A06 – Gekoppelte Modellierung der Bewegungsantwort und der Strukturbelastung aus baulogistischen Schiffsoperationen von Offshore Megastrukturen

Das Teilprojekt A6 untersucht die Schnittstelle zwischen der Installation und dem Design von Offshore-Megastrukturen aus einer hydrodynamischen Perspektive innerhalb des Sonderforschungsbereichs 1463. Dabei werden die Wechselwirkungen zwischen dem Design der Substruktur, dem Installationsverfahren (z.B. Krankapazität) und den Wetterbedingungen (Wind, Welle, Strömung) am Installationsort analysiert. Das Ziel ist es, ein Substrukturdesign zu entwickeln, das an das Installationsverfahren und die entsprechenden Wetterbedingungen angepasst ist, um die Länge und Häufigkeit von möglichen Wetterfenstern für die Installation zu erhöhen.

In der ersten Förderperiode lag der Schwerpunkt auf der Modellierung der gekoppelten Bewegung von Strukturkomponenten und dem Installationsschiff in irregulärem Seegang, um die strukturelle Machbarkeit von Installationsverfahren zu untersuchen. Ein analytisches Simulationsmodell zur Berechnung der gekoppelten Bewegung von Arbeitsschiffen und Kranlasten wurde entwickelt und dessen Eingangsdaten basierend auf detaillierten Untersuchungen von Schiffen und einfachen boxförmigen Strukturen parametrisiert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen bezüglich der gekoppelten Bewegung von Kranschiff und Substruktur wird sich das Projekt A6 in FP2 detaillierter auf die Belastungen der Substruktur selbst fokussieren, indem es strukturelle Lasten in komplexen Offshore-Strukturen wie Jackets während der Installation betrachtet.

Die Arbeitshypothese des Teilprojekts A6 besagt, dass die möglichen anfänglichen Degradationserscheinungen, die durch Lastbedingungen während der baulogistischen Installationsprozesse zu Beginn der Lebensdauer von Offshore-Megastrukturen induziert werden, schon in der Entwurfsphase berücksichtigt werden müssen. Diese strukturellen Lasten sind entscheidend für die Einleitung und Anwendung des digitalen Zwillings (DT) während der Betriebslebensphase und müssen daher vorab quantifiziert und bewertet werden, um in den DT integriert werden zu können.

Physikalische und numerische Modellierungsansätze haben in der ersten Förderphase viskose Effekte für simple Strukturen parametrisiert und werden nun auf komplexe Offshore-Strukturen angewendet. Diese parametrisierten Daten werden in das analytische Modell der ersten Förderperiode eingespeist, das anschließend mit strukturellen Modellen gekoppelt wird, um strukturelle Lasten in der Kranlast (i.e. Substruktur der Offshore-Megastruktur, z.B. Jacket) während Kranoperationen zu ermitteln. Dieser Ansatz zielt darauf ab, das Forschungsziel des Teilprojekts A6 in der zweiten Förderperiode zu untersuchen: die Quantifizierung und Bewertung der strukturellen Lasten aus Logistik- und Installationsprozessen in Hinblick auf mögliche Frühschädigungen, die in der frühen Lebensphase der Struktur induziert werden können.

Der Schwerpunkt von A6 liegt weiterhin auf der Untersuchung der technischen Machbarkeit von Installationsoperationen, insbesondere auf der Vorhersage der gekoppelten Bewegungsantwort von Kranschiffen und Substrukturen während der Installation infolge hydrodynamischer Einflüsse durch Wellen und Strömungen.

Teilprojekt A6 bleibt Bestandteil des Clusters „Substrukturdesign“ und wird mit den neuen Teilprojekten SP B7 und SP B8 eng zusammenarbeiten.