GEOMAR Technologie Heave-Kompensation für Winden

  Simulation der Heave-Kompensation
 

Die Simulation besitzt einen festen Zeitwert und kann daher in Echtzeit ablaufen. Das Programm arbeitet zeitgesteuert, d.h. der Regler wird in festgelegten Zeitintervallen aufgerufen. Die Einstellung des Intervalls kann beliebig verändert werden. Die Zeitsteuerung erfolgt durch einen Timer, der auch das Einlesen, Verarbeitung und Ausgabe der Fuzzy-Variablen auslöst. Im Hauptprogramm werden alle wichtigen Funktionen des Reglers angesprochen.

Die Simulation zeigt, dass die gemessenen hochfrequenten Schwingungen als Longitudinalwellen über das Kabel übertragen werden und die Plattform am Ende des Kabels in einer Oberschwingung anregen, obwohl diese weit oberhalb der Eigenfrequenz des Kabels liegt. Das Verhalten des Kabels wurde auf Hoher See in einem entsprechenden Experiment unter normalen Einsatzbedingungen untersucht Die Simulation bietet die Möglichkeit, durch Verstellen des Dämpfungsgrades den Regler für verschiedene Grade durchzufahren und Bereiche festzulegen, in denen geregelt werden kann.

Das zugrunde gelegte Kompensationssystem besteht aus einer Speicherwinde und zwei Rollen. Das Kabel ist über die beiden Rollen zur Winde geführt, so dass sich eine Veränderung des Abstandes der Rollen auf eine Veränderung der Kabellänge auswirkt. Durch bereits von anderen Instituten durchgeführte Versuche ist bekannt, dass eine durchschnittliche Wellenamplitude von 3 m mindestens 6 m Kompensationslänge erfordert. Die Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens sollte bis zu 2 m/s betragen, die allerdings nur kurz im Maximum der Heave-Geschwindigkeit gehalten werden müssen. Die erforderliche Kolbenkraft liegt bei 5 kN über der Gewichtskraft des Kabels mit Forschungsplattform. Beim Einsatz müsste das Kompensationssystem in der Grössenordnung der Gewichtskraft hydraulisch vorgespannt sein.

Für die Regelung der Seegangskompensation wurde der Mikrocontroller MC80c157 eingesetzt. Der Regler ist in einem spritzwassergeschützten Gehäuse eingebaut. An der Oberseite des Gehäuses befinden sich die Taster zur Bedienung; Spannung: 12-14 VDC.

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