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TexBase: Kolkdynamik und Schwimmstabilität im Seegang einer neuartigen Offshore-Schwergewichtsgründung

Supervisor:Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann, Dr.-Ing. Jan Visscher, Prof. Dr.-Ing. Arndt Hildebrandt
Researcher:M. Eng. Kim Mario Welzel, M. Eng. Tobias Kreklow
Duration:Jun 2015 - Sep 2017
Funded by:ZIM, KF 3316902Kl4
Bild TexBase: Kolkdynamik und Schwimmstabilität im Seegang einer neuartigen Offshore-Schwergewichtsgründung


Forschungsinhalt

Gesamtziel des Forschungsprojekts ist die Erforschung und Entwicklung eines weiteren Lösungskonzeptes für die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen. Angestrebt wird eine Struktur, deren Gründung durch das Eigengewicht der Konstruktion  gewährleistet wird und damit der Klasse der Schwerkraftfundamente zugeordnet werden kann. Hierbei sollen erstmals Geotextilien als zentrale Komponente mit statisch tragender Funktion und als Ballastbehälter zur Anwendung kommen. Die geotextilen Ballastkörper sollen die Stand- und Kippsicherheit der Jacket-Gründungstruktur gewährleisten. Die Stahlstruktur soll so modular gestaltet werden, dass sinnvolle Serienproduktionsprozesse anwendbar sind.

Kolkdynamik
(M. Eng. Mario Welzel, 
Dr.-Ing. Jan Visscher, Prof. Dr.-Ing. habil. Torsten Schlurmann)

Ein Schwerpunkt des Teilprojekts sind Untersuchungen zur Strukturströmung und Kolkbildung bzw. zur Ausweisung der Kolkgefährdung und von Kolkbereichen für die zu entwickelnde Gründungsstruktur. Hierzu werden numerische Studien als auch physikalische Modellversuche im Wellenkanal durchgeführt. Auf der Basis der Ergebnisse dieser Untersuchungen wird ein Kolkschutzkonzept erarbeitet. Besonderes Augenmerk gilt der Turbulenzanalyse resultierend aus der Umströmung der raumgreifenden Gründungselementen in Zusammenhang mit dem negativen Verhältnis Abstand zu Durchmesser. 

Schwimmstabilität im Seegang
(M. Eng. Tobias Kreklow, Prof. Dr.-Ing. Arndt Hildebrandt)
Des Weiteren werden im Rahmen des Teilprojekts physikalische Modellversuche zur Lage- und Verformungsstabilität der geotextilen Ballastkörper sowie zur Lage- und Schwimmstabilität der Gründungsstruktur während der Transport- und Installationsphase durchgeführt.

Hierzu werden sowohl für die Erforschung des Kolkschutzkonzeptes als auch für das Transport- und Installationskonzept umfangreiche nummerische Simulationen und physikalische Modellversuche im Wellenkanal durchgeführt. Ziel ist die Optimierung der Standsicherheit und der Seegangsparameter zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Transport, Installation und Betrieb.

Bedingt durch die Komplexität der Stahlstruktur des Jackets in Kombination mit den Geotextilcontainern ist ein Ballastierungskonzept für die Upending- und Positionierungsphase der Struktur zu entwickeln und in Kombination mit schlepperinduzierten Lasten in Seegangsversuchen zu erproben. Auf Grundlage der Resonanzanlayse kritischer Einzelwellen und des JONSWAP-Spektrums ist der Transport und Installationsprozess dahingehend zu optimieren, dass Operationszeiten während der Errichtung des Windparks maximiert werden. Darüber hinaus wird unter Berücksichtigung der Vorschriften der Klassifikation des DNV-GL auf Basis von seegangsgekoppelten FEM-Analysen die Auswirkungen der ermittelten Seegangsparameter auf die Jacket-Struktur während der Transport- und Einbringungsphase betrachtet und bewertet.

Beteiligte Forschungseinrichtungen und Unternehmen

Leibniz Universität Hannover

  • Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen

Technische Hochschule Mittelhessen (THM)

Maritime Offshore Group GmbH (MOG)

conferdo GmbH & Co. KG

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