Sustainable Ocean Engineering

Lernziele

Nach Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden ein breites und solides Grundlagenwissen über die Auslegung, Belastung und Dynamik von Offshorebauwerken, sowie Aspekte der Nachhaltigkeit im Bereichder Meerestechnik.
Die Grundlagen der Berechnung von Belastungen von fixierten Offshorebauwerken ermöglicht den Studierenden grundlegende Bemessungen von solchen Bauwerken durchzuführen.

Anhand des Beispiels Offshore Wind werden die grundlegenden Kenngrößen vermittelt und die Herleitung relevanter Berechnungsmethoden durchgeführt. Anhand des Beispiels von Offshore-Windenergieanlagen wird den Studierenden ebenfalls der Aspekt der Kolkbildung und die relevanten Berechnungsgrundlagen vermittelt. Dabei wird besonders auf die verschiedenen Analysemethoden eingegangen. Erweitert wird die Betrachtung morphodynamischer Prozesse um die Vermittlung der Grundlagen der Meeresbodenverflüssigung um marine Strukturen. Diese Inhalte ermöglichen den Studierenden grundlegende Vorhersagen von Versagensfällen und morphodynamische Prozesse zutreffen.
Neben der Betrachtung fixierter Offshorebauwerke wird den Studierenden grundlegendes Wissen über die Belastungen und Bewegung von schwimmenden Offshorebauwerken vermittelt. Anhand von Beispielen schwimmender Strukturen zur Erzeugung erneuerbarer Energien (z.B. Meereswellenenergie oder schwimmende Photovoltaik) werden die Grundlagen der linearen Potentialtheorie, Bewegungsgleichung und Cummins Equation erläutert. Das zusätzlich vermittelte Wissen über die Anwendung der Gleichungen und Modellierung von Bewegungen einfacher Schwimmstrukturen ermöglicht den Studierenden die Auslegung einfacher, beweglicher Systeme in der Offshore Umgebung. Zugehörig zu den Grundlagen der schwimmenden Offshorebauwerke wird ebenfalls die Gründung und Verankerung solcher Systeme im Modul thematisiert und den Studierenden grundlegendes Wissen über die Lastberechnung, Dynamik und Auslegung vermittelt.

Letztlich wird im Modul spezifisch auf die Nachhaltigkeit von Systemen in der Meerestechnik eingegangen sowie die Grundlagen des Life-Cycle Assessments und Umweltauswirkungen thematisiert, um somit den Studierenden zu ermöglichen Abschätzungen bzgl. der Nachhaltigkeit von Offshorebauwerken abzugeben.

Lehrinhalte

  • Einführung in das Ocean Engineering/Meerestechnik und Offshore Bauwerke (Klassifizierung, Definitionen), sowie Aspekte der Nachhaltigkeit in der Meerestechnik
  • Grundlagen der Belastung auf starr gegründete Offshore Bauwerke (Beispielsystem, Belastungen auf einen Monopile für Windenergienutzung, Definition relevanter Kenngrößen, Morison Gleichung, Bemessungslastfälle)
  • Berechnung der Kolkbildung (analytische, experimentelle und numerische Methoden) und kolkinduzierte Versagensfälle (anhand des Beispiels gegründeten Pfahls)
  • Meeresbodenverflüssigung um marine Strukturen (Grundlagen und Berechnungsmethoden)
  • Grundlagen der Belastung auf und Bewegung von schwimmenden Offshore Bauwerken (Beispielsysteme, Definition relevanter Kenngrößen, Belastungen auf eine Schwimmstruktur zur Erzeugung erneuerbarer Energien, lineare Potentialtheorie, Bewegungsgleichung und Cummins Equation, Modellierung im Frequenz- und Zeitbereich)
  • Gründungen und Ankersysteme (Lastberechnung, Dynamik und Auslegung)
  • Life-Cycle Assessment und Umweltauswirkungen
  • Nachhaltige Forschungsaspekte und Innovative Offshore Bauwerke