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Beteiligte Wissenschaftler

Changqing Jiang M. Eng.
Grusche Seithe M.Sc.
Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar
 

Projektbeschreibung

Infolge neuer Entwicklungen in der Nutzung der Meere im Bereich erneuerbarer Energien, landwirtschaftlicher Nutzung und Wohnungsbau auf See, steigt die Nachfrage nach erschinglichen Decksflächen auf See. Dies führt zum Bedarf von nachhaltigen und kosteneffizienten Plattformen für den sicheren Betrieb auf See. Das Space@Sea Projekt stellt dafür ein Konzept vor, das aus mehreren gekoppelten und verankerten Schwimmkörpern besteht, die für tiefere Gewässer geeignet sind und bei Bedarf versetzt werden können.

Für die Realisierung des Konzeptes kann teilweise auf vorhandenes Wissen aus der maritimen Industrie zurückgegriffen werdenwerden, nichtsdesto trotz gibt es einige Herausforderungen, die angegangen werden müssen. Neben der Entwicklung von intelligenten Verankerungssystemen unter dem Aspekt der Rentabilität und Sicherheit, muss die Mehrkörperdynamik einer großen Anzahl gekoppelter Schwimmkörper untersucht werden. Das Space@Sea Konsortium steht vor der Herausforderung, schwimmende Systeme zu entwickeln, die größer sind als je zuvor. Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung eines nachhaltigen und bezahlbaren Arbeitsplatzes auf See durch die Entwicklung von standatisierten kostengünstigen modularen Inseln mit geringen ökologischen Auswirkungen.

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Die folgenden Ziele werden vom Konsortium zur Erreichung dieses Ziels erfüllt:

1. Entwicklung eines nachhaltigen, kostengünstigen modularen Schimmkörper-Designs für mehrere Anwendungen und Funktionen

2. Demonstration von drei Geschäftsfällen für verschiedene Standorte und zu entwickelnde Anwendungen, die das Kostensenkungspotenzial aufzeigen

3. Weitere Reduzierung der Installations- und Wartungskosten der Mehrzweckplattform durch die Entwicklung eines intelligenten Verankerungssystems für mehrere Schwimmkörper

• Optimierung des Schwimmerdesigns für die vorgesehenen Anwendungen
• Entwicklung eines Fernüberwachungs- und Erfassungssystems, um vorausschauende Wartung zu ermöglichen

4. Spezifikation und konzeptionelle Design-Anwendungen für den modularen Floater:

• Energyhub@Sea: Erzeugen und Verteilen von Energie sowie die Bereitstellung einer Service- und Wartungsbasis
• Living@Sea: Wohnquartiere für Arbeiter und ihre Familien als Zugang zu Gemeinschaften auf See
• Farming@Sea: Ansiedeln/Anpflanzen von Algen, Fischen und Mikroalgen zur landwirtschaftlichen Nutzung
• Transport&Logistics@Sea: Bereitstellung von Offshore-Hafenplätzen für den Umschlag von Gütern

Die Universität Duisburg-Essen (UDE) trägt zu diesem Projekt bei, indem sie numerische Methoden in folgenden Bereichen entwickelt, validiert und anwendet:

• Erweiterung bestehender numerischer Methoden zur Simulation der Mehrkörperdynamik in Wellen
• Entwicklung komplexer Mooring-Simulationstechnologien, die sich für die Vorhersage der Gelenkkräfte des vorgestellten Schwimmkörperkonzeptes eignen
• Numerische Vorhersage von Bewegungen und Lasten der Schwimmkörper einschließlich der Wirkung von Strukturdynamik und Artikulationskräften
• Identifikation und Bestimmung einschränkender Kriterien mit Hilfe der weiterentwickelten numerischen Methoden
• Bewertung des detaillierte Design hinsichtlich struktureller Integrität, absoluten und relativen Bewegungen, zur Identifizierung von kritischen Seegangszuständen

Beispielergebnisse

​ Initial floating concept.​

​ Development of mooring simulation technologies ​​

​ Numerical prediction of motions and loads of the floater including the effect of structural dynamics ​​

Experimental

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Simulation

Veröffentlichungen

1. Olbert, G., Otto, W., Seithe, G. and Nichols, C., (2020).
   Tool Validation – Deliverable 4.1,
   Space@Sea Project, Hamburg, Germany.
2. Jiang, C. (2020).
   Limiting Criteria - Deliverable 4.6,
   Space@Sea Project, Duisburg, Germany.
3. Jordaens, A., Sterlini, F., Reinbergen, T., Jiang, C. and Koning, J., (2020).
   O&M Remote Monitoring – Deliverable 5.4,
   Space@Sea Project, Wageningen, Netherlands.
4. Jiang, C., el Moctar, O. & Schellin, T.E., (2019).
   Prediction of Hydrodynamic Damping of Moored Offshore Structures Using CFD.
   In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 58776, p. V002T08A047). American Society of Mechanical Engineers. DOI: https://doi.org/10.1115/OMAE2019-95935
5. Seithe, G., el Moctar O. (2019).
   Wave-Induced Motions of Moored and Coupled Multi-Body Offshore Structures,
   11th International Workshop on Ship and Marine Hydrodynamic Ham-burg, Germany, September 22-25.
6. Jiang, C., el Moctar, O., Schellin, T.E. & Paredes, G.M. (2020).
   Comparative study of mathematical models for mooring systems coupled with CFD,
   Ships and Offshore Structures, https://doi.org/10.1080/17445302.2020.1790294
7. Jiang, C., el Moctar, O., Paredes, G.M., & Schellin, T.E. (2020).
   Validation of a dynamic mooring model coupled with a RANS solver.
   Marine Structures, 72, 102783. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2020.102783
8. Jiang, C., el Moctar, O., Schellin, T. E., & Paredes, G. M. (2020, August).
   Motion Decay Simulations of a Moored Wave Energy Converter.
   In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 84416, p. V009T09A015). American Society of Mechanical Engineers. DOI: https://doi.org/10.1115/OMAE2020-18424
9. Jiang, C., Chiba, S., Waki, M., Fujita, K., & el Moctar, O. (2020, August).
   Investigation of a Novel Wave Energy Generator Using Dielectric Elastomer.
   In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 84416, p. V009T09A012). American Society of Mechanical Engineers. DOI: https://doi.org/10.1115/OMAE2020-18106
10. Jiang, C., el Moctar, O., Schellin, T.E. & Qi, Y., (2020).
    Numerical Investigation of Hydroelastic Effects on Floating Structures.
    In Proceedings of the World Conference on Floating Solutions (WCFS2020). Springer, Netherland.