Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion, Teilvorhaben: Experimentelle und numerische Untersuchung der dynamischen Lasten auf Kabel von Offshore-Gründungsstrukturen

Description: Im Rahmen des Verbundvorhabens 'CableProtect - Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion (CableProtect)' befasst sich das Teilvorhaben 'Experimentelle und numerische Untersuchung der dynamischen Lasten auf Kabel im Nahfeld von Offshore-Gründungsstrukturen' mit der Ermittlung von Einflussfaktoren auf ungewünschte Kabelbewegungen im Nahfeld von Offshore-Windenergie-Gründungsstrukturen und der Entwicklung erfolgversprechender Lösungsansätze. Motiviert sind die Arbeiten durch Kabelschäden, die durch Abrieb des äußeren Schutzmantels des Kabels am nah gelegenen Kolkschutz entstanden sind. Dabei gelten strömungs- und welleninduzierte Kräfte, die auf das freie Kabel zwischen der Anbindung an die Gründungsstruktur und der Einbettung am Meeresboden einwirken, als Ursachen für Kabelbewegungen. Die Vorhersage des Strömungsfelds ist jedoch komplex, da dieses signifikant von den örtlichen Umgebungsbedingungen und den hydrodynamischen und geomechanischen Wechselwirkungen zwischen Gründungsstruktur, Kabel und Kolkschutz am Meeresboden abhängt. In diesem Zusammenhang thematisiert das Teilvorhaben CableProtect-Loads die hydrodynamisch induzierten Kabellasten unter Berücksichtigung der elastischen Verformung des Kabels. Hierzu werden innovative Berechnungsverfahren auf Basis einer Feldmethode zur Lösung von Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen weiterentwickelt, um z.B.Wirkungen von Viskosität und Turbulenz (Wirbelablösungen) zu untersuchen. Im Weiteren werden zur Validierung der rechnerischen Ergebnisse der anderen Teilvorhaben Modellversuche zu hydromechanischen Kornumlagerungen unter Strömungs- und Welleneinfluss durchgeführt. Abschließend werden Lösungsansätze zur Reduktion des Schadensrisikos von Kabeln im Nahfeld von Gründungstrukturen mit Fokus auf eine reduzierte Erregung ermittelt, validiert und in einem Auslegungsleitfaden dokumentiert.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Meeresboden ? Berechnungsverfahren ? Modellversuch ? Numerisches Verfahren ? Strömungsfeld ? Viskosität ?

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)
• DST - Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (Projektverantwortung)
• EnBW Energie Baden-Württemberg AG (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

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

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Experimental and numerical investigation of dynamic loads on cables of offshore foundation structures
  Description: Within the scope of the joint project 'CableProtect - Approaches to avoid cable damage in the near field of offshore foundation structures taking into account the fluid-structure-soil interaction (CableProtect)', the sub-project 'Experimental and numerical investigation of dynamic loads on cables in the near field of offshore foundation structures' deals with the determination of factors influencing undesired cable movements in the near field of offshore wind energy foundation structures and the development of promising approaches to solutions. The work is motivated by cable damage caused by abrasion of the cable's outer protective sheathing on the nearby scour protection. In this context, current- and wave-induced forces acting on the free cable between its connection to the foundation structure and its embedment on the seabed are considered to be the causes of cable movement. However, the prediction of the flow field is complex as it depends significantly on the local environmental conditions and the hydrodynamic and geomechanical interactions between the foundation structure, cable and scour protection on the seabed. In this context, the subproject CableProtect-Loads addresses the hydrodynamically induced cable loads considering the elastic deformation of the cable. For this purpose, innovative calculation methods based on a field method for the solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes equations are being further developed in order to investigate, for example, the effects of viscosity and turbulence (vortex shedding). Furthermore, model experiments on hydromechanical grain rearrangements under flow and wave influence are carried out to validate the computational results of the other subprojects. Finally, approaches to reduce the risk of damage to cables in the near field of foundation structures with a focus on reduced excitation will be determined, validated and documented in a design guide. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128447

Status

Aktiv

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