E F P ’ 99 D e s i gngrundlag for v i ndmølleparker på havet

E F P ’ 99 D e s i gngrundlag for
v i ndmølleparker på havet
SKIBSSTØD - BAGGRUNDSDOKUMENT
Sag 990108
J.nr. Udarb. RAMBØLL: CFC, TAN. NIRAS:
AHA, CLG
Udg. 2 Kontrol RAMBØLL: CFC, TAN. NIRAS:
AHA, CLG
R AM B Ø L L BREDEVEJ 2 DK-2830 VIRUM TEL 4598 6000 FAX 4598 6111

Dato 2000-09-14 Godk. RAMBØLL: TAN
R AM B Ø L L BREDEVEJ 2 DK-2830 VIRUM TEL 4598 6000 FAX 4598 6111

Indholdsfortegnelse
1. Introduktion 1
1.1 Beskrivelse af forudsætninger og begrænsninger 1
2. Sikkerhedsfilosofi 2
2.1 Sikkerhedsnorm DS 409 2
2.2 Offshorenormen DS 449 3
2.3 Forslag til fremgangsmåde ved havvindmøller 4
2.4 Referencer 4
3. Design kriterier 6
4. Beskrivelse af design skibe 8
4.1 Fastlæggelse af design skibe. 8
4.1.1 Størrelse af designskib 8
4.1.2 Baggrund for valg af design skibe 9
4.2 Hydrodynamisk masse 10
4.2.1 Hydrodynamisk masse – designgrundlag. 10
4.2.2 Hydrodynamisk masse – baggrund. 11
4.3 Referencer 12
5. Hastighed af drivende skib for de 4 lokaliteter 13
5.1 Hastighed for drivende design skib – designgrundlag. 13
5.2 Hastighed for drivende design skib – baggrund. 13
5.2.1 Fastlæggelse udfra aktuelle målinger af strøm og bølger 13
5.3 Referencer 15
6. Beskrivelse af ”impact” energien 16
6.1 Generelt 16
6.2 Brudgrænsetilstanden 16
6.3 Ulykkesscenariet 16
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument I

1. Introduktion
I nærværende rapport er opstillet en formalisme til behandling af skibsstød på
havvindmøller ved de fire udvalgte lokaliteter Rødsand, Omø Stålgrunde, syd
for Læsø og Horns Rev.
Rapporten angiver nedenstående parametre som skal fastlægges i forbindelse med
et designgrundlag.
• Designskib med udgangspunkt i et skib af en størrelse som relateres til
sjældent forekommende serviceskibe eller uvedkommende sejlads
• Drivhastighed udfra de lokale vind og strøm forhold
• Lastpåførsel på den samlede konstruktion, herunder globale og lokale forhold
• Acceptabelt skadesniveau på den samlede konstruktion i forbindelse med
skibskollision
• Kollisionens dynamiske virkemåde
Den samlede konstruktion består af fundament og mølle. I nærværende tages
der ikke hensyn til evt. udragende dele.
1.1 Beskrivelse af forudsætninger og begrænsninger
Den opstillede formalisme tager udgangspunkt i den danske norm for offshore
konstruktioner DS 449, afsnit 4.3.1, som beskriver ulykkeslasten i forbindelse med
påsejling. Kravet er her, at der skal dimensioneres for påvirkningen fra et
sideværts drivende skib, idet der skal regnes med de største forsyningsskibe, der
forventes at operere omkring konstruktionen i dens levetid.
I forbindelse med havvindmøller vil forsyningsskibene normalt være relativt små.
For disse konstruktioner foreslås derfor defineret to stødsituationer. Dels betragtes
en ulykkestilstand, som fastlægges på grundlag af et sideværts drivende skib af en
størrelse som relateres til sjældent forekommende serviceskibe eller
uvedkommende sejlads.
Desuden defineres en brudgrænsetilstand, som fastlægges i forhold til det typiske
forsyningsskib, der antages at anløbe konstruktionen ved direkte anløb med en
passende valgt affendring af konstruktionen.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 1

2. Sikkerhedsfilosofi
Fastlæggelsen af designskib vil afhænge af den anvendte sikkerhedsfilosofi
overfor skibsstød. I dette kapitel er der redegjort for sikkerhedsfilosofien i den
danske sikkerhedsnorm DS409, ref. /1/, og den danske offshore norm, DS449,
ref. /2/ og på baggrund af disse er en sikkerhedsfilosofi foreslået
2.1 Sikkerhedsnorm DS 409
I henhold til DS409 er der to faktorer som styrer valget af sikkerhedsniveau: 1)
risikoen for personskade; 2) de samfundsmæssige konsekvenser i forbindelse med
et eventuelt konstruktionssvigt. Samtidig fastslår DS409 at kravene til sikkerhed i
en ulykkessituation, som skibskollision, er som i de øvrige brudsituationer, dvs.
sikkerheden overfor vind og skibsstød bør i henhold til DS 409 være den samme.
Idet normens overordnede krav til sikkerhed kendes kan ovennævnte
fremgangsmåde anvendes til fastlæggelse af designlasten. Dette kan gøres ved at
fastsætte designlasten, således at kravet til sikkerheden udtrykt ved den årlige
svigtsandsynlighed opfyldes, idet den årlige svigtsandsynlighed er givet ved
f 0 f / skib P • P P =
og
- Pf den årlige svigtsandsynlighed,
- P0 den årlige sandsynligheden for skibskollision,
- Pf/skib svigtsandsynligheden givet en skibskollision bestemt på baggrund af den
foreskrevne designskibslast
Sikkerheden består således af to bidrag 1) Sikkerheden ved at kollisioner er
sjældne og 2) Sikkerheden i konstruktionens evne til at modstå en given kollision
med en vis sandsynlighed.
Ved ovennævnte fremgangsmåde vil designskibslasten således kunne fastlægges
udfra et kendskab til den årlige kollisionsfrekvens, P0, samt det overordnede
sikkerhedskrav, Pf krav ved at finde det designskib som gør at Pf/skib bevirker at Pf krav
= P0 Pf/skib opfyldes.
Spørgsmålet er imidlertid om DS409 umiddelbart er dækkende for situationen eller
om risikoen for personskade er mindre end ved de konstruktioner der refereres til
som ”det normale erfaringsområde” i DS409.
Samtidigt vil ovennævnte krav næppe kunne opfyldes i praksis, idet en direkte
følge kan være designskibe af en sådanne størrelse at vindmøllerne ikke med
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 2

imelighed kan dimensioneres for skibskollisioner. Med andre ord er der ikke
udfra et designgrundlags synspunkt megen ide i at undersøge kollisioner med
skibe af en størrelse, som ikke er muligt at dimensionere vindmøllerne for. Der
kan dog være andre grunde end de designgrundlagsmæssige som kan gøre det
interessant at undersøge skibe udover hvad det er muligt at dimensionere sig for.
Den sædvanlige praksis for offshore konstruktioner, se afsnit 2.2, følger heller ikke
ovennævnte fremgangsmåde.
Sikkerhedsnormen, DS409, foreslås således ikke direkte anvendt ved definition af
designskibene for havvindmøller.
2.2 Offshorenormen DS 449
Den danske offshore norm DS 449, ref. /2/, definerer i afsnit 4.3.1 ulykkeslasten i
forbindelse med påsejling. Kravene specificere at der skal dimensioneres for
påvirkningen fra et sideværts drivende skib, idet der skal regnes med de største
forsyningsskibe, der forventes at operere omkring konstruktionen i dens levetid.
I følge DS 449 må deplacementet ikke sættes lavere end 2500 tons. I praksis
regnes der i dag med ca. 4000 – 5000 tons grundet udviklingen i størrelsen af
forsyningsskibene til de danske offshore installationer. Disse værdier vil dog ikke
være relevante for havvindmøllerne, da forsyningsskibene her må forventes at
være mindre.
Det drivende skibs hastighed skal vurderes i hvert enkelt tilfælde udfra de lokale
vind og strømforhold. DS 449 forskriver dog, at der som et minimum regnes med
2.0 m/s.
Med ovennævnte fremgangsmåde vil offshore normen alt andet lige acceptere en
lavere sikkerhed overfor påsejling end overfor eksempel naturlast, som vind og
bølger. Håndteringen af skibsstød i DS449 er en pragmatisk hensyntagen til hvad
der er praktisk muligt.
Det skal dog bemærkes at det er standard ved offshore projekter at udføre en
”Facilities Safety Evaluation”. Dette gælder både for bemandede og for
ubemandede konstruktioner. Den udførte ”Facilities Safety Evaluation” har til
formål at analysere og beskrive de væsentlige risici, herunder skibskollision,
personsikkerhed, flugtveje og evakuering. Analysen er således en risikoanalyse
som gennemgår installationen for at vurdere om risici er acceptable.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 3

2.3 Forslag til fremgangsmåde ved havvindmøller
Af ovennævnte gennemgang af sikkerhedsnormen, DS409, og af offshore normen,
DS449, ses det at der er en forskel mellem sikkerhedsnormens overordnede
håndtering af ulykkeslast og offshore normens specifikke håndtering af
skibskollision.
Til designgrundlaget for havvindmøller foreslås det at lægge sig på linie med offshore
normen. Håndteringen af skibsstød i designgrundlaget for havvindmøller
foreslås således at være en pragmatisk men nødvendig hensyntagen til hvad der er
praktisk muligt.
Forsyningsskibene, som forventes anvendt til den normale vedligeholdelse, vil
imidlertid normalt være relativt små (max deplacement 30 t).Der foreslås derfor
defineret to grænsetilstande som beskrevet i det følgende.
-Ulykkeslast:
-Brudgrænselast:
2.4 Referencer
Utilsigtet påsejling med et større arbejdsfartøj (kranskib eller
tilsv.), alternativt påsejling med et uvedkommende fartøj
(fiskekutter eller tilsv.).
Den forudsatte stødmåde er nærmere beskrevet i kapitel 6.
Anløb af et karakteristisk let forsyningsskib med stævn eller
hæk med passende af-fendring af konstruktionen.
Ovennævnte fremgangsmåde falder i forlængelse af EFP-96, /4/ og /5/. Disse
analyser konkludere at kraften ved kollisioner fra normal rute trafik er større end
hvad havvindmøller kan dimensioneres for.
Tilsvarende kan det bemærkes at for Storebælts Vestbro, som alt andet lige er en
meget tung konstruktion sammenlignet med en vindmølle, blev det vurderet at
være for dyrt at dimensionere konstruktionerne fuldtud overfor skibsstød. På
Vestbroen valgte man således at dimensionere konstruktionen for en noget mindre
skibspåvirkning kombineret med en overvågning af skibstrafikken i form af VTS.
Valget af fremgangsmåde er i overensstemmelse med diskussionerne i
undergruppen vedrørende sikkerhed i EFP-projektet.
/1/ DS409: ”Sikkerhedsbestemmelser for konstruktioner”, 1998
/2/ DS449: ”Pælefunderede offshore stålkonstruktioner”, 1983
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 4

3/ NKB “Recommendations for loading- and safety regulations for structural
design”, publication No. 55, 1987 (og No. 35, 1978.)
/4/ EFP-96 ”Vindmøllefundamenter i havet, Tripod foundation”, J.nr. 1363/96-
0006, Volume 1 – Report, RAMBØLL, 1997.
/5/ EFP-96 ”Vindmøllefundamenter i havet, Gravity foundation”, J.nr. 1363/96-
0006, Final report, NIRAS, Feb.1997.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 5

3. Designkriterier
I forbindelse med fastlæggelse af en ulykkeslast som skibsstød er det at fastlægge
designkriteriet (eller grænsetilstanden for konstruktionens respons) mindst lige så
vigtigt som det at fastlægge selve lasten. Traditionen fra andre lignende
dimensioneringstilfælde er, at man ved dimensionering overfor ulykkeslast
eksempelvis tillader en større omfordeling af lasten i konstruktionen samt i visse
tilfælde lokale skader.
For ”Designgrundlag for vindmølleparker på havet” skal der opstilles
designkriterier for skibsstød. En formulering af disse er i et vist omfang en
bygherrebeslutning, idet der kan være en væsentlig forskel i opfattelsen af hvad
der er relevante designkriterier.
De konstruktionsmæssige design kriterier kan være væsentlig forskellig fra
eventuelle æstetiske krav. Eksempelvis kan den samlede konstruktion som har
været udsat for et skibsstød måske være ude af lod, men stadig have den fornødne
sikkerhed og producere den samme mængde strøm, så set fra et
konstruktionsmæssigt synspunkt er møllen i orden. Bygherren kan dog af æstetiske
årsager muligvis ikke acceptere at møllen eller fundamentet er ude af lod, så set fra
denne side er møllen/fundamentet ikke i orden.
Efterfølgende er givet en liste over forskellige kriterier som kan være relevante og
som bør overvejes:
ULYKKETILSTAND:
Følgende kriterier anses for relevante og bør overvejes i en økonomisk
sammenhæng.
Globale kriterier:
• Flytninger og rotationer: Begrænsning af flytninger og rotationer af møllen,
bl.a. kriterier for, hvor meget ude af lod må et mølletårn være efter et
skibsstød.
• Accelerationer: Eventuelle krav til den maksimale acceleration, som
møllehus og møllenav må udsættes for.
Sikkerhedsmæssige kriterier:
• Sikkerhedsniveau: Det kan overvejes om konstruktionen under og
umiddelbart efter skibskollisionen skal have uændret sikkerhed mod kollaps
eller om det kan accepteres, at der skal en mindre reparation til, før at
sikkerheden er oppe på samme niveau igen.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 6

Lokale kriterier:
• Lokale skader i stødzonen vil være uundgåelige. Det kan overvejes, om der
udover ovennævnte kriterier, bør stilles krav til begrænsning af
skadesomfanget under hensyn til bl.a. levetid og æstetik.
BRUDGRÆNSETILSTAND
• Konstruktionen må ikke påføres skader ved anløb af et ordinært, let
forsyningsskib, såfremt anløbet foretages inden for rammerne af
brudgrænsetilstanden som defineret i afsnit 4. Anløb af let forsyningsskib med
større hastighed end forudsat eller uden hensigtsmæssig affendring dækkes
principielt af ovennævnte ulykkestilstand, idet det bør kunne forventes, at
konstruktionen ikke under nogen omstændigheder påvirkes kritisk af et
ordinært forsyningsskib.
• For anløbshastigheden 3 knob beregnes den karakteristiske energi til:
E = 39 kNm, (svarende til 4.0 tm). Med den valgte fender, som eventuelt kan
blive let beskadiget, skal skaderne på møllekonstruktion og fundament
begrænses til overfladiske, kosmetiske skrammer i kontaktfladen.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 7

4. Beskrivelse af design skibe
Baseret på den foreslåede fremgangsmåde beskrevet i kapitel 2, er størrelsen af
designskibe for hver lokalitet fastlagt i det efterfølgende.
4.1 Fastlæggelse af design skibe.
I brudgrænsetilstanden fastlægges skibsstørrelsen ud fra det konkrete
forsyningsskib, og driftsfartøjets hoveddimensioner skønnes i forhold hertil. Det
anbefales dog, at der som minimum vælges et deplacement på 30 t.
Ulykkestilstanden kan ikke på samme måde henføres til en konkret skibstype eller
besejlingssituation. Med henvisning til principperne i offshore normen defineres
for hver lokalitet et designskib, som forudsættes at drive sideværts ind mod
møllen.
4.1.1 Størrelse af designskib
For de 4 lokaliteter foreslås, at der anvendes et design skib med følgende
deplacement for ulykkes- og brudsituationen.
Lokalitet Ulykke: Brud:
Deplacement Deplacement
Rødsand 500 tons > 30 tons
Omø Stålgrunde 500 tons > 30 tons
Syd for Læsø 500 tons > 30 tons
Horns Rev 800 tons > 30 tons
For de ovennævnte deplacementer antages højden mellem skibets køl og dæk
(−H1+H2) givet ved koterne H1 og H2 i forhold til den forudsatte vandstandskote,
at være som angivet i nedenstående tabel.
Deplacement H1 [m] H2 [m]
500 tons -4 1
800 tons -4,5 2,5
Den lokale last antages at virker vilkårligt indenfor et område mellem H1-1m og
H2+1m.
Note: Værdierne i ovenstående tabel er lidt konservative værdier bestemt på baggrund
af 5-10 fiskefartøjer omkring hver af de to deplacementer.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 8

4.1.2 Baggrund for valg af design skibe
I forbindelse med reparationer/udskiftning af eksempelvis møllevinger vil der
blive anvendt pramme til transport af disse. Dette vil dog ske yderst sjældent, idet
møllevingerne er designet til at holde hele møllens levetid. Kranskibe og
flydekraner vil kun i begrænset omfang være aktuelle på noget tidspunkt, da alle
møller selv er forsynet med en kran.
Ud over prammene, som vil forkomme meget sjældent, vil der kunne forkomme
fiskefartøjer indenfor eller i umiddelbart nærhed af mølleparkens område.
I det efterfølgende tages der udgangspunkt i 3 deplacementer for fiskeskibe, hvor
fraktilværdien for de 3 deplacementer på henholdsvis 300 tons, 500 tons og 800
tons er forsøgt bestemt.
I Danmarks Statistik ref. /3/ og /4/ er skibene opdelt efter færger, fiskefartøjer og
fragtskibe. Tallene er her generelt opgivet i bruttoregistertonnage BRT og ved
omregning til deplacement W er der benyttet følgende sammenhænge.
Færger: W=0.55*BRT
Fragtskibe W=2*BRT
Fiskefartøjer W=1.75*BRT
I det efterfølgende er andelen af fiskefartøjer med et deplacement mindre end 300
tons, 500 tons og 800 tons angivet for 3 tilfælde. De 3 tilfælder er:
1. Danske fiskefartøjer som har passeret gennem Øresund i 1997.
2. Fiskefartøjer for hele landet.
3. Fiskefartøjer hjemhørende i de vigtigste fiskerihavne langs den jyske vestkyst.
Tilfælde 1 – Øresund i 1997:
Øresund 300 tons 500 tons 800 tons
Danske fiskefartøjer 88 % 98 % 100 %
Tabellen er baseret på data for Drogden sejlrende ref. /2/.
Tilfælde 2 – hele landet:
Hele landet 300 tons 500 tons 800 tons
Alle danske fiskefartøjer 94 % 97 % 99 %
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 9

Tallene i tilfælde 2 er baseret på Danmarks Statistik. Det fremgår ved
sammenligning af tilfælde 1 og tilfælde 2 at danske fiskefartøjer i
Øresundsregionen er lidt mindre end landsgennemsnittet.
Tilfælde 3 – jyske vestkyst:
Tallene er her baseret på fiskefartøjer hjemmehørende i de større havnebyer langs
den jyske vestkyst dvs. byerne Esbjerg, Hvide Sande, Thyborøn, Lemvig og
Thorsminde, Hanstholm, Hirtshals og Skagen.
Jyske vestkyst 300 tons 500 tons 800 tons
Fiskefartøjer vestkysten 78 % 88 % 98 %
Ved sammenligning af de 3 tilfælde fremgår det at fiskefartøjerne generelt er
større ved den jyske vestkyst end i resten af landet.
For de 4 lokaliteter foreslås derfor, at der anvendes et design skib med følgende
deplacement til opnåelse af en vis robusthed overfor skibsstød.
Lokalitet Deplacement
Rødsand 500 tons
Omø Stålgrunde 500 tons
Syd for Læsø 500 tons
Horns Rev 800 tons
Tabel 4-1: Estimat på deplacementet for de pågældende lokaliteter.
Det skal bemærkes at eksempelvis i området omkring Omø Stålgrunde er der
meget trafik med fragtskibe. T-ruten ligger på den ene side og trafikken ind og ud
ved Smålandshavet på den anden side. Det typiske deplacement for et fragtskib er
dog klart større end de ovenstående.
4.2 Hydrodynamisk masse
4.2.1 Hydrodynamisk masse – designgrundlag.
Det foreslås i overensstemmelse med offshore normens anvisninger, at den
hydrodynamiske masse for et langskibs henholdsvis et sideværts drivende skib
sættes til 10% henholdsvis 80% af deplacementet.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 10

4.2.2 Hydrodynamisk masse – baggrund.
For store skibe med en dybgang tæt på vanddybden kan den hydrodynamiske
masse være op til 1.6 gange skibets masse. DS 449 ref. /1/ foreskriver en faktor på
0.8, mens DnV notatet ”Impact loads from boats” ref. /8/ angiver en faktor 0.4 for
sideværts kollision. Bidraget på 0.4 er dog bestemt under forudsætningen af, at der
er rigeligt med vand under skibet.
Den hydrodynamiske masse vil afhænge af flere forskellige parametre.
Eksempelvis vil skibets størrelse og form, varigheden af skibsstødet samt
vanddybden være parametre som påvirker størrelsen af den hydrodynamiske
masse. Den vigtigste parameter er forholdet mellem vanddybden og skibets
dybgang og de øvrige parametre er derfor negligeret i det efterfølgende, hvor
forholdet mellem vanddybden og skibets dybgang er beskrevet på baggrund af ref.
/5/, /6/ og /7/.
Med udgangspunkt i de nævnte referencer findes følgende sammenhængen mellem
bidraget fra den hydrodynamiske masse og forholdet mellem vanddybden og
skibets dybgang.
Bidrag fra added mass
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Added mass "Prohaska"
Added mass "Simonsen"
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Vanddybde / Dybgang af skib
Figure 4-1: To sammenhænge mellem forholdet for vanddybden og dybgang
af skib og bidraget fra hydrostatisk masse.
Af figuren fremgår det at forskellen i modellerne findes når forholdet mellem
vanddybden og skibets dybgang går mod 1 (grundstødning).
Da vindmøllerne typisk vil være placeret på vanddybder under 10 m. vil forholdet
mellem vanddybden og skibets dybgang typisk være omkring 2. Et bidrag fra
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 11

4.3 Referencer
hydrodynamisk masse på omkring 80 % synes derfor at være rimeligt for alle
tilfælde, hvor forholdet mellem vanddybden og skibets dybgang er større end 1.5.
/1/ DS449: ”Pælefunderede offshore stålkonstruktioner”, 1983
/2/ Fiskefartøjer, Drogden 1997.
/3/ Danmarks statistik, ”Statistisk årbog 1998”.
/4/ Danmarks statistik, ”Statistiske efterretninger, Transport 1999:31”.
/5/ Ootmerssen, G. ”The motion of a ship in shallow water”, Ocean Enginering
Vol. 63 page 221-255, 1976
/6/ Simonsen, B., C. ”Mechanics of Ship Grounding”, Ph.D. thesis Februar
1997.
/7/ Prohaska, C. W., ”The vertical vibration of ships”. The Shipbuilder and
Marine Enginebuilder, Oktober 1947.
/8/ DnV Technical note, ”Impact loads from boats”, TN A 202, 1981.
/9/ DHI rapport, ”Havvindmøllefundamenter ved Horns Rev, Hydrografiske
data”, August 1999.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 12

5. Hastighed af drivende skib for de 4 lokaliteter
5.1 Hastighed for drivende design skib – designgrundlag.
I brudgrænsetilstanden fastlægges hastigheden af det anløbende skib i forhold til
realistiske, ekstraordinære anløbssituationer under de givne forhold på den
konkrete lokalitet. Der foreslås generelt forudsat en anløbshastighed på minimum
v=3 knob (1.54 m/s) ved lokaliteter i åbent farvand.
I ulykkestilstanden foreslås det, at hastigheden for det drivende skib sættes til
2.0 m/s.
Som det fremgår af det efterfølgende afsnit vil de 2.0 m/s formentlig være noget
konservativ for havvindmøllerne. Omvendt er værdien en generelt accepteret nedre
grænse for hastigheden.
5.2 Hastighed for drivende design skib – baggrund.
I henhold til DS 449 ref. /1/ skal det drivende skibs hastighed vurderes i hvert
enkelt tilfælde, idet der dog mindst skal regnes med en hastighed på 2.0 m/s.
Denne værdi, 2.0 m/s, er ligeledes at genfinde i designgrundlaget for såvel
Storebæltsbroen som for Øresundsbroen, /East Bridge Design Basis, 1992/, (The
Øresund Link, Design Basis, Civil and Structural, 1995/. I den forbindelse er det
vær at bemærke at i begge situationer vil en analyse som anført i afsnit 2.1
formentlig resultere i en lavere hastighed.
5.2.1 Fastlæggelse udfra aktuelle målinger af strøm og bølger
Hastigheden af det sideværtsdrivende skib i meter pr sekund, kan bestemmes som
strømhastigheden plus en halv gange den signifikante bølgehøjde i meter ref. /2/.
I de efterfølgende tabeller er ekstrem og frekvensstatistikerne for strøm og bølger
ved Horns Rev angivet baseret på ref. /3/. Strømhastigheden og bølgeretningen er
konservativt antaget at virke i samme retning, og bølgehøjden og
strømhastigheden er ligeledes antaget at være fuldt korreleret, hvilket også er en
konservativ antagelse.
Ekstremværdier strøm:
Returperiode [år] 10 50 100
Strømhastighed [m/s] 0,79 0,88 0,92
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 13

Frekvensstatistik strøm:
Strømhastighed vs [m/s] 0,1 0,2 0,3 0,4
P(Vs

5.3 Referencer
/1/ DS449: ”Pælefunderede offshore stålkonstruktioner”, 1983
/2/ DnV Technical note, ”Impact loads from boats”, TN A 202, 1981.
/3/ DHI rapport, ”Havvindmøllefundamenter ved Horns Rev, Hydrografiske
data”, August 1999.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 15

6. Beskrivelse af ”impact” energien
6.1 Generelt
På tidspunktet for stødet vil påvirkningen af konstruktionen være bestemt af
fartøjets bevægelsesenergi, af konstruktionens geometriske udformning i
stødzonen og af skibets, konstruktionens samt en eventuel fenders eftergivelighed.
I det følgende fastlægges principperne for analysen af den konkrete stødsituation.
6.2 Brudgrænsetilstanden
Ved anløb af havmøller med let forsyningsskib forudsættes konstruktionen
beskyttet med fender.
Bevægelsesenergien beregnes efter følgende udtryk:
1 2
E = M ⋅ v ⋅ C , hvor:
2
M: fartøjets deplacement
v: anløbshastigheden
C: koefficient for hydrodynamisk masse (1.1 for langskibs bevægelse)
Note: I visse fender kataloger er der divideret med tyngdeaccelerationen g, men samtidig er massen
6.3 Ulykkesscenariet
angivet i tons hvor tons=kN. E får derved enheden tons m.
I ulykkestilstanden beregnes den karakteristiske stødenergi ligeledes efter
ovenstående udtryk for følgende værdier:
M: fartøjets deplacement som fastlagt ovenfor for hver enkelt lokalitet
v: anløbshastighed (2.0 m/s)
C: koefficient for hydrodynamisk masse (1.8 for tværskibs bevægelse)
Energien optages ved deformation af skibet i stødzonen kombineret med
deformation af konstruktionen.
Møllen/møllefundamentet i stødzonen forudsættes, at kunne betragtes som i det
væsentlige rotationssymmetrisk uden markante fremspring i kontaktzonen.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 16

Bestemmelse af den globale stødlast på konstruktionen kan foretages på grundlag
af de efter følgende anvisninger. Det skal dog bemærkes, at anvisninger er design
specifikke og en generel gennemgang er derfor ikke umiddelbar mulig.
Kraft – indtrykningskurven for møllen/møllefundament skal bestemmes i det
enkelte tilfælde, eftersom den er design specifik. I Figur 6-1 er vist et eksempel for
en mølle med diameteren 4 meter, tykkelsen 40 mm og en karakteristik
flydespænding på 400 MPa.
35
30
25
20
15
10
5
0
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
Indentation [m]
Figur 6-1: Kraft - indtrykningskurver for mølle med D=4 m, t=40 mm og
fyk=400 MPa.
Som kraft – indtrykningskurve for design skibet, kan kurverne i Figur 6-2
anvendes for skibe mellem 500 og 800 tons. Kurverne gælder for skibskollision
mod en rotationssymmetrisk mølle/møllefundament, med de angivne diametre.
Kurver for andre diametre kan findes ud fra interpolation mellem de i Figur 6-2
viste kurver.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 17

16
14
12
10
8
6
4
2
0
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
Indentation [m]
D = 2 m
D = 4 m
D = 6 m
Figur 6-2: Kraft - indtrykningskurver for design skib ved kollision mod
mølle/møllefundament med de angivne diametre.
Under forudsætning af at alt energi optages som plastisk energi i
mølle/møllefundament og det kolliderende skib, kan maksimalkraften bestemmes
som den kraft, hvor arealet under de to kraft – indtrykningskurver netop svarer til
skibets bevægelsesenergi.
Til brug for en dynamisk beregning skal kraft – tidskurven bestemmes. Denne er
ligeledes design specifik, og kan findes på baggrund af følgende antagelser:
- stødlasten beregnes for hvert tidstrin som den faktiske, idealiserede
kontaktflade mellem skib og konstruktion, uden hensyn til konstruktionens
eftergivelighed, dog begrænset til højden mellem skibets køl og dæk (-H1/+H2
i forhold til den forudsatte vandstandskote)
- den resulterende normalkraft angriber konstruktionen centralt
- normalkraften bestemt ovenfor kombineres med en vandret tangentialkraft i
stødzonens tyngdepunkt på 30% af normalkraftens numeriske størrelse
(svarende til tangentiel friktion i kontaktfladen)
Lokale kontakttryk i en begrænset del af stødzonen skal ligeledes overvejes.
.
EFP’99 Skibsstød - baggrundsdokument 18