Integrerte analyser av forankringsliner, jord og ankere for flytende havvindturbiner
Hovedmålet med denne masteroppgaven er å studere effekten av å utføre fullt integrerte analyser av flytende havvindturbiner, forankringsliner og ankere, og spesielt effekten av å inkludere samvirket og deformasjonen av jord i disse analysene.
Når offshore vindenergi flyttes til dypere vann, må vindturbinene installeres på flytende strukturer og forankres til havbunnen. Utformingen av forankringssystemene for disse flytende vindparkene er først og fremst arvet fra olje- og gassindustrien til havs.
Dagens praksis når disse flytende havvindturbinene analyseres er at forankringslinene festes til havbunnen uten å ta hensyn til at forankringslinene faktisk er penetrert inn i sjøbunnen, og dermed kun tar hensyn til de hydrodynamiske kreftene langs forankringslinene. Dette kan føre til en komplisert designprosess som ideelt krever flere iterasjoner mellom geotekniske og hydrodynamiske analyser for å bestemme ankerstørrelse og plassering. Det er ofte nødvendig å gjøre konservative antagelser som kan føre til overdimensjonering av ankrene.
Den dynamiske bevegelsen av ankerlinene i forskjellige sjø- og vindtilstander kan i kontakt med havbunnen føre til at grøfter graves ut foran ankrene noe som igjen kan redusere kapasiteten til ankrene.
Oppgaven(e)
Denne masteroppgaven/prosjektet (som kan deles opp i flere oppgaver) vil bruke et makroelement-konsept i integrerte anker-forankringslineanalyser for både suge- og flukeankre. Hensikten er å sammenligne krefter og lastretning ved koblingspunktet til ankrene fra disse integrerte analysene med resultater der forankringslinene er festet til havbunnen (slik analysene vanligvis gjøres i dag).
Masteroppgaven/prosjektet vil være en del av arbeidspakke 7 - Forankring og ankre i SFI BLUES ledet av NGI for å utvikle nye, integrerte analysemetoder for forankringssystemene til nye typer flytende strukturer til havs.
Prosjektet kan gjennomføres med en av industripartnerne i SFI BLUES.
Figur 1. Integrerte analyser av forankringsliner, jord og ankere for flytende havvindturbiner.
Forskningsaktiviteter:
Litteraturgjennomgang – forankringssystemer, analysemetoder, sugeankere, flukeankere, makroelementmodeller, etc.
- Hovedoppgave 1 – Beregne geometrien til ankerlinene fra havbunnen til koblingen til ankerene ved hjelp av fullt integrerte hydrodynamiske SIMA/RIFLEX analyser. Disse beregningene gir last og helningen ved koblingspunktet. Beregne nødvendige dimensjoner (diameter og penetrasjonsdybde) til sugeankerene for forskjellige jordprofil. Sammenligne resultatene med standard forenklede beregninger.
- Hovedoppgave 2 – Gjenta beregningene i aktivitet 2 for et gitt fluke (drag) anker.
- Hovedoppgave 3 – Studere muligheten for graving av dype grøfter ned i havbunnen pga den dynamiske bevegelsen til ankerlinen for forskjellige jordprofiler, ankerline konfigurasjoner og sjø- og vindtilstander.
Hans Petter Jostad
Teknisk Direktør Computational geomechanics hans.petter.jostad@ngi.no+47 992 61 171