EO

De impact van extreme golven op offshore constructies

06 september 2021 om 14:10 uur

Hoe beïnvloeden sterke krachten grote constructies? Foto: Sleipner A platform/Equinor

Harde stormen kunnen steile, brekende golven veroorzaken die met enorme kracht tegen platforms en windturbines slaan. Wetenschappers van NTNU en Sintef bestuderen het gedrag van offshore constructies die aan dit soort golven worden blootgesteld.


Een van de fundamentele - en onopgeloste - problemen bij het ontwerpen van dit soort grote constructies is om precies te kunnen voorspellen hoe ze zullen reageren op extreme spanningen. Wat is precies de belasting van de kracht van krachtige golven die tegen constructies slaan?

 

Het is belangrijk om uit te breiden wat er bekend is over deze uitdagingen, maar dat vereist systematische experimentele studies van golfimpactscenario's. Het project zal precies dat doen, waardoor onderzoekers kunnen achterhalen hoe het gedrag van een constructie interageert met de belastingen die erop worden uitgeoefend.

 

Ze ontwikkelen experimentele methoden om deze interactie te meten. Betere berekeningsmethoden kunnen de industrie helpen bij het ontwerpen van nieuwe offshore-constructies. "Het is cruciaal om de wederzijdse interactie tussen de inslaande golf en de respons van de structuur te begrijpen", zegt postdoc Rene Kaufmann. Zijn focus ligt op het meten van de impact van lokale oppervlaktevervormingen door enorme belastingen. Een belangrijk aspect is ervoor te zorgen dat de meetapparatuur zelf de eigenschappen van de constructie niet aantast. Onderzoekers van SIMLab hebben hun ervaring met op camera's gebaseerde technieken gebruikt om de structurele respons op belastingen door stoten en explosies te meten.

 

Maar daarover later meer. Eerst gaan we op reis naar de Noorse Zee:

 

"Enorme golf op komst"

In 1995 werd het offshore platform 'Draugen' zwaar op de proef gesteld bij de Halten Bank, op het Noors Continentaal Plat. Op 12 maart raasde een orkaan door de Noorse Zee en platformmanager Magne Gundersen kreeg een onverwacht telefoontje van het Aberdeen Weather Center.

 

Het Centrum waarschuwde voor een enorme golf op weg naar het platform. De bemanning had slechts 30 minuten om zich voor te bereiden. De productie werd onmiddellijk stopgezet. Gundersen verzamelde de bemanning van 134 mensen in de sportzaal in het interieur van het platform. Daar stelde hij iedereen gerust door zijn onvoorwaardelijke vertrouwen uit te spreken in de ingenieurs die het Draugen-platform hadden ontworpen.

 

"Net nadat ik die woorden had gezegd, klonk de luidste, meest huiveringwekkende en gewelddadige 'BANG' die ik ooit heb gehoord", zei Gundersen in een interview na het incident.

"We begonnen een steeds grotere beweging onder onze voeten te voelen. (...)  De kamer bleef maar stampen. Ik kon niet precies zeggen hoe lang het duurde, maar mijn gok zou meer dan een minuut zijn, "zei hij.

 

Eerst had de enorme golf de schacht geraakt, voordat hij zich met enorme kracht onder het dek ophief. De afstand tussen het stilstaand waterniveau en het kelderdek van het platform is 30 meter.

platformHet Draugen-platform op Halten Bank, in de Noorse Zee. Foto: Svema / Creative Commons

 

COSL

Een ander incident dat bijdroeg aan de motivatie voor Slade vond plaats in de Noordzee in december 2015, toen een grote, steile golf de COSL Innovator-boorinstallatie in donderde. Het platform is ontworpen in overeenstemming met de voorschriften, maar was nog steeds niet bestand tegen de belasting.

Het incident kostte een mensenleven en vier mensen raakten gewond. Ook werd het tuig zwaar beschadigd.

 

Belasting begrijpen om de belastingsreactie te voorspellen

"Ongevallen zoals met de COSL Innovator roepen de vraag op of we de onderliggende fysica van belasting tijdens gewelddadige golfslag volledig begrijpen. Het is cruciaal om bouwingenieurs te voorzien van gedetailleerde kennis over belastingen, de onderliggende fysica en de materialen. Dit alles is essentieel om te begrijpen en te voorspellen hoe structuren reageren tijdens extreme stress", zegt Vegard Aune, universitair hoofddocent bij SIMLab.

 

Gecontroleerde modeltests

Kaufmann heeft een achtergrond in stromingsmechanica. Hij is een expert in deflectometrie, die hij omschrijft als een "full-field oppervlaktehellingmeettechniek". De techniek heeft een hoge gevoeligheid en maakt het mogelijk om vervormingen tot op micrometerniveau te meten.

 

Samen met collega-onderzoekers bracht hij onlangs enkele dagen door in het Ocean Basin Laboratory in Tyholt in Trondheim, waar ze golfslagtesten uitvoerden op kleinschalige modellen. De onderzoekers testten de meettechniek die ze hadden uitgewerkt, namelijk het meten van de belasting als de golf de constructie raakt.

 

Nu wordt dit nog gemeten met puntmeters die afhankelijk zijn van draden. Het Slade-team heeft het gebruik van lasers en cameratechnieken onderzocht die niet alleen metingen op een bepaald punt leveren, maar mogelijk in tijd en ruimte kunnen bepalen hoe het hele binnenkomende golfveld evolueert naarmate het de structuur nadert.

 

platformHoe grote structuren reageren op sterke golven is nog niet volledig begrepen. Postdoctoraal fellow Rene Kaufmann is een van de onderzoekers die de antwoorden zoekt. Foto: Vegard Aune, SIMLab

 

Reacties (1)

A solution of this challenge was found around 12 years ago.
Have a look at www.practicalsolution.eu/business or /zakelijk (Dutch) with the search word wave impact and read the first item. On the first link you see a diamond shaped construction with holes in it. Due to these holes the first impact is on the outside of the diamond shape. A little later the water bangs on the pile itself. Due to that the impact is spread over a longer time period lowering the total impact.

Dit bericht is bewerkt door de beheerder op 07-09-2021 10:51.
erik van vliet, 7 september 2021 10:28
 

Gerelateerd nieuws

FME steunt elektrificatie oproep aan het kabinet

FME steunt elektrificatie oproep aan het kabinet

Elektrificatie – zowel direct, als indirect via waterstof – is een belangrijke weg om de Nederlandse industrie vergaand te verduurzamen. Het aanleggen van deze route gaat echter te traag. FME steunt daarom de oproep…

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Een gevoelige manier om transistordefecten te detecteren

Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Pennsylvania State University hebben een nieuwe, zeer gevoelige methode bedacht en getest voor het detecteren en tellen van defecten in…

Spectrale resolutie van supergeleidende enkel-foton-detectoren meer dan verdubbeld

Spectrale resolutie van supergeleidende enkel-foton-detectoren meer dan verdubbeld

Wetenschappers gebruiken supergeleidende detectoren (MKIDs) om losse fotonen vanaf exoplaneten in te vangen. MKIDs monitoren continu hun eigen kinetische inductie, die afhangt van de energie van een invallend foton. SRON…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

10 november 2021

Precisiebeurs

Het jaarlijkse ontmoetingsmoment voor professionals uit de precisietechnologie.

10 november 2021

Google Innovation Bootcamp

Een online internationaal evenement op het gebied van infra, data en workspace.

16 november 2021, München

productronica

Productronica will show what opportunities the electrification of the automotive industry offers the...

Meer agendapunten »