Kossel_studienarbeit.pdf 1.4 MB - Institut für Strömungsmechanik ...

eine Hauptrichtung verteilt. MITSUYASU führt bei der cos 2s -Methode zusätzlich einen
Spreading-Parameter s ein, der eine Funktion der Wellenfrequenz und der Windgeschwindigkeit
ist.
Liegen keine gemessenen Spektren vor, kann ein zweidimensionales Seegangs-
der Hauptseegangsrichtung
spektrum generiert werden unter Verwendung des cos 2s -Ansatzes und der Annahme,
dass die Verteilung der Seegangsenergie durch ein JONSWAP-Spektrum realistisch
beschrieben werden kann. Notwendige Angeben sind dann lediglich die signifikante
Wellenhöhe H s , die Peakperiode T p sowie die Festlegung
und der Spreading-Parameter s.
2.2 Seegangslastermittlung
Sind die charakteristischen Abmessungen der Strukturkomponenten klein im
Vergleich zur Wellenlänge ( Durchmesser D / Wellenlänge L < 0,2), lassen sich kaum
Veränderungen der Welle beobachten, wenn diese durch die Struktur läuft. Die
Struktur kann damit als hydrodynamisch transparent angesehen werden.
Die Berechnung der Lasten bei hydrodynamisch transparenten zylindrischen
Strukturen erfolgt mit der MORISON-Gleichung als Überlagerung von Widerstandsund
Trägheitslasten:
f
2
πD
∂u
= Cm⋅ρ⋅ + Cd
⋅ρ⋅
D u u
4 ∂t
mit: C m Trägheits-, C d Widerstandsbeiwert, D Zylinderdurchmesser, ρ Fluiddichte
Für beliebig im Raum orientierte zylindrische Bauteile ergibt sich die Belastung aus
den senkrecht zur Zylinderachse wirkenden Geschwindigkeitskomponenten v N und
Beschleunigungskomponenten
∂v
N
∂ t
.
v N = (v Nx , v Ny , v Nz ) T ergibt sich aus dem Vektor der Orbitalgeschwindigkeiten
v = (u, v, w) T und dem Einheitsvektor in Richtung der Zylinderachse e t .
e t
⎛sin
ϕ⋅cosϑ⎞
⎜ ⎟
= sin ϕ⋅sin
ϑ
⎜
⎝ cos ϕ ⎟
⎠
mit: φ Winkel mit der Z-Achse, ϑ Winkel mit der X-Achse
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