Modellbasierte Methoden zur Systemanalyse und Regelung für die aktive Seegangskompensation bei Tiefseekranen

Von:

Markus Richter

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Die Erschließung von Öl- und Gasfeldern in großen Meerestiefen stellt die Offshore-Industrie vor neue Herausforderungen. Für die Installation der Förderanlagen müssen schwere Bauteile sicher und präzise auf dem Meeresboden positioniert werden. Die dafür eingesetzten Tiefseekrane werden auf schwimmenden Plattformen oder Schiffen installiert, wo sie ständig Wind und Wellen ausgesetzt sind. Die durch den Seegang verursachte Bewegung des Schiffs erschwert die Bedienung des Krans erheblich und macht eine exakte Positionierung der Last nahezu unmöglich. Infolgedessen kommt es zu langen Brachzeiten der Schiffe, da derartige Absetzvorgänge nur bei ruhiger See durchgeführt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden modellbasierte Methoden zur aktiven Kompensation des Seegangs vorgeschlagen. Das auf dieser Basis entwickelte Kompensationssystem führt zu einer Entkopplung der vertikalen Lastbewegung von der durch den Seegang hervorgerufenen Schiffsbewegung, wodurch Tiefseehübe auch bei starkem Seegang sicher durchgeführt werden können. Gleichzeitig reduziert das System die vorherrschenden dynamischen Kräfte, sodass sowohl die Kranstruktur als auch das eingesetzte Hubseil geschont werden. Das in dieser Arbeit entwickelte Konzept zur Kompensation des Seegangs wurde sowohl anhand von Simulationsergebnissen als auch experimentell am Prüfstand validiert. Darüber hinaus wurde die Funktionalität des Gesamtsystems bei einer Hochseeerprobung gezeigt.