thumb|Thunder Horse naar GVA 40000-ontwerp is het grootste halfafzinkbare platform ter wereld Een halfafzinkbaar platform (semi-submersible platform) is een speciaal soort halfafzinkbaar schip dat wordt gebruikt in de offshoretechniek. Dit werd in de jaren 1960 in de Golf van Mexico ontwikkeld. Het bestaat uit meerdere uit elkaar geplaatste pontons. Hierop zijn kolommen geplaatst met daarop het dek. Het wordt gebruikt als boorplatform, accommodatieplatform en als halfafzinkbaar productieplatform of FPU.
Door zover af te zinken dat de pontons onder water komen, wordt het effect van zeegang en deining verminderd doordat de eigenperiode van het platform ruim boven de meeste golfperiodes van het golfspectrum komt te liggen. Waar de eigenperiode van een ponton tussen de 5 en 6 seconden ligt en die van conventionele schepen tussen de 8 en 12 seconden, geldt voor veel halfafzinkbare platforms een waarde boven de 18 seconde. Dit is hoger dan zeegang en ook hoger dan veel deining. Dit maakt dat dit type platform kan werken in zware weersomstandigheden waar boorschepen veel meer last hebben van scheepsbewegingen. Dit heeft de semi populair gemaakt, ondanks de hogere bouwkosten.
Constructie Moderne semi's bestaan meestal uit twee pontons met op elk ponton twee tot vier kolommen en daarop een deckbox, een uit meerdere dekken bestaande afgesloten constructie. Deze rompvormige kokerbalkconstructie beschikt over reserverdrijfvermogen en draagt bij aan de structurele sterkte.
In veel gevallen zijn er horizontale buizen (bracings) aangebracht tussen de kolommen om de splijtkrachten op te vangen. Deze krachten treden op door de horizontale versnellingen van de golven en trekken de pontons uit elkaar.DNV Ocean, Me315, Ocean Engineering, Section 3.6.6 - Forces on Multi-Hull Semisubmersibles
De genoemde constructie geldt voor mobiele buitengaatse booreenheden (Mobile Offshore Drilling Units, MODU's). Deze beschikken over parallelle pontons om zo de vaarweerstand te verminderen. Bij Floating Production Systems (FPS) is dit niet relevant, zodat hier wel doorlopende pontons worden toegepast.
Deze platforms worden in positie gehouden door middel van ankers of een dynamisch positioneringssysteem.
Als een halfafzinkbaar platform naar een nieuwe locatie vaart, dan ontballast het tot de transitdiepgang waarbij alleen de pontons zich nog ten dele onder water bevinden. Bij deze diepgang is de vaarweerstand minimaal, zodat er een hogere snelheid kan worden bereikt tegen een lager brandstofverbruik.
+ Typische eigenperiode (s)(2014): DNV-RP-C205, Environmental Conditions and Environmental Loads, p. 98 schrikken (surge) > 100 verzetten (sway) > 100 dompen (heave) 20 - 50 slingeren (roll) 30 -60 stampen (pitch) 30 - 60 gieren (yaw) > 50 - 60
Zeegedrag Eenmaal op locatie zal het afballasten naar de operationele diepgang waartoe het vele meters inzinkt tot de pontons zich ruim onder water bevinden. Dit vermindert de scheepsbewegingen sterk en verbetert daarmee het zeegedrag. Als een golftop het platform passeert, ondervindt het ponton daaronder een neerwaartse hydrodynamische kracht en de kolommen in de golven een opwaartse kracht. Bij een bepaalde golfperiode heffen deze krachten elkaar grotendeels op, zodat er nog maar weinig golfkrachten op het platform werken. Door het volume van de pontons onder water groot te maken ten opzichte van de waterlijn van de kolommen, worden de eigenperiodes voor de verticale bewegingen van dompen en stampen zo groot dat deze zich bevinden in het frequentiegebied waarin nog maar zeer weinig golfenergie is. Hiermee wordt voorkomen dat er resonantie optreedt. Elk ontwerp heeft zijn eigen karakteristiek en zeegedrag, wat kan worden weergegeven in de response amplitude operators (RAO's) voor slingeren, stampen en dompen.
+Vergelijking aanvangsstabiliteit en stabiliteitkrommes200px200pxHelling bij 66.480 tonHelling bij 66.481 ton200px200pxGZ-kromme bij 66.480 tonGZ-kromme bij 66.481 ton
Stabiliteit Doordat de pontons uit elkaar zijn geplaatst, ligt de stabiliteit relatief hoog ten opzichte van conventionele scheepsvormen. Door het verlies aan waterlijn vermindert de stabiliteit echter na het afzinken. Bij rechtliggend afzinken treedt er een plotselinge verandering van KM0 op zodra de pontons onder water komen. De waterlijn, waar de positie van het drukkingspunt BM0 van afhankelijk is, vermindert immers. Om deze reden zinken veel semi-subs altijd met een zekere trim af. Hierdoor verandert de waterlijn geleidelijk en de metacentrische hoogte daarmee ook. Dit is een zeer duidelijk voorbeeld van het verschil tussen de metacentrische hoogte voor rechtliggende schepen GM0 en de metacentrische hoogte voor schepen met slagzij GMφ.
Hiernaast is als voorbeeld een vooraanzicht van de Balder te zien op. De pontons verdwijnen bij rechtliggend schip bij 12 meter onder water. Dit is bij een deplacement van 66.481 ton. Op de plaatjes links is het deplacement 66.480 ton, rechts 66.481 ton. Voor de duidelijkheid is de slagzij ruim 9°, een extreme waarde voor dit type schepen.
Duidelijk te zien is de enorme afname van de rode lijn die de G'M0 weergeeft, een belangrijke maatstaf voor de stabiliteit. Dit is logisch; dit is op basis van het aanvangsmetacentrum, de metacentrische hoogte voor een rechtliggend schip. Bij een rechtliggend schip treedt er bij het inzinken van de pontons een enorme afname van de wateroppervlakte op. Als het schip echter een helling heeft, treedt die verandering niet op, zoals duidelijk te zien is bij de blauwe lijn die de GZ-kromme weergeeft, de stabiliteitsarm of richtende arm die een belangrijke maat is voor de stabiliteit van een schip met slagzij. De G'Mφ verandert daardoor niet. Als men zou rekenen met de G'M0 in plaats van de G'Mφ, dan zou de helling links veel kleiner zijn en rechts veel groter.
Geschiedenis De Shell-medewerker Bruce Collip wordt beschouwd als de uitvinder van het halfafzinkbare platform.Ocean Star, Bruce G. Collipp Toen de boring zich naar steeds dieper water verplaatste in de Golf van Mexico, werden eerst booreilanden en jack-up rigs gebruikt. Later werden afzinkbare boorplatforms gebruikt die naar locatie werden gesleept en daarna afgezonken tot ze rusten op de zeebodem.
De eerste halfafzinkbare platform werd per toeval uitgevonden in 1961. Offshore Energy Offshore Drilling: History and Overview, geraadpleegd op 21 juli 2014 Tijdens het verslepen van afzinkbare platforms werden deze ontballast om een minimale diepgang te verkrijgen. Tijdens slecht weer werd er echter wel deels ballastwater ingenomen, wat leidde tot een gunstig zeegedrag. Dit viel Bruce Collipp van Shell Oil op tijdens een reis met de Margaret van Odeco. Het paste goed in het R&D-programma dat Shell in 1955 was begonnen om technieken te ontwikkelen om op dieper water te kunnen boren.
Collipp begon met de evaluatie van acht ontwerpen, waarvan de ronde Donut en de driehoekige Trident getest werden. Het halfafzinkbare concept leek daarbij de beste balans te zijn tussen kosten, veiligheid en prestatie met daarbij de Trident als het beste ontwerp. Deze had drie kolommen van 40 voet (12 meter) diameter, geplaatst op 200 voet (61 meter) afstand. Het grootste deel van de massa van het platform bevond zich onder water. Het zou de basis vormen van heel wat latere ontwerpen.
thumb|De Blue Water Rig No. 1. De flesvormige kolommen waren onderaan verbonden met een roosterpatroon van horizontale buisvormige delen in plaats van op pontons geplaatst Omdat nieuwbouw echter te lang zou duren, werd er in 1960 voor gekozen een afzinkbaar boorplatform om te bouwen tot halfafzinker of semisubmersible. Dit werd de uit vier kolommen bestaande Blue Water Rig No. 1 van Blue Water Drilling Corporation, gebouwd in 1957, die in 1961-62 om werd gebouwd. Shell leasde het platform voor de toen ongekend lange tijd van vijf jaar, op voorwaarde dat het platform aangepast mocht worden en dat die aanpassingen geheim bleven. Voor Sam Lloyd van Blue Water was dit uitstekend, aangezien het platform daarvoor zo'n half jaar geen werk had gehad: Do whatever you want with it. Paint it red and yellow if you have to. (2007), p. 85
De ombouw en de proefvaart daarna waren een succes en een belangrijke doorbraak die de olieindustrie lang had bezig gehouden: For years, there have been three big secrets in the offshore oil business: (1) how much this or that company planned to bid for upcoming leases, (2) the geological data a company picked up from exploration holes and (3) what Shell Oil Co. was doing with its "Blue Water" drilling rig.'Offshore Drilling Rig Gets Better Sea Legs' in Business Week, McGraw-Hill, Aug. 18, 1962, p. 100
Collipp stelde: you can see a whole new way of thinking in the offshore oil business. Unlike a few years ago, we're looking now at geology first, and then water depths.'Offshore Drilling Rig Gets Better Sea Legs' in Business Week, McGraw-Hill, Aug. 18, 1962, p. 101
Hybride eerste generatie thumb|De Ocean Viking uit de Ocean Queen-serie, een multi-hull semi met vier parallelle pontons met daarop de kolommen die met vakwerkconstructies (truss) aan elkaar verbonden zijn. Het werkdek is laag en open en draagt nauwelijks bij aan de structurele sterkte en reservedrijfvermogen Met de Blue Water Rig No. 1 begon de eerste generatie semi's, die tot zo'n 200 meter waterdiepte konden werken. In 1963 werd het eerste platform gebouwd dat bij nieuwbouw al halfafzinkbaar was, de Ocean Driller van Odeco, een jaar later gevolgd door zusterplatform Ocean Explorer. Deze hadden een opmerkelijk V-vormig ontwerp en waren ontworpen om zowel als afzinker en als halfafzinker te fungeren. Deze hybride vorm werd gevolgd door veel series uit de eerste generatie, waaronder de Ocean Queen-serie, de Sedco 135-serie en de Pentagone-serie. Hoewel Shell in 1963 met een drie weken durende Shell Course for Industry, Floating Drilling and Underwater Well Completions onder meer de techniek achter de semisubmersible gedeeld had met de concurrentie, werden nieuwe ontwerpen met veel geheimzinnigheid omgeven, zodat de eerste generatie veel uiteenlopende varianten kent waarvan geen enkele het halfafzinkbare concept optimaal gebruikt. Hoewel er van de Sedco 135-serie en de Pentagone-serie ook nog in de jaren 1970 enkele platforms werden gebouwd, was toen al de tweede generatie gearriveerd die verder ontwikkeld was. Bij de varianten van de eerste generatie kon onderscheid gemaakt worden tussen: multi-hull semi's multi-leg semi's
thumb|left|Bouw van de Sedco 135D bij de RDM. De Sedco 135-serie is een multi-leg zonder vakwerkconstructie, maar met diagonale en horizontale buizen (bracings) tussen de kolommen. De flessenvorm van de kolommen, waarbij de bovenzijde naar binnen toe liep, had als doel om de invloed van zeegang te verminderen op het moment dat het platform op de bodem stond. In drijvende toestand verminderde dit echter de dynamische stabiliteit en omdat de platforms vooral in dieper water werden gebruikt, werden deze kolommen vanaf de Sedco H recht gebouwd. De Blue Water Rig No. 1 behoorde tot de eerste variant, net als de Ocean Driller-serie en Ocean Queen-serie van Odeco en de Staflo-serie van Shell. Dit type bestaat uit een aantal pontons, waarbij op elk ponton enkele kolommen staan die zo verbonden zijn.
Tot de tweede categorie behoorde de driehoekige Sedco 135-serie naar ontwerp van Friede & Goldman, de bijzondere Transworld Rig 61 naar ontwerp van Transworld Drilling en de Pentagone-serie naar ontwerp van Institut Français du Pétrole (IFP) en het Norrig-5-ontwerp van Ingenieursbureau Marcon, beide ontwerpen met vijf kolommen in pentagoonvorm. Deze kolommen of legs hebben onderaan elk een vergroting of voet om drijfvermogen te genereren, maar deze is niet zo groot als de pontons van het eerste type.