afrensning af offshore vindmøllefundamenter - Offshoreenergy.dk

AFRENSNING AF OFFSHORE 

VINDMØLLEFUNDAMENTER 

P3-Projekt 

M3-3-E12 

20. december 2012 

Aalborg Universitet Esbjerg

Afrensning af offshore vindmøllefundamenter

TITELBLAD 

TITEL: Afrensning af offshore vindmøllefundamenter 

TEMA: P3-projekt 

GRUPPE: M3-3-E12 

VEJLEDERE: Anders Schmidt Kristensen, Søren Heide Lambertsen 

PROJEKTPERIODE: 3. september – 20. december 

FORFATTERE: 

Synopsis 

TITELBLAD 

Rapporten er lavet ud fra problembeskrivelsen fra Offshore Danmark. Ud fra 

problembeskrivelsen er der fremkommet det initierende problem: 

Hvordan udformes et fuldautomatisk system til afrensning af biofouling på offshore 

vindmølle konstruktioner? 

Der vil blive undersøgt, hvordan der kan fremstilles en AUV til afrensning af offshore 

vindmøllefundamenter, og om en AUV vil være den bedste løsning til opgaven. Der vil 

blive fokuseret på forskellige typer af renseelementer, og blive beskrevet hvilke fordele 

og ulemper de forskellige renseredskaber har. Samtidigt med vil der bliver udarbejdet et 

udkast på, hvordan AUV’en skal udformes, og hvilke deleelementer den kan udstyres 

med. Der er udarbejdet 3D tegninger af udkast til AUV. 

Side I

Afrensning af offshore vindmøllefundamenter 

Side II

Forord 

Denne rapport og dets research er udarbejdet af gruppen M3-3-E12 på Aalborg 

Universitet Esbjerg. Rapporten er udarbejdet i perioden fra 4/9-21/12 2012. 

Rapportens indhold har relevans og rødder i den undervisning, der foregår på 

uddannelsen som maskiningeniør på Aalborg Universitet Esbjerg. 

Rapporten er struktureret som følgende: 

• Ved punktopstilling vil kildehenvisningen stå før punktopstillingen. 

• Kilder står i (xx) efter teksten. 

• AUV refererer til en robot der sejler rundt blandt vindmøllerne. 

• AUV system refererer til et system som er monteret på hvert enkelt 

vindmøllefundament. 

• Fundament refererer til både monopilen og transition piece. 

Forord 

Rapporten henvender sig til firmaer som har med offshore vindmøllekonstruktioner at 

gøre. Lige fra producenten til servicefirmaerne. 

Personer der har hjulpet med oplysninger til rapporten, er: 

• Klaus Jørgen Mølleskov, Projektkoordinator, Offshore Center Danmark 

• Klaus Andersen, Head of Department – Esbjerg, Rambøll Offshore Wind 

• Jonas Ellekrog Nielsen, Project Engineer, Rambøll Offshore Wind 

• Andrew Fenn, Project Manager og Mads Obling Rasmussen, Salgs og 

marketings manager - SubC 

Stor tak til dem alle. 

Side III


Side IV

INDHOLDSFORTEGNELSE 

INDHOLDSFORTEGNELSE 

1 INDLEDNING 1 

1.1 DET INITIERENDE PROBLEM 1 

2 PROBLEMBESKRIVELSE 3 

3 PROBLEMANALYSE 5 

3.1 BIOFOULING 5 

3.2 FUNDAMENTETS OPBYGNING 9 

3.3 MILJØETS PÅVIRKNINGER 12 

3.4 MASKINTEKNISK 14 

3.5 BIOFOULING PÅ MASKINEN 24 

3.6 PLATFORM TIL AUV 24 

4 PROBLEMFORMULERING 27 

4.1 KRAV SPECIFIKATION 27 

5 PROBLEMAFGRÆNSNING 30 

6 FUNKTIONSANALYSE 32 

6.1 VURDERING AF VÆRKTØJER 32 

7 LØSNINGSFASE 37 

7.1 LØSNINGSFASE DEL 1 37 

7.2 LØSNINGSFASE DEL 2 41 

8 KONSTRUKTIONSFASE 53 

8.1 EFFEKTBEREGNING 53 

8.2 OPBYGNING AF GEARKASSE 56 

8.3 AUV’ENS OPBYGNING 60 

9 BEREGNINGER 73 

9.1 TANDHJULSBEREGNINGER 73 

9.2 AKSELBEREGNINGER 81 

9.3 BOLT BEREGNINGER 86 

Side V


9.4 THRUSTERBEREGNING 91 

9.5 FEA GRUNDRAMME 94 

10 DISKUSSION 101 

11 KONKLUSION 103 

Side VI

Error! Use the Home tab to apply Overskrift 1 to the text that you want to appear 

here. 

1 Indledning 

Projektet er opbygget omkring analyser, design og udvikling af en Autonomous 

Underwater Vehicle (AUV), der skal bruges til afrensning af biofouling på offshore 

vindmøllekonstruktioner. Der bliver taget udgangspunkt i Vattenfall og DONG 

Energy’s vindmøller på Horns Rev. 

Så snart en offshore vindmøllekonstruktion bliver placeret i vandet, er den udsat for 

biofouling. Med tiden kan denne biofouling danne et lag på konstruktionen på op til 30 

cm i tykkelse. Dette øger belastningerne på tårnet pga. den større diameter der 

fremkommer. Samtidig besværliggøre det inspektion af tårnet, da et dykkerhold først 

skal ud og rense konstruktionen, hvilket er både dyrt og tidskrævende, samt farligt for 

dykkerne. 

Det konkrete formål med dette projekt er at udvikle en AUV, som sørger for at 

jomfruelige vindmøllekonstruktioner forbliver ubegroet af biofouling, således at den 

øget belastning undgås, og inspektion af tårnet nemmere gøres. 

1.1 Det initierende problem 

Vha. oplæg fra vejleder Anders Schmidt Kristensen og projektkoordinater Klaus Jørgen 

Mølleskov, er der opstillet et initierende problem: 

”Hvordan udformes et fuldautomatisk system til afrensning af biofouling på offshore 

vindmøllekonstruktioner?” 

Denne rapports problemstillinger er fremkommet gennem det initierende problem. 

Side 1


Side 2


here. 

2 Problembeskrivelse 

Indenfor offshore vindmøller findes der flere forskellige måder at bygge fundamenter 

på, hvor af der er tre som er de mest anvendte: 

• Monopile 

• Sænkekasse 

• Tripod 

Figur 1 På billedet ses hvordan monopile, sænkekasse og tripod generelt udformes (1) 

I rapporten vil der blive fokuseret på Horns rev og derved monopiles. 

Monopile er i offshore industrien den simpleste konstruktion til fundamentet. Denne 

konstruktion er bestående af et stålrør, der er 3-5 m i diameter og bruges i vanddybder 

op til 30 m. Afhængig af havbunden og vejrforholdet, bankes stålrøret ca. 25 meter ned 

i havbunden. Mellem vindmøllen og monopilen placeres der et transition piece af stål 

eller beton. Transition piecet har til formål at udligne diameter forskellen på monopilen 

og møllen. Derudover er der monteret en boatlanding platform, således at der er 

mulighed for anløb til konstruktionen. Samlingen mellem transition piecet og møllen 

placeres ca. 9 m over normal vandstand og her udformes en arbejdsplatform. (2) 

Fundamentet bliver pr. lovkrav tildelt en sikkerhedsfaktor på 50% for at kompensere for 

biofouling. Det vil sige at alle laster der bliver beregnet skal tillægges 50% ved 

dimensionering af fundamentet (3). Derved skal monopilen holdes 100% ren for 

biofouling, for at det er muligt at se bort fra den sikkerhedsfaktor som pålægges 

fundamentet. Dette gælder også imellem J-tube og fundamentet og mellem 

boatlandingen og fundamentet, men også i splash zonen, hvor tidevandet og bølgerne 

bevæger sig. Det betyder at AUV’en også skal rense over vandoverfladen. 

Side 3


Side 4


here. 

3 Problemanalyse 

I problemanalysen vil der blive analyseret på nogle af de problemer, som biofouling 

forårsager, når det sætter sig på offshore fundamenter. Fundamentets udformning og 

geometriske udfordringer vil også blive analyseret i dette afsnit. Der vil også blive 

belyst, hvilke udfordringer der kunne opstå, når AUV’en skal have strøm. Yderligere vil 

der blive analyseret på nogle af de standard maskinelementer, som AUV’en skal bruge. 

3.1 Biofouling 

Biofouling er kolonier af mikroorganismer, som sætter sig på offshore installationerne. 

Dette er et stort problem indenfor offshore industrien, da biofouling forstørre 

diameteren på installationerne, ved at det sætter sig på overfladen. Dermed øger det den 

hydrodynamiske belastning, samtidig gør det, det mere besværligt for eftersyn af 

installationerne. (4) 

Biofouling består henholdsvis af alger, planter og dyr såsom blåmuslinger, men dette 

kan varierer alt afhængig af dybden, og den geografiske placering. 

Figur 2 På billedet ses der en figur af en monopile fra en vindmøllekonstruktion, som specielt er udsat for biofouling. 

For det meste er det muslinger og søstjerner der befinder sig fra en 0-5 meters dybde, og disse udgør en forøget 

tykkelse der kan variere fra 50-300 mm. Går man dybere ned vil man bl.a. se anemoner, rurer og orme, som kan 

forøge fundamentets diameter op til 50 mm tykkere. (5) 

Væksten af biofouling afhænger af: 

• Saltindholdet i havvand 

• Temperatur 

• Næringsindhold 

• Strømningshastighed 

• Lys 

Disse faktorer varierer efter sæson og hav dybde. Temperaturen og lys afhænger af om 

det er sommer eller vinter. Om vinteren vil væksten af biofouling falde, da der vil være 

mindre lys og en koldere temperatur i vandet. Alt efter, hvilken type biofouling det er, 

vil det vokse forskelligt afhængig af den geografiske placering. (5) 

Side 5


Væksten af biofouling foregår relativt hurtigt, da så snart konstruktionen bliver placeret 

i vandet, vil der allerede efter ca. én time være mikroorganismer, som har sat sig. Dette 

er et meget tyndt lag af biofouling, som næsten ikke kan ses med det blotte øje. 

Figur 3 På billedet ses, hvor lang tid det tager før der dannes biofouling på overfladen af en offshore konstruktion. (6 

s. 1.23 min) 

På Figur 3 er der en illustration af biofoulingens vækst, og der kan ses at efter to uger til 

én måned, vil der være fuldbegroet biofouling på konstruktionen. Ud fra DNV normer 

skal fundamentet være fuldstændigt rent, før man kan se bort fra den sikkerhedsfaktor 

på 50 %. Men da der allerede efter én time vil være biofouling tilstede på 

konstruktionen, skal AUV’en kunne holde hele vindmølleparken ren indenfor det 

tidsrum. Dette er vurderet til at være umuligt, og derfor er det besluttet at AUV’en skal 

minimere mængden af biofouling, således at man på den måde kan ændre i normerne. 

(7) (8) 

Side 6


here. 

Tabel 1 viser et eksempel på rurers udvikling, og kraft der er påkrævet for fjernelse. 

Tabel 1 Rurers udviklingsstadie kontra kraft påkrævet for fjernelse. Tabellen viser tydeligt at jo hurtigere at 

biofoulingen bliver fjernet, desto mindre kraft er der påkrævet for at holdet konstruktionen ren. (9 p. 123) 

Kolonisering Kraft påkrævet for 

fjernelse 

Indledende undersøgelse af 

overflade 

Vedhæftningskraft 

(kg/cm 2 ) 

20-50 mg 1.5-3.0 

Indledende fastgørelse 1.5 g 9.7 

Udvikling 

7 dage efter fastgørelse 6 g 0.64 

2 måneder efter fastgørelse 600 g 1.2 

5-10 måneder efter fastgørelse 5-20 kg 4.9 

3.1.1 Biofoulings betydning 

Biofouling har indflydelse på både økonomiske og strukturelle områder. På det 

økonomiske vil biofouling være årsag til ekstra udgifter som fx kan være: 

Højere produktionsomkostninger 

Prisen for konstruktionen bliver dyrere da der skal medregnes korrosion fra 

biofoulingen, plus en større godstykkelse fra sikkerhedsfaktoren på 50 %. 

(10 s. 75) 

Ekstra vedligeholdelse 

Biofoulingen gør også at offshore konstruktioner kræver ekstra vedligeholdelse 

for at holde biofoulingen nede på et acceptabelt niveau. (10 s. 75) 

Ekstra korrosionsbeskyttelse 

Biofoulingen gør at coatingen på konstruktionen skal kunne minimere biofouling. 

(10 s. 75) 

På det strukturelle har tykkelsen en stor betydning, da vægten af biofoulingen kan være 

meget stor. Vægten varierer alt efter vandtemperaturen; fra 2kg/m 2 i det Baltiske hav og 

op til 70kg/m 2 i subtropiske havområder. Dette betyder at offshore konstruktioner får en 

større og mere ru overflade, hvilket resulterer i at belastningerne fra strømnings- og 

bølgelasterne bliver forøget, samtidigt med at konstruktionens egenlast også forøges. 

Dette kan i værste tilfælde, lede til fejl i konstruktionen og derved kollaps. (11 p. 18) 

Biofoulingen forøger også den korrosionen, der opstår på en offshore konstruktion, 

gennem deres vækst og føde. Figur 4 viser en tegning over fordelingen af biofouling 

kontra korrosionen på et metalrør i havvand. (9 p. 18) 

Side 7


Figur 4 På billedet ses fordeling af biofouling kontra korrosion på et metalrør. 1-4 beskriver biofouling og 5-9 

beskriver korrosion. 

[1]Alge zone; [2] Musling zone; [3] Hydriod zone med små områder med muslinger; [4] Store områder med 

muslinger; [5] Sporadisk korrosion; [6] Meget kraftig ujævn korrosion; [7] Kraftig korrosion; [8] Store 

korrosionspletter; [9] Små korrosionspletter under muslingerne. (9 p. 19) 

Selvom en offshore konstruktion er belagt med en antikorrosions coating, vil biofouling 

stadig forøge korrosionen, da fx rurer vil nedbryde denne coating gennem deres vækst, 

se Figur 5. 

Figur 5 På billedet ses rurers ødelæggelse af antikorrosions coating. Efterhånden som ruren vokser, nedbryder den 

coatingen indtil den rammer metallet under coatingen, og forårsager korrosion. (9 p. 20) 

3.1.2 Delkonklusion 

Det kan konkluderes at biofouling er et stort problem for alle offshore konstruktionerne. 

Når en offshore konstruktionen bliver placeret i vandet, vil der efter to uger være 

fuldbegroet biofouling på konstruktionen, hvilket vil øge dens belastning. Den øgede 

belastning består af den større diameter, der vil forekomme rundt om konstruktionen, 

hvilket så vil gøre den hydrodynamiske belastning større. Det er besluttet at det ikke kan 

lade sig gøre at holde fundamentet 100% rent, og derfor skal AUV’en i stedet være en 

hjælp til at minimere mængden af biofouling, og derved kan man ændre i normerne. 

Side 8


here. 

3.2 Fundamentets opbygning 

Monopiles findes i dag i flere forskellige designs. De forskellige designs varierer fra 

projekt til projekt. Designet kan fx afhænge af vejrforhold og havbundstilstand. Udover 

designet er der to forskellige typer af monopiles 

• Koniske 

• Cylindrisk 

Dette afhænger igen af havbunden og de forskellige strømninger der er i området. Alt 

dette skal der selvfølgelig tages hensyn til, ved konstruktion af et system til afrensning 

af biofouling. 

Analyseres fundamentet fra havbund og op, så skal der på havbunden tages højde for 

scouring beskyttelsen, som i de fleste situationer består af store sten med en diameter på 

ca.0.5 m, se Figur 6. 

Figur 6 Pilen mærker scouring beskyttelsen (7) 

Rensningssystemet skal konstrueres således at der ikke opstår sammenstød med 

scouring beskyttelseslaget. Rensningssystemet kan ikke komme helt ned til havbunden 

pga. scouring beskyttelsen. Dette betyder at der rundt langs monopilen vil være en 

ujævn kant, pga. sten som har forskellige størrelser. Derudover vil AUV’en ikke kunne 

komme ind og fjerne den biofouling som sætter sig på bunden af monopilen under 

scouring beskyttelsen, og derved øges korrosionen i dette område. Længere op ad 

monopilen skal der tages hensyn til dens udformning. Derudover kan der være 

udvendige J-tubes (rør til kabeltilførelsen). Dette er oftest et cylindrisk rør der starter 

ved havbunden og kører op langs fundamentet, se Figur 7. 

Figur 7 På billedet til venstre ses der, hvorledes kablerne bliver ført igennem J-tubes. På billedet til højre ses J-tubes 

monteret på transition piece. 

(12) (13) 

Side 9


Længere oppe ad monopilen er der en overgang til transition piecet. Transition piecets 

diameter er 300– 400mm større, således at de kan støbes sammen, se Figur 8 

Side 10 

Figur 8 Monopilen er 300 - 400mm mindre i diameteren end mellemstykket 

Ved transition piece er der desuden placeret anoder, således at monopilen og transition 

piecet er beskyttet mod korrosion. Anoderne er designet forskelligt fra projekt til 

projekt. Der skal her tages hensyn til, hvor de er placeret og ikke mindst den trængte 

plads der er mellem hver enkelt anode og mellem anoden og transition piece, se Figur 9 

Figur 9 På billedet ses et tværsnit af fundamentet, hver anode er vinklet 40 grader, og J-tubes sidder 120 grader fra 

boatlandings centerlinje. Anoderne er placeret 242 mm fra mellemstykket. (7)


here. 

3.2.1 Beskrivelse af boatlanding: 

Som det kan ses på Figur 10, så er der en boatlanding, som der skal tages højde for. Der 

skal fx tages højde for at der ikke er meget plads mellem boatlandingen og transition 

piece. 

Figur 10 På billedet ses transition piecet hvor anoderne samt boatlandingen er monteret. (14) 

Konstruktionen af boatlandingen varierer fra de forskellige projekter. Der vil i dette 

projekt tages udgangspunkt i en boatlanding som ses på Figur 11. 

Figur 11 På billedet ses alle de ydre mål som der skal tages højde for omkring boatlandingen (7) 


Der findes i dag mange forskellige typer fundamenter, da et offshore vindmølleprojekt 

skal udformes i forhold til det miljø det skal placeres i. Ved konstruktion af en AUV til 

afrensning, skal der særligt tages hensyn til boatlandingen og de J-tubes der kan finde 

sted. For at kunne løse problemet med biofouling konkluderes det at der skal 

konstrueres en AUV til et bestemt offshore vindmølleprojekt. 

Side 11


3.3 Miljøets påvirkninger 

For at få et indblik i, hvordan vandmiljøet påvirker det arbejde som AUV’en skal 

udføre, vil der blive analyseret på flg. ting 

• Havstrømninger 

• Tidevand 

• Bølger 

• Skibstrafik 

3.3.1 Havstrømninger 

En havstrøm opstår, når vinden blæser. Den vil her presse vandet i en retning, og derved 

opstår en havstrøm. AUV’en skal have en fremdrift, således at AUV’en kan sejle 

fremad selvom at der er modstrøm. Det vil ikke være hensigtsmæssigt at AUV’en fx 

skal vente på at strømmen vender, for at kunne sejle hen til det næste fundament. Har 

AUV’en ikke fremdrift nok til at overkomme modstrømmen, så risikerer den at blive 

taget med. 

3.3.2 Tidevand 

Tidevandet opstår bl.a. af månens tiltrækningskraft på jorden. Det er meget forskelligt, 

hvor stor tidevandsforskel der er rundt omkring i verden. Ved Esbjerg er der omkring 

1.4 meter og ved Rømø er der ca. 1.8 meter. Tidevandscyklussen med to højvande og to 

lavvande forgår ca. en gang dagligt, eller rettere, hver gang der er gået 24 timer og 50 

minutter (15). Tidevandet kan også betegnes som havstrømninger, der vender 4 gange i 

døgnet. Ved tidevandsstrømninger, skal der tages de samme forbehold som ved 

havstrømmen. Tidevandsstrømmen er ca. 0.5 m/s, og fortrinsvis nord/sydgående, der 

under storm kan nå op på 0.8m/s. (16) 

3.3.3 Bølger 

Der vil altid være bølger/dønninger på åbent hav, derfor skal der også tages højde for 

disse. Bølgerne er i gennemsnit 1-1.5 meter høje, og ca. en gang om året vil der være 

bølger over seks meter. Der er en masse energi i bølger, og desto større bølgerne er, 

desto mere energi kan den rumme. Bølgerne genererer havstrøm, og jo tættere AUV’en 

er på overfladen desto stærkere vil havstrømmen være. En stor risiko ved store bølger 

er, at AUV’en kan fanges og kastes ind i vindmøllekonstruktionen, hvilket vil kunne 

beskadige AUV’en og vindmøllekonstruktion. Problemet vil kunne begrænses, hvis 

AUV’en sejler tæt på bunden. Ved vindmøllekonstruktioner som står på 8 meters vand, 

vil der ved vandoverfladen være op til 8.783 m/s strøm under en storm og en bølgehøjde 

på over 6 meter. Ved bunden vil der være 2.625m/s strøm. Dette er den maximale strøm 

som bølgerne genererer. Står vindmøllekonstruktion på dybere vand vil strømmen være 

mindre. Ved bølgehøjde på 3 meter, vil der i toppen være 2.287 m/s strøm, og ved 

havbunden vil strømmen være 1.167m/s. (3), se Figur 12 og se bilag 1, for flere 

strømhastigheder på dybere vand. 

Side 12


here. 

Figur 12 Grafen viser strømhastigheder ved 8 meters dybde helt inde ved tårnet. Den blå kurve er for 1.5 meter og 

den røde er for 3 meter bølgehøjde, hvor de 3m er den maksimale bølgehøjde AUV’en skal rense i. 

3.3.4 Skibstrafik 

Der kan forekomme skibstrafik inde i det område, hvor AUV’en skal rense. Der skal fx 

sejles mennesker ud for at servicere møllerne. Det er for offentligheden forbudt at sejle 

ind i mellem møllerne. På Figur 13 ses en udsnit af et søkort over Horns Rev 1. Den 

røde buede linje markerer det område, hvor det er forbudt for uautoriserede skibe at 

sejle. Skibe vil være til fare for AUV’en, når den er tæt på overfladen, da den vil kunne 

kollidere med disse skibe. Denne kollision vil kunne forsage skade på både AUV’en og 

skibet. Da vanddybden varierer fra ca. 8 til 20 meter ude ved Horns Rev 3, vil det være 

muligt for AUV’en at sejle under de skibe som sejler servicefolk ud til møllerne. (17) 

Figur 13 På billedet ses et udsnit af et søkort over Horns Rev 1, med markering af det område hvor det ikke er tilladt 

at sejle ind. (18) 

3.3.5 Havdyr 

Havdyr vil være en trussel for AUV’en. Det kan fx være sæler som kommer hen og 

bider i den, da de er nysgerrige, ligesom de gør ved dykkeres svømmefinner (19). Andre 

ting kan være at krabber og lignende smådyr der svømmer/går ombord på AUV’en for 

Side 13


at finde føde eller et nyt hjem. De vil blandt andet kunne suges ind i indsugningen, til en 

pumpe fx og derved ødelægge den. Ligeledes vil fisk kunne svømme ind i thrusterne, og 

ødelægge dem. 

3.3.6 Vraggods 

Der vil altid være vraggods offshore. Det kan være fiskere, der har fået beskadiget deres 

net. Nettet vil enten blive på bunden, eller vil flyde frit med strømmen. Bliver AUV’en 

fanget i et fiskenet, vil den muligvis ikke kunne komme over og afrense det næste 

fundament. Hvis AUV’en er batteridrevet, vil den på et tidspunkt løbe tør for strøm. 

Andre forhindringer kan være genstande, som bevist er smidt overbord, eller er skyllet 

overbord i en storm. Dette vil bevirke at AUV’en vil kunne påsejle det, hvor den enten 

vil blive beskadiget eller sidde fast. 


AUV’en skal have en sådan fremdrift at den kan modvirke tidevandsstrømmen, 

samtidigt skal den kunne fastholde dens position, når den bliver ramt af bølgerne. Det 

vil være en fordel, hvis AUV’en har AIS (Automated Identification System) eller en 

radarreflektor, for når den renser/sejler i overfladen kan skibe se den på deres radarer. 

Det fortrækkes at den sejler tæt på bunden, når den skal fra mølle til mølle, således at 

den sejler under skibstrafikken, og derved undgås kollision. 

3.4 Maskinteknisk 

Når der skal bygges en AUV er der mange maskintekniske dele er skal i betragtning. I 

det følgende afsnit vil der blive belyst områder omkring energikilder til AUV’en, hvilke 

renseredskaber der kan udnyttes og, hvordan fremdriften kan forekomme. 

3.4.1 Energi 

Når en AUV skal bevæge sig rundt i vandet og udføre opgaver, såsom at afrense 

biofouling fra vindmøllekonstruktioner, kræver det energi. Energien kan blive tilført 

AUV’en på flere forskellige måder. Den kan have en fast forbindelse til en energikilde, 

eller den kan have et batteri der lagrer energien. Batteriet kan så blive ladet op i en 

docking station eller være selvforsynet ved hjælp af fx solceller. 

3.4.1.1 Solceller 

Solceller kan bruges til at gøre en AUV fuldstændig uafhængig af andre energikilder. 

Der findes allerede AUV’er på markedet, som fungerer ved hjælp af solceller, Se Figur 

14 

Side 14


here. 

Figur 14 På billedet ses ”Ocean Explorer” som er udstyret med 1 m 2 solceller som kan generer ca. 300-900W timer 

pr dag (20) 

For at det er muligt at afrense konstruktionerne kræver det at AUV’en dykker under 

vandoverfladen, og som nævnt tidligere skal AUV’en kunne gå helt ned på 20m. På 

denne dybde er det meget begrænset, hvor meget sol der trænger gennem vandet. Det er 

altså et krav til AUV’en at den har et energidepot i form af batterier eller lignende. 

AUV’en kan kun genoplade sine batterier så længe den bevæger sig i vandoverfladen. 

Om solcellerne kan fungere som den eneste energikilde afhænger af, hvor stort 

energibehovet for systemet bliver, og hvor stort et areal det er muligt at beklæde med 

solceller. Yderligere skal der tages hensyn til, at solcellerne skal kunne modstå det tryk, 

der vil opstå på 20 m når AUV’en dykker. 

3.4.1.2 Batterier 

Bliver AUV’en forsynet med en energikilde, som ikke kan levere konstant strøm som fx 

solceller, kræver det at AUV’en har mulighed for at oplagre energien i et batteri. Der 

skal tages højde for, hvor lang tid systemet ikke er i kontakt med energikilden, for at 

sikre at den er udstyret med et batteri, der har en stor nok kapacitet til at kunne klare 

sådan et dyk. Det er derfor også nødvendigt at vide, hvor stor et energibehov AUV’en 

har for at kunne bevæge sig rundt i vandet, og hvor stor en effekt redskaberne bruger. 

Der skal også tages højde for at havstrømmen ændrer sig, og at den kan komme ud for 

at der skal bruges mere energi på at flytte sig. Yderligere er det vigtigt at tage hensyn til, 

at batteriet mister noget af sin effekt efter hver opladning, og at batteriet med tiden vil 

have en mindre kapacitet. Som med alt andet på AUV’en skal batteriet også kunne klare 

at gå ned på minimum 20m dybde. 

3.4.1.3 Docking station 

Bliver AUV’en ikke forsynet med solceller eller en fast kilde til energi, skal den have et 

sted hvor den kan lade op. Dette kunne ske med en docking station, der bl.a. kendes fra 

de robotter som slår græs eller støvsuger. 

Side 15


Figur 15 På billedet ses en docking station til en robotstøvsuger. Den grønne cirkel viser hvor der bliver udsendt et 

optisk signal som robotten kan opfange og finde docking stationen. De røde cirkler viser hvor strømmen bliver 

overført til robottens batteri. (21) 

Der vil være flere problemer med en docking station magen til denne Figur 15, hvis den 

skulle bruges til AUV’er. Hvis docking station skal placeres under vandet, skal den 

bygges således at de områder der overfører strømmen til AUV’en, ikke bliver 

beskadiget eller overdækket med biofouling. Det optiske signal vil også være et 

problem, hvis senderens ”hoved” bliver dækket af biofouling. 

Der skal overvejes om den skal ligge under eller over vandets overflade på grund af 

biofouling og korrosion. 

En docking station kan også bruges til andet end at oplade AUV’en. Den vil også kunne 

bruges som et opholdssted under uvejr, eller andre tidspunkter, hvor AUV’en ikke er 

funktionsdygtig, eller ikke er aktiv. Den kunne også bruges til at vedligeholde robotten, 

og den kunne evt. efterse robotten for skader, eller rense AUV’en for evt. biofouling. 

3.4.1.4 Kabeltilført energi 

En anden måde at få tilført AUV’en energi, er at den altid skal have et kabel tilsluttet, 

på samme måde som man ser fra ROV’er, men hvor den stadig skal kunne fungere og 

operere på egen hånd. En fordel ved dette er at man konstant kan få tilført den energi 

der er behov for, og AUV’ens systemer bliver ikke begrænset af effekt behovet. Der er 

en del problemstillinger, hvis AUV’en skal afrense et stort område med mange 

vindmøller: 

• Hvis det er et stort område, skal det være et langt kabel, eller skal der være 

mange stationer, hvor AUV’en kan koble sig på og tage strøm fra. 

o Med et langt kabel kan man risikere at det bliver viklet ind i 

vindmøllefundamenterne. 

Derfor kræves det at AUV’en sejler samme vej tilbage som den 

kom fra. 

o Med mange stationer er en anordning påkrævet, hvor AUV’en kan skifte 

kabel. 

• AUV’en skal slæbe kablet efter sig, uanset om det er langt eller kort, og dette vil 

kræve ekstra energi og ekstra fremdrift for at modarbejde det modstand der 

opstår fra kablet. 

Side 16


here. 

• Skal kablet flyde eller ligge på bunden? 

o Ligger kablet på havbunden kan det blive tildækket, eller det kan sidde 

fast i sten eller andre genstande på havbunden. 

o Flyder kablet i overfladen, kan man risikere påsejling under service af 

vindmøllerne. 

Er der en AUV til hver mølle, kunne energien komme direkte fra vindmøllen. Dette er 

dog ikke muligt, og det skyldes bl.a. at der ikke klar gjort til det, men også at den strøm 

der produceres af vindmøllen ikke er klar til direkte brug, den skal først ”bearbejdes”. 

Den energi som vindmøllerne producerer, har en spænding på 33kV, hvilket er alt for 

højt til en AUV. (22) 

3.4.1.5 Delkonklusion 

Det kan konkluderes at solceller alene ikke ville kunne fungere, men i samarbejde med 

et batteri ville det kunne lade sig gøre, såfremt at energibehovet ikke er større end det 

solcellerne kan nå at producere. 

En docking station ville også være en god løsning i samarbejde med batterier. Dette 

kræver dog at der udvikles nogle stationer helt specielt til dette formål. Med hensyn til 

batterier skal der vurderes på energibehovet for AUV’en, sådan et batteri med en 

passende kapacitet kan findes. 

Tilkobling med kable er en god løsning, når det kommer til behovet af energi, da der 

ikke skal tages højde for, om robotten kan lagre tilstrækkelig energi eller om der bliver 

produceret nok. Dog er der en masse problemstillinger som besværliggører dette, og der 

skal undersøges, hvor det er muligt at trække energi fra. 

3.4.2 Renseredskaber 

For at AUV’en skal kunne afrense konstruktionerne kræver det at den har det rette 

udstyr til dette. Der findes i dag forskellige metoder til at fjerne biofouling fra 

konstruktioner. 

3.4.2.1 Skraber 

En metode der kunne bruges til at afrense konstruktionerne, er ved at skrabe 

biofoulingen af. Metoden er mest anvendte i tilfælde af, hvis biofoulingen er så kraftig, 

at det ikke er muligt at fjerne det med hydroblasting. Fordelen ved at skrabe er at man 

kan fjerne biofouling uanset lagets tykkelse, og det er på den måde meget effektivt. Man 

skal dog være opmærksom på ikke at beskadige overfladen, da en ridset og ru overflade 

øger biofoulingen. 

3.4.2.2 Børster 

Børster er i dag en af de mere benyttede måder at afrense biofouling på skibe. Det er en 

meget effektiv måde at rense på, dog kan laget af biofouling blive så tykt at denne 

metode ikke fungerer optimalt. Oftest bliver børsterne ikke brugt af AUV’er eller 

fjernstyret ROV’er, men manuelt af dykkere, som har en maskine med sig undervandet, 

som de så svømmer efter og styrer. Et eksempel på dette kan ses på Figur 16. 

Side 17


Figur 16: På billedet ses det hvordan en dykker er ved at rense en skibsside for biofouling ved hjælp af en maskine 

der er udstyret med rondelbørster (23) 

Der findes mange forskellige typer børster, men oftest i dag er rondelbørsterne brugt, 

dette skyldes at få børster kan rense en stor overflade. Materialet af børsterne varierer 

også, se Tabel 2. 

Side 18 

Tabel 2 Viser eksempler på børster der findes på marked som brugers til afrensning af biofouling (24) 

Typer af børster 

Materiale Udseende Brug 

Polypropylene 

Nylo silicone 

Nylon 

Brugt til rensning af begroning på 

fiberglas, aluminium, stål og træ. 

Brugt til rensning af begroning på 

fiberglas, aluminium, stål og træ. 

Brugt til rensning af let begroning som 

alger og slim. Kan bruges på fiberglas, 

aluminium, stål og træ.


here. 

Stål 

Stål 

Brugt til rensning af stærk begroning. 

Kan kun bruges på stål 

Brugt til rensning af mellem begroning. 

Kan bruges på aluminium og stål 

Figur 17 På billedet ses det at børster kan beskadige overfladen. Dette sker oftest, hvis det er større mængde 

biofouling der skal fjernes, da man så vil bruge en hårdere børste. (23) 

Da fundamenterne er runde, betyder dette at børsterne har en mindre kontaktflade end 

ved rensnings af skibe. Børsterne er derfor nødt til at være mindre eller en anden type 

end rondelbørster. 

3.4.2.3 Hydroblasting 

Hydroblasting foregår ved at vand under højtryk, bliver sprøjtet på den konstruktion, 

der skal renses. Det er en kendt teknologi, som i dag benyttes til afrensning af 

biofouling på skibe og andre offshore konstruktioner. En fordel ved hydroblasting er 

man i modsætning til afrensning med skrabning og børster, kan komme til at rense over 

det hele, selv i områder hvor AUV’en nødvendigvis ikke kan komme ind. 

Cleanhull er et norsk firma som har udviklet en ROV der bruger hydroblasting til 

afrensning af biofouling på skibe. ROV’en bliver styret fra et skib som ligger på siden 

af det objekt den skal afrense. Det høje vandtryk som ROV’en behøver, bliver leveret af 

en pumpe på skibet. Ved afrensning af biofouling sker dette ved et tryk på op til 690bar 

som kan afrense helt op til 300mm tykkelse (23) (25). 

Side 19


Figur 18 Som det ses på grafen så falder effekten af højtryksrensning drastisk når afstanden øges. Man kan derfor 

ved at holde en mindre afstand øge udnyttelsen af kraften fra pumpen bedre. (26) 

Et problem med højtryksrensning funktion på en AUV, er at der skal en pumpe til at 

generer trykket. Er denne pumpe fast monteret på AUV’en så øges vægten. Tilstopning 

af pumpen med biofouling er også en problemstilling der skal tages i betragtning, da 

dette vil resultere i service. Vælger man at pumpen skal stå på platformene, så står man 

med mange af de samme problemstillinger som ved en fast energiforbindelse via kabel. 

3.4.2.4 Cavitation Blasting 

Cavitation Blasting kan fjerne store mængder biofouling uden at gøre skade på, hverken 

mennesker eller overfladen (27) 

Cavitation Blasting er som ordet, baseret på kavitation. Kavitation er en bobledannelse 

som sker, når en væske kommer i et lavere tryk end damptrykket. Dette forekommer 

ofte i skibe med meget hurtige roterende skibsskruer, hvor vandet ikke følger med 

skruens form, og derved danner gas bobler. Ved dannelsen af disse kavitations bobler i 

væsken, vil der blive frigivet store mængder energi i form af chokbølger, og det er disse 

bølger som kan fjerne biofoulingen. Bobler i sig selv er ikke særlig kraftige, men når en 

boble eksplodere kan den danne en meget lokal varme, helt op til 5000 o C, og et tryk helt 

op til 2000 bar. (28) (29) 

Figur 19 Billedet viser, hvordan der dannes kavitations bobler. Væsken føres forbi en roterende genstand, der roterer 

med en konstant hastighed, og herved bliver der dannet bobler. (30) 

Side 20


here. 

3.4.2.5 Ultralyd 

Ultralyd bliver brugt mange steder til at rense, lige fra smykker til motordele. Men 

udviklingen inden for ultralydsrensning i det maritime miljø er stigende. 

Ultralyd fungerer ved at en transducer danner ultralydsbølger. Disse bølger medfører at 

der bliver dannet en masse små bobler, der øges i størrelse indtil de når et punkt, hvor 

de bliver ustabile og eksplodere. Når en boble eksplodere kan den danne en meget lokal 

varme, helt op til 5000 o C, og et tryk helt op til 2000 bar, hvilket er nok til at forhindre 

biofouling i at sætte sig på konstruktioner. Det er også tilstrækkelig til at fjerne den 

biofouling der allerede sidder der, og kan fjerne både alger og muslinger. (31) (32) 

Ned Marine er et Hollandsk firma som har udviklet Ultrasonic antifouling system som i 

stedet for at danne bobler skaber et miljø som gør at biofouling ikke sætter sig på 

konstruktionen. Systemet er hverken skadeligt for mennesker eller fiskelivet. 

3.4.2.6 Ultraviolet lys 

UV lys bliver brugt i mange sammenhænge til at slå mikroorganismer ihjel og kan også 

bruges mod biofouling, da både alger og muslinger starter deres vækst som 

mikroorganismer. UV lys bliver allerede brugt i industrielle sammenhænge ved bl.a. 

vandkøling. Et af problemerne med UV lys til bekæmpelse af biofouling er at 

mikroorganismerne skal være udsat for UV belysningen i et stykke tid. Er de ikke udsat 

tilstrækkeligt overlever de. For at dræbe 90 % af de mikroorganismerne skal de 

udsættes for 20-80 µJ/mm 2 

Hvis en AUV skal bruge UV lys til afrensning af biofouling, er det vigtigt at der bliver 

renset så ofte som muligt for at undgå at mikroorganismerne bliver til muslinger. Er de 

først blevet til muslinger er det ikke muligt at fjerne dem med UV belysning. For at 

være sikre på at alle mikroorganismer bliver dræbt skal de udsættes tilstrækkeligt, 

hvilket betyder at afrensningsprocessen bliver lang. (10) 


Der findes mange måder at afrense biofouling på, hvor den mest simple måde er ved at 

skrabe. Dog kan man ved at skrabe beskadige og ridse overfladen, og det kræver flere 

kræfter til at køre op og ned langs tårnet. Børster er også en god mulighed, da de kan 

rense alt biofouling af konstruktionen. Den har dog svært ved at nå trænge områder, 

hvor en afrensning med hydroblasting er meget god. Det kræver dog at man har en 

pumpe som i sig selv kan give nye problemstillinger. Ultralydsrensning er en teknik der 

allerede er i brug i det maritime miljø. UV lys kan bruges til at bekæmpe biofouling 

allerede når det er i mikroorganismefasen, men udvikler de sig til skaller kan UV lys 

ikke bruges, og desuden er det en meget langsom proces. 

3.4.3 Løs/fastgørelse af maskinen på/fra tårnet 

En af de store udfordringer i dette projekt er, hvordan AUV´en skal kobles til 

fundamentet. To af mulighederne for tilkobling til fundamentet er: 

• Løs tilkobling, hvor det er rensningsanordningen der har kontakt med 

fundamentet, således at AUV’en kan bevæge sig rundt mellem vindmøllerne. 

Side 21


• Fastgørelse til fundamentet, et fast AUV system der er monteret på fundamentet 

således at den ikke har mulighed for at sejle. 

Løs tilkobling kræver et styresystem som kan orientere sig rundt i vandet, således at 

AUV’en ved, hvor de forskellige monopile er opstillet. 

Ved et AUV system til fundamentet, vil det kræve en installation på, hver enkelt 

møllekonstruktion. Dvs. at der her skal undersøges, hvor meget fundamentet kan blive 

belastet med før de tager skade og om der kommer ændringer i hydrodynamikken. Ved 

et fast system vil der ikke være nogen kabler der kan skabe konflikter med fx til 

kommende både. Derudover kræver denne installation ikke noget styresystem til at 

navigere rundt. 

Ved en løs tilkobling kræves der at AUV’en har en anordning der gør at den har 

konstant kontakt til fundamentet når der renses. Magneter kan evt. anvendes til 

fastgørelse på fundamentet. Her skal der tages højde for, hvilket materiale transition 

piecet på fundamenter er fremstillet i. 

Ved et AUV system skal der konstrueres et system der kan følge fundamentet op og 

ned. Dette kan være i form af skinner som skal monteres på fundamentet konstruktion. 

Ved valg af en fast konstruktion til fundamentet skal den analyseres, om den kan holde 

til de nye belastninger, der kommer i form af den ekstra vægt og ændringen af 

hydrodynamikken. Ved et fast system skal der også tages hensyn til boatlanding 

platformen. 


Ved et AUV system skal der ikke udvikles et styresystem, da det kan følge 

fundamentets konstruktion vha. thrusters eller elektrisk motor. Med en fast konstruktion 

skal fundamentets nye hydrodynamik analyseres, således at den ikke tager skade. 

3.4.4 Fremdrift 

Dette afsnit omhandler kort om de mulige fremdriftsmuligheder som AUV’en kan 

udnytte. En mere detaljeret gennemgang af fremdriften vil først komme i forbindelse 

med det endelige valg af løsning. 

3.4.4.1 Fastmonteret thruster 

En fastmonteret thruster er en skrue som er vinklet i en bestemt vinkel i forhold til 

konstruktionen. Til styring med fastmonteret thrusters er der to muligheder: 

• Thrusters med ror. 

• Mange thrusters der hver især styrer AUV’ens retning i rummet. 

Desto færre thrusters AUV’en har, desto mindre plads kræver det i konstruktionen. Der 

er dog den ulempe at AUV’en har svært ved at fastholde en bestemt position, da 

fremdriften kun kan bevæge sig i vandret retning og dreje ved hjælp af roret. Bliver der 

i stedet monteret flere thrusters vil man kunne fjerne roret, og så bevæge AUV’en ved at 

styre kraften på de forskellige thrusters. Dette giver større bevægelsesfrihed, da den kan 

bevæge sig i alle retninger, men kræver samtidig en større konstruktion for at få plads til 

alle thrusterne. 

Side 22


here. 

3.4.4.2 Vandstrøm 

At lade AUV’en følge havstrømmen rundt til de forskellige fundamenter, vil minimere 

energiforbruget for systemet. AUV’en kan dog ikke overlades til kun at følge 

havstrømmen, da strømmen ikke altid vil flytte AUV’en i retningen af fundamenterne. 

Dette betyder at systemet skal kunne stoppe med at følge havstrømmen eller have et 

ekstra fremdriftssystem til at overkomme havstrømmene. 

3.4.4.3 Kabelsystem 

Et kabelsystem som fremdrift vil også minimere energiforbruget for systemet, og da 

kabelsystemet skal være lukket, betyder det at systemet får en automatisk cyklus. De to 

største problemstillinger vil være, hvorledes AUV’en kommer fra kablet og så rundt om 

fundamentet og rengøre den. Derudover skal det tages i betragtning at kablet kan 

knække, og systemet skal derfor være sikret imod at AUV’en ikke kan drive væk. 

Andre problemstillinger som skal tages i betragtning er: 

• Biofouling på kablerne. 

• Kræver vedligeholdelse. 

• Sten og lignende på bunden der kan ødelægge systemet. 


Ud fra overstående kan det konkluderes at selvom vandstrøm og kabelsystem vil kunne 

spare energi i forbindelse med fremdriften, er systemet dog nødt til at have et 

backupsystem, i tilfælde af at fx kablet knækker. Opsummeret kan der konkluderes at 

systemet skal have en form for thruster system. 

3.4.5 Opdrift 

En AUV har brug for et system til at styre dens dybde position. Til dette er der 

fokuseret på to muligheder; ballasttanke og thrusters. 

3.4.5.1 Ballasttanke 

Dykning ved hjælp af ballasttanke, fungerer ved at fylde vand i hovedballasttanke 

(HBT), hvorved at opdriften minimeres og AUV’en dykker. Når AUV’en ligger i 

vandoverfladen vil ballasttankene være tomme. Ved et dyk bliver der åbnet op ind til 

HBT’en således at luften bliver erstattet med vand indtil AUV’en er fuldstændig under 

vandet. Udover de store tanke skal AUV’en også være udstyret med mindre hoved 

trimtanke (HTT) som bruges til at trimme opdriften helt præcist således at der opstår en 

neutral opdrift. Det vil sige at den, hverken stiger eller synker. Når dette er opnået kan 

dybden styres ved hjælp af dybderor og farten på AUV’en. Når en ny dybde ønskes, 

bruges dybderorrene til at føre AUV’en enten op eller ned. Når den ønskede dybde er 

nået, bruges HTT til igen at skabe neutral opdrift. Fordelen ved dette system er at selv, 

hvis strømmen til AUV’en skulle forsvinde vil den neutrale opdrift sørge for at den ikke 

synker til bunds. 

3.4.5.2 Thrusters 

Thruster vil ikke kun være en mulighed til fremdrift, men også i forbindelse med opdrift 

på systemet. Her vil thrusterne blive placeret lodret, hvorved man kan styre dybden på 

Side 23


AUV’en ved at styre hastigheden på thrusterne. Fordelen ved dette system er at det ikke 

fylder meget, dog vil AUV kunne synke, hvis strømmen går og thrusterne går ud. For at 

undgå at AUV’en ligger på bunden kræver det at thrusterne er i gang hele tiden, dette 

vil være med til at øge energibehovet væsentligt. 

3.4.5.3 Flydeelement 

Bruges der et flydeelement på AUV’en, vil den ikke skulle bruge energi på opdrift. Et 

flydeelement kan forekomme i mange forskellige udformninger. Mange AUV’er og 

ROV’er bruger et flydeelement. Det virker ved at elementet fortrænger vandet, og pga. 

dens mindre densitet vil den stige opad. Flydeelementet skal have en passende størrelse 

til AUV’en, da hvis elementet er for stort, vil den ikke kunne dykke ned under vandet, 

hvis den derimod er for lille vil AUV’en synke. Overholdes disse kriterier ikke, skal 

AUV’en bruge energi på at skabe en anden form for opdrift. 


Hvert system har deres fordele og ulemper. Ballasttanke har den fordel at den vil kunne 

holde dybden selv ved et strømsvigt, men kræver mere plads. Et thruster system vil 

fylde mindre, men AUV’en ville kunne synke hvis strømmen går. En mulig løsning vil 

være en blanding af de to systemer. 

3.5 Biofouling på maskinen 

En AUV skal for det meste af tiden rense under vandet, og bliver derfor udsat for 

biofouling. Biofoulingen kan sætte sig på AUV’ens sensorer, hvilket så medfører en 

nedgang i præcision af dens funktioner. Biofouling er også med til at gøre AUV’en 

tungere, hvilket betyder at den skal bruge mere energi for at kunne bevæge sig rundt. 

Samtidig øger det også den hydrodynamiske belastning, som AUV’en bliver udsat for. 

Disse faktorer skal tages med i betragtning under udviklingen af AUV’en. Der kunne 

muligvis tænkes at anvende en speciel coating på robotten, der afviser snavs og bl.a. 

også biofouling. Dette har man set anvendt på skibe og vindmøller. Ellers kan der 

udvikles en automatiseret løsning, hvor AUV’en kan selvafrenses. (33) 

3.6 Platform til AUV 

AUV’en kræver en platform hvorfra at den kan komme i læ i tilfælde af fx storm. 

Nogen af de mulige platforme som AUV’en kan operere ud fra er: 

• Søsat fra servicebåd som skal udføre service på vindmølletårnet 

• Er tilknyttet en vindmølle; altså hver vindmølle har sin egen AUV stationære 

platform i vindmølleparken 

3.6.1 Søsætning fra båd 

Hvis AUV’en bliver søsat fra en servicebåd, og stadig fungerer automatisk, fjernes 

problemstillingen med hvorfra den skal få strøm, da den vil kunne trække strømmen via 

et kabel fra båden. Samtidig minimeres tiden i vandet og derved påvirkningen af 

biofoulingen. Service på AUV’en vil også kunne gøres ofte, da den altid kommer med 

tilbage til land. 

Side 24


here. 

En ulempe er at frekvensen af afrensninger ikke bliver ens og derved kan vanskeliggøre 

afrensningen, da biofoulingen kan blive kraftig, hvis der går længere tid mellem to 

service besøg. Tiden AUV’en har til rådighed til afrensningen, vil afhænge af, hvor lang 

tid servicen tager. Dette kan give en ujævn afrensning, da AUV’en i nogen tilfælde 

måske ikke kan nå at rengøre hele tårnet. 

3.6.2 Tilknyttet vindmølle 

Hvis AUV systemet der bliver udviklet til at blive tilknyttet hver sin mølle, vil man 

kunne optimere afrensningsperioden, da AUV systemet ikke skal veksle rundt mellem 

alle møllerne. Denne platform giver dog et øget serviceeftersyn på 

afrensningssystemerne, da der er et system til hver mølle. Samtidig skal systemet også 

være billigt for at kunne konkurrere imod en enkelt AUV. Det kan også give problemer 

i forhold til en storm, da AUV systemet ikke har en platform, hvor den kan komme i læ. 

3.6.3 Stationær platform 

Fra en stationær platform i vindmølleparken vil en AUV kunne trække energi, blive 

serviceret, komme i læ og blive afrenset. Til en park kan man have flere platforme som 

hver styrer deres egen AUV. Dette minimere afrensningsfrekvensen og derved også 

mængden af biofouling som kan nå at sætte sig på vindmøllerne. At have en forbindelse 

mellem AUV’en og en serviceplatform giver også mulighed for at tilgå AUV’en inde 

fra land, imens den er under vandet. 

Ulemper ved dette system, er at platformen i sig selv også bliver udsat for biofouling, så 

dette skal tages i betragtning i udviklingen af den. 


At søsætte en AUV fra en servicebåd optimerer den tid båden er på havet, men kan 

samtidig give en ujævn afrensning. Et fast tilknyttet AUV system til hver mølle 

minimere afrensningsfrekvensen, men kræver samtidig mere service og kan blive dyrere 

end en enkelt AUV. Ved en stationær platform kan AUV’en komme i læ under storm, 

og sættes der flere op minimeres afrensningsfrekvensen. Platformen i sig selv bliver dog 

også udsat for biofouling som skal håndteres. 

Side 25


Side 26


here. 

4 Problemformulering 

Gennem analysearbejdet, og det initierende problem, ”Hvordan udformes et 

fuldautomatisk system til afrensning af biofouling på offshore 

vindmøllekonstruktioner?” er flere forskellige problemstillinger fremkommet. Der er 

konstateret at der ligger mange processer i at designe og konstruere en AUV der kan 

afrense et fundament, og det er kommet frem til følgende områder, som der skal tages i 

betragtning i løsningen. 

Til AUV’ens energikilde kunne det konkluderes at solceller i sig selv ikke ville være en 

mulig løsning. Batterier ville give AUV’en bedre bevægelsesfrihed men øge dens vægt, 

mens et kabel vil minimere bevægefriheden, men samtidig minimere vægten. Kablet 

giver også mulighed for at transmittere data mellem AUV’en og land direkte. 

Til fremdriften ville man kunne spare energi ved at bruge havstrømmen eller skinner, 

men det vil minimere bevægelsesfriheden og kræver et backupsystem. Fremdriften skal 

derfor bestå af et thrustersystem. 

Til afrensning af biofouling vil skrabere og børster være effektive, men samtidig 

risikeres der, at de ødelægger overfladen. UV-lys vil ikke ødelægge overfladen, men 

tager længere tid om at rense end de andre metoder. Hydroblasting og cavitations 

blasting er effektive, men kræver at der kan tilsluttes en højtrykspumpe. 

Biofoulingen opstår også på AUV’en og dette skal også håndteres, da det kan blokere 

sensorer osv.. Til dette vil der kunne anvendes en coating eller et ultralydssystem på 

AUV’en, som sørger for at biofoulingen ikke sætter sig fast. 

At søsætte en AUV fra en servicebåd optimerer den tid båden er på havet, men kan 

samtidig give en ujævn afrensningsfrekvens. Et fast tilknyttet AUV system til hvert 

fundament øger afrensningsfrekvensen, men kræver samtidig mere service og kan blive 

dyrere end en enkelt AUV. Hvis der vælges en løsning som skal fastmonteres på 

konstruktionen skal fundamentets nye hydrodynamik analyseres, således at fundamentet 

ikke tager skade af den nye belastning fra systemet. Ved en stationær platform kan 

AUV’en komme i læ under storm, og sættes der flere op øges afrensningsfrekvensen. 

Platformen i sig selv bliver dog også udsat for biofouling som skal håndteres. 

Dette giver følgende hovedpunkter som forsøges besvaret i resten af rapporten. 

• Hvordan afrenses fundamentet mest optimalt? 

• Hvordan skal AUV’en udformes? 

• Hvilke komponenter skal AUV’en have? 

4.1 Kravspecifikation 

Kravspecifikationerne er opdelt i to kategorier: 

• Primære krav: Krav til hvilke funktioner som systemet skal have, samt lovkrav 

• Sekundære krav: Funktioner som systemet gerne må opfylde, men er ikke 

nødvendige for at konstruktionen kan løse det initierende problem. 

Side 27


Side 28


here. 

Primære krav: 

• Skal være automatisk. 

• Skal kunne afrense hele fundamentet. 

• AUV’en skal kunne rense over vandoverfladen. 

• Må ikke beskadige fundamentet. 

• Skal kunne holde til 30 meters vandtryk. 

• Må ikke være miljøfarlig. 

• Ingen skarpe kanter, der kan gøre skade på mennesker. 

• Skal have en synlig farve. 

• Skal selv stoppe hvis vejret bliver for hårdt. 

• AUV skal have navigationslys, og føre lys som begrænset i sin manøvreevne, 

hvis den skal sejle i overfladen. 

• AUV skal have tågehorn hvis den skal sejle i overfladen. 

Sekundære krav: 

• Skal være selvrensende. 

• AUV skal have AIS. 

• Nem tilgang til eftersyn. 

• AUV skal have radarreflektor. 

• Skal også kunne afrense jacket konstruktioner. 

• I tilfælde af maskinstop skal systemet være lettilgængelig. 

Side 29


5 Problemafgrænsning 

I det resterende del af projektet vil der blive arbejdet ud fra data fra Horns Rev. 

Der tages udgangspunkt i at AUV’en skal afrense og forebygge biofouling på 

jomfruelige strukturere, derved afgrænses der fra alt arbejde med allerede ramte 

fundamenter. Som beskrevet under problembeskrivelse så skal fundamentet være helt fri 

for biofouling, for at det er muligt at se bort fra sikkerhedsfaktoren på 50%, men da det 

ikke er muligt, er AUV’ens hovedopgave at kunne garantere et minimalt lag af 

biofouling, og derved få nedsat sikkerhedsfaktoren. Dette medfører at, der videre 

gennem projektet, arbejdes på en AUV der kan afrense under vandet såvel som i splash 

zonen. 

Der vil blive opstillet koncepter som kun kan afrense et fundament og en AUV som kan 

bevæge sig mellem flere. Der tages kun højde for at AUV’en skal afrense monopile 

samt transition piece. Boatlandingen ikke er en del af den struktur der skal afrenses. 

AUV’en må max opererer i 3m bølger, derefter skal den søge læ for at undgå bølgernes 

påvirkning. 

Side 30


here. 

Side 31


6 Funktionsanalyse 

Der vil i dette afsnit vha. problemanalysen, afgrænsning og kravspecifikationen 

udvælges de forskellige komponenter som AUV’en skal have for at kunne løse det 

initierende problem: ”Hvordan udformes et fuldautomatisk system til afrensning af 

biofouling på offshore vindmøllekonstruktioner?” De forskellige komponenter findes 

vha. en funktionsanalyse. Til det endelig valg blandt de forskellige renseredskaber 

benyttes der et pointskema med vægtninger og vurderinger. 

Gennem problemanalysen og kravspecifikationen er det fundet frem til at AUV’en har 

tre hovedfunktioner som den skal udføre. 

• Anhug til fundamentet. 

• Afrensning. 

• Bevægelse på fundamentet og mellem fundamenterne. 

Disse tre funktioner vil i dette afsnit blive analyseret yderligere, og derved findes en 

løsning til problemstillingen. Derudover bliver der vurderet på, hvilken energikilde 

AUV’en skal benytte. 

6.1 Vurdering af værktøjer 

Vha. problem- og funktionsanalysen er der blevet vurderet på de forskellige værktøjer 

der er til at udføre AUV’ens hovedfunktioner. Disse er blevet vurderet i dårlige og gode 

aspekter, Tabel 3. 

Side 32 

Tabel 3 Løsninger til de tre hovedfunktioner bliver her tildelt gode og dårlige aspekter 

Energikilde 

Redskab Godt Dårligt 

Solceller Kræver ikke kabel. 

Docking station 

Kan få strøm ved hver 

docking station 

Solceller lader ikke under vandet 

og i overskyet vejr. 

Kræver stor overflade for at få 

øget opladningseffekten. 

Solceller kræver at AUV’en er 

så lang tid i overfladen at den 

kan nå at lade batterierne. 

Hvis der er docking stationer 

ved hvert tårn kræver det at der 

bliver trukket kabler som 

energikilde. 

Fortsætter på næste side


here. 

Anhug 


Elektromagnet 

Rare earth 

magnet 

Gribearm 

Thruster 

Vakuum 

Justerbar, nemmere 

frigørelse fra tårn. 

Kan holde fast over vand. 

Fungere godt til en 

batteridrevet AUV da de 

ikke kræver strøm. 


Fundamentet behøver ikke 

være magnetisk. 


Mulighed for at varierer 

afstanden. 

Ikke behov for yderlige 

funktioner hvis thrusters 

bruges til bevægelse. 

Kan benyttes på ikke 

magnetiske overflader. 

Afrensning 

Ikke praktisk hvis AUV’en er 

batteridrevet da de har et 

effektbehov. 

Kræver magnetisk fundament. 

Magnetens kraft er ikke justerbar 

og derved har den svært ved at 

slippe fundamentet. 

Kræver magnetisk fundament. 

Svært tilpasse sig nye 

geometrier. 

Den er stor og tung. 

Kræver meget energi. 

Kan blive skubbet rundt af 

bølger. 

Kan ikke fungere over 

vandoverfladen. 

Kræver en glat overflade. 

Mere kompliceret under vand. 

Har behov for en vakuumpumpe. 


Børster 

Børster kan rense store 

overflader. 

Har mulighed for at afrense 

muslinger. 

Børster har svært ved at rense i 

hjørnerne. De fylder også meget 

under transporten mellem 

fundamenterne og kan let øge 

vægten og modstanden. 

Kræver motor som kræver 

energi. 

Kan ødelægge belægning. 

Side 33


Side 34 

Kavitation 

Ultralyd 

Hydroblast 

Kavitation er sikkert, og 

effektive. 

Har mulighed for at afrense i 

hjørnerne og evt. huller. 

Ultralyd er god til at 

forebygge at biofoulingen 

sætter sig på konstruktionen. 

Hydroblasting er effektivt til 

at afrense. 

Bevægelse 

Fortsætter på næste side 

Kavitation kræver en pumpe, 

som øger vægten og kræver 

energi. 

Renseanordningen skal være tæt 

på overfladen der skal renses. 

Langsom afrensning, skal køre i 

døgn drift. 

Hydroblasting, kræver stor 

pumpe, farligt pga. det høje tryk. 

Renseanordningen skal være tæt 

på overfladen der skal renses. 

Kan ødelægge belægning. 


Faste thruster 

Justerbar 

thruster 

Skinner 

Simpelt og kræver ikke så 

meget strøm som justerbar 

thrusters. 

Maksimerer 

bevægelsesfriheden for 

AUV’en. 

Lettere navigation. 

Holder sig på rette kurs. 

Faste thrusters er mindre 

manøvredygtig end justerbare 

thrusters. 

Fylder mere end fastmonteret, 

kræver mere strøm og 

indeholder mere mekanik. 

Fastlåst rute. 

Kan blive tildækket af sand og 

sten. 

Kompliceret og dyrt at bygge. 

Hjul Sikre en fast afstand til Fungerer ikke så godt i


here. 

fundamentet. 

Fungere godt i sammenhæng 

med magneter. 

sammenhæng med en gribearm. 

Fungerer ikke til bevægelse 

mellem fundamenterne. 

Side 35


Side 36


here. 

7 Løsningsfase 

I dette kapitel vil der blive udarbejdet forskellige løsningsforslag, der vil leve op til 

problembeskrivelsen samt de opstillede kravspecifikationer. De forskellige 

løsningsforslag vil indeholde funktioner fra funktionsanalysen. 

7.1 Løsningsfase del 1 

Løsningsfase del 1 bliver brugt til at udvikle koncepter til løsninger af 

problemstillingerne. 

Koncept 1: 

Figur 20 På billedet ses koncept 1. AUV’en er forbundet til tårnet med et kabel. Den har mulighed for at sejle væk 

fra tårnet ved hjælp af thrusters således at den kan komme udenom forhindringer som fx anoderne. 

Side 37


Figur 21 På billedet ses en detailtegning af AUV’en til koncept 1. Som det ses på figuren har AUV’en en buet bund, 

for at maksimere overfladekontakten med tårnet. Den har en robotarm til at rense områder som er svært tilgængelige. 

AUV’en bliver holdt fast til tårnet med magneter og bliver flyttet rundt på tårnet ved hjælp af hjul. 

Koncept 2: 

Figur 22 På billedet ses koncept 2. Der er tegnet en AUV, som har en rund profil, hvilket nedsætter dragmodstanden. 

Derudover har den en thruster, monteret i enden, som fremdriftssystem. Til opdriften har den 

indbyggede ballastanke, der er monteret i siderne. Af renseredskaber har den børster, som er monteret på fleksible 

robotarme, og på den måde kan den nå de trænge områder. 

Side 38


here. 

Koncept 3: 

Figur 23 På billedet ses koncept 3, som er en AUV, der har en kombination af redskaber. Der er monteret en pumpe 

bagerst på enheden, der skal bruges i forbindelse med hydroblasting. Derudover er der monteret en børste på en 

fleksibel arm. I bunden er der en gribearm, der har til formål at gribe om fundamentet ved rensningsprocessen. Til 

fremdrift og opdrift bruges der justerbare thrusters. 

Koncept 4: 

Figur 24 På billedet ses koncept 4. Denne AUV anvender to yder ballasttanke til opdrift, og yderligere gør de det 

lettere for den at flyde på havoverfladen. Til fremdrift anvender den en thruster og til rensning bruger den ultralyd. 

Koncept 5: 

Figur 25 På billedet ses koncept 5 set fra oven. De røde cirkler symbolisere fastlåse thruster som kun bruges til at 

AUV’en kan komme over overgangen mellem monopilen, transition piece og anoderne. Det grønne er en arm som 

bruges til at rense de steder AUV’en ellers ikke ville kunne rense. Armen kan rotere 360 o og bruger hydroblasting til 

at fjerne biofouling. AUV’en får energi fra solceller som ligger på AUV’ens overflade. Når en afrensning er færdig 

vil AUV’en sætte sig på transition piecet over vandoverfalden, hvor solcellerne vil lade batteriet op. 

Side 39


Figur 26 På billedet ses koncept 5 fra siden af. Som det ses på billedet har AUV’en en krum bund som gør at den 

bedre kan tilpasse sig fundamentets form. Det vil betyde at AUV’ens renseflade kan komme tætter på. De brune 

firkanter symboliserer hjul som er med til at holde en fast afstand mellem AUV og fundamentet. AUV’en bliver holdt 

fast til tårnet ved hjælp af kraftige magneter og den bevæger sig så på tårnet ved at en motor driver hjulene. For at 

komme fra tårnet bruges den orange arm som kan skubbe AUV’en fra fundamentet. 

Figur 27 På billedet ses koncept 5 fra bunden af. Her ses renseområde som er det gule, afrensningen foregår ved 

hydroblasting, og AUV’en vil have en indbygget pumpe. Som det også kan ses så er hjulene placeret inde på robotten 

for at optimere det område der kan afrenses. Pilen beskriver bevægelses retningen for hjulene, dog vil AUV’en kunne 

dreje 360 o om sig selv. 

Koncept 6: 

Figur 28 På billedet ses tre fundamenter, der er forbundet med en skinne. AUV’en transportere sig fra fundament til 

fundament ved hjælp af skinnerne. Derved kan det undgås at udvikle et navigations system. 

Figur 29 På billedet ses koncept 6 der er et børstesystem, monteret foran på AUV’en, som skal fungere som børstene 

i en bilvask. Der vil blive problemer med at komme ind under boatlanding, eller andre trængte steder på fundamentet. 

Side 40


here. 

Koncept 7: 

Figur 30 På billedet ses koncept 7 der viser hvordan en docking station ved hvert fundament kan bruges til at oplade 

AUV'en mens der afrenses. Den kan oplade dens batterier op imens den afrenser. I selve docking stationen vil der 

kunne være forbindelse ind til land, eller pumpe hvis AUV’en skal bruge tryk til at afrense med. 

7.2 Løsningsfase del 2 

Vha. de forskellige koncepter i løsningsfasens del 1, bliver de forskellige 

delkomponenter til de funktioner AUV’en skal fuldfører, vurderet, analyseret og vægtet 

i forhold til fx kravspecifikationen. Derefter udvælges de delkomponenter der skal 

benyttes. 

7.2.1 Valg af renseredskab 

Til valg af renseredskaber er der opstillet 8 krav, som hver løsning vil blive vægtet ud 

fra. Dertil er hvert krav blevet vægtet i forhold til dens vigtighed i valg af 

renseredskabet. Vægtningen der tildeles kravene er fra 1 til 3, hvor 3 er højest. 

7.2.1.1 Effektivitet 

Da der kun skelnes mellem to situationer omkring biofouling; at fundamentet enten er 

fuldstændig ren eller at der sidder biofouling på, betyder det at AUV’ens effektivitet er 

meget vigtigt, og er derfor givet følgende vægtning: 

Vægtning: 3 

7.2.1.2 Hurtighed 

Renseredskabets hurtighed er også en vigtig faktor, da antallet at AUV’er der skal være 

i en park kan mindskes, men stadig sikre at fundamenterne kan holdes rene for 

biofouling. Dette krav har derfor fået denne vægtning: 

Vægtning: 2 

7.2.1.3 Størrelse på renseredskab 

Størrelsen på renseredskabet påvirker AUV’en på flere områder: Vægten, størrelsen og 

thrusters osv. Til dette krav er den mindste størrelse den bedste. Størrelsen på 

renseredskabet får følgende vægtning: 

Vægtning: 1 

Side 41


7.2.1.4 Vedligehold 

Mængden af vedligehold der kræves for at have renseredskabet kørende vil også påvirke 

valget. Dette krav er tildelt følgende vægtning: 

Side 42 

Vægtning: 1 

7.2.1.5 Energibehov 

Energibehovet er en vigtig faktor, da et højt forbrug fra renseredskabet vil sætte store 

krav til energikilden ombord på AUV’en. Dette kan løses med et kabel, men vil 

begrænse AUV’en i dens bevægelse. Dette krav er derfor tildelt vægtningen: 

Vægtning: 1 

7.2.1.6 Adgang til snævre områder 

Grundet den kompliceret struktur som et transition piece har, er det vigtigt at 

renseredskabet har mulighed for at rengøre områder, hvor der kan være snævret eller har 

en speciel udformet overflade. Der er her ikke taget forhold for at renseredskabet kan 

monteres på en robotarm. Dette krav har fået følgende vægtning: 

Vægtning: 3 

7.2.1.7 Sikkerhed 

Sikkerhedskravet er i forhold til de personer som kommer ud til vindmøllerne og skal 

udføre eftersyn. Her skal renseredskabet være så sikkert som muligt i forhold til at en 

person kommer mellem renseredskabet og fundamentet. Dette krav er blevet tildelt 

vægtningen: 

Vægtning: 2 

7.2.1.8 Bevaring af oprindelig overflade 

For ikke at forøge korrosionen, er det vigtigt at renseredskabet ikke ødelægger 

overfladen på fundamentet, enten ved at fjerne coating eller lave ridser i overfladen. Da 

dette er meget vigtigt, er dette krav blevet tildelt vægtningen: 

Vægtning: 3 

7.2.1.9 Resultater 

For at opsummere, vil renseredskaberne blive vurderet ud fra disse 8 krav og vægtning: 

1. Effektiv (x3) 

2. Hurtig (x2) 

3. Størrelse, mindst bedst 

4. Vedligeholdelse 

5. Energibehov, mindst bedst 

6. Adgang til snævrere områder (x3) 

7. Sikkerhed (x2) 

8. Bevar oprindelig overflade (x3)


here. 

Alle redskaberne er blevet bedømt ud fra overstående krav og tildelt en karakter fra 1, 

som er lavest til 5 som er højest. Renseredskaberne er blevet vurderet i forhold til 

hinanden samt de opstillede krav. 

Tabel 4 Resultatliste over bedømmelserne af de forskellige renseredskaber. Tallene øverst henviser til den 

nummererede liste. De tal der ikke står i parentes, er de uvægtede karakterer, mens dem i parentes er de vægtede. Det 

er de vægtede karakterer der bestemmer den endelige vinder. 

Hydroblasting 

Caviblasting 

Børster 

Ultralyd 

UV-lys 

1 2 3 4 5 6 7 8 Total Plc. 

3 

(9) 

4 

(12) 

4 

(12) 

5 

(15) 

2 

(6) 

3 

(6) 

4 

(8) 

4 

(8) 

5 

(10) 

1 

(2) 

2 3 2 

3 3 2 

2 2 3 

5 5 5 

5 4 5 

4 

(12) 

4 

(12) 

3 

(9) 

5 

(15) 

2 

(6) 

2 

(4) 

4 

(8) 

3 

(6) 

5 

(10) 

5 

(10) 

2 

(6) 

4 

(12) 

2 

(6) 

5 

(15) 

5 

(15) 

21 

(44) 

31 

(60) 

23 

(48) 

40 

(80) 

29 

(53) 

Som det ses ud fra Tabel 4 er det bedste renseredskab ud fra de opstillede krav ultralyd. 

Der er dog ikke arbejdet videre med dette renseredskab, da gruppen derved ikke vil leve 

op til studieordningen. Der vil derfor blive arbejdet videre med det renseredskab der 

blev nr. 2, som er caviblasting. 

7.2.2 Valg af hjul 

Når AUV’en befinder sig på fundamentet under vandet, skal thrusterne ikke benyttes til 

AUV’ens bevægelse op og ned af fundamentet. Derfor skal der findes et alternativ til 

denne bevægelse. Den mest anvendte bevægelsesmekanik til sådanne bevægelser er 

hjul. Gennem projektet er der blevet arbejdet med almindelig runde hjul og larvefødder. 

Til AUV’ens fremdrift op af tårnet, ønskes mindst muligt energiforbrug, derved ønskes 

der også mindst mulige antal motor da der er tab i hver motor. 

Ved almindelig hjul, kan der med udgangspunkt anvendes en motor som fx i en bil. Der 

kan så kun skabes en bevægelse frem eller tilbage, medmindre der monteres styretøj. Da 

der ønskes høj bevægelsesfrihed til AUV’en, vil et styretøj ikke opfylde dette, fordi der 

5 

2 

4 

1 

3 

Side 43


vil forekomme en større venderadius. Dette kan mindskes ved at anvende flere motorer, 

dog øges AUV’ens samlet energibehov. 

Ved anvendelse af almindelig hjul, skal der som minimum anvendes tre hjul, for at 

balancere AUV’en. 

Ved valg af en AUV med tre hjul skal der anvendes minimum to motorer. En til 

bevægelse frem og tilbage samt en til styretøjet, eller en motor til hvert af de to forreste 

hjul. Samme antal motorer skal der benyttes til en AUV med fire hjul. Motoren benyttes 

til drejning, ved at køre hjulene modsat hinanden. Skal der drejes om egen aksel skal der 

benyttes fire hjul og motorer. 

Har AUV’en larvefødder kan den dreje om egen aksel, ved anvendelse af to motor. 

Derudover har larvefødder altid et punkt hvor der er kontakt med køreunderlaget se 

Figur 31. 

Figur 31 På billedet til venstre ses en AUV med hjul, her ses det hvordan AUV’ens bund får kontakt med tårnet, pga. 

tårnets krumme overflade. Til højre en AUV med larvefødder, herved opnås der altid kontakt til køre underlaget og 

bunden kan ikke nærme sig tårnets overflade. 

Pga. larvefødders bedre bevægelsesfrihed og kontakt til fundamentet, arbejdes der 

videre med larvefødder. 

7.2.3 Valg af thruster 

Til fremdriften af AUV’en skal der bruges thrusters. Der findes flere forskellige former 

for thrusters. Der bliver i dette projekt analyseret på følgende thrusters. 

• Azimuth thruster 

• Azipod thruster 

• Remdrivet thruster 

• Fastmonteret thruster 

7.2.3.1 Azimuth thruster 

Azimuth thruster er en videreudvikling af de fastmonteret thrusters, men hvor roret er 

fjernet. I stedet kan thrusteren rotere omkring egen akse, således at der kan frembringes 

fremdrift i alle vandrette retninger. Dette betyder at med 2-4 azimuth thrusters, vil der 

ved lav fart være en meget stor manøvreevne, hvilket betyder at AUV’en vil kunne 

fastholde en position uanset påvirkningen fra vind, bølger og strøm. Udgangsakslen til 

propellen bliver koblet til en lodret aksel som udgår fra konstruktionen, se Figur 32. 

(34) 

Side 44


here. 

Figur 32 På billedet ses en 3D tegning af en Azimoth thruster. Den øverste del er motoren der driver en lodret aksel 

ned til udgangsakslen. 

7.2.3.2 Azipod thruster 

En azipod thruster fungerer på samme princip som en azimuth thruster. Den store 

forskel ligger i at en azipod thruster ikke har en lodret aksel der går ned til 

udgangsakslen, men bruger i stedet en elektrisk motor inde i azipoden, se Figur 33. 

Figur 33 På billedet ses en snittegning af en azipod thruster. Her ses det tydeligt at der kun er en aksel nede i selve 

poden, i modsætning til azimuth thruster hvor der er en aksel mere. (35) 

Ved nærmere analyse af de to nævnte thrusters er det blevet besluttet at der ikke skal 

arbejdes videre med disse. Dette skyldes at de primært bliver anvendt til større båd 

konstruktioner, og at de er pladskrævende pga. den dreje mekanisme de anvender. 

7.2.3.3 Rim driven thruster 

En rim driven thruster bruges mange gange som thruster delen i en Azimuth thruster 

system. Denne type thruster fungerer på samme måde som en elektromotor, vha. 

elektromagnetisk induktion (36) på den måde kan den roterende aksel spares væk, da 

rotationen overføres direkte til thrusteren. Det er derfor muligt at indbygge den rim 

driven thruster i AUV’ens konstruktion, og derved minimere AUV’ens størrelse. Se 

Figur 34 

Side 45


Figur 34 På billedet til venstre ses opbygning af en rim driven thruster. Til højre er ses en Rim driven thruster 

indbygget i en konstruktion. (37) (38) 

7.2.3.4 Krav til valg af thruster 

For at kunne vælge de optimale thrusters til AUV’en er der opstillet nogle krav og 

vægtninger. 

• Plads udnyttelse skal være mindst muligt 

• Samlet thruster effekt skal være 122 N 

• Mindst muligt energiforbrug 

• Spænding på 24 V 

Rim driven thruster er det mest optimale at benytte til AUV’en. Der vælges at bruge 8 

stk. 100mm (diameter) thruster til AUV’en, således er der mulighed for bevægelse i alle 

retninger. Yderligere data kan findes i bilag 2. 

7.2.4 Valg af anhug 

Under afrensning af fundamentet skal AUV’en have kontakt med fundamentets 

overflade, få at opnå det bedst mulige resultat. Igennem funktionsanalysen og 

beskrivelsen er der blevet valgt at analysere på. 

• Magneter 

AUV’en kunne anvende magneter til anhug på tårnet. Her kunne den anvende de 

såkaldte Rare earth magnet, som er kendt for at være blandt de stærkeste 

magneter, der er produceret. Fordelen ved at anvende Rare Earth Magnets er at 

de er utrolig stærke, og kan fås i små størrelser. (39) (40) 

• Elektromagneter 

En elektromagnet er et apparat der kan frembringe magnetfelter ved hjælp af 

elektrisk strøm. Elektromagneter benyttes i de situationer, hvor man har behov 

for at kunne tænde og afbryde magnetismen. Derudover har de også et lavt 

energiforbrug. Derfor er elektromagneter velegnet til automatiseret opgaver. (41) 

(42) 

• Vakuum 

Ved vakuum fjernes alle gas molekylerne i et forseglet system, sådan at der 

bliver dannet et vakuum i forseglingen. På den måde kan vakuum anvendes til at 

klæbe sig fast til genstande. Denne anhugsmetode er allerede anvendt indenfor 

Side 46


here. 

robotindustrien. På Figur 35 ses et eksempel af en robot som anvender vakuum 

til at klatre op ad en væg. (43) 

Figur 35 På billedet ses en robot, som kan klatre vægge vha. en vakuum pumpe på hver fod. (44) 

• Arm 

En gribearm kan anvendes til at fastholde AUV’en til fundamentet. Men for at 

dette kan lade sig gøre, skal gribearmen være stor, da den skal kunne gribe 

omkring fundamentet der har en diameter på 5 meter. 

7.2.5 Valg af robotarm 

AUV’ens opgave er at rense hele konstruktionen, også områder med begrænset plads. 

Pga. AUV’ens størrelse, er der områder hvor den ikke kan manøvrere rundt, disse 

områder kan ikke undlades, da fundamentet skal være ren over alt for at kunne mindske 

sikkerhedsfaktoren. Til løsning af denne problemstilling, er det blevet valgt at anvende 

en bevægelig robotarm. På Figur 36 og Figur 37 ses illustrationer af de områder 

AUV’en ikke kan manøvrere rundt i. 

Figur 36 Billedet viser en tegning af boatlandingen, som udgør et problem for AUV’en. De røde cirkler indikerer de 

snævre områder. Her er den mindste frihøjde, fra boatlandingen til transition piecet 20 cm. (7) 

Side 47


Figur 37 Anoderne (A) er også et problem for rensemodulet da der er snævert. Derudover er der også J-tubes (B) 

som skal tages hensyn til. Den mindste afstand (C) mellem anoden og transition piecet er 260 mm, mindste afstand 

mellem hver anode (D) er 1.75 m. (7) 

Der er i projektet afgrænset fra at gå i dybden med udformningen af en robotarm, både 

den fysiske udformning og de mekaniske elementer, da det er et enormt område med 

utal af muligheder. Derfor vil der kun blive analyseret overfladisk på dette område, vha. 

to løsningsforslag. 

Løsning 1 

To fleksibel robotarme, som har indbygget caviblasting. Armene kan monteres på siden 

af AUV’en. Hver robotarm har mulighed for at folde sig ud, når det trængte område skal 

afrenses. På Figur 38 ses der en skitse af denne løsning, hvor den ene arm er i gang med 

at afrense, og den anden er foldet ind. 

Figur 38 På billedet ses AUV'en med den ene mekaniske arm ude til rensning af det snævret område omkring 

boatlandingen. 

Løsning 2 

Et lille renseredskab som er udformet som et rektangel. Derpå er der monteret små 

dyser i hver ende, og på den flade som har kontakt med fundamentet. Dette 

renseredskab anvender caviblasting, der ligesom det andet eksempel også er monteret på 

siden af AUV’en. Renseredskabet skydes ud, når det trængte område skal afrenses. Der 

Side 48


here. 

vil blive anvendt en form for aktuator til fremskydningen af renseredskabet. En skitse 

kan ses på Figur 39. 

Figur 39 På billedet ses AUV'en med aktuator fremført renseredskab. Til højre ses dyserne under renseredskabet. 

7.2.6 Endelig løsningsdel 

I den endelige løsning er der gennem diskussioner, problemanalyse samt 

funktionsanalysen, fremkommet en endelig ide, der skal konstrueres: 

• Elektromagneter til at holde AUV’en fast mod tårnet: AUV’en skal holdes 

tæt mod tårnet så den kan sikres en effektiv afrensning. Til dette kan der 

benyttes, thrusters, vakuum og magneter. Vakuum bliver fravalgt, da det foregår 

under vand, og derved er kompliceret. Derudover er vakuum kun effektiv når 

fladen er jævn. Thrusters bliver fravalgt da de ikke vil virke over vandet. Da 

både monopile og transition piece er lavet af metal vil det være muligt at bruge 

magneter. Der benyttes elektromagneter, da AUV’en ikke har mulighed for at 

slippe fundamentet ved brug af almindelige magneter, elektromagneter har heller 

ikke så stort et energibehov som thrusters. 

• AUV’en udstyres med larvefødder: Larvefødderne benyttes til at sikre en 

bestemt afstand mellem fundamentet og AUV’en, og derved optimere 

afrensningen. Det er valgt at larvefødderne bliver udstyret med en motor hver, 

og derved kan AUV’en køre på fundamentet. Valget af dette skyldes, at en 

motor bruger mindre energi end thrusters, og da største delen af tiden bliver 

brugt på at afrense kan der spares meget energi. Yderligere skal disse 

larvefødder sidde inden for AUV’ens ramme / rense modul, så der er mulighed 

for at komme tæt ind til J-pibes og andre geometriske udfordringer. 

• En docking station monteret ved vindmøllens platform: For at AUV’en kan 

få energi skal den have kontakt til en energikilde. Da det er urealistisk at kunne 

få nok energi fra solceller, eller batterier, er AUV’en nødt til at have en fast 

energikilde i form af et kabel. Dette kabel kommer fra AUV’ens docking station 

som skal placeres over vandet, for at undgå at den bliver unødvendigt belagt 

Side 49


Side 50 

med biofouling. Dette kabel er dog kun tilkoblet under afrensningen. 

• Wire tilkobling til docking station: For at komme over vandoverfalden kunne 

der benyttes kraftige magneter og motor så den kan køre op, eller der kunne også 

bruges klatre arme. Da AUV’en er estimeret til at veje ca. 200kg, vil dette være 

en vanskelig opgave. Men da AUV’en allerede har kontakt til arbejdsplatformen 

via et strømkabel, kræves det ikke betydeligt meget at lave et spil med en wire 

tilkobling til AUV’en, som kunne løfte AUV’en når den er over vandet. Dette 

kræver dog et spil ved hver arbejdsplatform og en skinne, hvor på spillet kan 

bevæge sig rundt om fundamentet. 

• AUV’en bruger et batteri under transporten mellem fundamenterne: For at 

AUV’en ikke skal trække et tungt kabel efter sig, skal den bruge et batteri 

mellem fundamenterne. Batteriet kan lades, mens den er koblet til docking 

stationen. 

• Der vil til fremdriften i vandet blive brugt fast låste thrusters: Til fremdrift 

bruges thrusters der er fast låst i en position, det skyldes at en justerbar thruster 

vil være mere mekanisk, og derved fylde mere, og ydereligere bruger de mere 

strøm. Man kan med fastlåste thrusters opnå den samme bevægelighed, som 

bevægelige thrusters, blot ved at vinkle dem. 

• Til afrensning skal der bruges cavitation: Det ses ud fra afsnit 7.2.1 at 

caviblaster var det renseredskab med flest point, som kunne leve op til 

studieordningen, og derfor er dette valgt som renseredskab. Der vil her blive 

anvendt samme type rensemodul som på ”ROVing bat”. Dyserne placeres med 

en lille afstand så de kan afrense hele fladen som rensemodulet bliver ført over. 

• Robot arm til afrensning, på svære tilgængelige områder: Der skal på 

AUV’en monteres en robot arm så det er muligt at afrense biofoulingen på de 

svært tilgængelige steder. Da der kun er 198 mm mellem fundamentet og 

boatlandingen, se Figur 11, er det ikke muligt at få en hel AUV ind i mellem 

boatlandingen, og der skal derfor være en anden mekanisme der kan afrense 

dette område. 

• Pumpen til cavitations anlægget skal være bygget på AUV’en: Grunden til 

dette, skyldes prisreduktion, da det vil være dyrt at have en pumpe stående ved 

hver vindmølle. Bliver der placeret en pumpe ved hvert tårn skal den enten 

placeres på platformen eller under vandet. Bliver den placeret under vandet vil 

den blive udsat for biofouling og den skal efterses eller renses. Bliver den 

placeret på arbejdsplatformen, skal den først suge vandet op for bagefter at 

pumpe det tilbage til AUV’en, hvilket vil være energispild. Disse ting har gjort


here. 

at pumpen placeres på AUV’en 

• Neutral opdrift på AUV’en: AUV’en skal have en neutral opdrift, så der ikke 

skal bruges unødvendig energi på at holde en given dybde i vandet. Der holdes 

neutral opdrift på AUV’en vha. et flydeelement. 

• Nød GPS, et system: I tilfælde af strømsvigt eller energitab skal AUV’en sende 

en GPS signal til overfladen, som er koblet til AUV’en, dette vil gøre det muligt 

at finde AUV’en igen. 

Side 51


Side 52


here. 

8 Konstruktionsfase 

Gennem de forskellige løsnings valg, er AUV’ens egenskaber og redskaber fundet. 

AUV’en skal derfor konstrueres således, at de forskellige redskaber har den optimale 

placering i forhold til deres bevægelse og egenskab. Vha. forskellige beregninger og 

vurderinger besluttes det hvilket materiale AUV’en skal bestå af og redskabernes 

placering. 

8.1 Effektberegning 

I dette afsnit er der taget udgangspunkt i en AUV, som der antages at have en vægt på 

200 kg. Det er blevet besluttet at AUV’en skal bevæge sig med 0.3 m/s under 

afrensning. Beslutningen er taget på baggrund af et lignende rensemodul der findes på 

”ROVing Bat” som bevæger sig med en hastighed på 0.3 m/s. På Figur 40 ses et 

fritlegeme diagram af situationen: 

Figur 40 På billedet ses et fritlegeme diagram af AUV’en på fundamentet. 

For at AUV’en ikke skal løsne sig fra fundamentet under afrensning, skal den anhugge 

med elektromagneter. Derfor skal der tages højde for den strømningshastighed AUV’en 

bliver udsat for. Hvis AUV’en sidder på fundamentet i 90˚ i forhold til strømningen vil 

kraften som den bliver påvirket af, være dobbelt så stor, i forhold til hvis den sad på 

linje med strømningen. Derfor kan strømningshastigheden udregnes som: 

ø ø ∙ 2 8.1 

Vbølge er max hastigheden på strømningerne forårsaget af bølgerne, på 8m’s vanddybde 

og er lig med 1.7 m/s. Der vælges strømningshastighed fra et fundament på 8 meters 

dybde, da det er ved denne dybde at de højeste strømningshastigheder opstår. 

1.7 ∙ 2 3.4 

Dernæst kan dragkraften udregnes ved formlen: 

1 

2 ∙ ∙ ∙ ∙ 8.2 

Side 53


F er dragkraften 

er havvandets densitet og er lig 1025 

V er strømhastigheden og er lig 3.4 

A er AUV’ens referenceareal på den side der bliver påvirket af strømmen, og er lig 

0.7m 2 

Cd er drag koefficienten, og der antages at AUV’en er en firkant, og derfor er 

konstanten lig med 1.05 

En uddybende beskrivelse af dragkraften kan findes i kapitel 9.4.2. 

Side 54 

= 1 

∙ 1.025 

2 ! " ∙ 3.4 ∙ 0.7 ∙ 1.05 = 4354.507# 

Bølgerne vil altså påvirke AUV’en med en kraft på 4354.507 N, og det betyder at 

elektromagneterne skal kunne holde til denne kraft. Det er vigtigt at bemærke at 

AUV’ens form og størrelse ikke er nøjagtig da dette først vil kunne bestemmes når 

AUV’en er færdig designet og testet, og det forventes at denne kraft vil være mindre. 

Derefter skal der beregnes, hvor stor en effekt der skal til for at AUV’en kan køre med 

en hastighed på 0.3 m/s. 

Effekten beregnes ud fra formlen: 

P er power, og er den effekt motoren skal yde 

T er torsionen 

' er omdrejningstallet 

Torsionen udregnes ved hjælp af formlen: 

T er torsionsmomentet 

F er lig med friktionskraften 

r er hjulets radius, og det er blevet bestemt til at være 90 mm 

Friktionskraften udregnes ud fra formlen: 

+ +, er friktionskraften 

$ = % ∙ & 8.3 

% = ∙ ( 8.4 

) = * ∙ 8.5 

+ - er den kraft magneterne holde AUV’en ind mod tårnet med, og da magneterne 

mindst skal kunne klare dragmodstanden fra strømmen sættes den til lig 4354.507 N


here. 

. 0( gnidningskoefficienten for den gnidning der er i lejerne, og er ca. lig 0.02 

Derved fås det nødvendige torsion til 

) = 0.02 ∙ 4354.507 # = 87# 

0.0872# ∙ 90 = 7.838# 

AUV’en skal køre med en hastighed på 0.3 m/s, og ud fra den kendte hastighed kan 

vinkelhastigheden udregnes: 

' er Vinkelhastigheden 

v er hastigheden og er lig 0.3 

Derved findes vinkelhastigheden til: 

0.3 

90 

Derved findes det totale effektbehov til: 

4 = & ∙ ( → & = 4 

( 

= 3.333 67 = 31.831 

$ = 7.838 # ∙ 31.831 

8 9( 

:; 

8 9( 

:; 

= 26.127= 

AUV’en skal bruge to motorer til at drive larvefødderne, derfor skal resultatet ovenover 

divideres med to: 

$ = 26.127= 

2 

= 13.064= 

Så der skal findes to motorer, der hver kan yde min. 13 W. 

Der er blevet valgt en standard motor, inkl. et tilhørende fabriks planetgear. Motoren er 

opgivet med en effekt på 39.6 W, en vinkelhastighed på 62 > 

og et torsionsmoment 

på 3.619 Nm. Valget af en større motor end beregnet, skyldes tab i diverse gear og lejer. 

Med 62 > 

> 

og et beregnet krav på 31.8 , er der krævet en yderlig nedgearing for 

?@ 

?@ 

at den kan stemme overens med de ovenstående krav. Nedgearingen foregår på følgende 

måde: 

A er den nødvendige nedgearing 

: = & 7 

& 

' B er vinkelhastigheden på motoren, og er lig 62 > 

?@ 

?@ 

8.6 

8.7 

Side 55


' C er den krævede vinkelhastighed, og er lig 31.831 > 

Side 56 

?@ 

8 9( 

62 

: = 

:; 

= 1.948 

8 9( 

31.831 

:; 

Derefter kan den nye torsion efter nedgearingen beregnes: 

D C er torsionsmomentet efter nedgearingen 

D B er torsionsmomentet motoren yder og er lig 3.619 Nm 

% = % 7 ∙ : 8.8 

% = 3.619 # ∙ 1.948 = 7.048 # 

8.2 Opbygning af gearkasse 

Der findes flere forskellige typer af gear, hvor de mest kendte er som følger: 

• Remtræk 

• Kædetræk 

• Tandhjul 

Da der ønskes en mindst mulig konstruktion for at minimere draggen, vil rem og 

kædetræk blive fravalgt, da de fylder mere end tandhjulets gear. Der findes forskellige 

måder at opbygge dette gear på. Der findes som følger: 

• Planetgear 

• Ormegear 

• Vinkelgear 

• Cylindriske tandhjul 

Hvilken type der vælges afhænger af hvilke funktioner man ønsker gearet skal have. 

Planetgearet er ofte til en stører udveksling fra omkring 4 og kan gå lang over 100, 

hvilket dog kræver flere trin. Selvom der er en høj udveksling fylder de ikke meget, 

samtidig med at de har en høj effektivitet. 

Ormegear har som planetgear også en høj udvekslingsgrad, som kan gå op til 31 i et 

enkelt trin. Ormegearet har yderligere den funktion at motoren godt kan drejere gearet, 

men udgangsakslen kan ikke dreje motoren, og derved er der en indbygget bremse. I 

modsætning til planetgearet har ormegearet en lav effektivitet. 

Vinkelgear og cylindriske tandhjul, minder meget om hinanden. Det er muligt at lave en 

udveksling imellem 1-8, og de er effektive i forhold til ormegearet. Den store forskel 

mellem de to gear, er at vinklet gearet er konisk udformet, hvilket giver den mulighed 

for at vinkle ind- og udgangsakslerne i forhold til hinanden 

I dette tilfælde med en udveksling på ca. to vil planetgearet og ormegearet blive 

udelukket, da de bruges til større udvekslinger. Valget falder altså på cylindriske


here. 

tandhjul eller vinkelgearet. Hvilket af disse to det skal være afhænger af den resterende 

konstruktion, og hvordan motorerne skal placeres. 

Figur 41 På billedet ses en grov skitse af hvordan motorerne kunne placeres, den røde vil kræve cylindriske tandhjul, 

mens den blå vil kræve vinkel gear. 

Som det ses Figur 41 er den ene løsning ikke bedre en den anden, og der vælges at 

arbejde videre med at placere motorerne som den røde, dvs. at der bruges cylindriske 

tandhjul. 

8.2.1 Indledende tandhjulsberegning 

Der vil nu blive lavet en foreløbig beregning på tandhjulenes størrelse, for at få den 

korrekte nedgearing. 

Det ønskes at lave det eksterne gearhus så lille som muligt, og derfor har det stor 

betydning, hvor store tandhjulene bliver. Derfor er tandmodulet valgt til at være: 

= 1.125 

For at beregne delkredsdiameteren på tandhjulene benyttes formlen: 

d er delkredsdiameteren 

z er antal tænder 

m er tandmodulet 

9 E ∙ 8.9 

Det er besluttet at den mindste tandhjul skal have 23 tænder, derved fås 

delkredsdiameteren til: 

9 7 23 ∙ 1.125 25.875 

Side 57


Til at finde delkredsdiameteren på det store tandhjul, d2, bruges formlen 

F C er delkredsdiameteren på tandhjul 2 

A er nedgearingen mellem de to tandhjul, og er lig 1.948 

F B er delkredsdiameteren på tandhjul 1 

Delkredsdiameteren for tandhjul 2, d2, findes: 

Side 58 

9 = : ∙ 9 7 8.10 

9 = 1.948 ∙ 25.875 = 50.4 

Det tjekkes nu at et tandhjul med diameteren 50.4 mm og tandmodul på 1.125 mm har 

et helt antal tænder: 

G C er antal tænder på for tandhjul 2 

E = 50.4 

1.125 

E = 9 8.11 

= 44.8 

Det vil sige at tand antallet på d2 ikke er helt, og der skal findes en ny delkredsdiameter, 

hvor et helt antal tænder findes, det gøres ved samme formel, dog hvor det er d2 der er 

isoleret. Tand antallet rundes op til 45: 

9 = 1.25 ∙ 45 = 50.625 

Med den nye delkredsdiameter ændres gearingsforholdet en smule. Det nye 

gearingsforhold beregnes til: 

: @H = 50.625 

25.875 

Dette er en relativ lille ændring og kan accepteres. 

= 1.957 

Efter at størrelsen på tandhjulene er blevet bestemt, blev Autodesk Inventor’s Design 

generator benyttet til at kontrollere om disse størrelser var realistiske, under den 

pågældende torsions belastning, før der blev gået videre med designet af det resterende 

til gearkassen. Efterberegningerne af tandhjulene kan ses i kapitel 0. 

8.2.2 Opbygning af gear 

Efter tandhjulene er fundet skal de monteres på aksler. Akslerne til tandhjulene kan 

designes på mange måder alt efter, hvor ind/udgangsakslerne er placeret, 

kraftpåvirkning, hvordan tandhjulene skal monteres, og hvilke lejer der bliver valgt. 

Figur 42 viser grundideen af, hvordan dette vil kunne udformes.


here. 

Figur 42 På billedet ses ideen til, hvordan gearet kunne udformes. Pilene viser ind og udgang for akslerne. Den 

nederste aksel og tandhjul er fræset i et stykke, og er symmetrisk. I den blå cirkel er akslens diameter forøget, dette 

gør at kuglelejerne kan ligge an, samt opnå en låst position, i den aksiale retning, ved hjælp af en låsering. 

Ved den øverste aksel bliver tandhjulet skubbet ind over akslen indtil forhøjning, som ses i den røde cirkel. 

Tandhjulet bliver fastlåst med en not forbindelse og en låsering, denne udfræsning kan ses i den grønne cirkel. 

Kuglelejerne på denne aksel (1 og 2) bliver fast holdt med låseringe. Yderlig er der monteret tætningsringe på begge 

aksler (5,6,7 og 8) 

Efter den grundlæggende ide, blev geardesignet ændret en smule, dette kan ses på Figur 

43 

Figur 43 Som det kan ses på billedet, er der ikke ændret meget fra grundideen. Akslerne er nu udformet således at 

kun kugleleje 1 og 4 optager de aksiale belastninger. Da tandhjulene ikke danner nogle aksial kraft er det kun 

udefrakommende kraft der kan virke aksial på akslerne. Den nederste aksle er ikke mere symmetrisk, dette skyldes at 

kugleleje 3 er flyttet. Yderligere er tætningsring 6 og 7 fjernet da de ikke blev brugt. 

Til at holde lejerne på plads udnyttes selve gearkassen, hvor der er lavet et spor som 

lejerne ligger i, således at de ikke kan flytte sig i den aksiale retning. Et eksempel af 

dette kan ses på Figur 44. 

Side 59


Figur 44 På billedet ses et udsnit ved leje 4, og hvordan gearkassens (mørkegrå) udformning er med til at holde 

kugleleje (lysegrå) og tætningsring (sort) på plads, det ses også hvordan låseringen (rød) er med til at låse lejet i den 

aksiale retning. 

Fra effektberegningerne er der fundet frem til at udgangsakslen har et torsionsmoment 

på 7.048 Nm. Der er i dette moment ikke taget højde for effekttab i gearet. I gearet er 

der: 4 lejer, 2 tætningsringe og 1 nedgearing. Effekttabet fra hver del er: 

Side 60 

I0J0( = 0.98 K 0.922 

%æM;:; (:; 0 0.97 0.941 

#09 0N(:; 0.98 

ON P0M 0.922 ∙ 0.941 ∙ 098 0.85 

Efter effekttabet er torsionsmomentet på udgangsakslen: 

7.048 # ∙ 0.85 6.022 # 

8.3 AUV’ens opbygning 

Med udgangspunkt i koncepttegningerne blev der udarbejdet en AUV som bestod af en 

fuld lukket skal. Det stod dog hurtigt klart at det ikke ville være muligt at lave en 

grundform, hvor der var åbninger i hjørnerne til thrusterne, se Figur 45. Dette skyldes at 

thruster-rørene vil skulle gå gennem hele konstruktionen, hvilket ville resultere i en 

øgede størrelse på AUV’en. 

Figur 45 På billedet ses første designudkast til udformningen af AUV’en, hvor grundrammen består af en firkantet 

ramme. Den ydre skal er delt i to ved den blå kant, hvor de to dele er boltet fast til grundrammen. Dette design blev 

dog kasseret pga. den store drag-modstand.


here. 

Designet blev dog kasseret efter samtale med vejlederne, pga. at AUV’en er lukket og 

derfor har en stor dragmodstand. Der blev derfor startet fra ny af med AUV’ens 

grundform, men hvor det stadig holdes indenfor grundkonceptet med at thrusterne 

skulle holdes indenfor AUV’ens grundramme. 

Efter at have søgt viden omkring udformning af ROV’er og AUV’er, blev der udformet 

et nyt design. Designet tager stadig udgangspunkt i en firkantet ramme. På rammen vil 

flydematerialet blive fastmonteret, men i stedet for at lukke hele konstruktionen, vil 

flyde elementet ligge som en plade øverst. Flydeelementet indeholder fire huller til 

montering af thrusterne. Konstruktionen ønskes mest muligt åbent for at minimere dragmodstanden. 

På Figur 46ses den endelige grundform, hvorfra AUV’en skal udformes. 

Figur 46 Billedet viser den endelige grundform for AUV’en. Selve konstruktionen er så åbent som muligt for at 

minimere modstanden, samtidig med at thrusterne holdes indenfor konstruktionen. Flydeelementet bliver sat sammen 

med grundrammen vha. bolte. 

8.3.1 Materialevalg 

Til AUV’en skal der vælges et materiale som rammen skal bygges op af. Stål og 

aluminium, som begge har deres fordele og ulemper som konstruktionsmateriale, vil i 

dette afsnit blive belyst. 

Aluminium Lav densitet 

Fordele Ulemper 

Korrosionsdygtig 

Lavere flydespænding end 

stål 

Kraftig svækkelse ved 

svejsnings 

Stål Høj flydespænding Høj densitet 

svækkelse ved svejsnings 

Side 61


Selvom stål er stærkere end aluminium, så vil der pga. ønsket om mindst mulig vægt 

blive fokuseret på at lave AUV’ens ramme, og andre konstruktioner i aluminium. 

Da AUV’en skal bruges offshore, er det vigtig at legeringen på aluminiummet er 

beregnet til offshore brug. Ud fra Tabel 5 kan det ses at legering AA6063 er det bedste 

til offshore brug, men den har dog en meget lav flydespænding, og vil derfor blive valgt 

fra. De to næste muligheder er AA6061 og AA6082. Af disse er AA6082 ud fra Tabel 

5den stærkeste, men kun i tilfælde af at det er usvejst. Er der svejst på materialerne er 

flydespændingen fuldstændig ens, se Tabel 6, og da AA6061 både er bedre til offshore 

brug samtidig med der kan laves mere komplekse udformninger, vil AUV’en blive 

konstrueret ud af AA6061. 

Tabel 5 Tabellen sammenligner forskellige legeringers evner til at modstå korrosion, styrke samt hvor komplekse 

elementer der kan konstrueres i aluminiummet. (45) 

Side 62 

Korrosion Styrke Kompleksitet Legering 

Offshore Indendørs Høj Lav Høj Lav 

AA6082 

AA6061 

AA6063 

AA6060 

AA6005 

AA7108 

Tabel 6 Tabel over flydespændinger for forskellige legeringer, svejst og usvejst, i henhold til DNV. (46) 

Legering 

Usvejst 

Rp0.2 MPA 

Svejst 

Rp0.2 MPA 

Usvejst 

Rm 

Svejst 

Rm 

6005 215 115 260 165 

6060 140 65 170 95 

6061 240 115 260 165 

6063 170 65 205 100 

6082 250 115 290 170


here. 

8.3.2 Montering af elementer 

Der vil i den følgende tekst blive fokuseret på, hvordan de forskellige delelementer er 

sammensat. 

8.3.2.1 Valg af rammeprofil 

Efter at AUV’ens grundform var blevet bestemt skulle rammen som AUV’en skulle 

bygges op omkring udformes. Til dette blev følgende profiler overvejet: 

• Cylindrisk 

• RHS 

• H-Profil 

• T-Profil 

H-profilet og T-profiler blev hurtigt fravalgt, da formen på disse ville gøre det sværere 

at montere dele på den, uafhængig af orienteringen på profilet. 

Begge af de sidste to profiler har sine fordele; et cylindrisk vil fylde mindre mens et 

RHS har flade sider, hvorpå monteringen af de forskellige værktøjer nemmere gøres. På 

baggrund af dette og RHS – profilets bedre bæreevne er det valgt at bruge denne profil 

som det bærende i konstruktionen. 

8.3.2.2 Montering af thrusters 

Thrusternes montering har betydning for hvordan AUV’en kan bevæge sig i vandet, På 

Figur 47 tv., ses hvordan thrusterne er placeret. 

Thrusterne er monteret på rammen ved hjælp af et specielt udformet beslag, beslaget vil 

blive svejst fast til rammen, mens de rim-driven thrusters vil blive fastmonteret til 

beslaget ved hjælp af to spændebånd, som kan ses på Figur 47 th. Der vil i 

arbejdstegningerne være mulighed for at se udformningen af dette beslag. 

Figur 47 På billedet til venstre ses AUV’en nede fra uden larvefødderne. Det kan her ses hvordan thrusterne er 

monteret. Thrusterne i de røde cirkler er vinklet i forhold til hinanden, dette giver den en bedre manøvreringsevne i 

vandet. Det er også disse thrusters der styrer AUV’ens bevægelse i det horisontale plan. Thrusterne i de blå cirkler vil 

styre dybden. De er monteret i flydeelement, hvor der er et gennemgående hul.. På billedet til højre ses hvordan en 

thruster er monteret. Den blå streg indikerer hvor den svejses fast til rammen. Spændebåndende sidder i enderne for 

at optimere fastholdelsen af thrusterne, samtidigt minimeres risikoen for at magneterne deformerer. 

Side 63


8.3.2.3 Konstruktion og montering af larvefødder 

Til bevægelsen op og ned af fundamentet er der valgt at benytte larvefødder. Der er i 

konstruktionen af disse taget udgangspunkt i en ROV fra firmaet ECA-HYTEC. 3D 

optegnelsen af disse er sket i grove træk. 

Side 64 

Figur 48 På billedet ses larvefødderne set fra siden. Hullerne i midten er lavet for at reducere vægten. 

Til konstruktionen af understellet benyttes der RHS–profiler, som er tværgående 

mellem de to larvefødder. Til montering af resten af AUV’ens konstruktion til 

understellet, er der konstrueret fire ben i samme profilstørrelse med en vinkelskæring i 

hver ende ses på Figur 49. 

Figur 49 På billedet ses understellet, som er lavet i samme profilstørrelse som resten af AUV’en. 

For at larveføddernes flader skal have optimalt kontakt til fundamentets overflade, er 

det tværgående profil mellem larvefødderne vinklet 9,15grader i endefladerne, og 

derved opnås der konstant kontakt til fundamentets flade se Figur 50 

Figur 50 På billedet ses det samlede understel, hvor det er vinklet 9,15 grader ved D 

8.3.2.4 Monteringen af gearkasse og motor 

Akselen på gearkassen og motoren vil blive samlet direkte via. en not samling, det vil 

sige at der ikke vil være en kobling imellem motor og gearkasse. På Figur 51 ses, 

hvordan motoren og gearkassen er samlet.


here. 

Figur 51 På billedet ses et billede af motoren sat sammen med gearkassen vha. samlestykket. 

Samlestykket vil blive spændt sammen med motoren vha. af skruer. Dette samlestykke 

er det eneste som holder motoren, derfor vil der i afsnit 9.3 blive beregnet på, om 

skruerne kan holde motoren, samt holde samlestykket og motoren forspændt hele tiden. 

På Figur 52 tv. ses samlestykket. 

Gearkassen monteres på AUV’ens understel, med et vinkelbeslag. På Figur 52 th. ses 

det vinkelbeslag som holder gearkassen og understellet sammen. Der skrues direkte ind 

i gearkassen, således at der ikke er hul indtil selve gearet. I understellet bliver der brugt 

en boltsamling. 

Figur 52 Billedet til venstre viser samlingsstykket, der fastholder motoren sammen med gearkassen. Motorens aksel 

kan gå igennem det midterste hul, og derfra blive monteret på akselen i gearkassen.. Billedet til højre viser 

vinkelbeslaget der holder gearkassen sammen med understellet. 

Figur 53 er et udsnit af den færdige løsning, hvor det hele er monteret. 

Figur 53 Billedet viser et udsnit af den færdige løsning. Der ses hvordan motoren og gearkassen er monteret på 

understellet.. 

8.3.2.5 Konstruktion og montering af rensemodul 

Da AUV’en skal kunne rense biofouling, er det derfor nødvendigt at den får et værktøj 

der kan anvendes til dette. Ud fra et pointskema, hvor de forskellige renseredskaber er 

Side 65


blevet vurderet fra 1-5, er det besluttet at AUV’en skal bruge kavitationsrensemetoden. 

Denne metode er bl.a. anvendt i en ROV robot fra eca-HYTEC, se Figur 54. 

Side 66 

Figur 54 På billedet ses ROV’en Roving Bat, og anvendes til at inspicere og afrense skibe. (47) 

Roving Bat anvender altså kavitation til afrensning af biofouling, og renseredskabet er 

monteret under ROV’en imellem larvefødderne se Figur 55. 

Figur 55 På billedet ses renseredskabet, som er monteret under ROV’en. ROV’en kan køre rundt, samtidig med at 

den renser. (48) 

Renseredskabet til AUV’en, er designet med inspiration fra Roving Bat. 

Det er blevet besluttet at AUV’en skal have et rensemodul siddende på både fronten og 

bagenden. På den måde kan rensetiden reduceres, da AUV’en ikke skal vende hver gang 

den kommer til overgangsstykket mellem monopile og transition piece eller bunden af 

fundamentet. På Figur 56 ses et billede af rensemodulet. 

Figur 56 På billedet ses et mockup af rensemodulet, som skal monteres på AUV’en. De små huller er dyserne, hvor 

kavitationsstrålerne kommer ud fra. Der er 34 dyser på to rækker, da man på den måde kan være sikker på at 

biofoulingen bliver fjernet, og ved at de er placeret forskudt i forhold til hinanden, overlapper rensefladerne fra hver 

dyse hinanden.


here. 

Når rensemodulet skal produceres, skal dyserne være vinklet 45°, for at optimere 

renseeffekten. 

Inde i selve rensemodulet vil der være en slange monteret til hver enkel dyse, som så er 

monteret til en større udgang på toppen af rensemodulet. Her vil der yderligere blive 

monteret en vandslange, som er koblet til vandpumpen. Der ses også at rensemodulet 

har fået en krumning, da man på denne måde vil få en bedre kontakt til fundamentets 

overflade. 

Det har været nødvendigt at montere disse rensemoduler forskelligt, da AUV’en ikke er 

konstrueret ens i begge ender. 

På Figur 57 tv. ses et billede af rensemodulet, som skal monteres bagerst på AUV’en. 

Det ses at dette rensemodul har to monteringsarme. Disse er svejset fast til AUV’ens 

understel, og samtidig er der svejset en skrå monteringsarm på, for at give en bedre 

stabilitet. Rensemodulet er monteret på denne måde, da der skal tages højde for de to 

fleksible robotarme, som også er placeret bagerst. 

På Figur 57 th. ses et billede af rensemodulet, som skal monteres forrest på AUV’en. 

Dette rensemodul har en enkel monteringsarm, og to støttearme. Disse skal ligeledes 

svejses fast til AUV’ens understel. Der er anvendt denne monteringsmetode, da der her 

skal tages højde for gear og motor, som er placeret forrest på AUV’en. 

Figur 57 På billedet til venstre ses rensemodulet der skal monteres i bagenden af AUV’en.. På billedet til højre ses 

rensemodulet, som er placeret forrest på AUV’en.. Monteringsarmene er lavet i RHS–profil (40x40x3). 

8.3.2.6 Placering af elektromagneter 

Til at fastholde AUV’en på fundamentet bliver der brugt elektromagneter. Disse 

magneter skal sidde så tæt på fundamentet som muligt, for at få en så kraftig virkning 

som muligt. De må dog heller ikke komme i kontakt med fundamentet, da dette vil 

kunne begrænse deres levetid pga. slid. Det kan ses på Figur 58 hvor magneterne er 

placeret 

Side 67


Figur 58 På billedet ses det at magneterne ikke er inde og røre ved fundament, men har mellemrum mellem dem og 

fundamentet for at minimere slid på magneterne. 

8.3.3 Standardelementer 

Der er i udvælgelsesprocessen så vidt muligt forsøgt at bruge de samme 

standardelementer som SubC Partners ROV, og der er ikke blevet gået i dybden med 

udvælgelsen. Der er blevet valgt følgende standardelementer til AUV’en: 

• MicronNav USBL 

• Micron DST Sonar 

• iGC solid state motion reference unit and heading sensor 

• SubCTech Subsea Li-Ion PowerPack 1.6kWh 

• Caviblaster ROV pumpe 

• Anode – Korrosions beskyttelse 

• USAF – Ultralyds beskyttelse 

8.3.3.1 MicronNav USBL 

USBL står for ultra short base line, og består af en MicronNav enhed og en transducer. 

Systemet er oprindeligt beregnet til at bestemme en AUV/ROV’s position i forhold til et 

skib. Systemet benyttes i dette projekt modsat, med transduceren placeret på AUV’en 

og MircronNav enheder placeret rundt på fundamenterne. Systemet kan tracke op til 15 

MicronNav enheder på samme tid. Området hvor enhederne kan kommunikere er 500m 

i det horisontale plan samt 150m i det vertikale plan. Dette vil fungere som AUV’ens 

hoved navigationssystem. Systemet bliver placeret på toppen af flydeelementet. På 

Figur 59 ses USBL’en samt hvor den monteres på AUV’en. 

Figur 59 På billedet ses, MicronNav USBL. Kassen der ligger nederst (A), placeres i bunden af AUV’en, er den del 

der udregner positionen på AUV'en i forhold til MircronNav enhederne, som ligger til venstre for kassen (C). Delen 

(B) der ligger øverst er den del der skal monteres på AUV'en. 

Side 68


here. 

8.3.3.2 Micron DST Sonar 

Dette standardelement, er udelukkende blevet valgt på baggrund af SubC Partners ROV 

og at den er designet som en obstacle and target recognition. Sonaren har en 360˚ 

scannings felt med en stråle på 35˚ vertikalt og 5˚ horisontalt. Denne sonar benyttes til 

at identificer objekter og dets udformning. Sonaren placeres øverst på flydeelementet. 

Figur 60 På billedet ses placering af sonaren øverst på flydeelementet. 

8.3.3.3 IGC solid state motion reference unit and heading sensor 

IGC’en består af tre gyroskoper, tre accelerometer og tre magnetometer, der tilsammen 

vil kunne udregne positionen på AUV’en. Samtidig vil den kunne bestemme pitch og 

rul på AUV’en, som er vigtig når den skal koble sig på fundamentet. Dette system vil 

skulle arbejde sammen med USBL’en om at bestemme AUV’ens position. 

Figur 61 På billedet ses IGC'en, som placeres i samme ende som de fleksible robotarme, og bliver boltet til 

grundrammen. 

8.3.3.4 SubCTech Subsea Li-Ion PowerPack 1.6kWh 

Efter endt afrensning af et fundament, skal AUV’en bevæge sig til den næste. Til denne 

bevægelse er det blevet valgt at benytte et batteri. Strømforbruget undervejs er udregnet 

til at være ca. 836watt se bilag 3. Batteriet som AUV’en benytter er et Subsea Li-lon 

powerpack 1.6kWh. Batteriet vil kunne sikre at AUV’en har strøm nok til at den kan 

komme sikkert frem til det næste fundament. 

Grunden til dette valg, er at den fra producenten kommer i en trykcontainer som fra 

standard er godkendt til 300m. 

Batteriet placeres forrest på AUV’en. Derved opnås der bedst mulig vægtfordeling. 

Side 69


Figur 62 På billedet ses batteri og de fleksible arme, som er placeret i hver deres ende, for at opnå bedst vægt 

fordeling. 

8.3.3.5 Caviblaster ROV pumpe 

Denne pumpe er designet til at fungere under vandet sammen med en ROV/AUV. For at 

have stabilitet i konstruktionen placeres vandpumpen og dens motor i midten af 

konstruktion, for at holde konstruktionens tyngdepunkt i midten af AUV’en. 

Figur 63 På billedet ses vandpumpen og dens motor, som er placeret i midten på AUV’en. Derved opnås bedst 

stabilitet. 

8.3.3.6 Korrosionsbeskyttelse af AUV 

Pga. AUV’ens omgivelser skal den beskyttes mod korrosion, således at den får en 

længere levetid. AUV’en er bestående af elementer lavet i aluminium og derved meget 

korrosionsbestandigt: 

”Da aluminium selv danner en beskyttende oxidhinde, er det meget 

korrosionsbestandigt og ruster ikke. Denne egenskab kan via forskellige 

overfladebehandlinger forbedres yderligere, hvilket medvirker til en forlængelse af 

produkternes levetid og nedsætter samtidig behovet for vedligeholdelse”. (49). 

For at minimere korrosionen vælges der at anbringe anoder på AUV’en. Metallet som 

anoden skal konstrueres af findes vha. spændingsrækken. Spændingsrækken anvendes 

til at definere hvilket metal der skal anvendes som anode. Metallet skal ligge til venstre 

for det metal der skal beskyttes. Normal anvendes der zink anoder, men da zink ligger 

til højre for aluminium, se Figur 64, skal der til AUV’en anvendes magnesium som 

anode i stedet. 

Side 70


here. 

. 

Figur 64 På billedet ses en forenklet spændingsrække, hvor det ses at magnesium ligger til venstre for aluminium. 

(50) 

8.3.3.7 Ultralydsbeskyttelse 

Da AUV’en renser under vandet, vil der være risiko for, at der gror biofouling på 

maskinen. Her er der valgt at bruge en ultralyds anti-fouling, til at holde biofoulingen 

væk fra AUV’en. 

Den er placeret under flydemateriale, hvor den sidder ca. midt på grundrammen. 

Figur 65 Den røde cirkel indikerer ultralyds komponenten monteret på AUV’ens ramme. 

Side 71


Side 72 

Figur 66 På billedet ses den endelige løsning anhugget til fundamentet.


here. 

9 Beregninger 

Der vil i dette afsnit blive beregnet på tandhjul, aksel, bolt, thruster samt FEA på 

grundrammen. 

9.1 Tandhjulsberegninger 

Der vil i dette kapitel blive efterberegnet om kræfterne i Inventor passer og om 

tandhjulene kan holde, og hvilket materiale der skal bruges til at lave tandhjulene. 

Derudover ønskes det også at finde de forskellige dimensioner af tandhjulene. Kendte 

informationer: 

= 1.125 

97 25.875 

9 50.625 

E7 23 

E 45 

: 1.957 

Q 20 > 

R 20 

Der vil nu blive beregnet: Grundcirkeldiameter, topcirkeldiameter og 

bundcirkeldiameter. Se Figur 67. 

Figur 67 På billedet ses delkredsdiameteren markeret med rødt, grundcirkeldiameteren er markeret med orange, 

topcirkeldiameteren er markeret med grøn, bundcirkeldiameteren er markeret med sort, mens indgrebsvinklen S er 

markeret med blå (51 s. 706) 

Grundcirkeldiameteren findes ved følgende formel: 

Grundcirkeldiameteren findes for de 2 tandhjul: 

9 ∙ E ∙ cosWQX 9.1 

Side 73


Side 74 

9 7 = 1.125 ∙ 23 ∙ cosW20 > X = 24.315 

9 = 1.125 ∙ 45 ∙ cosW20 > X = 47.572 

Topcirkeldiameteren findes ved følgende formel: 

9 Y = ∙ WE + 2X 9.2 

Topcirkeldiameteren findes for de 2 tandhjul: 

9 Y7 = 1.125 ∙ W23 + 2X = 28.125 

9 Y = 1.125 ∙ W45 + 2X = 52.875 

Bundcirkeldiameteren findes ved følgende formel: 

9 Y = ∙ WE − 2.5X 9.3 

Bundcirkeldiameteren findes for de 2 tandhjul: 

9 \7 = 1.125 ∙ W23 − 2.5X = 23.063 

9 \ = 1.125 ∙ W45 − 2.5X = 47.813 

For at få en jævn udveksling mellem tandhjulene skal et nyt tandpar være i indgreb før 

det gamle tandpar går ud af indgreb. Indgrebslængden gα skal altså være større end 

indgrebsdelingen pe. 

Indgrebslængden gα kan beregnes med følgende formel: 

] = 0.5 ∙ ^_9 Y7 − 9 7 + _9 Y − 9 ` − N ∙ sinWQX 9.4 

Hvor ad er akselafstanden, og findes med følgende formel: 

N = 

N = 9 7 + 9 

2 

25.875 + 50.625 

2 

Det er nu muligt at finde indgrebslængden: 

= 38.25 

] = 0.5 ∙ cdW28.125 X − W24.315 X + dW52.875 X − W47.572 X e 

− 38.25 ∙ sinW20 > X = 5.525 

Indgrebsdelingen pe kan beregnes med følgende formel: 

9.5 

f = g ∙ ∙ cosWQX 9.6 

f = g ∙ 1.125 ∙ cosW20 > X = 3.321


here. 

Indgrebsgraden findes ved forholdet mellem indgrebsdelingen og indgrebslængden og 

skal være over 1.25: 

Hvor h er indgrebsgraden 

h = 5.525 

3.321 

h = ] 

f 

1.664 

Indgrebsgraden overholder altså det opstillede krav, og i de beregnede tandhjul er 

66.4% af tandpar 2 i indgreb når tandpar 1 er på vej ud. 

Kraftforholdene i tandhjulene ønskes fundet, specielt den tangentielle kraft, da den 

benyttes i senere beregninger. Formlen for den tangentielle kraft er som følger: 

7, 

2 ∙ % 7, 

9 7, 

Hvor D B,C er torsionen på henholdsvis tandhjul 1 eller 2 

Hvor F B,C er delkredsdiameteren på henholdsvis tandhjul 1 eller 2 

Figur 68 På billedet ses F t ved indgreb af 2 tænder (52 s. 738) 

Her benyttes data fra tidligere, under opbygning af gear, er torsionen fundet til: 

% 6.022 # 

Dette er torsionen fra udgangsakslen, og der skal derfor benyttes diameteren for 

tandhjul 2. 

2 ∙ 6.022 # 

50.625 

237.91# 

9.7 

9.8 

Side 75


For at finde den dimensionsgivende bøjningsspændingen i tandfoden benyttes denne 

formel: 

Side 76 

j = R ∙ 

∙ k )] ∙ k l] ∙ k m ∙ k n ∙ o p ∙ o q ∙ o )n ∙ o )] 

For at finde bøjningsspændingerne i tandflangen er der forskellige faktorer som der skal 

tages højde for. r +S er en formfaktor afhængig af tandfoden ved et givet tandantal, og 

faktoren findes i Roloff Matek (RM) Tabelbog (TB) 21-20a. Værdierne er fundet til 

følgende: 

k )]7 = 2.7 k )] = 2.3 

r sS er en spændingskorrektionsfaktor, der korrigerer for den kombinerede 

spændingstilstand, faktoren findes i RM TB 21-20b. Værdierne er fundet til følgende: 

k l]7 = 1.6 k l] = 1.75 

r t kan sættes til 1 da der ikke er nogen profilforskydning 

r uer en kraftreduktionsfaktor som korrigerer for dobbelt indgreb. Den kan beregnes 

med følgende formel: 

k m = 0.25 + 0.75 

h 

km = 0.25 + 0.75 

= 0.701 

1.664 

KA er anvendeles faktor og kan findes i RM TB 3-5 

Dynamikfaktoren Kv korrigerer for svingninger der er følger af inertikræfter og 

akselstivheder 

oq = 1 + v o7 + o w ∙ o " 

op ∙ c e 

R 

K1 og K2 er kvalitetsklasse. Der er valgt at benytte ligefortandet tandhjul i kvalitets 

klasse 8 og kan findes i RM TB 21-15 

o 7 = 24.5 

o = 0.0193 

9.9 

9.10 

9.11


here. 

K3 kan findes ved hjælp af følgende formel: 

Hvor vt findes ved brug af: 

K3 kan nu beregnes: 

4 

o " = 0.001 ∙ E 7 ∙ 4 d: W1 Z : X 9.12 

25.875 

2 

4 

9 7 

2 

∙ 62 

∙ & 

9.13 

8 9( 

:; 

0.084 

o " 0.001 ∙ 23 ∙ 0.083 d1.957 W1 Z 1.957 X 0.083 

Fra RM vides der at o p ∙ c )x e y 100 z så er op ∙ c )x e 100 z 

Altså skal o p ∙ c )x e 100 z benyttes 

237.91 # 

1 ∙ { | 11.895 

20 

# 

Kv kan nu beregnes. Det er vigtig at bemærke at Kv er en empirisk formel, og der regnes 

ikke med enheder. Dog skal de tal der bruges være benyttet i den rigtige enhed: 

o q 

1 Z { 24.5 

Z 0.0193| ∙ 0.083 1.022 

100 

Kraftfordelingen mellem tænderne når der er to tandpar i indgreb beskrives ved hjælp af 

en fordelingsfaktor: 

Hvor o ~n 

o \n }o ~n 

1.8 og # \ beregnes på følgende måde: 

# \ 

c R 

‚ e 

1 Z ‚ 

∙ c‚ 

R R e 

z € 9.14 

ƒ 9.15 

Side 77


Hvor 

Side 78 

ℎ = 

# \ = 

ℎ = 9 Y7 − 9 \7 

2 

28.125 − 23.063 

2 

1 + 2.531 

20 

Derved findes fordelingsfaktoren til: 

o \] findes ved følgende formel: 

c 20 

2.531 

e 

∙ c 2.531 

20 

o \n = W1.8X „.…†‡ = 1.673 

o )] = 1 

k m 

o )] = 1 

= 1.427 

0.701 

= 2.531 

e 

ƒ = 0.875 

Med alle faktorerne fundet er det muligt at finde tandfodsspændingen j . 

j 7 = 

j = 

237.91# 

20 ∙ 1.125 

237.91# 

20 ∙ 1.125 

∙ 2.7 ∙ 1.6 ∙ 0.701 ∙ 1 ∙ 1.022 ∙ 1.673 ∙ 1.43 = 78.08 ˆ$N 

9.16 

9.17 

∙ 2.3 ∙ 1.75 ∙ 0.701 ∙ 1 ∙ 1.022 ∙ 1.673 ∙ 1.43 = 72.75 ˆ$N 

For at finde udmattelsesspædingen der er påkrævet af materialet, kan følgende formel 

benyttes: 

j ≤ j P: ∙ k k zŠ 

O \ 

r Ž efter DIN 3990 T1 er den lig 2 

r D er en udmattelsesfaktor og er lig 1 hvis # ≥ 3 ∙ 10 ’ 

r “,”•D er det relative støttevirkningstal og er lig 1 

r –,”•D er en overfladefaktor og er lig 1 

∙ k ‹ Š ∙ k Œ Š ∙ k 9.18


here. 

r — er en størrelsesfaktor, og da tandmodulet er mindre end 5 mm er den lig 1 

s ˜ er sikkerhedsfaktoren og sættes til 1.5 

j P: 7 = 

j P: = 

1.5 ∙ 78.08 ˆ$N 

2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 

1.5 ∙ 72.75 ˆ$N 

2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 

= 58.56 ˆ$N 

= 54.56 ˆ$N 

Med udmattelsesspændingen fundet skal det Hertz’ske fladetryk beregnes, her beregnes 

først det Hertz’ske fladetryk i rullepunktet: 

∙ › 

j = š0.175 ∙ ∙ 

R ∙ 97 1 + : 

: 

∙ 

2 

!8 WQX ∙ MN;WQX 

E er elasticitetsmodul, der er regnet med et elasticitetsmodul på 210000 z 

273.91 # ∙ 210000 

j = 0.175 ∙ 

# 

20 ∙ 25.875 

= 398.57ˆ$N 

∙ 

1 + 1.975 

1.975 ∙ 

2 

!8 W20 > X ∙ MN;W20 > X 

Det dimensionsgivende Hertz’ske fladetryk kan nu beregnes ved følgende formel: 

œ 

9.19 

j = j ∙ ž m ∙ ž n ∙ _o p ∙ o q ∙ o ~n ∙ o ~] 9.20 

Ÿ u er en overlapningsfaktor, og findes ved følgende formel: 

4 − h 

žm = š 9.21 

3 

4 − 1.664 

žm = š = 0.882 

3 

Ÿ t er en skrå faktor og beregnes ud fra profil forskydningen, og da profilforskydningen 

er 0 er ž n = 1 

o ~] kan beregnes med følgende formel 

Side 79


Side 80 

o ~] = 1 

ž m 

= 1.284


here. 

Det dimensionsgivende Hertz’ske fladetryk beregnes nu: 

j = 398.57 ˆ$N ∙ 0.882 ∙ 1 ∙ √1 ∙ 1.022 ∙ 1.8 ∙ 1.284 = 612.56 ˆ$N 

For at finde hvad materialet skal leve op til, skal det kunne leve op til følgende 

O \Y > ∙ j 

jP: = 

ž ¡ ∙ žŒ ∙ ž ¢ ∙ ž £ ∙ ž ¤ ∙ žzŠ Alle disse faktorer er afhængelig af omgivelserne: 

s +¥¦ §, = 1.2 

Ÿ ¨ = ø((0 :990P©N2M8( 

Ÿ ª = hastighedsfaktor 

Ÿ – = («ℎ09 ©N2M8( 

Ÿ ¬ = NM0(:NP028 R:;NM:8; ©N2M8( 

Ÿ = Mø((0P 0 ©N2M8( 

Alle faktorerne er sat til 1 og der ved findes: 

jP: = 

Ÿ D = P040M:9 ©N2M8( 

1.2 ∙ 612.56 ˆ$N 

1 

= 735.07 ˆ$N 

Det kan nu konkluderes at tandhjulene skal udformes i et materiale med minimum 

følgende egenskaber 

j P: 7 = 59 ˆ$N 

j P: = 55 ˆ$N 

jP: = 735 ˆ$N 

Der kan i RM TB 20-1 findes en oversigt over materialer og deres egenskaber hvad 

angår σHlim og σFlim, og deraf ses det at tandhjulene skal konstrueres i, 34CrMo4 + 

QT med en hærdning på 270HB, eller bedre. 

9.2 Akselberegninger 

Der er kun lavet beregninger på udgangsakslen, da tandhjulet på indgangsakslen er 

fræset ud i et sammen med akslen, og der er gennem tandhjulsberegningerne vist at 

tandhjulene skal laves af minimum 34CrMo4, vil indgangsakslen være stærkere end 

9.22 

Side 81


udgangsakslen. Derudover er torsionsmomentet lavere i indgangsakslen end den er i 

udgangsakslen. 

Side 82


here. 

Til beregning af udgangsakslen er der taget udgangspunkt i følgende frit legeme 

diagram: 

Figur 69 På billedet ses det hvor lejerne er placeret, vist som understøtning A og B, Punkt 1 er i center af tandhjulet, 

punkt 2 er en geometrisk overgang hvor der på grund af rejfning er en mindre diameter, mens punkt 3 er en 

udfræsning til låsering, dette punkt er dog ikke påvirket af torsion, det sidste punkt er punkt 4, det er her hvor akslen 

har den mindste diameter. 

Det første der beregnes er kræfterne der overføres til akselen som skyldes det at 

tandhjulene vil forsøge at skubbe sig fra hinanden. Det vides fra tandhjulsberegningerne 

at den tangentielle kraft = 237.91 # denne kraft ønskes beregnet om til radiale kraft: 

237.91 # 

cosW20 > X 

253.179 # (9.23) 

Reaktionerne kan nu beregnes for leje A og B, da der kun er en kraft der påvirker 

akslen, er det muligt at rotere akslen således at kraften går lige ind på akslen og ikke 

vinklet de oprindelige 20 o i forhold til z-planet. Der startes med en momentligning, hvor 

der tages moment omkring punktet A: 

0 [48 ∙ 253.179 # Z ³ ´¡ ∙ W48 Z 27.35 X (9.24) 

Ligningen løses for ³ ´¡ og der ved findes: 

Ud fra ligevægt findes ³ p¡: 

³ ´¡ 

161.282 # 

253.179 # [ 161.282 # 91.897# (9.25) 

Side 83


Figur 70 På billedet ses, øverst forskydningskraftkurven, i midten ses momentkurven og i bunden ses torsionskurven. 

Det vides ud fra en gennemregning af punkterne vist på Figur 69, at punkt 4 er det sted 

hvor de største spændinger opstår. Der er lavet et snit i punkt 4 for at finde 

bøjningsmomentet, som er fundet til at være: 

Side 84 

5.2 ∙ 91.879 # 0.478 # (9.26) 

Det er så muligt at beregne de spændinger der kommer fra bøjningsmomentet. Det kan 

gøres med følgende formel: 

j @ 

ˆ 

= H 

Hvor ˆ er bøjningsmoment som fremkommet af tandhjulene: 

9.27 

ˆ 0.478# 9.28 

Og hvor = H er akslens evne til at modstå bøjning ved et bøjningsmoment 

= H 

g ∙ 9 " 

32 

1426 " 9.29


here. 

Spændinger i akslen som fremkommer på baggrund af bøjning findes til at være: 

j @ = 0.478# 

1426 " = 0.355 ˆ$N 9.30 

Da der også er torsion i punkt 4 skal spændingerne fra torsionen, beregnes med følgende 

formel: 

µ = ˆ 

= 

Hvor ˆ er momentet fra gearkassen efter tab og nedgearing, som for gearkassen er: 

9.31 

ˆ = 6.022 # 9.32 

Og hvor = er akslens evne til at modstå bøjning ved et torsionsmoment 

Spændingerne findes til at være: 

= = 

µ = 

g ∙ 9" 

16 = 2852 " 9.33 

6.022 # 

2852 " = 2.111 ˆ$N 9.34 

Efter at torsionsmomentet er beregnet kan Von Mises spændingen udregnes. Formlen 

for Von Mises for en aksel under torsions belastning er: 

j ¢ = _}j / + j + 3Wµ X 9.35 

Da akslen ikke er belastet med en normalkraft kan den omskrives, samtidig kan µ og 

j også omskrives, og giver følgende ligning: 

µ = Q ∙ µ 

j = Q ∙ j @ 

j ¢ = dWQ ∙ j @X + 3WQ ∙ µ X 9.36 

Hvor Q og Q er en faktor der skal ganges på, alt efter hvilken geometri overgang der 

er, da geometri overgange giver spændings koncentrationer. 

Side 85


Figur 71 Som det ses på billedet, så er runde geometriovergange bedst, hvilket også ligger til grunde for akslens 

runde overgange. Med runde overgange skal der ganges en faktor på S ¦¸ = B. ¹ og S ¦ B. º (53 s. 52) 

Indsættes disse tal i Von Mises formel, findes spændingen til at være: 

Side 86 

j ¢ dW1.6 ∙ 0.355 ˆ$NX Z 3W1.3 ∙ 2.111ˆ$NX 

4.784 ˆ$N 

Til udgangsakslen er der valgt et stål med en flydespænding på 235MPa, og ud fra dette 

kan der beregnes en safety factor: 

O \ 

235 ˆ$N 

4.784 ˆ$N 

49.12 

Dette er også den mindste safety factor for akslen, og udgangsakslen har derfor en 

safety factor på 49.12. 

9.3 Bolt beregninger 

Der regnes på de 4 skruer som holder motoren. De skal sikre at motoren altid sidder fast 

og ikke rykker sig, da motoren er direkte monteret på gearkassen. Skruerne er af typen 

M5 8x8. 

Figur 72 På billedet ses de fire skruer som der bliver beregnet på. 

9.37 

9.38


here. 

Figur 73 På billedet ses et frit legeme diagram, der viser hvordan vægten fra motoren påvirker skruerne. 

Får at finde kraftpåvirkningen på skruerne, er der opstillet et fritlegeme diagram som ses 

på Figur 73. Først beregnes bøjningsmomentet. Eftersom det ikke er et moment, men 

en kraft der påvirker skruen der søges, bliver der estimeret at bøjningen sker omkring 

den nedstående skrue, og der vil derfor kunne divideres med den afstand der er mellem 

skruerne. 

Fhold er kraften som skruerne skal holde 

»> = > > ∙ P 7 

P 

Fmotor er den kraft der opstår pga. tyngdekraften 

• B er afstanden af skruen og ud til center af motoren og er lig 87 mm 

• Cer afstanden mellem skruerne og er lig 40 mm 

Derved kan kraften beregnes 

Derefter beregnes torsion fra motoren: 

20 2 ∙ 9.82 2 ∙ 87 

40 

42.659N 

+ D er kraften som skruerne bliver påvirket med grundet torsion 

T er motorens torsion og er lig 3.619 z 

Š 

(9.39) 

Š (9.40) 

r er radius eller afstanden fra center af udgangsakselen til skruerne og er lig 20 mm 

Side 87


Side 88 

Š = 

3.619 # 

20 

= 180.95 # 

Så beregnes den totale kraft som skruerne bliver påvirket med: 

> Y = + Š (9.41) 

> Y = 42.659 # + 180.95 # = 223.6 # 

Herefter beregnes den kraft som hver skrue bliver påvirket med: 

´ = 

> Y 

´ = 

N;MNP ½ 

223.6 # 

4 

= 55.9 # 

Derefter beregnes den maksimale tilladelige forspændingskraft: 

+ ¾- er den maksimale tilladelige forspændingskraft pr. skrue 

(9.42) 

q = \†„ ∙ H ∙ (9.43) 

s ˜¿À er det max tilladelige af skruens flydespænding og er lig 0.7 

Ž Á er skruens flydespænding og er lig 640 z 

Â Ž er spændingsarealet af skruegevindet, og er opslået i RM TB 8-1, og er lig 14.2 

Forspændingskraften i skruen findes ved: 

q = 0.7 ∙ 640 # ∙ 14.2 = 6361.6 # 

Ã er tabet af forspændingskraften og findes ved: 

œ 

q = q − Ã (9.44) 

Ã = 

© 

Ä + Ä Š 

fz er middelværdi og findes i RM side 234, og er lig 0.011mm: 

“ Ž er skruens elastiske eftergivenhed 

“ D er beslagets elastiske eftergivenhed 

Skruens elastiske eftergivenhed beregnes ud fra: 

δ = 7 

ÆÇ 

d er skurens diameter og er lig 5 mm 

c „.K∙È 

+ 

ÉÊ 

ËÌ 

+ 

ÉÌ 

„.‡∙È 

É 

Es er elasticitetsmodulet på skruen og er lig 210000 z 

(9.45) 

„.K∙È 

+ e (9.46) 

ÉÊ 

œ


here. 

• B er længden af skruen og er lig 25 mm 

An er tværsnitsarealet af skrueskaftet og er lig 9 ∙ Í 

= 19.635 

Â B som er arealet på skruen og er lig 19.635 

Â º er kernearealet af gevindet, og findes ved opslag i RM TB 8-1, og er lig 12.69mm . 

δ = 1 

E Ï 

{ 0.4 ∙ 5 mm 

19.635 mm 

+ 25 mm 

19.635 mm 

+ 0.5 ∙ 5 mm 

12.69 mm 

Herefter beregnes beslagets elastisk eftergivelighed: 

Ð 

δT = 

pÑÒÓ∙ÔÕ 

K 

+ 0.4 ∙ 5 mm 

19.635 mm 

lk er klemlængden af de samme spændte dele, og er lig 8 mm 

ET er elasticitetsmodulet på materialet der klemmes, og er lig 68900 z 

Â ”,Ž er det ækvivalente areal, og findes ved: 

| = 7.971 ∙ 106’ 

œ 

# 

(9.47) 

= g 

4 ∙ W9 Ö − 9 » X + g 

8 ∙ 9 ÖW× p − 9 ÖX ∙ ØWÙ + 1X − 1Ú (9.48) 

F Û er diameteren på skruens hoved, opslået i RM TB 8-9, og er lig 8.5 mm 

dh er diameteren på hulet i materialet, opslået i RM TB 8-8 under fin, og er lig 5.3 mm 

Ü Â er diameteren på det samme spændte emne, og er lig 26.2mm 

x = c • ¦∙FÛ 

ÜÂ C B 

º 

e 

Udregnes x, fås følgende værdi: 

Nu kan beregnes 

8 ∙ 8.5 

Ù = { 

W26.2 X 

| 

7 

" 

= 0.293 

= g 

∙ WW8.5 

4 

X − W5.3 

g 

X X + ∙ 8.5 

8 

W26.2 − 5.3 X 

∙ ØW0.293 + 1X − 1Ú = 132.227 

Derved kan beslagets elastiske eftergivelighed findes: 

δ Š = 

8 

132.227 2 ∙ 68900 # 2 

Herefter kan tabet af forspændingskraften findes: 

= 8.781 ∙ 10 −7 

# 

Side 89


Side 90 

Ã = 

7.971 ∙ 10 −6 

# + 8.781 ∙ 10−7 

0.011 

Dernæst kan forspændignskraften bestemmes: 

Så kan tillægskraften på skruen beregnes: 

q = 6361.6 # − 1243 # = 5118.6# 

´ = ´ ∙ Ä Š 

Ä ∙ Ä Š 

7.971 ∙ 10 

´ = 55.9 # ∙ 

−6 

# Ä 

7.971 ∙ 10 −6 

# ∙ 8.781 ∙ 10−7 

# 

= 1243 # 

# 

= 5.547 # 

Det næste der beregnes er aflastningskraften på de sammenspændte dele: 

(9.49) 

´Š = ´ − ´ (9.50) 

´Š = 55.9 # − 5.547 # = 50.355 # 

Derved bliver den totale restkraft mellem de sammenspændte dele: 

= q − ´Š (9.51) 

= 5118.6# − 50.355 # = 5068.22 # 

Da er positiv vil der altid være en sammenspænding mellem motoren og dens 

holder. 

Den totale kraft på skruen findes ved: 

l 

l = q + (9.52) 

= 5127.104# 

Da l < q er den totale spændingen under skruen flydespænding. 

For at beregne det moment som skruen skal spændes med, beregnes ˆ p 

ˆ p = 0.5 ∙ q ∙ 9 ∙ Ý* v 1 

cosW Þ 

2 X 

+ 9Ö + 9 » 

w + tanWáXâ (9.53) 

2 ∙ 9 

. ã”Ž er fiktionskoefficient for anlægsfladen, fundet i RM TB 8-12 a, og er lig 0.12 

t er flankesvinkel, og er lig 60˚. 

ä er stigningsviklen for gevindet, fundet i RM TB 8-1, og er lig 3.25˚ 

F C er delediameteren, fundet i RM TB 8-1, og er lig 4.480mm 

Momentet der skal bruges bliver derfor:


here. 

ˆ p = 5.417# 

9.4 Thrusterberegning 

Til beregning af thrusterne er der to elementer der skal beregnes; kraften AUV’en skal 

bruge for at nå topfarten, og den dragkraft som AUV’en møder i vandet. 

9.4.1 Kraftkravet fra hastigheden 

Til beregning af kravet til thrusterne grundet hastigheden bruges Newtons anden lov: 

F er kraften krævet fra thrusterne, 

m er den endelige masse på AUV’en, og er lig 290 kg 

a er accelerationen på AUV’en. 

= ∙ N (9.54) 

For at bestemme accelerationen skal hastigheden for AUV’en først fastsættes. Dette 

gøres ud fra en betragtning af afstanden den skal sejle mellem møllerne, tiden der 

maksimalt må blive brugt og hvor hurtigt den skal nå tophastigheden. 

Den maksimale afstand som AUV’en skal sejle mellem møllerne er: 

N© MN;9 = 700 

Det er blevet bestemt at den maksimalt må bruge 20 min på at sejle denne distance. 

M:9 = 20 :; 

Ud fra dette kan AUV’ens hastighed bestemmes: 

v er hastigheden 

l er afstanden og er lig 700 m 

4 = P 

M 

t er den maksimale tid den tager om at sejle og er lig 20 min 

4 = 700 

= 0.583 

20 :; 

Denne hastighed tager dog ikke strømningshastigheden i betragtning. Ved Horns Rev 

ligger strømningshastigheden mellem 0.5m/s og 0.8m/s. Der er derfor blevet valgt at 

regne videre med 0.65m/s da det er en middelhastighed. Grunden til at 

strømningshastigheden ved fundamentet ikke bliver taget i betragtning, er at AUV’en 

kan anhugge fra alle retninger og kan derfor placere sig således at strømmen hjælper 

den med at nå ind til fundamentet. 

(9.55) 

Side 91


Dette giver følgende nye hastighed for AUV’en: 

¾ åÁ er den hastighed AUV’en skal kunne opnå 

v er AUV’ens ønskede hastighed og er lig 0.583 l 

¾ C er modstrømmen og er lig 0.65 

Side 92 

4 @H = 4 + 4 (9.56) 

4 @H = 0.583 O + 0.65 = 1.233 

Nu da hastigheden er bestemt kan accelerationen bestemmes ud fra accelerationstiden. 

a er accelerationen 

N = 4 @H 

M Y 

¥ er den tid AUV’en må tage om at opnå hastigheden, og er sat til at være 1 min 

N = 1.233 

1 :; 

= 20.566 

Nu hvor accelerationen er bestemt kan kraften bestemmes: 

= 290 2 ∙ 20.566 = 5.961 # 

9.4.2 Drag-udregning AUV 

Når AUV’en bevæger sig gennem vandet vil den blive påvirket af en dragkraft eller 

væskemodstand. Denne kraft refererer til den kraft, som et solidt emne bliver påvirket 

med, i retningen relativ til væskestrømningen. Til beregning af denne kraft bruges 

følgende formel for dragkraft: 

(9.57) 

æ = 1 

2 ∙ ∙ 4 ∙ ∙ (9.58) 

Værdien af Cd afhænger af den geometriske udformning på objektet. Eksempler på Cd 

værdier kan ses på Figur 74.


here. 

Figur 74 På billedet ses drag koefficienter for forskellige geometriske udformninger. AUV’en vil i udregningerne, 

blive regnet med dragkoefficienten for en kube (54). 

Et krav til at overstående formel kan bruges, er at Reynolds tal er så højt at der bliver 

dannet turbulens bag objektet. Reynolds tal er et dimensionsløst tal der angiver 

forholdet mellem inertikræfterne og viskositetskræfterne, som er defineret ved: 

³0 = 

∙ 4 ∙ I 

* 

ç er hastighed på objektet relativt til væsken som er lig 1.233 

ó er den karakteristiske lineære dimension , der er højden på AUV’en, og er lig 

0.65 

ô er den dynamiske viskositet for væsken og er lig 1.5253 $N ∙ ÷ 10 6" (55) 

ø er densiteten for væsken som er lig 1025 

Indsættes disse værdier i ligning bliver Reynolds tallet for AUV’en: 

³0 

1025 2 " ∙ 1.233 ∙ 0.65 

1.5253 $N ∙ ÷ 106" 5.386 ÷ 10 ‡ 

Dette betyder at formlen for drag kan bruges til at regne drag-kraften ud for AUV’en. 

(56) 

Formlen der skulle bruges til at beregne drag for AUV’en var ligning 

FD er drag-kraften 

ρ er densiteten på væsken og er lig 1025 

v er hastigheden og er fundet til 1.233 

Cd er dragkoefficienten og er lig 1.05 

æ 

1 

∙ ∙ 4 ∙ ∙ 

2 

(9.59) 

Side 93


A er reference arealet, til udregning af reference arealet er omridset af AUV’en blevet 

optegnet og herefter er arealet af omridset blevet målt til 0.634 

Indsættes disse værdier i ligningen for drag, fås der en dragkraft på: 

Side 94 

æ = 1 2 

∙ 1025 

2 " ∙ c1.233 e ∙ 1.05 ∙ 0.634 = 518.73 # 

Dragkraften og kraften for AUV’ens hastighed lægges nu sammen for at finde den 

samlede kraft thrusterne skal yde: 

Y 

Y = æ + (9.60) 

= 518.73 # + 5.961 # = 524.7 # 

Der er blevet monteret fire thrusters på AUV’en til den fremadrettede bevægelse, og den 

samlede kraft skal derfor deles med fire for at få kraftkravet for hver enkelt thruster, 

samt ganges med 2, da hver thruster er vinklet 45˚ og derfor kun vil yde halvdelen af 

kraften fremad: 

» ½ 

» ½ 

= 524.7 # 

= 

Y 

N;MNP » ½ 

4 

Det vil sige at hver thruster skal kunne yde 262.4 N. 

∙ 2 = 262.4 # 

∙ 2 (9.61) 

9.5 FEA grundramme 

Til AUV’en er der blevet udarbejdet to FEA’er på den øverste ramme. Dette gøres for at 

vurdere om det valgte profil kan håndtere de belastninger som det bliver udsat for. De to 

simuleringer der er blevet udarbejdet er: 

• Test ved løft af AUV vha. løftekrog 

• Tryktest af rammeprofilerne ved 30 meters dybde 

I testen indgår der to materialer: 

• Aluminium 6061 

• High Density buoyance material


here. 

Aluminiummet bliver brugt i rammeprofilerne og har følgende mekaniske data: 

Materiale Aluminium 

Generelt 

Densitet 2710 

Flydespænding 115 MPa 

Maksimal trækstyrke 310 MPa 

Stress Elasticitets modul 69.9GPa 

High Density buoyance material bliver brugt i flydeelementet. De mekaniske data for 

High Density buoyance material er fundet gennem producenten Divinycell, og er: 

Materiale High Density buoyance material 

Generelt 

Densitet 200 

Flydespænding - 

Maksimal trækstyrke 71 MPa 

Stress Elasticitets modul 0.31 GPa 

Ved alle simuleringerne er meshet blevet opsat ud fra følgende: 

Mesh indstillinger 

Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0.02 

Min. Element Size (fraction of avg. size) 0.2 

Grading Factor 1.5 

Max. Turn Angle 60 deg 

Create Curved Mesh Elements Yes 

Side 95


Side 96 

Use part based measure for Assembly mesh Yes 

9.5.1 Løft simulering 

Den første simulering der blev udført på grundrammen, var en test af dens holdbarhed 

når AUV’en bliver hejst i løftekrogen. Dette gøres for at sikre at AUV’en kan bjærges i 

forbindelse med fx service. 

9.5.1.1 Opsætning 

Simuleringen er blevet udført med følgende opsætning. 

Figur 75 På billedet ses at der er blevet påført fem kræfter på rammen, hvor fire af dem er vægten af AUV’en, 

markeret med rød cirkel og den sidste er tyngdekraften markeret med grøn. Selve rammen er blevet constrainet i øjet 

på løftekrogen, markeret med blå. 

De fire kræfter der simulerer vægten af AUV’en er blevet bestemt ud fra en vægt på 

290kg. Dette er højere end hvad selve AUV’en uden ramme vejer, men dette gøres for 

at simulere vand der ligger på konstruktionen idet den bliver hejst fri samt i tilfælde af 

at anti foulingen ikke virker, og at der derfor er blevet dannet et lag biofouling på AUV. 

Hver kraft er derfor blevet tildelt 700 N hver. Selve flydeelementet indgår også i 

simuleringen, men bliver ikke vist da det er rammen der bliver simuleret på, men den 

har stadig indflydelse på rammen. 


Resultatet af Von Mises viser den maksimale spænding der opstår i rammen ved løft. 

FEA gav følgende resultater for Von Mises: 

Tabel 7 Resultatet for Von Mises ved FEA simuleringen af rammen ved løft. Resultaterne viser maksimale spænding 

der opstår i rammen. 

Von Mises 

Maksimum 23.38 MPa


here. 

Figur 76 På billedet ses en visualisering af spændingsfordelingen i rammen ved løft. De største spændinger opstår 

ved overgangen fra rammen til løftekrogen. 

Da aluminiummet har en flydespænding på 115 MPa, vil rammen kunne holde til at 

løfte AUV’en. Dette kan også ses på resultatet for Safety Factor. 

Displacement viser den maksimale deformation som rammen bliver udsat for ved løft. 

FEA gav følgende resultater for displacement. 

Tabel 8 Resultatet for displacement ved FEA simuleringen af rammen ved løft. Resultaterne viser maksimale 

deformation der opstår i rammen. 

Displacement 

Maksimum 0.2288 mm 

Det vil sige at når AUV’en bliver løftet vil rammen deformere sig 0.228 mm i forhold 

til dens udgangspunkt. 

Safety Factor er en indikation af hvor tæt en konstruktion er på at nå sit flydepunkt. 

Hvis Safety Factor falder til under 1 vil der være varige deformationer i konstruktionen. 

FEA gav følgende resultater for Safety Factor. 

Tabel 9 Resultatet for Safety Factor ved FEA simuleringen af rammen ved løft. Resultaterne viser den minimale 

Safety Factor der er i rammen. 

Safety Factor 

Minimum 4.92 

9.5.2 Tryk simulering 

Denne simulering blev udført for at kontrollere at profilet vil kunne klare trykket på 30 

meters dybde. Rammen vil være lufttæt, og derfor kun fyldt med luft. Ved 30 meters 

Side 97


dybde er der et tryk på 4 atm, men da vi har luft inde i rammen, vil det svare til at der på 

rammen kun ydes et tryk på 3 atm. 

9.5.2.1 Opsætning 

Denne simulering blev opsat ved at der på alle overflader af rammen blev påført et tryk 

på 3 atm, eller 0.304 MPa, som det ses på Figur 77. Rammen er constrainet med en 

fixed constrain på en linje, se FIGUR samt en overflade der er frictionless constrain. 

Dette gøres for at frihedsgraden for rammen bliver så stor som muligt. Til denne 

simulering er flydematerialet ikke med i simuleringen. 

Side 98 

Figur 77 På billedet ses fordelingen af kræfter i simuleringen. Hver kraft har en størrelse på 0.304 MPa. 

Figur 78 Billedet viser placeringen af den fixed constrain samt den frictionless constrain der bruges i simuleringen. 


Resultatet af Von Mises viser den maksimale spænding der opstår i rammen ved 30 

meters dybde. FEA gav følgende resultater for Von Mises: 

Tabel 10 Resultatet for Von Mises ved FEA simuleringen af rammen ved 30 meters dybde. Resultaterne viser den 

maksimale spænding der opstår i rammen. 

Von Mises 

Maksimum 25.58 MPa


here. 

Figur 79 På billedet ses en visualisering af spændingsfordelingen i rammen ved 30 meters dybde. De største 

spændinger opstår ved profilernes rundinger. 

Displacement viser den maksimale deformation som rammen bliver udsat for ved 30 

meters dybde. FEA gav følgende resultater for displacement. 

Tabel 11 Resultatet for displacement ved FEA simuleringen af rammen ved 30 meters dybde. Resultaterne viser den 

maksimale deformation der opstår i rammen. 

Displacement 

Maksimum 0.02171 mm 

Safety Factor er en indikation af hvor tæt en konstruktion er på at nå sit flydepunkt. 

Hvis Safety Factor falder til under 1 vil der være varige deformationer i konstruktionen. 

FEA gav følgende resultater for Safety Factor. 

Tabel 12 Resultatet for Safety Factor ved FEA simuleringen af rammen ved 30 meters dybde. Resultaterne viser den 

minimale og maksimale Safety Factor der er i rammen. 

Safety Factor 

Minimum 4.5 

9.5.3 Delkonklusion på FEA 

Ud fra resultaterne fra de to simuleringen kan de konkluderes at rammen vil kunne 

holde til at løfte AUV’en samt modstå trykket på 30 meters dybde. Det skal dog nævnes 

at der ved trykket fx ikke er taget i betragtning af rammen samtidig med trykket også 

bliver udsat for træk fra AUV’ens vægt samt strømninger. Dette vil kunne have en 

indflydelse på om hvorvidt rammen kan holde til belastningerne. 

Side 99


Side 100


here. 

10 Diskussion 

Gennem udarbejdelsen af denne rapport er der blevet foretaget forskellige valg med 

hensyn til konstruktionen af AUV’en. I dette afsnit vil der blive diskuteret nogle af de 

valg der er foretaget i løbet af projektet. 

Ifølge DNV-OS-J101 normen skal fundamenterne være 100% rene, før man kan se bort 

fra sikkerhedsfaktoren på 50%. Men der kan stilles spørgsmålstegn ved, hvornår det 

anses at et fundament er 100% rent. Allerede under fundamentets transport fra fabrikken 

og ud til montagestedet, kan der komme urenheder på overfladen, og der kan her 

diskuteres om fundamentet er 100% rent før den er sat i vandet. Når fundamentet er sat i 

vandet, vil der allerede efter en time være dannet et tyndt lag af microfouling, da dette 

anses for at være et tilstrækkeligt lag, skal sikkerhedsfaktoren tillægges. 

Gennem projektafgrænsningen var der blevet besluttet at se bort fra afrensningen af 

biofoulingen på boatlandingen samt j-tubes, det kan dog diskuteres om der kan ses bort 

fra dette, da et lag af biofouling på disse områder, vil ændre den kraft de bliver påvirket 

med. Kraften på disse objekter vil blive overført til resten af fundamentet, og derved 

stiger den totale kraftpåvirkning også. 

Ved valget af renseredskabet, er der lavet et pointskema, hvor de forskellige 

renseredskaber har fået tildelt et antal point, hvor den med det højeste point var bedst. 

Her var det så ultralyd, som fik flest point. Dette renseredskab blev dog ikke valgt, da 

dette ikke ville opfylde studieordningen. 

I projektet er der blevet konstrueret en gearkasse for at få den valgte motor ned i 

omdrejninger. Der findes dog et standard planetgear, som kan nedgeare til de ønskede 

omdrejninger. Dette planetgear har samme størrelse, som det valgte planetgear i 

projektet, dog med en større nedgearing. Dette fabriksgear er dog ikke blevet benyttet, 

da studieordningen foreskriver at der i dette projekt skal være konstrueret et gear. Var 

planetgearet, med den tilstrækkelige nedgearing blevet valgt, kunne man undgå at skulle 

specialfremstille en ny gearkasse, som ville øge omkostningerne. 

Ved valg af thrusterne er der er blevet lavet fejl i overslagsberegningerne. I 

overslagsberegningerne var der fundet frem til at hver thruster skulle kunne yde 30.5 N 

for at AUV’en kunne sejle med den ønskede hastighed. Ved efterberegning er der 

kommet frem til at hver thruster skal kunne yde 262 N, og derfor er de valgte thrusters 

ikke tilstrækkelige, da de maksimalt kan yde 55 N. Dette har en enorm betydning for 

AUV’ens udformning da thrusterne ville optage meget mere plads på AUV’en, og 

derudover skal der undersøges om der findes rem-driven thrusters på markedet som kan 

levere denne kraft. Større thruster betyder også at energibehovet øges, og derfor kan det 

valgte batteri, der bruges til transport mellem fundamenterne, måske ikke levere 

tilstrækkeligt energi. Et batteri der kan levere den krævet energi vil øge både vægten og 

størrelsen på AUV’en. 

Det konstruerede gear har en sikkerhedsfaktor på 1.5. Denne sikkerhedsfaktor er blevet 

bestemt ud fra undervisningen i maskinkonstruktion. Dette er lavt, og det kan 

diskuteres, hvilke konsekvenser det vil medføre. Det vurderes at et brud i tandhjulene 

Side 101


ikke vil have fatale konsekvenser, da tandhjulene ikke driver noget som kan falde ned 

over mennesker, eller forvolde andet skade, da akslen der er forbundet til motoren blot 

ville dreje rundt. 

Desuden er der beregnet en sikkerhedsfaktor på grundrammen vha. FEA, hvor der er 

lavet en tryktest. Testen er brugt til at vise det ikke er nødvendig at fylde rammen med 

vand, da den godt kan modstå 30 meters vandtryk uden at RHS-profilerne implodere. 

Selvom der er opnået en sikkerhedsfaktor på 4.5 kan det diskuteres om dette er 

tilstrækkelig, da der i testen ikke er taget højde for at der er en masse udstyr som 

hænger under grundrammen, og derfor påvirke rammen yderligere. 

Side 102


here. 

11 Konklusion 

Der er mange faktorer der skal tages i betragtning, når en AUV til afrensning af 

fundamenter skal konstrueres, da fundamenternes udformning variere fra park til park. 

Det er derfor svært at udforme en AUV som kan indsættes ved alle vindmølleparker. I 

dette projekt er der taget udgangspunkt i en så svær cylindrisk monopile som muligt, da 

det vurderes at en AUV som kan afrense fundamentet i projektet også vil kunne bruges 

ved mere simple fundamenter. 

AUV’en lever op til de krav der blev stillet, både til udformning og funktionalitet. Dette 

gør den ved at bruge cavitationblasting til afrensning af større områder mens den til 

snævre områder vil bruge robotarmene. Dog skal der laves ændringer på thrusterne, 

grundet fejlberegningen. 

Grundet hastigheden hvormed at biofoulingen sætter sig på fundamentet, er det blevet 

konkluderet at det ikke er muligt for AUV’en at kunne holde fundamenterne 100 % fri 

for biofouling. Den vil fungere optimalt til afrensning, og derved minimere mængden af 

biofouling, og på sigt kunne ændre DNV normen. 

AUV’en vil dog ikke være den mest optimale løsning til afrensning af biofouling på 

fundamenterne. Her vil ultralyd være mere optimalt, da den vil kunne forebygge 

biofouling, og derved undgå at fundamentet skal renses ved hjælp af en AUV. Dette 

betyder dog ikke at AUV’en ikke vil kunne anvendes til afrensning af fundamenter, men 

at det i stedet for at blive tilknyttet en vindmøllepark, vil den i stedet kunne bruges af 

firmaer som fx SubC Partners til at undgå at skulle bruge dykkere, til afrensning af 

fundamentet, når de skal udfører reparationer osv. Samtidigt skal der ikke bruges en 

operatør til afrensningen, da AUV’en vil kunne være forprogrammeret inden afgang og 

derved blot skal sættes i vandet. Dette ville dog kræve nogle ændringer, som fx at det 

fra skibet skal være muligt at monitorer og ændre i programmeringen, imens at AUV’en 

afrenser fundamentet. 

Opsummeret kan der konkluderes at AUV’en vil kunne bruges som en 

grundudformning, men at en AUV ikke vil være optimalt til at holde fundamenter 

fuldstændigt rene. Den vil i stedet være mere optimalt som et supportværktøj for 

offshore firmaer som fx SubC Partners. Den vil dog kunne anvendes til at ændre på 

normen hvis det vurderes at dette er tilstrækkeligt, da den vil kunne afrense fundamentet 

optimalt. 

Side 103


Side 104


here. 

Kildeliste 

1. Hornsrev. [Online] [Citeret: 12. 10 2012.] 

http://www.hornsrev.dk/Miljoeforhold/pdf/Kap_1.pdf. 

2. Miljøforhold. Hornsrev. [Online] 

http://www.hornsrev.dk/Miljoeforhold/pdf/Kap_1.pdf. 

3. Infomations samtaler. Andersen, Klaus. Esbjerg : Klaus Andersen, 2012. Rambøll. 

4. Marine Biofouling consequences. [Online] [Citeret: 8. 9 2012.] 

www.touchbriefings.com/pdf/1736/CET_tech.pdf. 

5. Biofouling. Biofouling. [Online] [Citeret: 17. 9 2012.] 

http://en.wikipedia.org/wiki/Biofouling. 

6. Ned Marine Introduktion. [Online] [Citeret: 11. December 2012.] 

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=z19NVex7b9E. 

7. Rambøl, Klaus Andersen -. Introduktion til offshore vindmøllekonstruktioner. 

8. Energy, Claus Fridtjof Christensen DNV Wind. 

9. Railkin, Alexander I. MARINE BIOFOULING - Colonization Processes and 

Defenses. s.l. : CRC PRESS, 2004. 0-8493-1419-4. 

10. Bott, T. Reg. Industrial Biofouling. s.l. : Elsivier, 2011. 978-0-444-53224-4. 

11. Railkin, Alexander I. MARINE BIOFOULING - Colonization Processes and 

Defenses. s.l. : CRC PRESS, 2004. ISBN: 0-8493-1419-4. 

12. [Online] [Citeret: 12. 10 2012.] http://www.vosprodect.com/en/vpiinfo/picture_gallery/i_or_jtube_entry_pictures/. 

13. 4 Offshore. [Online] [Citeret: 12. 10 2012.] 

http://www.4coffshore.com/windfarms/substation-barrow-substation-sid1.html . 

14. EnBW. [Online] [Citeret: 11. December 2012.] 

http://www.enbw.com/content/de/windkraft_offshore/baltic1/bautagebuch/originalbilde 

r/05_TP_in_Rostock.jpg. 

15. Vadehavets Formidlerforum. Tidevand. vadehav.dk. [Online] [Citeret: 12. 

september 2012.] http://www.vadehav.dk/om-vadehavet/artikler---aarets-gang-ivadehavet/tidevand.aspx. 

16. HornsRev. www.Hornsrev.dk. [Online] [Citeret: 26. 09 2012.] 

http://hornsrev.dk/horns_rev/vandforhold.htm. 

17. 4coffshore. www.4coffshore.com. [Online] [Citeret: 25. 09 2012.] 

http://www.4coffshore.com/offshorewind/. 

18. krak. krak søkort til ipad. 

Side 105


19. Fenn, Andrew. besøg på subC i Esbjerg. Esbjerg, 30. 10 2012. 

20. Ocean Explorer. [Online] [Citeret: 12. September 2012.] 

http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/08auvfest/background/auvs/media/solar_auv 

.html. 

21. Roboteksperten. Roboteksperten. [Online] [Citeret: 17. September 2012.] 

http://www.roboteksperten.dk/roomba-tilbehor/15-irobot-ladestation.html. 

22. Nettilslutning af havmølleparker . Energinet. [Online] [Citeret: 17. September 

2012.] http://energinet.dk/DA/ANLAEG-OG-PROJEKTER/Generelt-omelanlaeg/Sider/Nettilslutning-af-havmoelleparker.aspx. 

23. Søfartsdirektorat Norge. [Online] [Citeret: 18. September 2012.] 

http://www.sjofartsdir.no/PageFiles/8210/Petter%20Hasle%20-%20Clean%20Hull.pdf . 

24. Armada's Underwater Hull Cleaning Brushes. Armadahull. [Online] [Citeret: 18. 

September 2012.] http://www.armadahull.com/hullcleaners.html. 

25. Hydrojetting. Triton Diving . [Online] [Citeret: 18. September 2012.] 

http://www.tritondivingservices.com/hydrojetting.html. 

26. [Online] [Citeret: 18. September 2012.] 

http://www.skcm.nl/skcm/sites/site31/download/31_1498.pdf . 

27. Seanic. [Online] [Citeret: 3. 10 2012.] http://www.seanicusa.com/index.php/rentaltooling/item/61-cavitation-blaster. 

28. Den Store Danske . [Online] [Citeret: 3. 10 2012.] 

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Fluid_dynamik/kavi 

tation. 

29. Kavitation. [Online] [Citeret: 3. 10 2012.] http://billigpropel.dk/articles/kavitation- 

5/. 

30. Cavitation Tech. [Online] [Citeret: 3. 10 2012.] 

http://cavitationtechnology.com/da/our-product/jet-cavitation-series. 

31. MCPS Limited. [Online] [Citeret: 19. September 2012.] 

http://www.mcpsltd.com/usaf.html. 

32. Sounds Clean. Indutstry, Ship Building. 4, Ship Building Indutstry, Årg. 5, s. 22. 

33. Underwater Systems Laboratory. [Online] [Citeret: 18. 9 2012.] 

http://www.ee.cityu.edu.hk/~control/demo/uwrobot/underrobot.html. 

34. Gyldendal. Azimut-thruster. Den Store Danske. [Online] [Citeret: 18. 09 2012.] 

http://www.denstoredanske.dk/Bil,_b%C3%A5d,_fly_m.m./S%C3%B8fart/Sejlskibe_o 

g_mindre_b%C3%A5de/azimut-thruster?highlight=Thruster. 

35. Azipod thruster. [Online] [Citeret: 12. December 2012.] 

http://marineinsight.com/wp-content/uploads/2010/12/azipod_cz_thruster_large.jpg. 

Side 106


here. 

36. Ø. Krøvel, R. Nilssen, S. E. Skaar, E. Løvli1, N. Sandøy2. Design of an 

Integrated 100kW Permanent Magnet Synchronous Machine. [Online] 

37. OpenROV. [Online] [Citeret: 10. December 2012.] 

http://openrov.com/forum/topics/brushlessmotors?commentId=6365107%3AComment%3A19610. 

38. Yachtforums. [Online] [Citeret: 10. December 2012.] 

http://www.yachtforums.com/forums/attachments/technicaldiscussion/12249d1142217544-rim-driven-propellers-eps-jet-jpg. 

39. Aussie Magnets. [Online] [Citeret: 31. 10 2012.] 

http://aussiemagnets.com.au/magnets/Rare-Earth-%28Neodymium%29/. 

40. Wikipedia. [Online] [Citeret: 31. 10 2012.] http://en.wikipedia.org/wiki/Rareearth_magnet. 

41. Den store danske. [Online] [Citeret: 31. 10 2012.] 

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elektromagnetisme, 

_elektron-_og_ionoptik/elektromagnet. 

42. Hindsbo Magneter. [Online] [Citeret: 31. 10 2012.] 

http://www.magneter.dk/magnettyper/magnetvaerktoj/elektromagnet.html. 

43. Wikipedia. [Online] [Citeret: 1. 11 2012.] 

http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_pump. 

44. New Launches. [Online] [Citeret: 1. 11 2012.] 

http://www.newlaunches.com/archives/the_wallclimbing_robot.php. 

45. Aluminium Danmark. Aluminium Danmark. Guidelines for choosing alloy and 

heat-treatment. [Online] [Citeret: 17. December 2012.] 

http://www.alu.dk/videnbaser/modul/A00239.htm. 

46. Alumeco. Mekaniske værdier for aluminium valsede og pressede produkter. 

[Online] [Citeret: 17. December 2012.] http://www.alumeco.dk/Skibe-ogoffshore/Tekniske-data.aspx. 

47. offshore-technology. [Online] [Citeret: 4. Dcember 2012.] http://www.offshoretechnology.com/contractors/rovs/eca-robotics/eca-robotics4.html. 

48. Wave Sentenal Nozzle Trials on the Roving Bat. [Online] [Citeret: 4. Dcember 

2012.] http://www.youtube.com/watch?v=gFOhzjdpmU4 . 

49. METAL, ab. Aluminium. Aluminium.dk. [Online] [Citeret: 26. 11 2012.] 

http://aluminium.dk/da/aluminium. 

50. Wikipedia. [Online] 

http://da.wikipedia.org/wiki/Sp%C3%A6ndingsr%C3%A6kken. 

51. Matek, Roleff. Roleff Matek S 706. 20. 2012. 

Side 107


52. —. Roleff Matek S738. 20. 2012. 

53. —. Roleff Matek S 52. s.l. : 20, 2012. 

54. Wikipedia. Drag coefficient. [Online] 

http://en.wikipedia.org/wiki/Drag_coefficient. 

55. Unisense. Seawater and Gases. [Online] [Citeret: 05. December 2012.] 

http://www.unisense.com/files/PDF/Diverse/Seawater%20&%20Gases%20table.pdf. 

56. Mandø, Mathias. November 2012. 

Side 108

Bilag 

Alle de listede bilag er vedlagt på den medfølgende CD. 

1. Hastighedskurver fra Rambøll 

2. Integrated Thruster (Thruster data) 

3. Batteriberegning 

4. Akseltætninger G20X26X4 

5. Akseltætninger G25X32X4 

6. Caviblaster 

7. Seeger låsering SP30 fjederstål 

8. Planetery Gear DC Motors 25W – 500W 

9. Intelligent Gyro Compass 

10. Micron DST Sonar 

11. Subsea Li-Ion Powerpack 1.6 kWh 

12. MicronNav 

Appendix 

1) FEA – Hejse test 

2) FEA – Tryk test 

3) CAD Mappe med samlet AUV konstruktion 

4) Arbejdstegning – Gearkasse beslag 

5) Arbejdstegning – Indgangsaksel 

6) Arbejdstegning – Motor beslag 

7) Arbejdstegning – Samling af thruster 

8) Arbejdstegning – Udgangsaksel 

Bilag 

Side 109

afrensning af offshore vindmøllefundamenter - Offshoreenergy.dk

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?