Ringing-fenomenet

Usikkerheten om at dette også ville inntreffe på Draugen-plattformen førte til en hektisk aktivitet både hos operatøren Shell og Norwegian Contractors som bygde plattformen.

ringing-fenomenet,

Enkelt sagt er ringingeffekten svingninger som oppstod i strekkstagene på Heidrun ved store og ujevne bølgebelastninger. For Heidrun var det strekkstagene som var utfordringen, men for Draugen var bekymringen at ringing skulle føre til utbøyninger av plattformskaftet med økte belastninger i betong og armering som resultat. Støpingen av Draugenskaftet ble faktisk stoppet mens man ved hjelp av modellforsøk undersøkte hvor viktig ringingeffekten kunne være.

En litt mer omfattende og teknisk beskrivelse er at ringing er en ikke-lineær effekt. Den oppstår på grunn av steile bølger som treffer de vertikale flatene på en konstruksjon. Det er en kortvarig reaksjon som særlig påvirker den såkalte skvalpesonen (området som veksler mellom å være både under og over vann). Siden de målte svingningene minnet om den effekten man får hvis man slår på en kirkeklokke ble dette derfor kalt ringing.[REMOVE]Fotnote: Intervju med Eivind Wolff, NCs prosjektdirektør for Draugen-prosjektet Den hydrodynamiske mekanismen som forårsaker ringing er fortsatt ikke fullt ut forstått og modellforsøk anbefales derfor fremdeles for å bestemme ringing-lasten.

ringing-fenomenet, mars 1993

Det ble satt i gang modellforsøk av Draugen ved Marinteknisk laboratorium i København. Som følge av det som hadde framkommet om Heidrun hadde man gjort flere beregninger for å prøve å simulere hva som kunne skje med Draugen som allerede var kommet svært langt med byggingen. Øverst på den slanke søylen som utgjorde plattformskaftet er det et overgangsstykke som går fra en sirkel til et kvadrat som medfører at det blir fire store rette flater over sjøspeilet inn mot plattformdekket. Modell-forsøkene viste at når en høy bølge (hundreårsbølgen) traff en slik flate fikk bæreskaftet et ekstra smell som ga ekstreme krefter nedover i konstruksjonen, med inntil 70% overskridelse av det som var beregnet.[REMOVE]Fotnote: Intervju med Eivind Wolff, NCs prosjektdirektør for Draugen-prosjektet. Av Finn Harald Sandberg, Norsk Oljemuseum. 

ringing-fenomenet, storm

For Draugen løste man det umiddelbare problemet med å forlenge den sirkulære delen av skaftet med 4 meter slik at de store flatene ble mindre påvirket av høye bølger. I tillegg fikk man også forbedret et annet problem, nemlig bølgeslag oppunder dekk.

Det viste det seg at den forventede effekten var mindre enn man fryktet etter de første testene på Heidrun-modellen av to grunner:

1. A) Effekten av ringing reduseres ved større dimensjoner. En modell vil derfor gi mye større utslag enn en fullskala konstruksjon. Dette skyldes hovedsakelig at det er umulig å simulere den reelle hastigheten på sjokkbølger i modellforsøk.
2. B) Effekten på en sylinder eller konisk tårn vil også bli mindre siden bølgene treffer på en mindre flate (blir mindre for mindre diametere) enn på en rett flate slik deler av de bærende konstruksjonene på Heidrun er utformet. I tillegg har Heidrun fire bæreskaft som gir en større effekt enn ett skaft slik som på Draugen[REMOVE]Fotnote: Intervju med Torvald Sande. Abv Finn Harald Sandberg, Norsk Oljemuseum. 

I påvente av resultatene hadde støpingen av bæreskaftet på Draugen blitt stanset i tre måneder. Siden den planlagte ferdigstillelsen av betongunderstellet ikke var kritisk, ble ikke tiden et problem. Verre var det med kostnadene for de endringene som måtte gjøres. Ikke bare ble det økt behov for stål og betong, men også den innvendige utrustningen av skaftet ble påvirket av den økte høyden.

Kilder:
Kumar, A. & Kim, C. H.  (2002). Ringing of Heidrun TLP in High and Steep Random Wave. International Journal of Offshore and Polar Engineering vol 12, no 3.

Fames, K. (1996).  Computer Efficient Ringing Analysis of the Heidrun TLP. Paper presentert på Sixth International Offshore and Polar Engineering Conference, 26-31 May. Los Angeles, California, USA.

Ringing er beskrevet å være «transient», det vil si at responsen øker svært raskt og avtar deretter noe langsommere avhengig av dempingen i svingningene.. Svingningene skyldes en krsftig lastimpuls. Lasten virker som en slamminglast (samme virkning som et hardt slag) men det er ikke det samme som forårsakes av luft ved sjokkbølger (fly som bryter lydmuren f.eks.). Virkningene vil komme mest under ekstremverdier – som for eksempel hundreårsbølger – selv om de også bidrar til utmatting. Ringing har ikke vesentlig betydning for utmatting siden kraftige ringingepisoder er sjeldne. Næss, A. & Moan, T. (2013) Stochastic Dynamics of Marine Structures.