Bølgekinematik og respons af slanke offshore konstruktioner

Fuldskalamålinger af bølger og strøm og hydrodynamiske kræfter udført på Tyra Feltet i 1994 er analyseret. Det har ført til et stort fremskridt i erkendelse af bølge- og strømforholdene i Vesterhavet, samt til responset af slanke konstruktioner i bølgeslagzonen.
Projektbeskrivelse
Projektet har tit formål at udvikle og verificere forbedrede beregningsmodeller for bølgelast på slanke offshore konstruktioner herunder conductorer og stigerør samt disses respons, således at der kan udføres mere optimale konstruktioner. Projektet er en videreførelse af EFP-91 projektet 'Fuldskala last på slanke konstruktioner'. Her blev en serie unikke målinger af bølgekinematik og af hydroelastiske svingninger gennemført ved Tyra feltet. Yderligere blev en ny type bølgekinematikmåler udviklet. Med baggrund i resultaterne af disse målinger vil der blive udarbejdet forbedrede strømmodstands- og inertikoefficienter for vibrerende konstruktioner i bølgeslagzonen samt forbedrede kriterier for disse vibrationers opståen og henfald. Projektets resultater vil være af betydning for nye udbygninger såvel som yderligere udnyttelse af levetidsforlængelse af ældre anlæg
Resultater

Målingerne viser, at netop slanke konstruktioner kan vibrere kraftigt i hydroelastiske svingninger, når de udsættes for påvirkninger af høje bølger. Disse svingninger er afgørende for udmattelseslivet. De hydrodynamiske koefficienter for hvirvelinducerede svingninger i bølger er blevet verificeret. Med hensyn til bølgerne er det erkendt, at de højeste bølger i Nordsøen er nær brydende bølger med meget store hastigheder ved kammen, men også et meget hurtigt aftagende hastighedsprofil mod bunden. Hastighedsfordelingen i de høje bølger er klart forskellig fra de normale hastigheder, benyttet til design. De meget høje hastigheder i bølgetoppen er hovedgrunden til, at hvirvelinducerede svingninger af slanke konstruktioner finder sted. Målingerne har vist, at flere svingeformer bliver exiteret, og at de udvikler sig voldsomt under passagen af høje bølger. Svingeamplituder op til en diameter blev målt. De mere lavfrekvente svingninger blev fundet til at ske i de stående svingeformer. Disse svingninger døde ikke ud mellem bølgerne. De høje hastigheder generede imidlertid også transiente svingninger, som var for kortvarige til at udvikle sig til stående svingeformer. Målingerne har yderligere verificeret, at hvirvelafløsningssvingninger fører til en strømmodstandsforøgelse. På den anden side har de også vist, at der kan regnes med reduceret strømmodstand umiddelbart under vandoverfladen som følge af luftnedblanding og kavitation. På baggrund af målingerne er der udarbejdet en design anbefaling for slanke konstruktioner. Den kan benyttes som et tillæg til Dan Danske Offshore Norm DS 449. Der er yderliger udviklet nye metoder til akustisk måling af strøm og bølgehastigheder. De kan danne grundlag for en ny generation af moniteringsinstrumenter til offshore konstruktioner

Key figures

Periode:
1996 - 1999
Bevillingsår:
1996
Egen finansiering:
3,90 mio.
Støttebeløb:
2,00 mio.
Støtteprocent:
34 %
Projektbudget:
5,81 mio.

Kategori

Oprindelig title
Bølgekinematik og respons af slanke offshore konstruktioner
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Andet
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1313/96-0008

Deltagere

LIC Engineering A/S (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
DHI

Kontakt

Kontakperson
Pedersen, Bjarne
Adresse
LIC Engineering A/S
Ehlersvej 24
DK-2900 Hellerup, Denmark
Pedersen, Bjarne (Ph.D., civ.ing.), 39621642, bjarkep@login.dknet.dk
Øvr. Partnere: Dansk Hydraulisk Institut

Energiforskning.dk - en fælles informationsportal for energiteknologiske forsknings- og udviklingsprogrammer.

Logo innovationsfonden
Logo for EUDP
Logo for elforsk