Thứ Tư, 4 tháng 2, 2009

Chương 42-Tàu dịch vụ dầu khí

Trong số các bạn đăng ký dịch,Nguyễn Đình Hiếu là dịch giả hoàn thành sớm nhất và có trách nhiệm trong bài vở của mình.Chúng tôi post bài này lên mạng để các bạn theo dõi
CHƯƠNG 42
Tàu hỗ trợ xa bờ
Richard White
Người dịch: Nguyễn Đình Hiếu chương 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 dưới 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 lượng dầu khí nằm bên dưới thềm lục địa đang được đánh dấu trên bản đồ và có xu hướng tiến dần ra những khu vực có độ sâu lớn và khó xâm nhập hơn.
Để khai thác được những nguồn tài nguyên này, cả một nghành công nghiệp đồ sộ đã được 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, người 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 dưới đáy biển có thể được thực hiện nhờ sử dụng cần trục hình chữ A (A-frame) và chiếc tàu trong hình vẽ được trang bị thiết bị rải ống mềm thông qua một trong hai moonpool .
Thông thường, các loại tàu hỗ trợ xa bờ được 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 như là lai dắt và cứu hộ, sở hữu tàu theo công ước, hay các hoạt động công nghiệp và thương 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 được đáp ứng bởi những con tàu hiện có thông qua một số cơ chế khác nhau. Đó là thị trường giao nhận trực tiếp rất phát triển, hoạt động như một phương thức thanh toán bù trừ dành cho những hợp đồng ngắn hạn. Ví dụ như trường hợp, người 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 lượng tàu loại này hoạt động trên thị trường giao nhận trực tiếp, được phân loại theo kích cỡ, sức chứa và công suất, với thời gian phục vụ thay đổi tùy theo khả năng của tàu và phương thức phục vụ và theo nhu cầu thị trường. Đối với việc hỗ trợ dài hạn cho những công trình cố định người ta thường thuê những con tàu bằng những hợp đồng kéo dài nhiều năm, thường 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 được thiết kế phù hợp với những nhu cầu của một dàn khoan hoặc mỏ cụ thể. Trong một số trường 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 được chia thành nhiều nhiệm vụ cụ thể. Một con tàu có thể được thiết kể để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể đơn lẻ, nhưng thông thường người ta thường 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 đưa ra quyết định để có được cán cân thăng bằng nhất giữa những yêu cầu đối nghịch nhau, và người thiết kế tàu phải hiện thực hóa các nhiệm vụ đó vào trong con tàu, đáp ứng được các yêu cầu về mặt vận hành và các bộ luật an toàn tương ứng.
Nhiệm vụ cụ thể bao gồm:
• Khảo sát địa chấn để xác định khu vực có trữ lượng 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 tư, hàng dự trữ, v.v… cho các dàn khoan và dàn khai thác
- Các loại ống
- Vật tư phục vụ khoan, bùn, xi-măng, nước khoan, v.v…
- Nhiên liệu
- Nước ngọt
- Các phụ tùng cơ khí
- Thực phẩm
- Các loại hàng dự trữ khác
- Thay đổi thuyền viên
- Xử lý nước thải
• Các hoạt động trong lòng biển, bao gồm
- Hoạt động kiểm tra và hoạt động của phương 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 dưỡng,
• 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 như 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 trưng 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 được cung cấp nhiên liệu, nước 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) được vận chuyển dưới dạng bột khô; nước khoan; bùn lỏng có thành phần cơ bản là dầu hoặc nước , methanol và các hóa chất sử dụng cho các công việc đặc biệt. Hoạt động cung ứng này thường được 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 được thực hiện một cách riêng biệt bởi tàu chở nhân viên hoặc máy bay trực thăng. Hàng hóa được đưa lên tàu PSV tại cảng trung chuyển ven bờ. Hàng lỏng được chứa trong các bể chứa có đáy đôi, hàng xô khô được chứa trong các bể chứa áp suất khí nén đặc biệt, còn trang thiết bị và ống khoan được đặt ở sàn làm việc phía sau. Tại dàn khoan hoặc công trình trên biển hàng hóa lỏng và hàng hóa dạng bột được bơm lên hoặc vận chuyển bằng khí nén trong khi hàng hóa trên boong được 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 trước như biểu diễn trên hình 42.2, trong hình là một ví dụ về mẫu tàu phục vụ giàn khoan nổi tiếng UT705, nhưng về mặt chi tiết thiết kế tàu có một số thay đổi đáng kể do các nhà thiết kế khác nhau tạo ra. Kích thước, mớn nước 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 lượng nhiều chỉ kém nhóm tàu PSV. Đúng theo như 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 hưởng 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 nước. 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 được 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 tương 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 được 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. Dưới đây sẽ được 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 tương 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 nước 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 dưới đáy biển có thể được biểu diễn dưới dạng hai chiều, ba chiều hoặc 3D/thời gian và dữ liệu được 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 được phản hồi lại khi gặp các vật thể trong lòng biển. Tín hiệu phản hồi được thu nhận bởi những dãy ống nghe dưới nước và những tín hiệu đó hoặc là được phân tích ngay trên tàu hoặc là được lưu giữ phục vụ cho công việc phân tích tiếp theo trên bờ.
Những chiếc ống nghe dưới nước được đặt trong các đoạn dây cáp ống , thường được cấu tạo từ những đoạn ống nhựa dẻo nối với nhau thông qua các đầu nối chuyên dụng, được đổ đầy dầu vô cơ để có thể nổi lơ lửng trong nước 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 lượng cáp ống được kéo song song với nhau ngày càng tăng lên theo thời gian. Hiện nay, những chiếc tàu cỡ lớn hoạt động với số lượng cáp ống cùng lúc lên tới 12 chiếc và một số có thể kéo theo 20 dải cáp ống như vậy. Những chiếc cánh quạt được 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 trước của tàu vào một thời điểm cho trước 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 được khép kín nhưng thường 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 hướng chuyên dụng được bố trí ở phần đuôi mở để bảo vệ các dải cáp ống tránh hư hỏng và dàn trải chúng theo trình tự. Bản thân con tàu phải có khả năng bám sát đường 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 hưởng 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 trường hợp người ta đã lựa chọn những giải pháp mang tính đột phá, ví dụ như đuôi tàu có dạng Ramform tam giác . Kiểu dáng tàu thông thường với phần sàn rộng cao hơn mặt nước ở đuôi của tàu, được những chủ tàu khác ưa 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 đường 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 đưa ra chỉ dẫn cho việc tạo những giếng dầu trong tương 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 thường có thời gian hoạt động liên tục trên biển kéo dài hàng tháng hoặc hàng năm, được tiếp tế bởi tàu hỗ trợ và nhân viên làm việc trên tàu được 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 được những phòng máy tính lớn và khu vực họp hành, và nơi ăn ở phải được cung cấp đầy đủ cho một số lượng lớn nhân viên cùng với thủy thủ đoàn trên tàu.


42.1.1.3 Tàu trở nhân viên
Tại những khu vực như 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 được cả hành khách và hàng hậu cần. Hiện tại người ta có xu hướng sử dụng những chiếc tàu cỡ lớn để vận chuyển, ví dụ như tàu John B Martin McCall, dài 56,4 m, có thể chở được 85 người, nhiên liệu, nước, 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 tương đối lớn, là loại được ưa thích hơn cả. Kích thước 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 hướng tiến tới những chiếc tàu lớn hơn, với chiều dài lên tới 185 ft, có khả năng chở được 80 – 100 người và khối lượng hàng hóa tổng cộng khoảng 350 tấn, với tốc độ chạy từ 20 đến 28 hải lý/giờ. Với trọng tải và tốc độ như vậy đòi hỏi công suất máy tàu phải trên 8000 mã lực.
Nhôm vẫn là vật liệu được sử dụng nhiều nhất để làm vỏ tàu và xây dựng cấu trúc thượng tầng cùng với dáng vẻ bề ngoài của tàu một thân thông thường, buồng lái và khoang hành khách ở phía trước và mặt boong mở ở đuôi tàu, được che chắn bởi hàng rào lan can, được dùng để vận chuyển hàng hóa trên boong.
Một thành phần quan trọng nữa là việc tiếp tế nhiên liệu và nước ngọt, chúng được 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, người ta thường sử dụng cùng lúc nhiều động cơ đi-ê-zen, mỗi động cơ truyền động cho một chân vịt của riêng nó. Thông thường có từ 4 đến 6 động cơ đi-ê-zen trên tàu. Người ta còn tiến tới sử dụng hệ động lực bằng sử dụng ống nước phản lực , trong đó hoặc chỉ sử dụng ống nước phản lực, hoặc một hệ thống hai chân vịt kết hợp với ống nước phản lực tăng cường ở chính giữa.
Tính kinh tế của tàu chở nhân viên phụ thuộc vào khoảng cách từ dàn khoan tới đất liền. Trong trường hợp khoảng cách ngắn, điều kiện thời tiết ôn hòa, các nhóm dàn khoan/dàn khai thác cho phép thực hiện chức năng như một “bến đỗ” thì người ta thường sử dụng tàu chở nhân viên. Đối với những quãng đường dài hơn và biển động sử dụng máy bay trực thăng có nhiều ưu điểm hơn so với thuyền cao tốc trong việc chuyên chở nhân viên, nhưng lại không hiệu quả khi cần phải vận chuyển thêm một lượng lớn hàng hóa hậu cần.
Trong một số trường hợp thuyền chở nhân viên có thể chiếm ưu thế trên các tuyến đường dài trên biển, nhưng người ta chú ý tới những cấu hình tàu khác, ví dụ như kiểu tàu SWATH (xem Chương 46), để tạo cảm giác thoải mái cho hành khách ở mức độ có thể chấp nhận được. Tại một số khu vực, ví dụ như Tây Phi, người ta thường dùng xuồng cao tốc, với lượng hàng hóa có giới hạn, làm phương 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 thường xuyên túc trực tại mỏ và sơ tán nhân viên khỏi các dàn khoan và dàn khai thác trong trường hợp khẩn cấp. Những chiếc tàu loại này được trang bị các phương tiện để tiếp nhận, sơ cứu ban đầu, dụng cụ y tế, cùng với chỗ ngồi và tiện nghi đủ cho khoảng 300 người. Để đảm bảo cho người bị nạn ở dưới nước có thể được cứu lên tàu, ở khoảng giữa của tàu người 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 được trang bị để vận chuyển những người sống sót.
Trước kia phần lớn các con tàu dự phòng được hoán cải từ những chiếc tàu đánh cá, bởi vì chúng rẻ và có khả năng đi biển tốt. Tàu vẫn thường thực hiện chức năng của nó sau khi được hoán cải. Hiện nay các điều luật đã trở nên khắt khe hơn và người ta có xu hướng đóng những chiếc tàu lớn phục vụ an toàn dự phòng, như biểu diễn trên hình 42.6.

Hình 42.6. Tàu dự phòng kiểu UT719R hiện đang hoạt động ở khu vực Biển Bắc của nước 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 trường hợp xảy ra sự cố.
Nhiều chiếc tàu phục vụ dàn khoan PSV được trang bị để thực hiện công việc này cùng với các chức năng khác của chúng. Điều này có ưu điểm ở chỗ một chiếc thuyền phục vụ, được dùng để đưa 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 hướng 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 như 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 như 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 đưa ra những phương án dự phòng dự bị, cũng như là mức độ an toàn cần phải có trong trường hợp hỏa hoạn hoặc cần sơ tán.
Những chiếc tàu xa bờ được 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 dưới biển, bao gồm các công việc xây dựng, kiểm tra và bảo dưỡng, đang tạo ra một chủng loại tàu đa năng , ví dụ như tàu đa năng AHTS Roll-Royce UT742 trên hình 42.7 và tàu dịch vụ ngầm dưới biển trên hình 42.1.

Hình 42.7 Tàu đa chức năng Normand Pioneer với cần trục hình chữ A

Thông thường những chiếc tàu loại này được 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 phương tiện làm việc và kiểm tra được điều khiển từ xa. Công suất và sức chứa của tời kéo đủ để cho phép thực hiện công việc đào rãnh rải đường ống hoặc dây cáp ở vùng nước sâu, và người ta thường bố trí lắp đặt một cần trục hình chữ A và một cần cẩu cỡ lớn (1600 tấn mét) được trang bị bộ phận giảm lắc đứng.
Những bước phát triển tiếp theo của loại tàu này vẫn đang diễn ra khi mà có những công nghệ mới ra đời, ví dụ như 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 người ta có thể thu được 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 như:
Tàu phá băng/OSV: Sự kết hợp hai loại tàu này đã được 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 dưới biển. Chức năng phá băng phải là chức năng chính, nhưng 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 như, 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 được 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 được 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 được kết hợp với hoạt động dầu khí ngoài khơi. Trên tàu bố trí không gian trống dưới 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 như tàu đa năng phục vụ xa bờ, nhưng trên chúng thường có những phòng làm việc và kiểm soát cơ động hoặc thường trực ở mặt bên của boong làm việc, như ta có thể thấy trên hình 42.9 là một ví dụ tiêu biểu cho loại tàu này, nó được đóng vào năm 1996, có thể kết hợp việc rải cáp với hoạt động dịch vụ xa bờ. Nó cũng có thể dễ dàng được 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 thường có tính chu kỳ, và ở giai đoạn không có việc làm thiết bị cáp chuyên dụng có thể được gỡ bỏ và tàu được hoán cải để phục vụ cho hoạt động ROV, kiểm tra và bảo trì dưới đáy biển, hoặc là các hoạt động khác. Một số loại tàu được 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 như những kiểu tàu khác, tàu hỗ trợ xa bờ được 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 lượng lớn hành khách cộng với thủy thủ đoàn của tàu còn được kiểm soát bởi IMO 534 .
Tiêu biểu là trường 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 được đóng dựa theo các quy phạm về mặt kết cấu dành cho các loại tàu thông thường, ví dụ như 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 tương ứng do các tổ chức đăng kiểm khác như 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 được đăng ký ở Mỹ cũng thường 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 sườn 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, như UT-Design của Roll-Royce, cố gắng đưa cấu trúc vỏ đôi vào áp dụng ở mức nhiều nhất có thể được, ví dụ như 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 tương 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 lượng 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 được kết nối trực tiếp tới giếng dầu, phải đáp ứng một loạt các quy định nhất định.
Các cơ quan chức năng trong nước có những quy phạm riêng áp dụng cho những kiểu tàu cụ thể. Ví dụ như, tàu an toàn dự phòng hoạt động ở vùng Biển Bắc, thông thường 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 nước Anh hoặc bởi Cục hàng hải Na-Uy (Norgwegian Maritime Directorate, viết tắt NMD). Những chiếc tàu dự phòng có thể được chuyên dùng cho công việc đứng gần các dàn khoan và các dàn khai thác để tiếp nhận nhân viên trong trường 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, nhưng cũng có một số sự khác biệt, ví dụ như phạm vi thực hiện các chức năng khác nhau và số lượng 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 như các kiểu tàu vỏ thép khác. Điều này áp dụng cho kết cấu, buồng máy tự động, cầu điều khiển một người trực lái, và các chức năng tương 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 được làm từ thép với các khung sườn tương ứng trong khoảng 42-100 mét. Vì những chiếc tàu này thường phức tạp và được trang bị đầy đủ tương ứng với kích thước của chúng, nên khả năng trang trí ngoại vi được đánh giá cao hơn là năng lực sản xuất thép của nhà máy đóng tàu. Phổ biến, người ta phân vỏ tàu thành các tổng đoạn, sự chú trọng ngày càng tăng đang được đặt lên công đoạn trang trí ngoại vi ban đầu của các tổng đoạn trước khi lắp ráp tổng thể để tránh phải lắp đặt trang thiết bị dưới 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 như là tải của hệ thống tời kéo, cần cẩu boong và cần trục hình chữ A. Boong làm việc ở đuôi tàu thường được chế tạo kiên cố để chịu được tải trọng cỡ 5-10 tấn/m2, và ở các loại tàu xử lý neo, phần đuôi thường được gia cường để có thể chịu được 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, nhưng 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 được làm cho các hoạt động được mở rộng khắp tất cả các vùng biển phía Bắc và tiến tới những vùng biển xa hơn như là ngoài khơi Bra-xin. Kinh nghiệm ban đầu thu được 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 chưa đủ tốt – cụ thể là mạn tàu chưa 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 lượng cao; và các loại tàu hỗ trợ xa bờ thường không phải là khâu yếu nhất trong chuỗi mắt xích này.
Khả năng đi biển trong trường hợp này có thể được thiết lập để bao hàm không chỉ sự tích hợp cấu trúc cơ bản của tàu và tính ổn định cần thiết tương ứng dưới tất cả các tình huống tải trọng cho phép, mà còn chứa đựng các khía cạnh như 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 người 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 trưng của mặt biển.
Người ta ngày càng chú ý đến các chuyển động của tàu. Phần lớn các loại tàu hỗ trợ, như tàu xử lý neo, PSV và tàu an toàn dự phòng, có kích thước tương đối nhỏ, chiều dài tổng thể từ 50 đến 100 mét. Các chuyển động do đó có xu hướng biến đổi khá nhanh. Việc quan tâm tới vấn đề thiết kế vỏ tàu có thể giảm thiểu được các gia tốc phát sinh, nhưng ở một góc độ khác, gia tăng kích thước của tàu là giải pháp dễ dàng nhất, nếu điều này cho phép. Người ta đã đưa ra các định mức phù hợp dành cho gia tốc phát sinh theo phương thẳng đứng và phương ngang, cùng với góc lắc ngang, những yếu tố có ảnh hưởng 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 tương ứng, thì giữa lao động chân tay nặng nhọc, chân tay giản đơn và lao động trí óc có thể có sự tương phản với nhau. Đối với các con tàu đa năng, hiện ngày càng trở phổ biến, người ta còn xét các tiêu chí khác nữa. Chuyển động trượt đứng trở thành một vấn đề quan trọng nhất nếu có một số loại trang thiết bị được nâng hạ từ tàu. Mặc dù bộ phận bình ổn trượt đứng thường xuyên được áp dụng cho các loại cần cẩu và thiết bị nâng hạ, nhưng điều có thể thực hiện được đó là bằng cách lựa chọn hình dạng thân tàu sao cho ít gây ra chuyển động trượt đứng nhất trong các điều kiện làm việc đã định. Những yêu cầu này được 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 trước một chiếc tàu cung ứng có thể mang được nhiều loại chất lỏng và hàng rời khác nhau trong những lớp đáy đôi và bên dưới 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 dưới tất cả các điều kiện hoạt động đã định. Đối với tàu PSV, điều kiện hoạt động bình thường là chứa được 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 được thực hiện. Tài liệu về độ ổn định dành cho một chiếc tàu phục vụ dàn khoan thông thường 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, người 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 thước của tàu. Tời kéo và trang thiết bị phụ trợ ví dụ như các cuộn dây chão cần phải được bố trí ở vị trí thích hợp và cả những tải trọng kết cấu chính gây ra bởi tời kéo. Một con lăn lớn thường được 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 được 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 đường kính lớn. Thông thường những loại chân vịt này có thể được đặt trong lồng phun để gia tăng thêm sức đẩy và chân vịt phải luôn luôn ngập trong nước ở một mức độ phù hợp. Phần đáy đuôi tàu phải có hình dáng sao cho dòng nước chảy tới chân vịt được lưu thông dễ dàng, đồng thời có đủ sức nổi để chịu được các tải trọng lớn theo phương 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 hướng 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 dưới biển khác nhau như rải cáp mềm, đào rãnh đáy biển để lắp đặt các đường ống hay triển khai các phương tiện điều khiển từ xa ROV. Trong số đó, một số yêu cầu có ảnh hưởng lớn tới thiết kế tổng thể của tàu. Trrường 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 được mở xuyên qua mặt sàn cho tới đáy tàu, cho phép đưa trang thiết bị hoặc tàu ngầm mini xuống mặt nước tại một vị trí trên tàu với độ lắc ngang và trượt đứng nhỏ nhất. Lực cản có thể tăng lên và người ta phải chú ý tới tác động của nước ở bên trong moonpool đối với tàu để đảm bảo rằng hiện tượng chảy rối không cản trở các hoạt động của tàu. Khối cấu trúc vách ngăn được lắp đặt trong lòng moonpool nhằm giảm bớt chuyển động lên xuống của nước so với tàu, trên hình 42.11 là hình ảnh vách ngăn bên trong moonpool. Ở một số con tàu, người ta thiết kế nắp đạy để kiểm soát dòng nước chảy qua moonpool đang mở, và nhờ đó có thể loại bỏ phần lớn lực cản phát sinh.
Moonpool có thể được trang bị đồng bộ với thiết bị rải cáp mềm được lắp đặt trên boong, ta cũng cần phải tính tới ảnh hưởng của nó đến độ ổn định của tàu. Ta cũng phải chú ý tới các ảnh hưởng của các loại cần trục hình chữ A đặt ở đuôi hoặc bên sườn tàu, bao gồm các vấn đề về mặt trọng lượng và ảnh hưởng của tải trọng lơ lửng tới độ ổn định của tàu.
Không giống như 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 hưởng 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 thượng tầng phải được bảo vệ một cách tương xứng khỏi bụi nước.
Các tay vịn và thành tàu bao quanh sàn làm việc được bố trí xen kẽ. Các tay vịn ngăn không cho hàng hóa dịch chuyển và làm hư 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, nhưng lại không hiệu quả lắm trong việc chống đỡ với thời tiết. Thành tàu dạng tấm, như chúng ta có thể thấy trên hình 42.12, có khả năng chống đỡ bụi nước tốt, nhưng sẽ làm đọng lại một lượng nước 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 tượng mà những yêu cầu khắt khe của các tổ chức đăng kiểm hướng tới.

Hình 42. 11 Lớp vách ngăn chuyển động của nước trong lòng moonpool.

Hình 42.12 Các đường tay vịn và lan can mạn tàu.

Khi sử dụng tấm lan can bảo vệ, người ta thường 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 thường hoạt động trong phạm vi gần dàn khoan và dàn khai thác, hay gặp phải thời thiết xấu. Điều này có ảnh hưởng 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 hư 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 hư hại gây ô nhiễm. Tàu có thể chở một lượng lớn than và nhiên liệu cùng với các vật tư 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 hư hỏng tuân theo IMO 469. Các quy định yêu cầu khoảng cách 0,75m giữa lớp vỏ bên trong và lớp vỏ bên ngoài, nhưng trong thực tiễn khoảng cách đó thường 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, như trình bày trong Bảng 42.1, đang được áp dụng cho các chuyển động có thể chấp nhận được 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 như là Biển Bắc chẳng hạn.
Ở các địa điểm khác nhau ở trên tàu, các tiêu chí được lựa chọn có thể khác nhau, ví dụ như 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 tư chiều dài của tàu. Người ta có thể dùng một phần mềm riêng, chuyên dụng để tính toán các đường 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 hướng mũi bất kỳ so với hướng gió và sóng biển. Khi trên tàu có lắp đặt các két giảm lắc ngang, thì chúng sẽ được đưa vào trong các phép tính toán. Thông thường có ít nhất hai điều kiện tải trọng sẽ được xem xét; cập bến không tải và rời bến toàn tải. Những trường hợp khác có thể được tính đến khi chúng tương ứng với chức năng hoạt động của tàu.

BẢNG 42.1 Các tiêu chuẩn mẫu (giá trị căn quân phương )

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

Như đã nêu, các loại tàu hỗ trợ xa bờ thường xuyên cần phải giữ ổn định vị trí với góc hướng mũi thay đổi so với gió và sóng biển. Hình dạng vỏ tàu, kích thước và vị trí của cấu trúc thượng tầng ảnh hưởng tới tính cân bằng của tàu và tới kích cỡ đạo lưu 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, người ta thường sử dụng phổ JONSWAP với tham số Peakedness Y không đổi. Đường phổ được xác định thông qua chiều cao sóng có nghĩa và chu kỳ cực đại .
Có nhiều chương trình khác nhau được sử dụng để đơn giản hóa quá trình tính toán. Ta lấy một ví dụ như chương trình DYNACAP được phát triển bởi Marintek, Na-Uy có chức năng ước lượng 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 tương đối so với công suất hãm cực đại của chân vịt ở các hướng ngoại lực tác dụng khác nhau. Trong phân tích công suất hãm, người ta giả thiết hướng mũi của tàu không thay đổi, nghĩa là tàu không được phép thay đổi hướng mũi của nó để giảm tới mức tối đa mô-men ngoại lực và mô-men quay mũi. Hướng 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 hướng mũi đã chọn có thể được thực hiện dưới những điều kiện môi trường nhất định.
Ví trí tàu có thể xác định bằng nhiều phương tiện khác nhau, bao gồm vệ tinh, bộ truyền thủy âm, hệ thống la-ze và các phương tiện khác, một cách độc lập hay kết hợp với nhau. Thông thường người 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 hướng mũi và vị trí của tàu được thực hiện một cách tự động bằng máy tính điều khiển, nhưng cũng có thể điều khiển bằng tay. Bằng cách điều khiển hợp lý chân vịt đạo lưu mũi và đạo lưu đuôi, chân vịt biến bước và bánh lái cao áp lực tàu có thể đứng ổn định ở vị trí địa lý đã cho với hướng mũi cần thiết, thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu. Các tổ chức đăng kiểm và các cơ quan chức năng trong nước ban hành những ký hiệu quy định các điều kiện giới hạn của gió và sóng biển và cả mức dư thừa hệ thống, điều khiển máy tính và để kiểm soát các điểm khuyết tật của trang thiết bị và những hư hại trên tàu làm cho các ngăn kín nước 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 thường có một vài sơ đồ bố trí máy móc khác nhau được 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 như 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 hướng – tự động
Cấp 1 AUT/S P (AM) DPS - 1
Điều khiển vị trí – tự động/bằng tay
Điều khiển hướng – tự động/bằng tay
Cấp 2 AUTR DP (AA) DPS - 2
Điều khiển vị trí – tự động/bằng tay
Điều khiển hướng – tự động/bằng tay
Bao gồm trường 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 hướng – tự động/bằng tay
Bao gồm trường hợp có lỗi đơn lẻ và hư hại vách ngăn kín nước do hỏa hoạn hoặc ngập nước. Hai máy tính, cộng với back-up dữ liệu đề phòng hỏa hoạn.

Lưu 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 được thử nghiệm với vị trí động cơ, nhưng hiện nay quy phạm chung đòi hỏi đặt các động cơ chính ở phần phía trước của con tàu nằm dưới cấu trúc thượng tầng, phần giữa thân tàu được 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, nhưng lại có đường trục dài. Những chiếc tàu OSV ở Vịnh Hoa Kỳ thường có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu để giảm tối đa chiều dài đường trục còn các đường ống xả khói chạy lên phía trước, hoặc nằm dưới sàn dọc theo đường tâm hay là nằm trên sàn dọc theo mạn tàu.
Tàu phục vụ dàn khoan thường có hệ thống động lực không quá phức tạp, một thiết kế hiện đại, ví dụ như 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 trước, đường trục dài và hộp số giảm tốc truyền công suất tới hai chân vị biến bước. Sau mỗi chân vịt có lắp đặt bánh lái cao áp lực.
Hình 42.14 biểu diễn bộ phận đường 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 bước.
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 bước và bánh lái đuôi vẫy tạo khả năng điều động tốt và điều này được gia tăng bởi hai chân vịt đạo lưu ống nằm ở phía đuôi tàu chạy bằng động cơ điện 800 HP, một chân vịt đạo lưu ống ở mũi tàu với công suất 1200 HP và một chân vịt azimuth có thể nâng hạ được với công suất 1200 HP, nằm phía trước dưới cấu trúc thượng tầng.
Các loại chân vịt azimuth có thể nâng hạ được ở mũi tàu được sử dụng khá phổ biến bởi vì chúng cũng là một hệ thống động lực độc lập theo như yêu cầu đặt ra bởi các quy định an toàn dự phòng. Ngoài các nhiệm vụ hậu cần thông thường, nếu cần tàu UT745 có thể được trang bị để tiếp nhận được 300 người sống sót trong trường 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 đường tuyến hình vỏ tàu phải được chọn lựa sao cho thu được 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, người ta thường lựa chọn biện pháp lắp đặt nhiều động cơ, ví dụ như 4 động cơ với hai trục dẫn động, để đạt được chất lượng tối ưu và tiết kiệm trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Có thể sử dụng bốn động cơ với công suất như nhau, hoặc bố trí kiểu “mẹ con”, trong đó hai động cơ với công suất khác nhau có thể được liên kết với một hộp số có hai đầu vào/một đầu ra thông qua cơ cấu li hợp. Trong trường hợp cần huy động toàn bộ công suất, tất cả bốn động cơ được đưa vào hoạt động. Đối với một số trường 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 bước, bánh lái và máy lái.

Thông thường tải điện năng của tàu được đáp ứng bởi các máy phát đồng trục được 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 được dẫn động bởi các động cơ điện thông qua hệ thống điều khiển tốc độ điện tử. Trong những năm gần đây người ta đã đạt được những bước 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 lượng, mặc dù ý tưởng 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 trường 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 lưu như 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 lưu. Các chân vịt azimuth cơ học thường có các chân vịt đẩy (pushing propellers) nằm phía sau của hộp bánh răng ở bên dưới, nhưng loại với các chong chóng quay ngược nhau lại cho hiệu suất cao hơn, và kiểu với chân vịt kéo ở đằng trước hộp truyền động bên dưới chứng tỏ hiệu suất cao và ít phải điều chỉnh để đạt được hướng đi (Hình 42.16). Một phương án thay thế đó là chân vịt quả đậu , trong đó mô-tơ điện được hợp nhất với hộp truyền động ở bên dưới, để quay chân vịt kéo. Tất cả các bộ phận này cung cấp lực đẩy đa hướng, góp phần vào hoạt động định vị động, và nếu thân tàu được thiết kế phù hợp, thì dòng nước 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 được chuyển tải để tiết kiệm tối đa nhiên liệu.
Trong nỗ lực làm giảm thiểu lượng 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 “lưỡng tính” có thể chạy được bằng cả nhiên liệu đi-ê-zen nếu như không có khí nhiên liệu.
Thiết kế chân vịt là một việc quan trọng đối với tất cả tàu OSV, nhưng 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 thước của vỏ tàu được chọn phải đủ để cho các loại chân vịt cỡ lớn ngập trong nước ở một mức độ thích hợp.
Sức kéo của tàu sẽ tăng lên nếu như người ta lắp đặt chân vịt trong những ống phun. Ống phun có mặt cắt dạng NACA19A và chiều dài bằng một nửa đường kính của chân vịt là một sự kết hợp hài hòa giữa lực đẩy và trượt. Nhà thiết kế phải cân nhắc những lợi ích tương đối của ống phun nằm tách hẳn khỏi vỏ tàu, cho phép tạo sự lưu thông xung quanh toàn bộ chu vi của ống phun nhưng lại làm tăng mớn nước với đường 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 nước của tàu. Trong mỗi trường hợp điều quan trọng là chân vịt phải chìm dưới nước ở một mức thích hợp, và theo hướng dẫn, khoảng cách thẳng đứng từ đỉnh trên của ống phun tới mặt nước phải bằng ít nhất là một nửa đường kính của chân vịt.

Hình 42.15 Sơ đồ bố trí máy móc của tàu AHTS hai động cơ (Roll-Royce UT722) với kiểu đường trục thường
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 bước bên trong ống phun
4. Bánh lái đuôi vẫy cao áp lực
5. Máy phát trục được 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. Người ta có thể tính đến lợi ích của việc lắp đặt những cánh quạt kiểu mới cho chân vịt biến bước trên những con tàu cũ.
Dù ta có thể tối ưu hóa chân vịt trong điều kiện hoạt động cụ thể, nhưng 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 được 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 bước. Ở đây chân vịt có thể hoạt động trong một thời gian dài xung quanh vị trí mà bước 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 nước của tàu làm biến dạng đặc tính của các bộ cảm biến trên tàu. Yêu cầu đặc trưng cho tàu loại này là ở tốc độ 5 hải lý/giờ, sự thay đổi áp suất trong nước đo được tại vị trí cách đuôi tàu 200 mét và 10 mét ở dưới mặt nước không được lớn hơn 10 μbar. Để đáp ứng yêu cầu này người ta rất chú trọng tới việc thiết kế chân vịt và mối quan hệ tương tác giữa chân vịt và vỏ tàu. Nói chung là, những chân vịt có vận tốc đầu mút thấp sẽ được lựa chọn và mặt cắt và phân bố bước được 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 được dùng cho hệ động lực của tàu OSV.

Hình 42.17 Chân vịt azimuth nâng hạ được.
42.2.10 Hệ thống lái và định vị
Khả năng điều động và giữ ổn định vị trí hay bám sát một đường đi đã định một cách chính xác là những đặc tính mà dịch vụ dầu khí đòi hỏi.
Hai chân vịt biến bước và hai bánh lái đuôi vẫy cao áp lực, hình 42.16 (thường được lắp đặt cùng với các máy lái độc lập) cho khả năng điều động cơ bản tốt, khả năng này có thể được nâng cao nhờ sử dụng các chân vịt đạo lưu nằm ở mũi và đuôi tàu. Trong một số trường hợp, máy động lực chính có thể chân vịt azimuth thay cho hệ trục dẫn thông thường.
Bánh lái đuôi vẫy được 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 như vậy, thì có thể không cần tới ống chân vịt đạo lưu ở đuôi tàu.
Những ống đạo lưu chân vịt nằm ngang chạy bằng điện là những thiết bị trợ lái phổ biến và chúng có thể được lắp đặt ở mũi hoặc đuôi tàu tùy theo yêu cầu. Lắp đặt cùng lúc nhiều ống đạo lưu cung cấp khả năng dự phòng, và nếu có kích cỡ đúng chức năng thì sẽ tránh khỏi ngừng hoạt động trong thường hợp có một chiếc bị hỏng. Tuy nhiên, kiểu chân vịt đạo lưu này không phải là một phần tử đẩy phụ trợ. Để đáp ứng đòi hỏi trên, một chân vịt azimuth thường được lắp đặt ở đằng trước. Lấy công suất từ mô-tơ điện hoặc một động cơ đi-ê-zen độc lập, loại chân vịt này hoạt động như một bộ phận trợ giúp giữ ổn định vị trí, cũng như là một hệ động lực độc lập trong trường hợp động cơ chính bị hỏng hóc. Chân vịt azimuth ở mũi tàu thường được bố trí có thể nâng lên hoặc hạ xuống theo phương thẳng đứng vào trong một hốc nằm trên thân tàu khi không cần sử dụng như biểu diễn trên Hình 42.17. Hình 42.18 là một con tàu được trang bị hai chân vịt kiểu azimuth tạo sức đẩy, một chân vịt azimuth có thể nâng hạ ở phần thân trước và các ống đạo lưu ngang ở đuôi và mũi tàu.
Hệ động lực chính, các chân vịt lái và phụ trợ có thể được kết nối tới hệ thống điều khiển bằng cần điều khiển, hoặc đặt dưới 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, được 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 nước sâu, khối lượng 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 lưu và chân vịt azimuth nâng hạ được.

Hình 4.19 Tời kéo và xử lý neo.

Bánh răng quấn được lắp đặt và quay bởi mô-tơ thủy lực hạ áp hoặc bằng mô-tơ điện. Thông thường 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 thước lớn. Ví dụ như bộ tời thủy lực hạ áp công suất 500 tấn Rauma Brattvaag được lắp đặt trên tàu AHTS Normand Neptun có một tang trống đặc biệt có khả năng quấn được 1500m dây cáp đường 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 thước lớn như vậy, và phải chú trọng đến việc tạo ra các hướng 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 thường dùng để chứa dây cáp, và thêm một chiếc tời thứ cấp dùng cho dây chão làm từ sợi tổng hợp, đang được sử dụng ngày càng nhiều trong quá trình chằng neo ở vùng nước sâu. Các đĩa quay xích và bộ phận dẫn hướng được lắp đặt cho phép tuồn xích neo dàn khoan vào trong hầm chứa xích nằm bên dưới máy tời hoặc là thả trên sàn tàu.
Xu hướng tạo ra những con tàu xây dựng công trình ngầm dưới 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 trượt đứng và cần trục đứng hình chữ A. Trên hình 42.20 là hình ảnh một chiếc tàu AHTS được 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 được sử dụng để triển khai trang thiết bị ví dụ như các phương tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV) hoặc máy đặt cáp ngầm. Các thiết bị có chỉ số công suất cỡ 250 tấn được sử dụng, trong khi cần cẩu có khả năng nâng được 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 được 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 được 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 trượt 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 đường kính lớn hơn là ở giữa, giúp căn chỉnh dây cáp theo trục tàu. Để giúp cho thao tác với dây cáp được trôi chảy, khu vực đuôi tàu cũng có thể được làm tròn nhẵn để dẫn dây cáp lệch tới con lăn.
Thông thường đòi hỏi có thể thao tác với hai đường dây cáp độc lập trên phần đuôi tàu mà không ảnh hưởng 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 hư hại dây cáp còn lại. Để loại bỏ hiện tượng này người ta sử dụng tang trống rãnh đôi. Mỗi nửa của trang trống có thể được bố trí để quay trên ổ đỡ của chính nó trên một trục quay. Trong đó, trục quay phải có đường 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 được 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 nước sâu, tải trọng làm việc của tang trống có thể vượt quá 500 tấn.
“Hàm cá mập” (Shark Jaws): Để thực hiện một số công việc trong xử lý neo người ta sử dụng “hàm cá mập” để giải phóng đoạn giây cáp trên boong tàu trong khi cáp treo vẫn tiếp tục được kéo qua con lăn ở đuôi. Chốt hãm “hàm cá mập” cho phép làm việc này một cách an toàn, thay thế cho phương pháp cũ sử dụng quai móc để giữ dây thòng lọng neo . Thông thường, 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 được 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 trượt giữa phần “ngàm” mở, ngàm đóng lại, và máy tời được giải phóng khỏi sức căng của dây cáp để cho mối nối trên dây cáp được kéo mắc vào “ngàm”, vì thế cho phép thả phao một cách an toàn . “Hàm cá mập” có thể được 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 được phát triển, dùng để dẫn hướng cho dây cáp kéo trên các con tàu kéo xa bờ, nhưng được sử dụng rộng rãi trên các con tàu xử lý neo xa bờ. Chúng được bố trí ở trên sàn làm việc ngay trước con lăn đuôi, gồm hai cột hình trụ có thể nâng lên hạ xuống bằng thủy lực.
Khi được hạ xuống chúng mặt trên của chạc kéo nằm ngang bằng với sàn tàu, khi được 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 được kéo vào hay nhả ra, trong khi chạc kéo ngăn không cho dây cáp trượt sang hai bên, như 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 tương tự như chốt hãm “hàm cá mập”, chạc kéo được điều khiển từ xa và bộ phận thủy lực phục vụ cho “hàm cá mập” và chạc kéo có thể được tích hợp với nhau. Chốt hãm “hàm cá mập” thường có sức tải trên 400 tấn.
Khi kích cỡ và trọng lượng của dây chằng neo và của trang thiết bị tăng lên, thì người 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 như xi-măng và ba-rít (baryte) phục vụ hoạt động khoan giếng dầu. Công việc bốc xếp tại đất liền cần được thực hiện tốt không gây lãng phí hay ô nhiễm, hàng xô khô cần được đưa tới dàn khoan hoặc dàn khai thác ở điều khiện tốt và được tháo dỡ một cách hiệu quả.
Do những kỹ năng hỗ trợ xa bờ tại khu vực Biển Bắc được phát triển từ kinh nghiệm thu được trước 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 như 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 được cho vào các két chứa, các két chứa này có thể chịu được áp suất nội vi cao. Để xả hàng, không khí được bơm vào trong các két chứa bằng máy nén khí và ép sản phẩm chạy qua hệ thống đường ống của tàu phục vụ, vòi nối và đường ống của dàn khoan, và chảy vào các két chứa có trên dàn khoan. Tốc độ xả hàng ở áp suất không khí cho trước phụ thuộc vào chiều dài và lực ma sát của các đường ống và chiều cao mà hàng xô phải vượt qua.
Trang bị của một chiếc tàu PSV hay AHTS thông thường có một số két chứa đặc biệt dành cho hàng hóa dạng bột được đặt dưới sàn tàu, hệ thống máy nén, và các đường dẫn không khí, đường nạp, xả và thông hơi như 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 tương tự. Những hệ thống này được sử dụng rộng rãi trên tàu PSV và AHTS. Các đường 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. Người ta thường sử dụng hai máy nén để tăng tính dự phòng, và không khí được 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 được 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 dưới 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 được xả hết ra. Số lượng két chứa và kích thước của chúng được 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 người điều hành tàu, các van khóa và máy nén được 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 như 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 thường là thấp. Ở vùng Viễn Đông (Far East) các hệ thống có dạng tượng tự như các hệ thống sử dụng ở Biển Bắc, nhưng kích thước 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 thường nằm ở phần cấu trúc thượng tầng ở phía trước của tàu, đôi khi là ở phần dưới 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 người.
Nhu cầu ngày càng gia tăng theo thời gian, và những con tàu hiện đại sẽ có những ca-bin riêng một người dành cho tất cả hoặc phần lớn thủy thủ đoàn, với đầy đủ tiện nghi. Những sỹ quan cấp cao sẽ thường có những phòng riêng. Không gian làm việc và trang thiết bị được cung cấp, và nhiều chủ tàu làm việc trên cơ sở sao cho có nhiều sự quản lý sẽ được thực hiện trên tàu.
Do cuộc sống của phần lớn thuyền viên trên tàu về cơ bản là ít phải đi lại, nên người ta thường trang bị các phương tiện để luyện tập và đào tạo.
Một số chủng loại tàu, ví dụ như tàu địa chấn và tàu đa năng, cũng chở theo một số lượng lớn nhân viên không thuộc nhóm thủy thủ đoàn, những người này cũng cần phải được cung cấp nơi ở và được đáp ứng nhu cầu giải trí, thường xuyên trong một thời gian dài. Trường hợp tàu địa chấn, đó là những người 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 thường cung cấp những nhóm nhân viên kỹ thuật có mặt trong những hoạt động cụ thể ví dụ như đào rãnh đi dây cáp, đường ống, rải đường ống, hoặc tác động lòng giếng. Những con người đó cũng cần được 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 người 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 dưới 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 được mức tiếng ồn và xung động nhỏ hơn mức yêu cầu về cấp độ tiện nghi (Comfort Class) do tổ chức đăng kiểm đưa 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 như 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 hướng về phía trước cần thiết cho di chuyển và lai dắt đường dài, các bảng điều khiển lái, điều khiển động cơ chính và các hệ thống khác sẽ được lắp ở lưng của buồng lái trên các bệ đỡ, sắp xếp sao cho tầm nhìn của người 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 được 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 đưa 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 được 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 người 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 được 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 được đóng dưới nhiều phiên bản, cả với đường trục thông thường và chân vịt biến bước, và cả với hệ động lực chân vịt azimuth. Thiết kế của tàu đã phản ánh được những yêu cầu công nghiệp trong nhiều năm về mặt kiểu dáng và số lượng hàng hóa mà tàu có thể chở được.
Hình 42.23 và số liệu trong bảng minh họa cho phiên bản cuối, UT745E, được trang bị hệ thống đẩy đi-ê-zen điện và chân vịt azipull. Ngoài những bộ phận này, còn bổ sung thêm hai đạo lưu ống và chân vịt azimuth nâng hạ ở phía mũi và các chân vịt đạo lưu 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 nước là 6 m và trong số đó 2600 tấn có thể được chứa trên mặt boong. Tàu có thể chở được 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 được 1000 m3 dầu thu hồi được.

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 đường 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 nước 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 lưu ống, kW 1x735 trước
1x735 sau 2x833 trước 2x590 trước
2x515 sau 1x883 trước
1x883 sau 2x1000 trước
2x1470 sau 2x1355 trước 2x883 trước
Chân vịt azimuth nâng hạ, kW 1x883 trước 1x883 trước 1x883 trước 1x2000 trước 2 chân vịt azi chính ở đuôi tàu, mỗi cái 7000 2 chân vịt azi ở đuôi tàu, mỗi cái 2300
1x883 trước
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
Nước dằn/khoan m3 1200 1750/2500 1300 1600 3900 2650 3700
Nước 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
Nước 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 được sử dụng cực kỳ rộng rãi trên cả thế giới, với khoảng 65 chiếc đang hoạt động hoặc đang được đặt hàng vào đầu năm 2004. Loại tàu này đáp ứng được các yêu cầu chung của thị trường đối với một chiếc tàu PSV cỡ nhỏ và có mặt trên thị trường dưới dạng phiên bản L, dài hơn 5m so với thiết kế ban đầu, có thể kết hợp việc cung ứng với hoạt động của phương tiện ngầm điều khiển từ xa (ROV), để làm được điều này người 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 được 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 bước thông qua các đường trục thông thường. Tính năng định vị động và khả năng điều động của tàu được bảo đảm bởi hai hệ thống chân vịt kết hợp với bánh lái cao áp lực độc lập, hai đạo lưu ống ở mũi tàu và hai chiếc ở đuôi tàu.
Các xưởng đóng tàu trên toàn thế giới đã đóng những con tàu theo thiết kế trên, bởi vì chúng được định hình thuận lợi cho sản xuất trong khi đủ “mềm dẻo” để đáp ứng được những yêu cầu đặc thù của các chủ đầu tư và bởi vì cũng giống như các thiết kế kiểu UT khác của Rolls-Royce nó được 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 được thiết kế để hoạt động ở vùng biển phía Bắc, nhưng 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 tư 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 phương tiện ngầm từ xa.

Hình 42.25. Sơ đồ bố trí chung của tàu UT722-L.

Phiên bản UT722L được minh họa trong hình 42.25 có chiều dài 80 m và khi được 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 thường 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 được đóng tại nhiều xưởng đóng tàu trên thế giới, dựa trên thiết kế và các gói trang thiết bị của Rolls-Royce và ngày càng được cải tiến.
42.3.5 Tàu AHTS cỡ nhỏ: UT710-1
Tàu UT710 là một loại tàu AHTS nhỏ hơn đáp ứng được 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 được đóng tại các xưởng 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 nước 5,9 m. Sàn tàu rộng 500 m2 có thể chứa được 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 được 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 như, có một vài lựa chọn tương đương 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, được thiết kế để hỗ trợ các hoạt động ở những vùng nước sâu và trong những điều kiện thời tiết biến động mạnh. Hai mẫu tàu đầu tiên đã được đóng cho hãng Solstad Shipping, hoạt động ở vùng nước sâu ngoài khơi Brazil.
Thiết kế tàu được đặc trưng 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 nước 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 bước. Các động cơ được lắp đặt ở phía trước của tàu, toàn bộ phần giữa thân được sử dụng để chứa hàng hóa. Diện tích mặt boong của tàu là 600 m2, có thể chứa được 1200 tấn hàng trên boong và tổng trọng tải của tàu là 4000 tấn.
Tời thủy lực với tang trống tam cấp chịu được tải cỡ 500 tấn và có thể giữ được 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 được 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 được 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 người sống sót. Cần trục hình chữ A có thể được lắp đặt ở đuôi tàu, thích hợp với tàu đào rãnh, điều khiển ROV và một loạt các công việc đặc thù khác dưới 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 như 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 được trong những điều kiện đóng băng khắc nghiệt.
Thiết kế được 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 được băng một năm tuổi dày 1,5 m ở vận tốc hành trình là 3 hải lý/giờ. Nó cũng có thể xử lý được 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 thường có thể được 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 trường 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 lượng 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 được các công việc tác động lòng giếng ví dụ như đi dây cáp, và cả việc triển khai ống bơm dầu trong lòng biển. Người 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 được phân cấp như 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 hư 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 đường tuyến hình phía trước thuôn hơn. Kết hợp với đó là mũi quả lê . Để đạt được sức bền ngang cần thiết, các két chứa hình trụ đã được 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 được làm sạch một cách dễ dàng, vì các thanh gia cường được 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 được 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 được để trên sàn tàu nếu cần thiết. Các phương tiện này có thể được thả xuống nước thông qua mạn tàu hoặc moonpool, sử dụng moonpool thứ hai.
Khu vực phòng ở có thể đáp ứng được 84 người, được trang bị giường đơn và giường 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 được 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 giường ngủ được bố trí ở mức ngang với sàn tàu chính, nhưng sẽ không được sử dụng khi tàu đang hoạt động tuân theo quy phạm MOU (Công trình biển di động). Để tăng thêm khả năng hậu cần, người ta có thể gắn thêm hai công-te-nơ đồ lương thực thực phẩm vào phần cấu trúc thượng tầng trên nóc của nhà chứa ROV. Mỗi khoang trên tàu có hai lối ra vào, với hai cầu tàu, lối đi chính nằm dưới mặt sàn. Lối đi cầu thang được 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 được lựa chọn với bốn động cơ Bergen C25:33 công suất mỗi chiếc là 2100 kW cấp năng lượng cho các máy phát. Hai chân vịt quả đậu điện được dùng để tạo sức đẩy chính, có bổ sung thêm các chân vịt azimuth nâng hạ được ở phía mũi và đuôi tàu và hai ống đạo lưu. Phương pháp điều khiển tốc độ bằng tần số được sử dụng giảm tối đa tiêu hao năng lượng, và cung cấp một lượng 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 dưới lòng biển và phục vụ công tác kiểm tra, giám sát và bảo trì, tàu cũng có khả năng cung ứng hậu cần.

Hình 43.1 Thế giới công nghiệp xa bờ.

1 nhận xét: