Second Order Drift Effects on a Floating Construction
Translated title
Anden ordens bølge effekter på en flydende konstruktion
Author
Vilsen, Stefan Arenfeldt
Term
4. term
Education
Publication year
2013
Submitted on
2013-06-10
Pages
49
Abstract
Formålet med projektet er at dokumentere, at simple bølgegrupper opfører sig ikke-lineært, og at undersøge, hvordan sådanne ikke-lineære bølger påvirker en fortøjet flydende bølgebryder. Dette blev testet i en bølgetank ved University of Padova i samarbejde med Professor Luca Martinelli. Det var ikke muligt at generere præcis de ønskede bølger, men målingerne var tilstrækkelige til den efterfølgende analyse. En model af en flydende bølgebryder blev fortøjet med krydsende kæder. Kæderne var udstyret med strain gauges (tøjningsmålere) for at måle kræfterne i fortøjningerne, og modellens bevægelser blev registreret med et optisk bevægelsessystem. Resultaterne blev analyseret ved at bestemme responsamplitude-operatoren (RAO), som beskriver, hvor meget konstruktionen bevæger sig eller belastes i forhold til bølgernes energiindhold. RAO’en blev fundet ved at bestemme overførselsfunktionen fra bølgespektret til spektret af respons for: forskydning i bølgernes udbredelsesretning (surge), pitch-bevægelser, rotationer omkring modellens længdeakse samt kræfter i fortøjningerne. Forskydningsbevægelsen (surge) viste tegn på en ikke-lineær respons: stor respons ved lave frekvenser, mens responsen ved spektrets inputfrekvenser i alle forsøg lå tæt på 1,0. Dette stemmer med tidligere observationer i bølgegrupperede søtilstande og bekræfter bølgernes ikke-lineære adfærd. Pitch-bevægelserne havde en mere lineær respons, hvilket passer med, at amplituden af de ikke-lineære bølger vurderes som lille. Kræfterne i fortøjningerne viste også en ikke-lineær respons; dog er disse resultater mindre pålidelige, fordi fortøjningskæderne var for lette til at forhindre slap–stram-situationer (snapping), hvilket gav urealistiske kraftspidser. Samlet viser forsøgene, at den flydende konstruktion reagerer ikke-lineært. Det peger på, at bølgegruppering bør indgå som et designhensyn ved dimensionering af fortøjningssystemer til flydende konstruktioner.
This project aims to document the nonlinearity of simple wave groups and to examine how such nonlinear waves affect a moored floating breakwater. Tests were conducted in a wave flume at the University of Padova in collaboration with Professor Luca Martinelli. The target waves could not be generated exactly, but the measurements were adequate for further analysis. A model floating breakwater was moored with crossing chains. Strain gauges were installed on the chains to measure mooring-line forces, and an optical motion tracking system recorded the model’s motions. The results were analyzed by estimating the Response Amplitude Operator (RAO), which indicates how strongly the structure moves or is loaded relative to the wave energy. The RAO was obtained by deriving the transfer function from the wave spectrum to the response spectrum for: surge (motions in the wave-propagation direction), pitch motions, rotations about the model’s length axis, and forces in the mooring lines. Surge showed signs of a nonlinear response: a large response at low frequencies, while the response at the input frequencies of the spectrum across all tests was close to 1.0. This agrees with previous observations for grouped sea states and clearly indicates nonlinear wave behavior. Pitch motions were more linear, consistent with the small amplitude of the nonlinear wave component. Mooring-line forces also appeared nonlinear; however, these results are less reliable because the mooring lines were too light to prevent slack–snap events, leading to unrealistic force spikes. Overall, the tests show that the floating structure responds nonlinearly. This suggests that wave grouping should be considered when designing mooring systems for floating structures.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents