộ tang trống, cùng với các tang trống kéo và xử lý neo chuyên dụng và bánh răng quấn liên hợp. Bản thân các bộ phận này có kích thƣớc lớn. Ví dụ nhƣ bộ tời thủy lực hạ áp công suất 500 tấn Rauma Brattvaag đƣợc lắp đặt trên tàu AHTS Normand Neptun có một tang trống đặc biệt có khả năng quấn đƣợc 1500m dây cáp đƣờng kính 109 mm và tốc độ kéo trung bình là 20 m/phút, cộng với hai tang trống mỗi

cái chứa 2000 m dây cáp 85 mm. Khi hoạt động hết công suất, chiếc tời này tiêu thụ khoảng 1500 kW. Kết cấu của tàu phải chịu những tải trọng vô cùng lớn tạo bởi những bộ tời có kích thƣớc lớn nhƣ vậy, và phải chú trọng đến việc tạo ra các hƣớng phân bố tải trọng một cách phù hợp để phân tán lực vào bên trong lớp vỏ tàu. Ngoài bộ tời kéo và xử lý neo chính, còn có một loạt các cuộn ống thƣờng dùng để chứa dây cáp, và thêm một chiếc tời thứ cấp dùng cho dây chão làm từ sợi tổng

hợp, đang đƣợc sử dụng ngày càng nhiều trong quá trình chằng neo ở vùng nƣớc sâu. Các đĩa quay xích và bộ phận dẫn hƣớng đƣợc lắp đặt cho phép tuồn xích neo dàn khoan vào trong hầm chứa xích nằm bên dƣới máy tời hoặc là thả trên sàn tàu. Xu hƣớng tạo ra những con tàu xây dựng công trình ngầm dƣới đáy biển dựa trên công nghệ tàu AHTS dẫn tới nhu cầu bổ sung thiết bị nâng hạ cho tàu, bao gồm

các loại cần cẩu cân bằng trƣợt đứng và cần trục đứng hình chữ A. Trên hình 42.20 là hình ảnh một chiếc tàu AHTS đƣợc trang bị cần trục hình chữ A nói trên, cùng với máy tời công suất 350-400 tấn.

Hình 42.20 Boong làm việc của tàu AHTS. Cần trục hình chữ A đƣợc sử dụng để triển khai trang thiết bị ví dụ nhƣ các phƣơng tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV) hoặc máy đặt cáp ngầm. Các thiết bị có chỉ số công suất cỡ 250 tấn đƣợc sử dụng, trong khi cần cẩu có khả năng nâng đƣợc 150 tấn hoặc nhiều hơn với tầm với khoảng 10 mét. Các thao tác xử lý neo bao gồm thực hiện thao tác với

các loại dây cáp và dây xích siêu nặng ở đuôi sàn của tàu AHTS. Để tối đa hóa khả năng điều khiển và giảm tối đa rủi ro cho thủy thủ đoàn, một số bộ phận đặc biệt của trang thiết bị trên boong đã đƣợc phát triển, đặc biệt là những con lăn ở đuôi tàu, “hàm cá mập”, chạc kéo. Con lăn ở đuôi tàu (Stern roller): Về bản chất, con lăn ở đuôi tàu là một tang trống lớn bằng thép đƣợc lắp đặt trên các ổ đỡ, trong một cái hốc ở đuôi của tàu. Dây cáp tời và dây cáp chằng neo và dây xích trƣợt đều qua

con lăn và tuồn xuống biển, giảm tối đa ma sát và tổn hại cho dây cáp. Con lăn cũng thuận tiện cho việc vận chuyển khi hạ những mỏ neo cỡ lớn. Con lăn có thể có hình dáng của hai chóp nón ốp vào nhau, ở hai đầu đƣờng kính lớn hơn là ở giữa, giúp căn chỉnh dây cáp theo trục tàu. Để giúp cho thao tác với dây cáp đƣợc trôi chảy, khu vực đuôi tàu cũng có thể đƣợc làm tròn nhẵn để dẫn dây cáp lệch tới con lăn.

Thông thƣờng đòi hỏi có thể thao tác với hai đƣờng dây cáp độc lập trên phần đuôi tàu mà không ảnh hƣởng lẫn nhau. Nếu sử dụng một con lăn thì dây cáp có tải trọng lớn hơn sẽ quy định tốc độ quay của tang trống, dẫn tới lực ma sát gia tăng và có thể làm hƣ hại dây cáp còn

lại. Để loại bỏ hiện tƣợng này ngƣời ta sử dụng tang trống rãnh đôi. Mỗi nửa của trang trống có thể đƣợc bố trí để quay trên ổ đỡ của chính nó trên một trục quay. Trong đó, trục quay phải có đƣờng kính lớn để có thể chịu tải trọng uốn cao mà không bị uốn cong quá mức. Đồng thời, một cái đĩa cách ly có thể đƣợc lắp giữa hai phần của con lăn. Đĩa cách ly truyền tải trọng tới kết cấu của tàu thông qua các ổ đỡ tang trống và điều này có nghĩa là hai con lăn hoàn toàn độc lập với nhau. Đối

với tàu xử lý neo ở vùng nƣớc sâu, tải trọng làm việc của tang trống có thể vƣợt quá 500 tấn. “Hàm cá mập” (Shark Jaws): Để thực hiện một số công việc trong xử lý neo ngƣời ta sử dụng “hàm cá mập” để giải phóng đoạn giây cáp trên boong tàu trong khi cáp treo vẫn tiếp tục đƣợc kéo qua con lăn ở đuôi. Chốt hãm “hàm cá mập” cho phép làm việc này một cách an toàn, thay thế cho phƣơng pháp cũ sử dụng quai móc để giữ dây thòng lọng neo . Thông thƣờng, thiết bị này bao gồm một bộ phận thủy lực hình trụ, có thể hạ

xuống ngang bằng bề mặt sàn làm việc trên tàu hoặc nâng lên tới vị trí làm việc. Ở vị trí làm việc dây cáp hoặc dây xích đƣợc nâng lên khỏi sàn tàu. Bộ phận hình trụ có chạc rẽ ở trên đỉnh và chứa một cặp “ngàm” (jaws) hoạt động bằng thủy lực. Hai bộ “ngàm” có thể thay đổi cho nhau một cách nhanh chóng; một để dùng cho dây cáp, cái còn lại dùng cho dây xích. Dây cáp trƣợt giữa phần “ngàm” mở, ngàm đóng lại, và máy tời

đƣợc giải phóng khỏi sức căng của dây cáp để cho mối nối trên dây cáp đƣợc kéo mắc vào “ngàm”, vì thế cho phép thả phao một cách an toàn . “Hàm cá mập” có thể đƣợc điều khiển từ xa, hoặc là điều khiển từ ca-bin lái hay từ phía ngoài hành lang hàng hóa để bảo đảm an

toàn cho thuyền viên. Chạc kéo (towing pins): Bộ phận này vốn đƣợc phát triển, dùng để dẫn hƣớng cho dây cáp kéo trên các con tàu kéo xa bờ, nhƣng đƣợc sử dụng rộng rãi trên các con tàu xử lý neo xa bờ. Chúng đƣợc bố trí ở trên sàn làm việc ngay trƣớc con lăn đuôi, gồm hai cột hình trụ có thể nâng lên hạ xuống bằng thủy lực. Khi đƣợc hạ xuống chúng mặt trên của chạc kéo nằm ngang bằng với sàn tàu, khi đƣợc nâng lên dây cáp tời

chạy qua giữa hai cột hình trụ này. Phần nhô lên có thể xoay quanh một trục thẳng đứng cho phép dây cáp tời đƣợc kéo vào hay nhả ra, trong khi chạc kéo ngăn không cho dây cáp trƣợt sang hai bên, nhƣ ta có thể thấy trên hình 42.21, trong hình là hình ảnh chạc kéo của tàu UT742 Normand Pioneer sử dụng trong lúc thử lực kéo bích tàu (BP 287 tấn), và khi hoạt động ngoài khơi. Cũng tƣơng tự nhƣ chốt hãm “hàm cá mập”, chạc kéo đƣợc điều khiển từ xa và bộ phận thủy lực phục vụ cho

“hàm cá mập” và chạc kéo có thể đƣợc tích hợp với nhau. Chốt hãm “hàm cá mập” thƣờng có sức tải trên 400 tấn. Khi kích cỡ và trọng lƣợng của dây chằng neo và của trang thiết bị tăng lên, thì ngƣời ta phát triển những loại thiết bị nâng hạ trên boong. Chúng bao gồm những loại cánh tay thủy lực dùng để mang nhấc dây cáp, dây chão hoặc là dây xích cùng một lúc để buộc.

Hình 42.21 Sàn làm việc của tàu AHTS cùng với chạc kéo.

42.2.12 Hàng xô Một phần quan trọng của công việc trên một con tàu phục vụ dàn khai thác hoặc dàn khoan là vận chuyển những loại hàng xô khác nhau, ví dụ nhƣ xi-măng và ba-rít (baryte) phục vụ hoạt động khoan giếng dầu. Công việc bốc xếp tại đất liền cần đƣợc thực hiện tốt không gây lãng phí hay ô nhiễm, hàng xô khô cần đƣợc đƣa tới dàn khoan hoặc dàn khai thác ở điều khiện tốt và đƣợc tháo dỡ một cách hiệu quả.

Do những kỹ năng hỗ trợ xa bờ tại khu vực Biển Bắc đƣợc phát triển từ kinh nghiệm thu đƣợc trƣớc đó ở vùng vịnh Hoa Kỳ , nên sự thay đổi các điều kiện khai thác và chế biến ở vùng vịnh Mê-hi-cô ngày nay, ở một vài khía cạnh nào đó, trở nên gần sát thực tiễn ở vùng biển bắc hơn, ví dụ nhƣ chiều cao xả hàng , kêu gọi lắp đặt các thiết bị mới và nâng cấp các con tàu cũ. Nguyên lý của quản lý hàng xô bằng khí nén là đơn giản. Vật liệu dạng bột đƣợc cho vào các két chứa, các két chứa này có thể chịu đƣợc áp suất nội vi cao. Để xả

hàng, không khí đƣợc bơm vào trong các két chứa bằng máy nén khí và ép sản phẩm chạy qua hệ thống đƣờng ống của tàu phục vụ, vòi nối và đƣờng ống của dàn khoan, và chảy vào các két chứa có trên dàn khoan. Tốc độ xả hàng ở áp suất không khí cho trƣớc phụ thuộc vào chiều dài và lực ma sát của các đƣờng ống và chiều cao mà hàng xô phải vƣợt qua. Trang bị của một chiếc tàu PSV hay AHTS thông thƣờng

có một số két chứa đặc biệt dành cho hàng hóa dạng bột đƣợc đặt dƣới sàn tàu, hệ thống máy nén, và các đƣờng dẫn không khí, đƣờng nạp, xả và thông hơi nhƣ biểu diễn trên hình 42.22. Hình vẽ mặt cắt cho thấy sơ đồ bố trí của hệ thống xử lý hàng xô bằng khí nén dùng

cho xi-măng và các loại hàng hóa dạng bột tƣơng tự. Những hệ thống này đƣợc sử dụng rộng rãi trên tàu PSV và AHTS. Các đƣờng ống kết thúc ở các đầu nối nằm ở hai bên của sàn tàu dùng để nối với hệ thống trên bờ để nhập hàng và với hệ thống trên dàn khoan để xả hàng thông qua các ống nối. Không khí dùng để vận chuyển hàng xô phải sạch và khô. Ngƣời ta thƣờng sử dụng hai máy nén để tăng tính dự phòng, và không khí đƣợc làm khô bằng một hệ thống làm lạnh, hoặc

các tấm lọc hút, hoặc bằng cả hai cách trên trong một số điều kiện khí hậu. Ngày nay áp suất khí nén phổ biến là 80 psi (5,6 bar), áp suất này cho ta tốc độ xả hàng cần thiết, ngay cả trong điều kiện độ cao cần nâng lớn. Tốc độ từ 60 đến 110 tấn/giờ ở độ cao nâng 30 đến 42 mét là điều kiện làm việc tiêu biểu cho vùng Biển Bắc. Những hệ thống cũ có áp suất thấp có thể đƣợc nâng cấp đáp ứng những yêu cầu cao hơn. Roll-Royce, một nhà cung cấp chính những hệ thống xử lý hàng xô kiểu này, sử dụng két chứa có hình dáng đặc

biệt với đỉnh hình vòm, thân hình trụ và phần đáy dƣới hình chóp nón. Kết hợp với sự phân bố không khí bên trong, làm “hóa lỏng” nguyên vật liệu, hình dáng này đảm bảo cho toàn bộ hàng hóa chứa trong két đƣợc xả hết ra. Số lƣợng két chứa và kích thƣớc của chúng đƣợc lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng. Các van khóa cho phép lựa chọn két chứa và loại sản phẩm cần xả ra. Tùy theo mong muốn của ngƣời điều hành tàu, các van

khóa và máy nén đƣợc điều khiển từ xa trên ca-bin lái, phòng điều khiển máy tàu hoặc từ một vị trí trên sàn tàu thông qua bảng điều khiển, hoặc nhƣ là một bộ phận tích hợp của hệ thống UMAS Tanker Tender hoàn toàn bằng máy tính và có thể lập trình.

Theo dòng lịch sử, các hệ thống xử lý hàng xô dùng cho tàu hỗ trợ xa bờ đã có nhiều bến đổi đáng kể tùy theo vị trí địa lý. Ở Hoa Kỳ chiều cao xả hàng thƣờng là thấp. Ở vùng Viễn Đông (Far East) các hệ thống có dạng tƣợng tự nhƣ các hệ thống sử dụng ở Biển Bắc, nhƣng kích thƣớc nhỏ hơn. Hình 42.22. Hệ thống hàng xô.

42.2.13 Phòng ở Các ca bin và tiện nghi dành cho thuyền viên trên một chiếc tàu OSV thƣờng nằm ở phần cấu trúc thƣợng tầng ở phía trƣớc của tàu, đôi khi là ở phần dƣới boong ở mũi tàu. Phòng ở và tiện nghi có thể thay đổi từ không gian giải trí và nấu ăn đơn giản cho thủy thủ đoàn đang nghỉ giải lao trên một con tàu chuyên chở nhân viên chạy hàng ngày tới một khách sạn tốt có thể chứa cỡ 70 ngƣời. Nhu cầu ngày càng gia tăng theo thời gian, và những

con tàu hiện đại sẽ có những ca-bin riêng một ngƣời dành cho tất cả hoặc phần lớn thủy thủ đoàn, với đầy đủ tiện nghi. Những sỹ quan cấp cao sẽ thƣờng có những phòng riêng. Không gian làm việc và trang thiết bị đƣợc cung cấp, và nhiều chủ tàu làm việc trên cơ sở sao cho có nhiều sự quản lý sẽ đƣợc thực hiện trên tàu. Do cuộc sống của phần lớn thuyền viên trên tàu về cơ bản là ít phải đi lại, nên ngƣời ta thƣờng trang bị các

phƣơng tiện để luyện tập và đào tạo. Một số chủng loại tàu, ví dụ nhƣ tàu địa chấn và tàu đa năng, cũng chở theo một số lƣợng lớn nhân viên không thuộc nhóm thủy thủ đoàn, những ngƣời này cũng cần phải đƣợc cung cấp nơi ở và đƣợc đáp ứng nhu cầu giải

trí, thƣờng xuyên trong một thời gian dài. Trƣờng hợp tàu địa chấn, đó là những ngƣời chịu trách nhiệm thu thập và phân tích dữ liệu, trong khi đó thủy thủ đoàn trên tàu giữ vai trò điều khiển hành hải bản thân con tàu. Tàu đa năng sẽ thƣờng cung cấp những nhóm nhân viên kỹ thuật có mặt trong những hoạt động cụ thể ví dụ nhƣ đào rãnh đi dây cáp, đƣờng ống, rải đƣờng ống, hoặc tác động lòng giếng. Những con ngƣời đó cũng

cần đƣợc đáp ứng các tiện nghi ăn ngủ, không gian làm việc và cả phòng làm việc trên cầu điều khiển để lên kế hoạch và giám sát các hoạt động. Hiện nay ngƣời ta đang tập trung cao độ vào việc giảm thiểu tiếng ồn và xung động trong những khu vực buồng ở. Đây là một thách thức đối với các nhà thiết kế, bởi vì nhiều chiếc tàu hoạt động liên tục ở chế độ định vị động, với các chân vịt công suất lớn, chạy ngay trực tiếp phía dƣới các khu vực ăn ở của thuyền viên. Việc cải tiến thiết kế chân vịt và chú trọng tới những

nguồn gây ra tiếng ồn do cấu trúc và khí động học, đã cho phép những chiếc tàu gần đây đạt đƣợc mức tiếng ồn và xung động nhỏ hơn mức yêu cầu về cấp độ tiện nghi (Comfort Class) do tổ chức đăng kiểm đƣa ra. 42.2.14 Buồng lái Buồng lái hay cầu điều khiển của một chiếc tàu hỗ trợ xa bờ, về cơ bản là nơi lắp đặt các hệ thống hành hải và thông tin liên lạc, điều khiển lái và điều khiển máy móc,

các bảng tín hiệu cảnh báo và bảng chỉ báo trạng thái máy móc dùng điều hành buồng máy tự động. Tuy nhiên, giống nhƣ một số chiếc tàu kéo, và khác những loại tàu khác, nhiều hoạt động sống trên tàu PSV, AHTS, hay tàu đăng năng, tập trung ở phần boong mở

phía đuôi tàu. Cùng với các bệ điều khiển hƣớng về phía trƣớc cần thiết cho di chuyển và lai dắt đƣờng dài, các bảng điều khiển lái, điều khiển động cơ chính và các hệ thống khác sẽ đƣợc lắp ở lƣng của buồng lái trên các bệ đỡ, sắp xếp sao cho tầm nhìn của ngƣời điều hành có thể bao quát hết phần mặt boong làm việc và khu vực xung quanh. Trên những chiếc tàu xử lý neo và những chiếc tàu liên quan các bộ phận điều khiển chính từ xa dùng cho tời xử lý neo và kéo cũng đƣợc đặt ở

đây. 42.3 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA TÀU 42.3.1 Lời giới thiệu Ở bảng 42.III và các trang tiếp theo đƣa ra những thông tin cơ bản, các thông số kỹ thuật cơ bản và các bản vẽ của một số kiểu tàu dịch vụ xa bờ tiêu biểu. Các thông số kỹ thuật đƣợc lấy mang tính đại diện chung cho kiểu tàu. Trọng tải, dung tích và các chỉ số đặc tính là những con số gần đúng. Các bản thiết kế có tính đa dạng cao và những con tàu cho những chủ tàu

và ngƣời thuê khác nhau có thể thay đổi một cách đáng kể trong phạm vi rộng. 42.3.2 Tàu PSV cỡ lớn: UT745E Đây là một kiểu tàu có thể đƣợc coi là tàu phục vụ dàn khoan khoan cỡ lớn của thiên niên kỷ mới. Từ khi ra đời, con tàu UT745 của hãng Rolls-Royce đã đƣợc đóng dƣới nhiều phiên bản, cả với đƣờng trục thông thƣờng và chân vịt biến bƣớc, và cả với hệ động lực chân vịt

azimuth. Thiết kế của tàu đã phản ánh đƣợc những yêu cầu công nghiệp trong nhiều năm về mặt kiểu dáng và số lƣợng hàng hóa mà tàu có thể chở đƣợc. Hình 42.23 và số liệu trong bảng minh họa cho phiên bản cuối, UT745E, đƣợc trang bị hệ thống đẩy đi-ê-zen

điện và chân vịt azipull. Ngoài những bộ phận này, còn bổ sung thêm hai đạo lƣu ống và chân vịt azimuth nâng hạ ở phía mũi và các chân vịt đạo lƣu của hệ thống định vị động. Trên tàu bố trí 4 tổ máy phát, công suất mỗi cái là 1740 kW, cho phép đạt tốc độ tối đa khoảng 17 hải lý/giờ. Tàu có chiều dài tổng thể là 90,7 m, khổ rộng 18,8 m, trọng tải 4200 tấn với mớn nƣớc là 6 m và trong số đó 2600 tấn có thể đƣợc chứa trên mặt boong. Tàu có thể

chở đƣợc tất cả các loại hàng hóa phục vụ dàn khoan, bao gồm dầu gốc và methanol, và các két xô chứa hàng hóa dạng bột tổng thể tích là 300 m3. Để thực hiện các nhiệm vụ phòng chống ô nhiễm trên tàu còn có bể chứa có khả năng chứa đƣợc 1000 m3 dầu thu hồi đƣợc. Bảng 42.III Các thuộc tính của tàu (Giá trị mẫu có thể thay đổi tùy theo thời điểm và từng chiếc tàu cụ thể) Thuộc tính UT710-I UT745E UT755L UT722L UT742 UT758-ICE UT737-L

Loại tàu AHTS PSV/MV PSV/Comb. MF AHTS MF AHTS MF/ICE BREAKER/ PSV(IBSV) WELL INTER-VENTION Nhà thiết kế Rolls - Royce Rolls - Royce Rolls - Royce Rolls - Royce Rolls - Royce Rolls - Royce Rolls – Royce Nhà sản xuất Thay đổi Thay đổi Thay đổi Thay đổi Thay đổi Thay đổi Thay đổi Chiều dài tổng, m 70,7 90,7 71,9 80,0 95,0 89,9 106,3

Chiều dài hai đƣờng vuông góc, m 60,2 79,7 66,8 69,3 80,7 76,0 94,2 Khổ rộng, m 16,0 18,8 16,0 18,0 24,0 18,5 21,0 Chiều sâu tới sàn chính, m 7,3 7,6 7,0 8,0 9,7 10,0 8,2 Mớn nƣớc thiết kế, m 5,3 6,0 5,0 6,0 7,0 8,25/7,5 6,2

Công suất, kW 5400-9000 (2-4 động cơ) 4x1740 2x2005 2x2650+2x3530 2x3960+2x5280 4x4145 4x2610 Điều lái đạo lƣu ống, kW 1x735 trƣớc 1x735 sau 2x833 trƣớc 2x590 trƣớc 2x515 sau 1x883 trƣớc 1x883 sau 2x1000 trƣớc 2x1470 sau 2x1355 trƣớc 2x883 trƣớc

Chân vịt azimuth nâng hạ, kW 1x883 trƣớc 1x883 trƣớc 1x883 trƣớc 1x2000 trƣớc 2 chân vịt azi chính ở đuôi tàu, mỗi cái 7000 2 chân vịt azi ở đuôi tàu, mỗi cái 2300 1x883 trƣớc Lực kéo bích, t 95-140 70 190 300 Tốc độ Hải lý/h 15-16,7 ~17 ~14,5 17 ~17 ~16 ~14 Trọng tải, t 2200 4200 3350 2750 5300 3700/2500 4700

Dung tải - - 2150 3140 5850 - 6800 Phòng ở 24 24 22 35 67 28 84 Sức chứa Nhiên liệu m3 1000 1300 1000 1150 1600+650 1950 1980 Nƣớc dằn/khoan m3 1200 1750/2500 1300 1600 3900 2650 3700 Nƣớc ngọt m3 1000 750 800 500 1000 600 1240

Két hàng xô m3 215 300 320 280 340 390 - Bùn lỏng m3 500 600 950 430 - 500 800 Nƣớc biển m3 500 650 380 540 - 250 200 Dầu gốc m3 - 290 200 200 - 200 - Methanol m3 - 160 - - - - 110

Dầu thu hồi m3 1000 1000 - 1150 - ~1000 - Hàng trên boong, t 800 2600 1600 900 ~3500 700 3400 Boong hàng hóa, m2 500 950 680 570 ~1000 750 945 Tời kéo, t 300 - - 500 500 - - Chú giải: AHTS: Tàu kéo và xử lý neo; PSV: Tàu phục vụ dàn khoan, Comb.: Kết hợp; MF: đa năng 42.3.3 Tàu PSV cỡ nhỏ: UT755L (hình 42.24)

Thiết kế gốc của tàu UT755 đã đƣợc sử dụng cực kỳ rộng rãi trên cả thế giới, với khoảng 65 chiếc đang hoạt động hoặc đang đƣợc đặt hàng vào đầu năm 2004. Loại tàu này đáp ứng đƣợc các yêu cầu chung của thị trƣờng đối với một chiếc tàu PSV cỡ nhỏ và có mặt trên thị trƣờng dƣới dạng phiên bản L, dài hơn 5m so với thiết kế ban đầu, có thể kết hợp việc cung ứng với hoạt động của phƣơng tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV), để làm đƣợc điều này ngƣời ta có thể lựa chọn phiên bản với một moonpool và bổ sung phòng ở. Tàu UT755L có diện

tích mặt boong là 680 m2, chứa đƣợc 1600 tấn hàng hóa trên boong và tổng trọng tải là 3350 tấn. Tàu có thể thực hiện mọi loại hình cung ứng hậu cần. Hình 42.24. Sơ đồ bố trí chung của tàu UT755-L. Hai động cơ chính, công suất 2005 kW, quay các chân vịt biến bƣớc thông qua các đƣờng trục thông thƣờng.

Tính năng định vị động và khả năng điều động của tàu đƣợc bảo đảm bởi hai hệ thống chân vịt kết hợp với bánh lái cao áp lực độc lập, hai đạo lƣu ống ở mũi tàu và hai chiếc ở đuôi tàu. Các xƣởng đóng tàu trên toàn thế giới đã đóng những

con tàu theo thiết kế trên, bởi vì chúng đƣợc định hình thuận lợi cho sản xuất trong khi đủ “mềm dẻo” để đáp ứng đƣợc những yêu cầu đặc thù của các chủ đầu tƣ và bởi vì cũng giống nhƣ các thiết kế kiểu UT khác của Rolls-Royce nó đƣợc cung cấp một gói trang thiết bị và hệ thống một cách toàn diện. 42.3.4 Tàu đa năng AHTS: UT722L Con tàu này ban đầu đƣợc thiết kế để hoạt động ở vùng biển phía Bắc, nhƣng hiện nay nó có phạm vi hoạt động

rộng khắp thế giới, tàu UT722 và các phiên bản dài hơn của nó UT722L và UT722LX thể hiện lối tƣ duy hiện đại về những con tàu đa chức năng cung ứng kéo và xử lý neo. Tùy theo yêu cầu cụ thể của từng chủ sở hữu, tàu có thể đảm nhiệm công việc xử lý neo, lai dắt, phục vụ dàn khoan/dàn khai thác, an toàn dự phòng và cứu hộ, cứu hỏa, kiểm soát ô nhiễm và điều khiển phƣơng tiện ngầm từ xa. Hình 42.25. Sơ đồ bố trí chung của tàu UT722-L.

Phiên bản UT722L đƣợc minh họa trong hình 42.25 có chiều dài 80 m và khi đƣợc lắp đặt hệ thống máy móc với 4 động cơ mẹ và con (2 x 3,530 kW + 2 x 2,650 kW) thì lực kéo bích tàu có thể đạt tới 190 tấn và tốc độ tối đa khoảng 17 hải lý/giờ. Trên tàu thƣờng lắp đặt tời chính 500 tấn, có các tang trống cuộn dây cáp, cộng với máy nâng dây xích dùng

cho xích neo của dàn khoan và luôn có các tang trống phụ trợ để chứa dây neo làm từ sợi tổng hợp. Boong chứa hàng có diện tích 524 m2 và tàu có thể thực hiện tất cả các loại hình cung ứng hậu cần, tạo nên một con tàu đa năng hoàn hảo.

Mẫu UT722 và UT722L đã đƣợc đóng tại nhiều xƣởng đóng tàu trên thế giới, dựa trên thiết kế và các gói trang thiết bị của Rolls-Royce và ngày càng đƣợc cải tiến. 42.3.5 Tàu AHTS cỡ nhỏ: UT710-1 Tàu UT710 là một loại tàu AHTS nhỏ hơn đáp ứng đƣợc những yêu cầu chung của nghành công nghiệp xa bờ, thích hợp cho hoạt động ở những khu vực địa lý khác nhau. Nhiều mẫu tàu loại này đã đƣợc đóng tại các

xƣởng đóng tàu ở Hàn Quốc và Na Uy. Với tổng chiều dài là 70,7 m và bề rộng 16m, tàu có tổng trọng tải khoảng 2,200 tấn với mớn nƣớc 5,9 m. Sàn tàu rộng 500 m2 có thể chứa đƣợc 800 tấn hàng hóa. Đây là một chiếc OSV rất thích hợp có khả năng kéo và xử lý neo, vận chuyển hàng hóa hậu cần và xả hàng ngay tại dàn khoan và khai thác. Nó có chỗ chứa hàng trên boong, hàng dạng lỏng và xi măng, tùy theo yêu cầu của nhà vận hành nó cũng có thể đƣợc trang bị để thực hiện chức năng an toàn dự phòng, cứu hỏa và

các nhiệm vụ khác. Đặc tính kỹ thuật của mẫu UT710-1 gốc là rất linh hoạt và có thể thay đổi để đáp ứng những yêu cầu khắt khe của chủ tàu. Ví dụ nhƣ, có một vài lựa chọn tƣơng đƣơng về mặt động cơ, tùy theo lực kéo bích tàu cần thiết, từ 2x2100 kW với lực kéo 95 lấn cho tới 2x4500 kW với lực kéo khoảng 140 tấn. 42.3.6 Tàu UT742 (Hình 42.27)

Tàu đa năng xa bờ này là chiếc đầu tiên của thế hệ tàu AHTS mới, đƣợc thiết kế để hỗ trợ các hoạt động ở những vùng nƣớc sâu và trong những điều kiện thời tiết biến động mạnh. Hai mẫu tàu đầu tiên đã đƣợc đóng cho hãng Solstad Shipping, hoạt động ở vùng nƣớc sâu

ngoài khơi Brazil. Thiết kế tàu đƣợc đặc trƣng bởi công suất lắp đặt lớn, tời công suất cao và vỏ tàu có hình dáng tạo khả năng đi biển tốt với tính nổi của đuôi tàu tăng lên để hỗ trợ cho các hoạt động chằng neo hạng nặng ở vùng nƣớc sâu. Bốn động cơ, công suất mỗi chiếc 3370 kW ăn khớp với các hộp số hai đầu vào, một đầu ra, dẫn động các chân vịt biến bƣớc. Các động cơ đƣợc lắp đặt ở phía trƣớc

của tàu, toàn bộ phần giữa thân đƣợc sử dụng để chứa hàng hóa. Diện tích mặt boong của tàu là 600 m2, có thể chứa đƣợc 1200 tấn hàng trên boong và tổng trọng tải của tàu là 4000 tấn. Tời thủy lực với tang trống tam cấp chịu đƣợc tải cỡ 500 tấn và có thể giữ đƣợc dây chằng neo loại siêu nặng ở độ sâu lên tới 1500 m. Tất cả hàng hóa cần thiết phục vụ dàn khoan và dàn khai thác có thể đƣợc chứa trên sàn tàu, đựng trong các két chứa, hoặc trong hệ thống chứa đựng hàng xô dạng bột. Thêm vào đó, tàu này có

thể đƣợc thiết kế để đảm nhiệm những nhiệm vụ khác bao gồm thu hồi dầu, cứu hỏa và dự phòng/cứu hộ với số phòng ở đủ cho khoảng 300 ngƣời sống sót. Cần trục hình chữ A có thể đƣợc lắp đặt ở đuôi tàu, thích hợp với tàu đào rãnh, điều khiển ROV và một loạt các công việc đặc thù khác dƣới đáy biển. 42.3.7 Tàu phục vụ kết hợp phá băng UT758-ICE Khi nghành khai thác và sản xuất dầu khí dần tiến lên

các khu vực có vĩ độ cao hơn, ví dụ nhƣ là Biển Barent và khu vực Sa-Kha-Lin, một yêu cầu đặt ra cho các con tàu hậu cần là chúng phải hoạt động đƣợc trong những điều kiện đóng băng khắc nghiệt. Thiết kế đƣợc biểu diễn trên hình 42.28 là một chiếc

tàu phục vụ cỡ lớn với chiều dài gần 90 m, trọng tải tối đa là 3700 tấn, tàu có thể phá đƣợc băng một năm tuổi dày 1,5 m ở vận tốc hành trình là 3 hải lý/giờ. Nó cũng có thể xử lý đƣợc những tảng băng với độ dày lên tới 4 m. Phân cấp tàu có thể là Ice10 hoặc Ice15 tùy theo yêu cầu của chủ sở hữu tàu. Tất cả các loại hàng hóa hậu cần thông thƣờng có thể đƣợc vận chuyển và thêm vào đó là thiết bị chống ô nhiễm và bể chứa dầu thu hồi thích hợp với điều kiện nhiệt độ thấp. Do môi trƣờng dễ

bị hủy hoại, nên UT758-ICE đáp ứng sạch (Clean…..platforms Mất trang 42-28!!!). Những tiêu chí thiết kế trọng yếu bao gồm độ ổn định, đặc tính chuyển động, diện tích sàn tàu, trọng tải và khu phòng ở chất lƣợng cao, yên tĩnh. Trên tàu có thể lắp đặt một mô-đun hệ thống nâng hạ ở phần sàn boong sau, phía trên moonpool chính, do đó Island Frontier có thể thực hiện đƣợc các công việc tác động lòng giếng ví dụ nhƣ đi dây cáp, và cả việc triển khai ống bơm dầu trong lòng biển. Ngƣời ta dự kiến tàu có thể hoạt động ở chế độ này tại

vùng Biển Bắc trong khoảng thời gian 9 tháng/một năm. Nó là chiếc tàu đầu tiên tuân theo bộ quy phạm mới của DNV áp dụng cho “Thuyền tác động lòng giếng” (Ship shaped well intervention Unit) và cũng đƣợc phân cấp nhƣ là một “công trình xa bờ di động” (Mobile Offshore Unit) theo các quy định của Cục Hàng Hải Na Uy. Những yêu cầu khắt khe, đặc biệt là đối với độ ổn định hƣ hỏng của tàu, đòi hỏi tàu có kết cấu vỏ đôi với

chiều rộng khoảng trống giữa hai lớp vỏ là 1,5 m. Sự “co giãn” về mặt thiết kế của tàu UT737 cho phép tạo ra tàu Island Offshore UT737L với chiều dài là 106 m. Chiều dài thêm vào này cho phép đƣờng tuyến hình phía trƣớc thuôn hơn. Kết hợp với đó là mũi quả lê . Để

đạt đƣợc sức bền ngang cần thiết, các két chứa hình trụ đã đƣợc thay thể bới các bể chứa hình chữ nhật, góp phần tăng thêm sức bền uốn của tàu. Mặt trong của bể chứa vẫn có thể đƣợc làm sạch một cách dễ dàng, vì các thanh gia cƣờng đƣợc đặt ở phía ngoài. Hình 42.26. Sơ đồ bố trí chung của tàu UT710-1. Hình 42.27. Sơ đồ bố trí chung của tàu UT742.

Hình 42.29 Tàu hỗ trợ hoạt động ngầm UT737L. Một nhà chứa ROV có thể chứa đƣợc một ROV loại dùng để làm việc và một ROV loại dùng để giám sát kiểm tra, trong khi đó chiếc thứ ba có thể đƣợc để trên sàn tàu nếu cần thiết. Các phƣơng tiện này có thể đƣợc thả xuống nƣớc thông qua mạn tàu hoặc moonpool, sử dụng moonpool thứ hai. Khu vực phòng ở có thể đáp ứng đƣợc 84 ngƣời, đƣợc trang bị giƣờng đơn và giƣờng đôi bên ngoài các ca-bin.

Giữa khu vực phòng ở và nhà chứa ROV có một vách ngăn, và áp suất không khí ở bên trong đƣợc giữ ở mức cao hơn so với bên ngoài, để tránh ga rò rỉ lan vào bên trong các khu ăn ở. Một khu dự phòng gồm năm ca-bin mỗi cái chứa 4 giƣờng ngủ đƣợc bố trí ở mức ngang với sàn tàu chính, nhƣng sẽ không đƣợc sử dụng khi tàu đang hoạt động tuân theo quy phạm MOU (Công trình biển di động). Để tăng thêm khả năng hậu cần, ngƣời

ta có thể gắn thêm hai công-te-nơ đồ lƣơng thực thực phẩm vào phần cấu trúc thƣợng tầng trên nóc của nhà chứa ROV. Mỗi khoang trên tàu có hai lối ra vào, với hai cầu tàu, lối đi chính nằm dƣới mặt sàn. Lối đi cầu thang đƣợc cung cấp tối đa thay vì các bậc thang thoát hiểm.

Phân cấp DP3 là điểm khởi đầu cho việc bố trí chung trên tàu và hệ thống động lực của nó. Do tàu hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau, nên hệ thống động lực đi-ê-zen điện đƣợc lựa chọn với bốn động cơ Bergen C25:33 công suất mỗi chiếc là 2100 kW cấp năng lƣợng cho các máy phát. Hai chân vịt quả đậu điện đƣợc dùng để tạo sức đẩy chính, có bổ sung thêm các chân vịt azimuth nâng hạ đƣợc ở phía mũi và đuôi tàu và hai ống đạo lƣu. Phƣơng pháp điều khiển tốc độ bằng tần số đƣợc

sử dụng giảm tối đa tiêu hao năng lƣợng, và cung cấp một lƣợng điện năng rất lớn cho tàu. Tàu UT737L có thể thực hiện nhiều vai trò khác nhau. Ngoài việc tác động lòng giếng, chiếc tàu này còn là một công trình hỗ trợ hữu hiệu các hoạt động ngầm dƣới lòng biển và phục vụ công tác kiểm tra, giám sát và bảo trì, tàu cũng có khả năng cung ứng hậu cần.