EH Fortøyningssystem

Transkript

1 EH Fortøyningssystem Villa Miljølaks AS Myrane Miljøforhold Maksimal vindhastighet Maksimal strømhastighet Maksimale bølger 28 m/s 0.58 m/s Hs=2.0 m Tp= 5.0 sek Annet: Lokalitetsklasse Cc, Lokalitetskategori 3 Dato: mandag, 20. oktober 2008 HOVED- KONTOR: 7486 Trondheim Tlf: Fax: AVDELING: Langesvn 8-12 Postboks Harstad Tlf: Fax: AVDELING: Verkstedvn Kristiansund Tlf: Fax:

2 Rapport tittel: Fortøyningsanalyse Villa Miljølaks AS Myrane Oppdragsgiver: Villa Miljølaks AS Prosjekt leder: Bjørn Karlsen Oppdragsgivers ref.: Per Gunnar Kvenseth Prosjekt utført av: Kristine Suul Brobakke Sammendrag: Denne rapporten tar for seg en fortøyningsanalyse av et fiskeoppdrettsanlegg for Villa Miljølaks AS ved Myrane. Databasert beregningsprogram for dokumentasjon av systemfortøyning er benyttet til fortøyningsanalysen. Fra Villa Miljølaks AS har vi fått nødvendige data og utført analysen for å finne den mest utsatte fortøyningslinen. Har deretter utført beregninger for verste tilstand med denne linen brutt. Resultatene i rapporten kommer fram som krefter og sikkerhetsfaktorer til elementene i systemfortøyningen. Simulering av begroing av nøter er gjort og tatt med i betraktninger når det gjelder dimensjonering av fortøyningssystemet. Fortøyningssystemet er validert i henhold til NS9415. Dato: Sted: Trondheim Prosjekt Leder:. Bjørn Karlsen Oppdrettsavdelingen Erling Haug AS i

3 Innholdsfortegnelse 1 INTRODUKSJON BESKRIVELSE AV LOKALITET GENERELT BUNNPROFIL OG LINEOPPSETT VURDERINGER FOR ANALYSE OPPSETT FORTØYNINGSSYSTEM MILJØDATA MERD DATA FORAUTOMAT DATA... 7 FORTØYNINGSANALYSE BESKRIVELSE AV ANALYSEVERKTØY OG ANALYSEVALG BEREGNINGER INTAKT SYSTEM Intakt tilstand Oversikt total system BEREGNINGER BRUDDTILSTAND Bruddtilstand Oversikt total system VURDERING GENERELT Intakt tilstand Bruddtilstand KONKLUSJON ANSVARSKLAUSUL...19 ii

4 1 INTRODUKSJON Hensikten med fortøyningsanalysen kan oppsummeres: - Finne de krefter fortøyningssystemet er utsatt for - Dimensjonere fortøyningssystemet - Avdekke eventuelle mangler/feil ved fortøyningen - Dokumentere fortøyningssystemet Beregningsprogrammet for dokumentasjon av systemfortøyning modellerer opp fortøyningssystemet der det gir geometri og egenskaper til alle delkomponenter (elementer). Programmet får fram krefter og sikkerhetsfaktorer for alle delkomponenter. 1

5 2 BESKRIVELSE AV LOKALITET 2.1 Generelt I dag ligger 2x8 65x65 rammer på lokalitet Myrane. Anlegget endres til 4 stk 140 m i ramme 130x130m med 15 m dyp not på lokalitet. Mellom burene er 3 stk forautomater fortøyd. Mottatt fra kunde er: - Grunnlag for konstruksjon av fortøyning - Informasjon om bunnforhold ved ankerpunkter - Dybdemåling med påtegnet ønsket posisjon - Lokalitetsklassifisering Det benyttes bergbolt i fortøyningspunkter. Vi anbefaler å gjennomføre test av disse ved installasjon. 2.2 Bunnprofil og lineoppsett Ut i fra informasjon mottatt fra kunde er det ingen fare for kontakt mellom fortøyningsline og sjøbunn. 2.3 Vurderinger for analyse Lokalitetsklassifisering er utført av Nordvest Fiskehelse AS. Dette er benyttet som utgangspunkt i analyse. 2

6 3 Oppsett fortøyningssystem Ønsket oppsett mottatt fra kunde er vist i figur 1. Figur 1: Posisjon Myrane 3

7 Forslag til fortøyningssystem, basert på eksisterende anlegg er vist i figur 2: Figur 2: Oversikt fortøyningssystem Myrane Komponent Materiale Bruddstyrke [tonn] 1 Kjettingsling galv 19 mm 34 2 Megaline 48 mm 36,6 3 1 lås stolpekjetting 28 mm 47,6 4 EH Megahold Megaline 56 mm 48,7 6 Bøye 1100 liter - 7 EH Koblingsskive 19 mm 34 8 Megaline 40 mm 25,7 Tabell 1: Komponentoversikt Myrane 4

8 Figur 3: Nummerering fortøyningssystem Myrane 5

9 Lengder og dybder for fortøyningssystem Myrane er følgende: Line nummer Retning [grader] Dybde [m] Lengde [m] Forankring 1a EH Megahold 35 1b EH Megahold 35 3a EH Megahold 35 3b EH Megahold 35 Nord 5a EH Megahold 35 5b EH Megahold 35 7a EH Megahold 35 7b EH Megahold EH Megahold 35 10a EH Megahold 35 Øst 10b EH Megahold 35 12a EH Megahold 35 12b EH Megahold EH Megahold 35 15a EH Megahold 35 15b EH Megahold 35 17a EH Megahold 35 Sør 17b EH Megahold 35 19a EH Megahold 35 19b EH Megahold 35 21a EH Megahold 35 21b EH Megahold 35 22a EH Megahold 35 Vest 22b EH Megahold 35 24a EH Megahold 35 24b EH Megahold 35 Nummerering i henhold til figur 3. 6

10 DATA FOR FORTØYNINGSSYSTEMET 3.1 Miljødata Fra lokalitetsklassifisering benytter vi følgende miljødata: Retning mot Vindstyrke [m/s] Signifikant bølgehøyde [m] Peak periode [s] Strømhastighet [m/s] NØ ,0 5,0 0,58 SV ,2 4,4 0, Merd data Antall Geometri Størrelse Dybde not Bunnvekt 4 Plastmerd 140 m 15 m 35 kg/m 3.3 Forautomat data Lengde = 5.1 m Bredde = 4.5 m Dypgang = 0.6 m Fribord = 0.6 m Lengde overbygg (fórsilo) = 2.22 m Bredde overbygg (fórsilo) = 2.22 m Høyde overbygg (fórsilo) = 2.45 m Kapasitet fórsilo = 5000 kg Totalvekt, fullastet = 7972 kg Vertikalt tyngdepunkt (vcg), fullastet antatt midt i forsiloen = 2,455 m 7

11 FORTØYNINGSANALYSE 3.4 Beskrivelse av analyseverktøy og analysevalg Analyser er foretatt med beregningsverktøyet Aquasim (/Berstad et. al.2003, Berstad 2003/), et beregningsverktøy for analyse av styrke og sikkerhet på marine konstruksjoner. Aquasim er også benyttet til flere analyser av havbruksanlegg. Programmet har analysert styrke og sikkerheten på ulike typer anlegg. Analyse resultatene er i godt samsvar med virkelige målte data og anerkjente beregningsrutiner for marine konstruksjoner. Analyse programmet ligger helt i fronten av teknisk analyse verktøy og baserer seg på mange års forskning fra NTNU innenfor marine konstruksjoner og byggteknologi. Programmet er validert mot modellforsøk (/Berstad et. al. 2003/). Analyseverktøyet er spesialtilpasset for å analysere krav i henhold til NS 9415 på en effektiv måte. Analyseverktøyet bygger på tidssimulering. Man får ta med seg effekter av hvordan sterkt ikkelineære respons i forskjellige komponenter virker samtidig og hvordan disse påvirker hverandre og totalanlegget. I programmet er det åpning for å ta høyde for veldig mange ikkelineære effekter. Bruker av program gjør selv flere valg for å etterligne den virkelige fysikken. I dette tilfellet er følgende valg gjort: - Det er kjørt dynamisk analyse - Det er kjørt lineære bølger - På ankerliner benyttes Morisons ligning med crossflow prinsippet - På not benyttes Morisons ligning i henhold til vanlig membranteori som gir drag og løft komponenter. - På flytepongtonger er det benyttet diffraksjonsteori. Diffraksjonskrefter og tilleggsmasse og hydrodynamisk demping er funnet for gjennomsnittlig neddykket legeme vha stripeteori. Dette er gjort i steady state tilstanden hvilket betyr at anlegg er påsatt strøm. - Det er benyttet en opsjon i programmet hvor det taes hensyn til at legemet er under eller over vann når vertikale krefter beregnes. Det vil si at lokale oppdriftskrefter på ett flyteelement er satt til maksimalt volumet av elementet og minimal oppdriftskraft er null. - For 4 % av vannlinjeareal er det antatt videre oppdrift ved overskylling. - Froude Kriloff krefter beregnes for aktuell horisontal plassering av tverrsnitt. Fortøyningssystem er foretatt med modellert ved hjelp av noder og elementer. Belastninger på anlegget og fortøyningsliner som beregnes er krefter på grunn av vannbevegelse og vind, effekter fra oppdriftsblåser, lodd og vekt av alle element. Det er tatt hensyn til skyggeeffekt ved beregning av krefter på nøter. Dette betyr at strømhastighet reduseres med en faktor etter som vannet passerer gjennom flere nøter etter hverandre. I den forbindelse er det viktig å merke seg at dersom avstand mellom nøter er relativt stor, bør skyggeeffekt reduseres. I rammesystem der avstand mellom hver merd er større enn dobbel merddiameter blir derfor skyggeeffekt neglisjert i våre beregninger. Dvs. at alle merder blir belastet med lik strømkraft. 8

12 3.5 Beregninger intakt system Intakt tilstand For intakt tilstand er illustrasjoner for hver enkelt miljøtilstand presentert. Krefter er oppgitt som maksimal opptredende kraft i hver line Oversikt total system 9

13 Figur 4: Intakt tilstand. Bølger, strøm og vind mot nordøst. 10

14 11

15 Figur 5: Intakt tilstand. Bølger, strøm og vind mot sørvest. Figur 4 og figur 5 viser oversikt over fortøyningssystemet med fordeling av krefter. Kreftene er oppgitt i Newton. Vi ser at bøyer er tilstrekkelig store. Forautomatene bidrar i liten grad til krefter i fortøyningsystemet, men kraften fra disse linene må tåles inn i flytekragen. Høyeste linekraft er funnet til å være 3.5 tonn, dvs i samme størrelsesorden som hanefotkreftene. Fra oversikt ser vi også at det ikke er fare for kontakt mellom merd, not og fortøyning. Krefter i fortøyningssystem gir heller ingen kritiske deformasjoner av merd. 12

16 12,0 10,0 9,2 8,0 Kraft (tonn) 6,0 4,0 2,0 0,0 Ramme langs Ramme tvers Forløper Hanefot Line forautomat ankerkjetting 1a 1b 3a 3b 5a 5b 7a 7b 9 10a 10b 12a 12b 13 Fortøyningsline nummer 15a 15b 17a 17b 19a 19b 21a 21b 22a 22b 24a 24b Tabell 2: Oversikt krefter intakt tilstand Tabell 2 viser opptredende krefter i fortøyningssystemet i intakt tilstand. Størst opptredende kraft oppstår i line 10a med miljøtilstand mot sørvest. 13

17 3.6 Beregninger bruddtilstand Bruddtilstand Fra beregninger i intakt tilstand er verste fortøyningsline funnet til å være line nummer 10a. Bruddtilstand er derfor beregnet med brudd i fortøyningsline 10a med miljøtilstand mot sørvest Oversikt total system 14

18 Figur 6: Bruddtilstand. Bølger, strøm og vind mot sørvest. Figur 6 viser fordeling av krefter i fortøyningssystemet. Kreftene er oppgitt i Newton. Vi ser at bøyer er tilstrekkelig store. Fra figur 6 ser vi at det er ingen fare for kontakt mellom merd, not og fortøyning. Krefter i fortøyningssystem gir heller ingen kritiske deformasjoner av merd. 16,0 14,0 14,3 12,0 Kraft (tonn) 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Ramme langs Ramme tvers Forløper Hanefot Line forautomat ankerkjetting Tabell 3: Oversikt krefter brudd tilstand 1a 1b 3a 3b 5a 5b 7a 7b 9 10a Fortøyningsline nummer 10b 12a 12b 13 15a 15b 17a 17b 19a 19b 21a 21b 22a 22b 24a 24b Tabell 3 viser opptredende krefter i fortøyningssystemet i bruddtilstand, miljøtilstand fra sørvest. 15

19 4 VURDERING 4.1 Generelt I følge NS9415 kap skal maksimalt opptredende last, både i intakt tilstand og i bruddtilstand beregnes ut fra følgende uttrykk: R F γ f (4.1) γ m Vi benytter en statisk beregningsmetode og der er faktorer i 4.1 : F R Beregnet last fra vind og strøm og bølger Bruddlast γ f γ m Lastfaktor Materialfaktor Intakt tilstand 1.15 Brudd tilstand 1.00 Syntetisk tau med spleis 3.00 Syntetisk tau med knute 5.00 Kjetting 1.50 F γ f er da å oppfatte som maksimalt opptredende last. Den skal være mindre eller lik R / γ m, som er maksimal tillatt belastning. For bruddtilstand skal materialfaktor divideres med 1.5 og lastfaktor med Beregninger er gjort for følgende systemtilstander: - Tilstand 1: Intakt system - Tilstand 2: Brudd fortøyningsline 10a Sikkerhetsfaktorene for de to tilstandene skal være større enn: γ = = 3.45 γ 1, tau 1, kjetting = = γ γ 2, tau 2, kjetting = = = = Når det gjelder bunnfester, skal disse dimensjoneres opp i mot at holdekapasitet skal være minst 2 ganger største beregnede kraft i fortøyningsline. 16

20 4.1.1 Intakt tilstand Største Krav til Beregnet Line Materiale strekk [tonn] sikkerhetsfaktor sikkerhetsfaktor Ramme langs Megaline 48 mm 8,3 3,45 4,4 Ramme tvers Megaline 48 mm 1,8 3,45 20,3 Forløper Kjettingsling galv 19 mm 10,5 1,725 3,2 Hanefot Megaline 40 mm 5,0 3,45 5,1 Line forautomat Megaline 40 mm 3,5 3,45 7,3 Megaline 48 mm 3,45 7,6 Line 1a-9 1 lås stolpekjetting 28 mm 4,8 1,725 9,9 EH Megahold ,3 Megaline 56 mm 3,45 5,3 Line 10a-12b 1 lås stolpekjetting 28 mm 9,2 1,725 5,2 EH Megahold ,8 Megaline 48 mm 3,45 4,9 Line 13-21b 1 lås stolpekjetting 28 mm 7,5 1,725 6,4 EH Megahold ,7 Megaline 56 mm 3,45 6,1 Line 22a-24b 1 lås stolpekjetting 28 mm 7,9 1,725 6,0 EH Megahold ,4 Status OK OK OK OK OK OK Som vi ser oppfyller alle liner krav for sikkerhetsfaktor fra NS9415. Det er derfor ikke nødvendig med modifikasjoner i fortøyningssystemet basert på beregninger i intakt tilstand Bruddtilstand Største Krav til Beregnet Line Materiale strekk [tonn] sikkerhetsfaktor sikkerhetsfaktor Ramme langs Megaline 48 mm 7,7 2 4,8 Ramme tvers Megaline 48 mm 1,8 2 20,2 Forløper Kjettingsling galv 19 mm 8,9 1 3,8 Hanefot Megaline 40 mm 4,7 2 5,5 Line forautomat Megaline 40 mm 2,0 2 12,8 Megaline 56 mm 2 3,4 Line 10a-12b 1 lås stolpekjetting 28 mm 14,3 1 3,3 EH Megahold ,4 Status OK OK OK Som vi ser oppfyller alle liner krav for sikkerhetsfaktor fra NS9415. Det er derfor ikke nødvendig med modifikasjoner i fortøyningssystemet basert på beregninger i bruddtilstand. 17

21 5 KONKLUSJON Som vi ser fra resultatene er fortøyningssystemet tilfredsstillende dimensjonert. Kreftene fra haneføtter og forautomater må kontrolleres opp mot toleransene fra flytekragens spesifikasjoner. Vi anbefaler at det settes inn et stykke kjetting i fortøyningslinen ved behov for å vekte ned denne, heller enn å bruke dødvekt på linene til for eksempel fórautomatene. I forbindelse med usikkerheter i strømdata og innhenting av andre data, er det viktig å være oppmerksom på at validitet av beregningsresultat avhenger av kvalitet på disse. Men dersom de gitte data for strøm og vind tilsvarer verste situasjon, vil det anbefalte systemet være tilstrekkelig dimensjonert. Det samme gjelder også data angående dybder. Dersom bunntopografi avviker vesentlig fra antagelser gjort i forbindelse med denne analysen, vil resultatene være ugyldige. Beregninger er gjort med de originale bruddlaster som utgangspunkt. Det er derfor viktig og påpeke at korrosjon og slitasje av komponenter vil redusere bruddlasten til komponentene. Når det gjelder holdekapasitet for EH Megahold 35, har vi satt som antagelse at denne er 35 tonn. Denne holdekapasiteten er satt basert på egne og andres erfaringsdata, verfisert av DNV. Erling Haug AS anbefaler å teste holdekapasitet på anker ved installasjon for å ytterligere dokumentere holdekapasitet til anker. 18

22 6 ANSVARSKLAUSUL ERLING HAUG AS har bare ansvaret for å rette feil og mangler i fortøyningsanalysen i seg selv som påberopes innen 1 år fra overlevering. ERLING HAUG AS har ikke noe ansvar for feil i analysen ut over dette verken ovenfor Oppdragsgiver eller tredjemann. Dette gjelder bl.a. skade på materiell, fast eiendom, varelager fisk m.m.), personer, driftstap, tapt fortjeneste eller andre økonomiske konsekvenstap. Ved eventuelle krav fra tredjemann, skal Oppdragsgiver holde ERLING HAUG AS skadeløs. Oppdragsgiver har forsikringsansvaret for de skadetilfeller som faller inn under ansvarsbegrensningen i dette punkt. 19