Modellierung eines Kranschiffes während des dynamischen Positionierens und Beurteilung der Einsatzfähigkeit
Gerrit Aßbrock, Technische Universität Berlin
Da neue Windparks in mitunter tieferen Gewässern geplant sind, werden schwimmende Kranschiffe zur Installation von Fundamenten gegenüber Jack-Up Schiffen immer relevanter. Der Einsatz dieser erspart die nötige Zeit zur Errichtung des Jack-Ups. Allerdings grenzen die Bewegungen die Einsatzfähigkeit des schwimmenden Schiffes ein. Dies rückt dessen System zur Dynamischen Positionierung (DP) in den Vordergrund. Sind Umweltlasten und Schiffsdynamik korrekt modelliert, dienen Simulationen der Planung sicherer Operationen. Beide Aspekte werden behandelt, obgleich der Fokus auf der Modellierung des Schiffes und des DP Systems liegt. Die Berücksichtigung von Wellenlasten im Bereich der Differenzen-frequenzen erweist sich als wesentlich. Die entwickelte DP Routine löst ein herkömmliches Feder-Dämpfer System ab und umfasst einen geschlossenen Regelkreis sowie eine Schnittstelle zur Allokation der gesamt Kraft mittels eines Optimierungsalgorithmus. Anhand von wahrscheinlich höchsten Bewegungen wird die Einsatzfähigkeit des Schiffes bemessen, welche durch Modellversuchsergebnisse validiert wurde. Das modellierte DP System sowie ermittelte Einsatzgrenzen dienen der Überprüfung neuer Installationsmethoden.
Jack-Ups are entrenched vessels to install foundations in offshore wind parks. As future parks attain deeper waters, floating crane vessels are gaining ground. Utilising these saves the time to jack the vessel up. Nevertheless, motions during installation restrict their operational capability. This foregrounds the vessel's Dynamic Positioning (DP) system. To ensure save operations, time domain simulations are a reli-able tool as environmental loads and vessel dynamics are properly modelled. Both is outlined here, with emphasis on vessel dynamics and the significance of modelling the vessel's DP system. However, the importance of considering slowly varying wave forces is proven as well. A developed external function comprises a feedback filter, a PID controller and an optimised thrust allocation by quadratic programming. It relieves a previously used analytical spring-damper system for positioning. Results from model tests are analysed and validate calculations in irregular sea states. Most Probable Maximum (MPM) vessel motions are the performance indicators to assess response based operability. The developed external function and derived operational limits serve as a basis to investigate upcoming installation methods.
