Lebensdaueranalyse

Empirische Lebensdaueranalyse von Offshore Bauwerken am Beispiel der FINO3-Forschungsplattform und die Methoden-Entwicklung zur Angabe einer abgesicherten Lebensdauerprognose

Fachhochschule Kiel, Institut für Schiffbau und maritime Technik
Prof. Dipl.-Ing. Benedict Boesche

Für die Dimensionierung und Konstruktion von Offshore-Bauwerken werden primär die permanenten Lasten und Betriebslasten zugrunde gelegt. Die nähere Spezifikation erfolgt auf Basis der extremen Umweltbelastungen und der großen, dynamischen Beanspruchung durch den Seegang. Zu den extremen Umweltbelastungen, denen sich feststehende Offshore-Bauwerke in der Nordsee ausgesetzt sehen, gehören auch Wind, Tide, Seegang, Meeresströmungen, Schnee und Vereisungen, See-Eis, Luft- und Wassertemperaturen, mariner Bewuchs sowie das salzhaltige, korrosive Umfeld. Für die hydrodynamische Analyse müssen die aus diesen Umweltbedingungen resultierenden Kräfte berücksichtigt werden.

Gesamtziel des Vorhabens ist eine verbesserte Analyse der tatsächlich zu erwartenden Lebensdauer von feststehenden Offshore-Bauwerken, die durch die Umweltbedingungen belastet werden. Dies soll am Beispiel der FINO3-Plattform auf Basis einer Langzeitbewertung erreicht werden. Es ist davon auszugehen, dass die zu erwartende reale Lebensdauer der Plattform tatsächlich höher ist als die kalkulierte Lebensdauer. Eine hinreichend quantifizierte und abgesicherte Angabe der Lebensdauer ist jedoch schwierig.

Das Projekt wird von der Landesregierung Schleswig-Holstein nach Maßgabe der Richtlinie für die Gewährung von Zuwendungen zur Förderung von Forschung, Entwicklung und Technologietransfer mit Landesmitteln gefördert und hat eine Laufzeit bis Mitte Mai 2015.

Die heute gebräuchlichen Bemessungsvorschriften meerestechnischer Konstruktionen bieten nützliche, häufig auf Erfahrungen beruhende Entwurfsformeln an. Für die sicherheitstechnische Bewertung meerestechnischer Konstruktionen ist dieses einfache Bemessungskonzept im Allgemeinen oft unzureichend oder uneffektiv.

Durch empirische Erfassung verschiedenster Messdaten auf der FINO3-Plattform soll eine allgemein anwendbare Mess- und Berechnungsmethodik zur Lebensdauerprognose entwickelt werden, die für feststehende Offshore-Bauwerke - wie z.B. Offshore Windenergieanlagen oder Transformatorplattformen - angewendet werden kann.

Ein weiteres Ziel ist eine quantitative Aussage, inwieweit die FINO3-Unterwasserstruktur geeignet ist, im Rahmen von Aquakultur-Anwendungen – sei es als Prototyp oder im Rahmen einer dauerhaften Einrichtung – als Ankerstruktur fungieren zu können.

An der Fachhochschule Kiel wurde mit dem Wintersemester 2012 der Studiengang „Offshore-Anlagentechnik“ begonnen. Die Untersuchungen und Ergebnisse dieses Projekts können dabei Lehrpersonal und Studierende unterstützen. Umgekehrt profitiert das Projekt von Studien- und Thesisarbeiten, die schon jetzt im Rahmen dieses Projekts durchgeführt werden.

Vortrag auf der 5. VDI-Fachtagung „Schwingungen von Windenergieanlagen 2014":
A. Jeromin, B. Boesche, H. Jacobsen, R. Patz: „Schwingungsmessung auf der Offshore-Forschungsplattform FINO3“, 5. VDI-Fachtagung Schwingungen an Windenergieanlagen 2014, Bremen, Germany, 11./12. Feb. 2014, In: VDI-Berichte 2220, Herausgeber: VDI Wissensforum GmbH, 2014

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