Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion, Teilvorhaben: Partikelbasierte Analyse von Sedimentumlagerungen und ihres Einflusses auf die Kabeldynamik

Description: Das Verbundvorhaben 'Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion (CableProtect)' widmet sich den komplexen Wechselwirkungen zwischen Stromkabel, Struktur, Kolkschutz und Meeresboden im Anschlussbereich des Kabels an die Tragstruktur. Anlass dafür waren Schäden in signifikanter Größenordnung insbesondere am Schutzsystem der Unterwasserverkabelung. Derartige Schäden sind zurückzuführen auf hydrodynamische Prozesse im Umfeld der Gründungsstrukturen. Wellen und Strömungen verursachen dort Bewegungen des frei hängenden Kabels, welche sich auch auf den Teil des Kabels auswirken, der auf dem Kolkschutz bzw. Meeresboden aufliegt. Außerhalb des Kolkschutzes kommt es zu Sedimentumlagerungen und zur Bildung von Randkolken, welche einen wechselseitigen Einfluss auf die Kabelbewegungen nehmen und zu Lageinstabilitäten führen. Das Teilvorhaben 'Partikelbasierte Analyse von Sedimentumlagerungen und ihres Einflusses auf die Kabeldynamik (CableProtect)' widmet sich im Rahmen dieses Verbundvorhabens hydrodynamisch induzierten Sedimentumlagerungen im Auflagerbereich des Kabels. Mit einer gekoppelten CFD-DEM Modellierung wird ein innovativer Ansatz verwendet, um Erosionsprozesse auf der Mikro-Ebene der Körner zu betrachten und so neue Einblicke in deren Wirkmechanismen zu erhalten. Durch Kopplung mit den Fluid-Struktur Modellen der Verbundpartner können die Einflüsse aus dem oszillierenden Stromkabel sowie aus Gründungsstruktur und Kolkschutz unter realitätsnahen Randbedingungen abgebildet werden. Ziel dieses Teilvorhabens ist es, auf der Grundlage eines verbesserten Verständnisses der Sedimentumlagerungsprozesse wissenschaftlich abgesicherte und praxistaugliche Bemessungsregeln für die geomechanischen Aspekte der Kabelanbindung zu erarbeiten und so zu einer höheren Zuverlässigkeit von Offshore-Windenergieanlagen beizutragen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Erosion ? Offshore-Windkraftanlage ? Meeresboden ? Modellierung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (Mitwirkung)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• EnBW Energie Baden-Württemberg AG (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Siegen, Department Bauingenieurwesen, Institut für Geotechnik (Projektverantwortung)

Time ranges: 2023-09-01 - 2026-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Particle-based analysis of sedimentary sedimentation and its influence on cable dynamics
  Description: The joint project 'Approaches to prevent cable damage in the vicinity of offshore foundation structures taking into account the fluid-structure-soil interaction (CableProtect)' is dedicated to the complex interactions between power cable, structure, scour protection and seabed in the connection area of the cable to the support structure. This was prompted by damage of significant magnitude, particularly to the subsea cabling protection system. Such damage is due to hydrodynamic processes in the vicinity of the foundation structures. Waves and currents there cause movements of the freely suspended cable, which also affect the part of the cable that rests on the scour protection or seabed. Outside the scour protection, sediment redistribution and the formation of edge scours occur, which have a reciprocal influence on the cable movements and lead to positional instabilities. The subproject 'Particle-based analysis of sediment redistribution and its influence on cable dynamics (CableProtect)' is dedicated to hydrodynamically induced sediment redistribution in the support area of the cable. With coupled CFD-DEM modeling, an innovative approach is used to look at erosion processes on the micro-scale of the grains and thus gain new insights into their mechanisms of action. By coupling with the fluid-structure models of the collaborating partners, the influences from the oscillating power cable as well as from foundation structure and scour protection can be represented under realistic boundary conditions. The aim of this subproject is to develop scientifically validated and practical design rules for the geomechanical aspects of the cable connection on the basis of an improved understanding of the sediment rearrangement processes and thus to contribute to a higher reliability of offshore wind turbines. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128646

Status

Aktiv

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