Twistlocks
Schmelzendes Eis in den Polarregionen führt jedes Jahr zu neuen nutzbaren Schiffshandelsrouten und zur neuen Erschließung von Gasvorkommen. Das Projekt POLAR stellte einen Zusammenschluss von Industrie und Wissenschaft dar um ein mobiles LNG Produktionskonzept für die Karasee (RUS) zu entwickeln. Dieses Konzept umschließt auch eine mobile Offshore Plattform, die schwimmend in der Karasee liegen soll. Das Besondere an dem Konzept ist die lokale wie auch die globale Mobilität der Plattform. Global bedeutet hier ein Umsetzen der Plattform in andere Operationsgebiete, lokal meint eine Anpassung des Inneren der Plattform an die entsprechenden Gegebenheiten (z.B. Aufbau der Plattform, Betrieb der Plattform). Dies wurde mit einem mobilen Innenkonzept durch die Verwendung von Containern sichergestellt. Zudem ist auch im Arbeitsbereich eine mobile Nutzung von Kränen, Winden, Arbeitscontainern möglich – diese wurden auf Containerböden mit Twistlocks an Deck oder auf Arbeitsmodulen befestigt. Da die Twistlocks für andere Fälle entworfen wurden (Containerschiffe, Normaltemperatur), muss geprüft werden, ob eine entsprechende Nutzung der Twistlocks (z.B. Temperaturen bis -40°C, Windgeschwindigkeiten von 40m/s und Wellen bis 7m Höhe) möglich ist. In Abhängigkeit der Twistlocks von Wellenhöhe und Temperatur wird eine Dimensionierungsgleichung erstellt, um eine korrekte Verwendung zu gewährleisten.
Um die FEM Simulationen in ANSYS möglichst realtitätsnah zu gestalten und die Ergebnisse prüfen zu können, werden Zugversuche an unserem Lehrstuhl mithilfe eines Schwerlast-Bauteilprüfsystems durchgeführt. Für die Simulationen wird die Submodelltechnik verwendet, um einen geeigneten Übergang vom globalen zum lokalen System zu erhalten. Die Anpassung der Materialdaten erfolgt mit Zugversuchen an Materialproben, der Auswertung und einer entsprechenden Anpassung in ANSYS. Dabei soll das Materialverhalten im Minustemperaturbereich mittels Zugversuchen in einer Kältekammer ermittelt werden. Ein weiterer Versuch in dem Schwerlast-Bauteilprüfsystem ist der Betriebsfestigkeitsversuch. In diesem wird getestet wie lange das Twistlock-System Schwingungsbelastungen standhält, ehe ein Ermüdungsbruch eintritt. Dabei oszilliert die Betriebsbelastung zwischen 70% und 130% der Betriebslast.
Anhand der Simulationen und Experimente wird eine Dimensionierungsgleichung erstellt, mit deren Hilfe die maximalen Spannungen am Twistlock System im arktischen Temperaturbereich ermittelt werden.