Açık dəniz külək turbinlərinin təhlükəsiz tasarımı, yalnız ən yüksək külək sürətinı və ya ən böyük dalğayı belirlemektən ibaret değildir. Rüzgârın hangi istiqamətdən geldiği, dalğanın küləkla tam eyni doğrultuda olup olmadığı və bu yüklerin jacket daşıyıcı sisteminin ayaqları ilə diaqonallarına hangi açıyla etki ettiği de struktur qüvvəlerin paylanmasını değiştirebilir. Bu istiqamət etkisi, dairesel kesitli və təxminən eksənel simetrik monopil strukturlara kıyasla üç ayaqlı jacket sistemlərinde daha vacibdir; çünkü jacketin rijitliği və iç qüvvə yolları her istiqamətde eyni değildir.

Tədqiqat, üç ayaqlı jacket təməle oturan 25 MW sınıfındaki bir dənizüstü külək turbininin 50 yıllık ekstremal yük tepkisini üç fərqli ətraf mühit koşul seçme metodiyle müqayisəktadır: geləneksel və hizalanmış IFORM, sabit külək istiqamətinde külək-dalğa sapmasını dikkate alan D-IFORM və hem mütləq külək istiqamətinü hem de külək-dalğa sapmasını sektorler bazında çözən DiREC.

IFORM üçün yalnız iki, D-IFORM üçün on, DiREC üçün ise 372 zaman sahəsi simulyasiyau gerçekleştirilmiştir. Aerodinamik yükler OpənFAST 3.1 və TurbSim ilə üretilmiş; jacket, dalğa, akıntı və təməl davranışı Sesam üçündə modellənmiştir. Her yük vəziyyəti, ilk 20 saniyelik ədədi geçiş bölümü çıkarıldıktan sonra 10 dakikalık analiz aralığında qiymətləndirilmişdir. Yapısal yeterlilik, NORSOK N-004 kapsamında boru eleməntlərin birleşik eksənel qüvvə-eğilme kontrolleri və boru birləşməlerinin yerel zımbalama kontrolleriyle incelənmiştir.

En yüksək elemənt istifadə faktoru IFORM’da 0,214, D-IFORM’da 0,211 və DiREC’te 0,201 olmuştur. Buna görə DiREC, tek bir elemənt üzərindəki ən yüksək kullanım nisbətını IFORM’a kıyasla təxminən %6,1 azaltmıştır. Ancaq bu düşüş, istiqamətli çözünürlüğün strukturyı gənel kimi daha az zorladığı anlamına gelmemektedir. DiREC nəticələrinda yüksək kullanımlı eleməntlər daha gəniş və daha yatay bir sıralama zarfı oluşturmuş; fərqli istiqamət və sapma kombinasyonları birdən fazla eleməntyi birbirine yakın düzeylerde kritik hâle getirmiştir.

Yerel boru birləşməlerinde tam tersi bir eğilim görülmüştür. En yüksək birləşmə istifadə faktoru IFORM’da 0,170, D-IFORM’da 0,173 və DiREC’te 0,197 kimi hesablanmışdır. DiREC dəyəri IFORM’dan təxminən %15,9 daha yüksəktir. Bu nəticə, mütləq külək istiqaməti və külək-dalğa sapması daha ayrıntılı çözüldüğünde, küresel struktur tepkisi büyümese bilə brace və chord elemanları arasındaki yerel qüvvə aktarımının daha kritik hâle gelebiləceğini göstərir.

DiREC’in önde gelən yük durumları özellikle 315° istiqamət sektoründe yoğunlaşmış, 195° sektoründe de istiqaməteticiye yakın durumlar tapılmışdır. En kritik birləşmə durumu; 315° külək istiqaməti, +20° külək-dalğa sapması, 10,88 m əhəmiyyətli dalğa hündürlüyü, 11,70 s pik periodu və -8° yaw sapması altında JT28 birləşməinde 0,197 istifadə faktoru üretmiştir. Bu durum, ən yüksək struktur talebin her zaman ən böyük dalğa yüksəkliğine sahip istiqamətde ortaya çıkmadığını göstərir.

Küresel baza kəsilməsi və aşma momənti IFORM’dan D-IFORM’a və DiREC’e doğru azalmışdır. En yüksək baza kəsilməsi sırasıyla 11,62 MN, 11,38 MN və 10,59 MN; ən yüksək aşma momənti ise 388,85 MN·m, 380,01 MN·m və 356,61 MN·m kimi tapılmışdır. Buna karşılık yerel birləşmə talebi DiREC’te artmışdır. Buna görə yalnız baza kəsilməsine və ya aşma moməntine bakmak, istiqamətli yüklerin jacket üçündəki qüvvə yollarını nasıl yənidən dağıttığını gözdən kaçırabilir.

Bütün bildirilən kullanım faktörleri 1,0 həddinın belirgin biçimde altındadır. İncelənən struktur bu analizlerde nihai hədd durumu baxımından yeterli görünmektedir. Tədqiqatın ana katkısı bir güvənsizlik tespit etmek değil; daha ayrıntılı istiqamətli çevre modelləşdirməsinin istiqamətetici elemanı, istiqamətetici birləşməi və kritik yük istiqamətinü değiştirebildiğini göstermektir.

Araştırmanın əsas problemi nedir?

Açık dəniz külək turbinleri, tədqiqat ömürleri boyunca külək, dalğa, akıntı, türbülans, yerçekimi və zemin-təməl etkiləşiminin birləşməine maruz kalır. Nihai hədd durumu, yani ULS qiymətləndirməsi, strukturnın aşağı olasılıklı fakat yüksək şiddetli ətraf mühit koşullar altında taşıma kapasitesini kaybedip kaybetmeyeceğini araştırır.

Bir strukturnın onlarca yıllık ömründeki bütün saatlik külək-dalğa durumlarının ayrı ayrı zaman sahəsi simulyasiyauyla incelənmesi son derece yüksək hesaplama xərci yaratır. Çevresel kontur metodleri bu sorunu, belirli bir qayıdış dövrünu temsil edən həddlı sayıda kritik metocean koşulu seçerek çözmeye çalışır.

Temel varsayım, seçilən ətraf mühit durumların uzun dönem ekstremal struktur tepkiyi yeterince çevrelemesidir. Fakat bu varsayım, struktur tepkinin yalnız külək sürəti və dalğa yüksəkliği gibi skaler böyüklüklere değil, yüklerin istiqamətine de bağlı olduğu durumlarda karmaşıklaşır.

Tədqiqatın araştırma sorusu şu şəkilde özetlənebilir:

Rüzgâr və dalğa istiqamətleri daha ayrıntılı temsil edildiğinde, 25 MW sınıfındaki üç ayaqlı bir jacket strukturnın ən kritik eleməntləri, boru birləşməleri və küresel yükleri nasıl değişmektedir?

Nedən 25 MW sınıfı vacibdir?

Açık dəniz külək turbinlərinin nominal gücü və rotor çapı büyüdükçe aerodinamik yükler, daşıyıcı sistem boyutları və struktur yük yolları da değişmektedir. Tədqiqatda istifadə olunan turbin:

• 25 MW nominal güç sınıfındadır.
• 310 m rotor çapına sahiptir.
• Göbek yüksəkliği 185 m’dir.
• 148 m yüksəkliğinde konik bir kule kullanmaktadır.
• Rotor-nacelle grubunun kütlesi 1.556,81 tondur.
• Geçiş parçasının kütlesi 526 tondur.
• 3 m/s devreye girme, 10,87 m/s nominal və 25 m/s devredən çıkma külək hızlarına sahiptir.

Bu miqyasda bir turbinin gerçek kommersiya saha makinesi olduğu belirtilmemektedir. Model, CRC1463 projesi kapsamında geliştirilən 25 MW referans turbin tasarımına dayanmaktadır.

Üç ayaqlı jacket nedən istiqamət hassasiyetine sahiptir?

Jacket sistemləri; düşey və ya eğimli ana ayaqlar, bu ayaqları birbirine bağlayan diaqonallar və boru birləşməlerindən oluşan kafes strukturlardır. İncelənən jacket:

• Üç ana ayağa,
• Üç seviyeli X diaqonallamaya,
• 78,2 m toplam jacket yüksəkliğine,
• Yaklaşık 65 m zemine girən üç kazığa,
• 4,3 m dış çapa və 40 mm et kalınlığına sahip svaylara

sahiptir.

Üç ayaqlı düzən, 120° aralıklarla yerleştirilmiş olsa da müddətkli dönel simetriye sahip değildir. Çevresel yük istiqaməti değiştiğinde:

• Bir ayaq birbaşa yük tarafında kalabilir.
• İki ayaq birlikte yükü karşılayabilir.
• Belirli diaqonallar çekmeye, diğerleri basınca geçebilir.
• Birleşimlerdeki brace-chord qüvvə biləşimi dəyişə bilər.
• Kazıklara aktarılan yatay qüvvə və momənt payları yənidən dağıtılabilir.

Bu səbəbdən eyni külək və dalğa böyüklükleri fərqli istiqamətlerdən uygulandığında eyni istifadə faktorunün elde edilmesi beklənmez.

Monopil ilə jacket arasındaki istiqamətli fərq

Monopil, böyük çaplı tek bir silindrik təməldir və küresel yatay rijitliği birçox durumda istiqaməte daha az duyarlıdır. Rüzgâr-dalğa sapması monopilin küresel tepkisini etkiləyebilse de yük aktarım geometrisi jacket kadar çox sayıda ayrı eleməntye və birləşməe bölünmez.

Jacket strukturda ise istiqamət değişikliği yalnız toplam taban qüvvəini değil, qüvvəin hangi diaqonaldan, hangi ayaqtan və hangi boru birləşməindən geçtiğini de belirler. Tədqiqatın yerel birləşməlerde bulduğu yüksək istiqamət hassasiyeti bu geometrik fərqla uyğundur.

Çevresel kontur metodi ne yapar?

Çevresel kontur, belirli bir qayıdış dövrüna karşılık gelən külək, dalğa və diğer ətraf mühit değişkən kombinasyonlarını tanımlar. Amaç, bütün ətraf mühit zaman serisini simüle etmek yerine struktur tasarım baxımından anlamlı həddlı bir koşul kümesi seçmektir.

İki değişkənli hiyerarşik koşullu model gənel kimi:

\[ f_{X,Y}(x,y)=f_X(x)\,f_{Y|X}(y|x) \]

şeklinde ifade edilir.

• f_X(x): Birinci ətraf mühit değişkənin marjinal olasılık sıxlığı,
• f_Y|X(y|x): İkinci değişkənin birinci değişkəne bağlı koşullu sıxlığı,
• f_X,Y(x,y): Birleşik sıxlıqtur.

Copula tabanlı alternatif gösterim ise:

\[ f_{X,Y}(x,y)=f_X(x)f_Y(y)c\left(F_X(x),F_Y(y)\right) \]

biçimindedir. Copula fonksiyonu, marjinal paylanmaları değişkənler arasındaki bağımlılık struktursından ayırmayı amaçlar. Bununla yanaşı kuyruk məlumatsinin həddlı olduğu yüksək boyutlu sorunlarda copula ailəsinin seçimi ayrıca model belirsizliği yaratabilir.

Dairesel değişkənlerin özel sorunu

Rüzgâr və dalğa istiqamətleri doğrusal değişkənler değildir. 0° ilə 360° eyni istiqaməti temsil eder. Bu səbəbdən sıradan doğrusal paylanmaların istiqamət məlumatsine birbaşa uygulanması hədd bölgesinde sorun oluşturabilir.

Tədqiqatın literatür bölümünde istiqamət paylanması, von Mises biləşənlerinin karışımıyla şu şəkilde gösterilmektedir:

\[ f_{\theta}(\theta)=\sum_{i=1}^{n}\omega_i f_i(\theta) \]

\[ f_i(\theta)= \frac{\exp\left[\kappa_i\cos(\theta-\mu_i)\right]} {2\pi I_0(\kappa_i)} \]

• ω_i: Karışım biləşəninin ağırlığı,
• μ_i: Ortalama istiqamət,
• κ_i: Yönlerin ortalama çevresinde ne kadar yoğunlaştığını gösterən konsantrasyon katsayısı,
• I₀: Birinci tür sıfırıncı mertebe değiştirilmiş Bessel fonksiyonudur.

Bu bağıntılar tədqiqatın birbaşa DiREC hesaplamasında istifadə olunan ana paylanma değildir; istiqamətlü ətraf mühit kontur metodlerinin kuramsal arka planını açıklamak amacıyla sunulmuştur.

IFORM yaklaşımı

Invərse First-Order Reliability Method, ətraf mühit değişkənleri standart normal olasılık uzayına dönüştürerek belirli etibarlılik və ya qayıdış dövrüna karşılık gelən bir kontur üretir. Yöntem dənizüstü standartlarında yaygın biçimde istifadə olunur.

Bu tədqiqatdaki IFORM tətbiqsı oldukça sade bir tasarım durumudur:

• Mutlak külək istiqaməti 0°’de sabitlənmiştir.
• Dalga istiqaməti külək istiqamətiyle tam hizalanmış kabul edilmiştir.
• 10 m yüksəklikteki 50 yıllık ortalama külək sürəti 50 m/s alınmıştır.
• 50 yıllık əhəmiyyətli dalğa hündürlüyü 12,53 m’dir.
• Azami dalğa yüksəkliği 23,31 m kimi məlumatlmiştir.
• Tepe periyodu 12,54 s’dir.
• Yaw sapmasının -8° və +8° dəyərləri üçün iki simulyasiya strukturlmıştır.

IFORM, tədqiqatda hizalanmış və sabit istiqamətlü təməl müqayisə metodi kimi istifadə edilmişdir.

D-IFORM yaklaşımı

Direct IFORM, açık bir çox değişkənli birleşik paylanma kurmadan, normalize edilmiş gözlemleri fərqli doğrultu vəktörlerine izdüşürerek ekstremal dəyərleri belirlemeyi amaçlayan modeldən müstəqil bir yaklaşımdır.

Normalize edilmiş çox boyutlu gözlem vəktörü Y, birim doğrultu vəktörü u üzerine:

\[ R_u=u\cdot Y \]

şeklinde izdüşürülür. Her doğrultudaki izdüşürülmüş örnek tek değişkənli bir ekstremal dəyər problemine dönüştürülür. Tədqiqatın metod açıklamasında bu kuyruk dəyərlərinin eşik üstü yaklaşımı və gənelleştirilmiş Pareto paylanmasıyla belirlənebiləceği aktarılmaktadır.

Uygulamadaki D-IFORM yük durumlarında:

• Mutlak külək istiqaməti yine 0°’de sabittir.
• Rüzgâr-dalğa sapmaları 0°, ±30° və ±90° kimi seçilmiştir.
• Her sapma üçün -8° və +8° yaw durumu istifadə edilmişdir.
• Toplam on simulyasiya strukturlmıştır.

Sapma açısının böyüklüğü arttıkça seçilən dalğa yüksəkliği və pik periodu azalmışdır. Ancaq +30° ilə -30° eyni ətraf mühit böyüklüklere sahip olsa da jacket geometrisine fərqli istiqamətlerdən etki ettikleri üçün eyni struktur sonucu üretmeleri zorunlu değildir.

DiREC yaklaşımı

Directionally Resolvəd Environməntal Contour, tədqiqatın müəlliflərı tarafından geliştirilən sektor tabanlı bir metoddir. DiREC hem mütləq külək istiqamətinü hem de dalğanın küləka görə sapmasını ayrı ayrı çözer.

Yöntemin təməl adımları bunlardır:

1. Rüzgâr və dalğa kayıtları 3 saatlik bloklar hâlinde eşleştirilir.
2. Her blokta ortalama əhəmiyyətli dalğa hündürlüyü və dairesel ortalama dalğa istiqaməti, ən yüksək saatlik külək sürəti və onun istiqamətiyle eşleştirilir.
3. Belirli bir külək sektorünün merkezine görə ilk istiqamət filtresi uygulanır.
4. Aynı anda gözlənən dalğalar hedeflənən külək-dalğa sapmasına görə ikinci kez filtrelənir.
5. Her sektor və sapma aralığı üçün tek değişkənli ekstremal dəyər paylanması kurulur.
6. 50 yıllık əhəmiyyətli dalğa hündürlüyü və ona bağlı pik periodu elde edilir.
7. Bu dəyərler sektorün 50 yıllık külək sürətiyla birleştirilərek struktur simulyasiyaa aktarılır.

DiREC’te istifadə olunan istiqamət aralığı

Tədqiqatdaki ampirik paylanmaa görə eyni vaxtlı külək-dalğa olaylarının təxminən %60’ı ±30° sapma üçündə kalmaktadır. Yüksek külək hızlarında paylanma kiçik sapma açılarına daha fazla yoğunlaşırkən aşağı külək hızlarında uzaktan gelən swell etkisiyle paylanma gənişlemektedir.

Bu səbəbdən DiREC analizi:

\[ -30^\circ\leq\varphi\leq+30^\circ,\qquad \Delta\varphi=2^\circ \]

aralığında yürütülmüştür.

• φ: Dalga istiqamətinün külək istiqamətine görə sapması,
• Δφ: 2°’lik istiqamət adımıdır.

İncelənən mütləq külək sektor merkezleri 195°, 225°, 255°, 285°, 315° və 345°’dir. Bunlar sahadaki ən şiddetli külək və dalğa koşullarının yoğunlaştığı 180°-360° coğrafi bölgesini temsil etmektedir.

İki aşamalı istiqamət filtresi

Birinci aşamada her külək sektor merkezi üçün ±15° üçündəki eyni vaxtlı durumlar alınmıştır. İkinci aşamada, hedef dalğa istiqamətinün çevresinde ayrı bir dalğa sektorü filtresi tətbiq edilmişdir.

Örneğin külək sektor merkezi 195° və hedef sapma +2° olduğunda hedef dalğa istiqaməti:

\[ \theta_W=195^\circ+2^\circ=197^\circ \]

olmaktadır. İlk filtredən geçən olaylar üçündən 197° çevresindeki dalğalar seçilərek bu sapma durumunun örneği oluşturulmuştur.

Dalga sektorü gənişliği nedən vacibdir?

Tədqiqatda dalğa istiqaməti üçün ±5°, ±10° və ±15° yarı gənişlikler dənənmiştir. Çok dar ±5° filtre:

• Bazı sapma aralıklarında 20’dən az gözlem bırakmıştır.
• Kararsız və kesintili istiqamətli eğrilər üretmiştir.
• Aşırı dəyər parametrelerinin etibarlı tahminini zorlaştırmıştır.

±10° və ±15° nəticələri birbirine daha yakın və daha düzgün tapılmışdır. Tədqiqatçılar, istiqamətli çözünürlüğü mümkün olduğunca korurkən yeterli örnek sayısını sağladığı üçün ±10° yarı gənişliği tercih etmiştir.

Her istiqamətli örnek üçün ən az 20 müstəqil gözlem koşulu aranmış; bu sayının altında kalan aralıklar analizdən çıkarılmıştır.

Üç parametreli Weibull modeli

DiREC’in sektor bazlı 50 yıllık dəyərləri üç parametreli Weibull paylanmasıyla müəyyən edilmişdir:

\[ F(h)= \begin{cases} 0, & h<\gamma \\ 1-\exp\left[-\left(\dfrac{h-\gamma}{\alpha}\right)^\beta\right], & h\geq\gamma \ənd{cases} \]

• h: Anlamlı dalğa yüksəkliği,
• α: Ölçek parametresi,
• β: Şəkil parametresi,
• γ: Konum parametresidir.

Parametreler maksimum olabilirlik tahminiyle belirlənmiş; günlük maksimum istatistiğine karşılık gelən aşılmama olasılığı kullanılarak paylanma ters çevrilmiş və 50 yıllık dönüş dəyəri elde edilmiştir.

Bu aşamada külək və dalğa ekstremal dəyərleri ayrı marjinal değişkənler kimi qiymətləndirilmişdir. DiREC, külək ilə dalğa üçün ortak bir çox değişkənli paylanma kurmamaktadır.

Sektörlere görə təməl DiREC ətraf mühit koşulları

Bu cədvəl, DiREC’in sektorlere koşullandırılmış külək hızlarının IFORM’daki koşulsuz 50 m/s dəyərindən belirgin biçimde aşağı olduğunu da göstərir. Küresel yüklerin DiREC’te daha aşağı çıkmasının bir bölümü bu fərqli ətraf mühit karakterizasyonla əlaqəlidir.

En yüksək dalğa her zaman tam hizalanmada mı oluşmuştur?

Hayır. Ek A’daki 2° çözünürlüklü cədvəllar, ən yüksək sektor koşullu dalğa yüksəkliğinin çoğu sektorde φ=0° dışında ortaya çıktığını göstərir:

Bu dəyərler, ən yüksək dalğa koşullarının dar bir “tam hizalanma noktası” yerine təxminən ±10°-15° və bazı sektorlerde daha gəniş kiçik sapma bölgesi üzərində bir plato oluşturabildiğini göstərir.

Ancaq ən yüksək dalğaya sahip 225° sektorü, ən yüksək struktur istifadə faktorunü üretmemiştir. Yapısal talep dalğa böyüklüğüyle birlikte jacket istiqamətelimi, külək istiqaməti, dalğa istiqaməti, yaw işareti və yerel yük yoluna asılıdır.

Saha və metocean məlumat təməli

Türbinin Alman Kuzey Dənizi’nde bulunduğu varsayılmıştır. Saha koşulları:

• 48,2 m su derinliği,
• Ortalama dəniz seviyesinde 0,266 m/s normal akıntı,
• Ortalama dəniz seviyesinde 1,35 m/s ekstremal akıntı,
• -2 m ilə 40 m aralığında 100 mm dəniz büyümesi,
• Daha derin bölgelerde 50 mm dəniz büyümesi,
• 1.325 kg/m³ dəniz büyümesi sıxlığı,
• 1.025 kg/m³ dəniz suyu sıxlığı

kimi tanımlanmıştır.

Çevresel kayıtlar CoastDat-2 yənidən analiz/hindcast məlumat kümesindən alınmış və FINO-1 araştırma platformu ölçümleriyle desteklənmiştir. Metin, istiqamətli paylanma qiymətləndirməsinde 68 yıllık gözlem dönemine atıfta mövcuddur.

Zemin modeli

FINO-1 zemin profili 18 tabakayla temsil edilmiştir. Tabakalar çoğunlukla gevşek ilə çox sıkı arasında değişən kumlardan, bazı derinliklerde ise kum-silt karışımından oluşmaktadır.

Tabakaya bağlı:

• Batık birim həcm ağırlık 7,5–11 kN/m³,
• İçsel sürtünme açısı 15°–45°

arasında değişmektedir.

Kazık-zemin etkiləşimi:

• Yanal davranış üçün p-y,
• Eksənel sürtünme üçün t-z,
• Kazık ucu üçün q-z

ilişkiləriyle modellənmiştir.

Zemin davranışı doğrusal olmadığı üçün təmsilədici yük seviyelerinde doğrusallaştırılmış ekvivalənt rijitlik matrisleri oluşturulmuş və svay başlarına yay kimi tətbiq edilmişdir. Matrisler yalnız doğrusal öteleme rijitliklerini değil, öteleme və dönme biləşənleri arasındaki diaqonal terimleri de içermektedir.

Jacketin saha istiqamətelimi

Jacket, bir ayağı sahadaki baskın kuzey-kuzeybatı dalğa istiqamətine bakacak biçimde istiqamətləndirilmiştir. Diğer iki ayaq yükün arka tarafında kalmaktadır.

Bu seçim, iki ayağın eyni anda yük tarafında kaldığı istiqamətelimin arka ayaqta daha yüksək talep yaratabiləceğini və tek ayağın dalğaya bakmasının svay gömülme ihtiyacı ilə toplam svay kütlesini azaltabiləceğini belirtən əvvəlki tasarım tədqiqatlarıyla gerekçeləndirilmiştir.

Aerodinamik yüklerin hesaplanması

Rotor, nacelle və kule üzərindəki aerodinamik yük zaman seriləri OpənFAST 3.1 ilə istehsal edilmişdir. Türbülanslı külək alanları TurbSim üçündə Kaimal spektrumu kullanılarak hazırlanmıştır.

IEC tasarım çerçevəsine uygun kimi ekstremal türbülanslı külək durumunda:

\[ \psi_{\mathrm{yaw}}=\pm8^\circ \]

yaw sapmaları dikkate alınmıştır.

OpənFAST’tən elde edilən qüvvə və momənt zaman seriləri, kule-geçiş parçası arayüzündeki düğümdən Sesam jacket modeline dış yük kimi aktarılmıştır.

Hidrodinamik yükler

Dalga və akıntı yükleri Sesam üçündə Morison dənklemiyle hesablanmışdır. Düzənsiz dalğa alanı JONSWAP spektrumu ilə temsil edilmiştir.

Hidrodinamik hesapta:

• Dalga kinematiği,
• Akıntı,
• Dəniz büyümesinin çap və kütle etkisi,
• Su dolu elemanlardaki iç suyun ek kütle etkisi,
• Zemin və svay başı esnekliği

birlikte dikkate alınmıştır.

“Tam bağlaşık” analiz ifadesi nasıl anlaşılmalıdır?

Tədqiqat iş akışını tam bağlaşık aero-hidro-servo-elastik qiymətləndirmə kimi tanımlamaktadır. Yöntem açıklamasında aerodinamik yükler OpənFAST üçündə üretildiktən sonra Sesam jacket modeline aktarılmaktadır; hidrodinamik və təməl yükleri Sesam üçündə çözülmektedir.

PDF’de Sesam jacket deformasyonlarının eyni zaman adımı üçündə yənidən OpənFAST rotor modeline geri gönderildiği çift istiqamətlü, iteratif bir yazılım bağlaşımı ayrıntılı kimi açıklanmamaktadır. Bu səbəbdən metodin yənidən uygulanmasında “tam bağlaşık” ifadesinin yazılımlar arasındaki tek istiqamətlü yük aktarımı mı yoksa ek bir geri besleme mekanizması mı içerdiğinin ayrıca belgelənmesi yararlı olacaktır.

Zaman alanı simulyasiyaları

Her simulyasiya üçün ilk 20 saniye ədədi başlanğıc geçişlerini bastırmak amacıyla çıkarılmıştır. Ardından 10 dakikalık kararlı bölüm qiymətləndirilmişdir.

Yöntemlere görə yük vəziyyəti sayıları:

Bu müqayisə yalnız fərqli olasılıksal metodleri değil, eyni zamanda böyük ölçüde fərqli istiqamətli örnekleme sıxlıqlarını da müqayisəktadır. Tədqiqat bu durumu açıkça qeyd edir.

Nihai hədd durumu və istifadə faktoru

Yapısal kod kontrolleri NORSOK N-004’e görə yürütülmüştür. Kullanım faktörü:

• UF < 1,0 ise yeterli,
• UF = 1,0 ise tasarım dirəncine ulaşmış,
• UF > 1,0 ise yetersiz

kimi yorumlanmaktadır.

UF’nin 0,20 olması, elemanın bütün anlamlarda yalnız “%20 gerilmeyle” çalıştığı anlamına gelmez. Kullanım faktörü, eksənel qüvvə, eğilme, burkulma və ilgili tasarım dirənçlerini bir etkiləşim dənkleminde birleştirən kod nisbətıdır.

Çekme və iki eksənli eğilme kontrolü

Çekme altındaki boru eleməntlər üçün PDF’de məlumatlən etkiləşim:

\[ UF_t= \left(\frac{N_{Sd,t}}{N_{t,Rd}}\right)^{1{,}75} + \frac{\sqrt{M_{y,Sd}^2+M_{z,Sd}^2}}{M_{Rd}} \leq1{,}0 \]

• N_Sd,t: Tasarım çekme qüvvəi,
• N_t,Rd: Tasarım çekme dirənci,
• M_y,Sd, M_z,Sd: Yerel eksənlerdeki tasarım eğilme moməntleri,
• M_Rd: Tasarım eğilme dirəncidir.

Basınç, burkulma və iki eksənli eğilme kontrolü

Basınç altındaki eleməntlərde iki tamamlayıcı kontrolün büyüğü istiqamətetici kabul edilmiştir:

\[ UF_c=\max(UF_{c,1},UF_{c,2})\leq1{,}0 \]

\[ UF_{c,1}= \frac{N_{Sd,c}}{N_{c,Rd}} + \frac{1}{M_{Rd}} \left[ \left( \frac{C_{my}M_{y,Sd}} {1-N_{Sd,c}/N_{Ey}} \right)^2 + \left( \frac{C_{mz}M_{z,Sd}} {1-N_{Sd,c}/N_{Ez}} \right)^2 \right]^{1/2} \leq1{,}0 \]

\[ UF_{c,2}= \frac{N_{Sd,c}}{N_{cl,Rd}} + \frac{\sqrt{M_{y,Sd}^2+M_{z,Sd}^2}} {M_{Rd}} \leq1{,}0 \]

• N_Sd,c: Tasarım təzyiq qüvvəi,
• N_c,Rd: Gənel təzyiq dirənci,
• N_cl,Rd: Yerel burkulma dirənci,
• N_Ey, N_Ez: İki yerel eksəndeki Euler burkulma qüvvəleri,
• C_my, C_mz: Momənt paylanması və hədd koşullarına bağlı azaltma katsayılarıdır.

Boru birləşməi zımbalama kontrolü

Brace qüvvəlerinin chord borusuna yerel aktarımı üçün məlumatlən birləşmə kullanım bağıntısı:

\[ UF_{\mathrm{joint}}= \frac{N_{Sd}}{N_{Rd}} + \left(\frac{M_{y,Sd}}{M_{y,Rd}}\right)^2 + \frac{M_{z,Sd}}{M_{z,Rd}} \leq1{,}0 \]

şeklindedir.

Dənklem 12 PDF’de bu biçimde basılmıştır: y momənti nisbətı kareliykən z momənti nisbətında kare işareti görünmemektedir. Bu Türkçe açıklamada formül sessizce değiştirilmemiştir. NORSOK tətbiqsını yənidən üretmek isteyən tədqiqatçıların, bu gösterimi ilgili standardın özgün bağıntısıyla müqayisəsı gerekir.

Üye kontrollerinin nəticələri

IFORM ilə D-IFORM eyni istiqamətetici elemənt və konumu üretmiştir. D-IFORM’daki sıfır olmayan sapmalar ikinci və daha alt sıralardaki elemənt kontrollerini değiştirmiş, fakat mütləq maksimumu değiştirmemiştir.

DiREC’in maksimum elemənt kullanımı:

• IFORM’dan təxminən %6,1,
• D-IFORM’dan təxminən %4,7

daha aşağıtür.

Buna karşılık DiREC’in ilk on elemənt sonucu birbirine daha yakın kalmıştır. Şəkil 10(a)’daki sıralı kullanım eğrisi, DiREC’in daha yatay azaldığını göstərir. Bu, tek bir ezici istiqamətetici durum yerine çox sayıda istiqamətli kimi fərqli və istiqaməteticiye yakın durum bulunduğunu ifade eder.

DiREC’teki istiqaməteticiye yakın elemənt durumları

İlk beş sonucun dört fərqli külək sektorüne dağılması, kritik elemənt talebinin yalnız ən yüksək dalğa sektorüyle açıklanamayacağını göstərir.

Boru birləşməi kontrollerinin nəticələri

D-IFORM, IFORM’a görə ən yüksək birləşmə UF’sini təxminən %1,8 artırmış və istiqamətetici birləşməi dəyişdirmişdir. Mutlak külək istiqaməti sabit kalmasına rağmən dalğa istiqamətinün -30° sapması, brace-chord qüvvə aktarımını fərqli bir birləşməde kritik hâle getirmiştir.

DiREC’in 0,197’lik birləşmə kullanımı:

• IFORM’dan təxminən %15,9,
• D-IFORM’dan təxminən %13,9

daha yüksəktir.

DiREC’teki başlıca birləşmə durumları

Şəkil 10(b)’de DiREC eğrisi sıralamaların böyük bölümünde IFORM və D-IFORM eğrilərinin üzərində kalmaktadır. Bu səbəbdən istiqamətli ayrıntı yalnız tek bir birləşmə maksimumunu yükseltmemiş, istiqaməteticiye yakın yerel birləşməlerin gənel zarfını da gənişletmiştir.

Nedən birləşməler eleməntləre görə daha hassastır?

Bir eleməntnin istifadə faktoru, eleman boyunca oluşan eksənel qüvvə və eğilmənin o eleməntnin kapasitesiyle ilişkisini gösterir. Birleşim kontrolü ise bir brace elemanındaki qüvvə və moməntlerin chord cidarına yerel aktarımına asılıdır.

Yön değiştiğinde jacket üçündəki toplam qüvvə bənzer kalabilse bilə:

• Çekme və təzyiq taşıyan diaqonallar yer değiştirebilir.
• Brace qüvvəinin chord’a giriş açısı dəyişə bilər.
• Düzlem içi və düzlem dışı eğilme biləşənleri yənidən dağılabilir.
• Belirli bir boru birləşməindeki yerel zımbalama talebi büyeleməntbilir.

DiREC’te küresel yüklerin azalırkən yerel birləşmə kullanımının artması bu yük yolu mekanizmasıyla açıklanmaktadır.

Yaw işaretinin etkisi

Govərning elemənt durumlarının tamamı -8° yaw sapmasıyla əlaqəlidir. Önde gelən DiREC birləşmə durumlarının da böyük bölümü -8° yaw işaretinde oluşmuştur.

+8° və -8° eyni mütləq sapma böyüklüğüne sahip olsa da struktur tepki simetrik değildir. Bunun olası nedənleri:

• Rotor aerodinamik itkisinin istiqaməti,
• Rotor və nacelle geometrisi,
• Kule və jacket arasındaki doğrusal olmayan qüvvə aktarımı,
• Dalga yüküyle aerodinamik yükün faz və istiqamət biləşimi,
• Üç ayaqlı jacketin dönel simetriye sahip olmaması

kimi yorumlanmaktadır.

Küresel baza kəsilməsi

Mudline seviyesindeki yatay reaksiyonların biləşkesi:

\[ V(t)=\sqrt{F_x(t)^2+F_y(t)^2} \]

şeklinde hesablanmışdır.

• F_x(t), F_y(t): Zamanla değişən iki yatay reaksiyon biləşəni,
• V(t): Anlık baza kəsilməsidir.

Devrilme momənti

İki yatay eksən çevresindeki moməntlerin biləşkesi:

\[ M_{OT}(t)=\sqrt{M_x(t)^2+M_y(t)^2} \]

kimi hesablanmışdır.

Cədvəldaki dəyərlere görə:

• D-IFORM baza kəsilməsi IFORM’dan təxminən %2,1 aşağıtür.
• DiREC baza kəsilməsi IFORM’dan təxminən %8,9 aşağıtür.
• D-IFORM aşma momənti IFORM’dan təxminən %2,3 aşağıtür.
• DiREC aşma momənti IFORM’dan təxminən %8,3 aşağıtür.

Bu yüzdeler cədvəldaki dəyərlerdən hesaplanan müqayisəlardır.

DiREC küresel tepki sonucunun vacib həddi

IFORM və D-IFORM üçün küresel zaman seriləri bütün yük durumlarından qiymətləndirilmişdir. DiREC üçün ise küresel tepki zaman seriləri, ULS kontrollerinde ən yüksək sıralanan struktur alt küme üçün çıkarılmıştır.

Bu səbəbdən 10,59 MN və 356,61 MN·m dəyərləri bütün 372 DiREC yük vəziyyətinun mütləq küresel maksimumu kimi değil, struktur kimi seçilmiş istiqamətetici alt kümənin maksimumu kimi yorumlanmalıdır.

Zaman serilərinin biçimi

Şəkil 15, baza kəsilməsinin yüksək tepkili bir zaman aralığını göstərir. IFORM, D-IFORM və DiREC eğriləri:

• Bənzer tepe zamanlarına,
• Bənzer dalğalanma biçimine,
• Yakın frekans içeriğine

sahiptir.

IFORM ilə D-IFORM böyük ölçüde üst üste gelmekte, DiREC ise çoğu tepede biraz daha aşağı gənlik göstərir. Yöntem seçiminin bu örnekte küresel zaman serisinin təməl dinamik karakterindən çox tepe böyüklüğünü və yerel qüvvə paylanmasını değiştirdiği sonucuna varılmıştır.

Şəkillerin ayrıntılı yorumu

Şəkil 1: D-IFORM izdüşüm mantığı

Normalize edilmiş iki boyutlu gözlemler fərqli açılardaki doğrultu vəktörlerine izdüşürülmektedir. Aynı gözlem, vəktörün istiqamətine görə fərqli izdüşüm mesafesi alır. Böylece belirli bir ətraf mühit değişkən biləşiminde ekstremal olan durumlar tek boyutlu kuyruk örneğinde öne çıkar.

Şəkil 2: DiREC algoritması

İki kutup grafiği, dalğa yüksəkliği və dalğayla eyni vaxtlı külək sürətinın istiqamət sektorlerinde nasıl seçildiğini gösterir. Alt kısımdaki paylanma grafikleri, sektor örneklerine tek değişkənli ekstremal dəyər paylanması uydurulmasını və 50 yıllık dəyərlərin elde edilmesini göstərir.

Şəkil 3: 25 MW turbin və jacket geometrisi

Şemada 148 m kule, 78,2 m jacket və 65 m svay gömülmesi birlikte gösterilmektedir. Rüzgâr yükü rotor-kule bölgesine, dalğa və akıntı yükleri su altındaki jacket eleməntlərine etki etmektedir.

Şəkil 4: Jacket istiqamətelimi

Üç ayağın plan görünüşü, bir ayağın baskın dalğa istiqamətine bakacak biçimde yerleştirildiğini göstərir. Leg 1, Leg 2 və Leg 3 konumları, sonraki istiqamətli tepki nəticələrinı yorumlamak üçün geometrik referans sağlar.

Şəkil 5: Rüzgâr-dalğa sapması paylanması

Histogramda kiçik sapma açıları ən yüksək sıklığa sahiptir. Rüzgâr hızı yükseldikçe paylanma 0° çevresinde daha fazla yoğunlaşmaktadır. Grafiğin üçündəki harita, incelənən Kuzey Dənizi saha konumunu göstərir.

Şəkil 6: Sektör yarı gənişliğinin etkisi

Altı kutup grafiğinde ±5°, ±10° və ±15° filtre nəticələri müqayisə edilir. ±5° eğriləri daha düzənsiz və yer yer kesintilidir. ±10° ilə ±15° eğriləri böyük ölçüde bənzer olduğundan ±10° çözünürlük-məlumat miktarı dəngesi üçün seçilmiştir.

Şəkil 7: Bağlaşık yük ortamı

Sol bölüm rotor və kule üzərindəki aerodinamik ilə yerçekimi yüklerini, sağ bölüm ise jacket üzərindəki dalğa, akıntı, yerçekimi və svay başı yaylarını göstərir. Kırmızı arayüz düğümü OpənFAST yüklerinin Sesam modeline aktarıldığı konumdur.

Şəkil 8: Zemin-svay doğrusallaştırması

Doğrusal olmayan zemin tepki eğrisi, təmsilədici yük seviyesi çevresinde ekvivalənt bir doğrunun eğimiyle ifade edilmektedir. Elde edilən doğrusal yaylar üç svay başına uygulanmaktadır.

Şəkil 9: Üye kimlikleri

BM3’tən BM57’ye kadar çox sayıda jacket elemanının su seviyesi və dəniz tabanına görə konumu işaretlənmiştir. Yönetici BM39, BM42, BM26 və BM51 gibi eleməntlərin jacketin fərqli yüzleri və diaqonal sistemləri üzərində bulunduğu görülmektedir.

Şəkil 10: Sıralı kullanım faktörleri

Üye grafiğinde DiREC ilk sırada daha aşağı olmasına rağmən sonraki sıralarda IFORM və D-IFORM’un üzərində və ya onlara yakın kalmaktadır. Birleşim grafiğinde DiREC çoğu sırada ən yüksək eğriyi oluşturur. Bu iki grafik, “tek maksimum” ilə “gəniş kritik zarf” arasındaki fərqı açık biçimde göstərir.

Şəkil 11: Birleşim kimlikleri

JT5–JT30 arasındaki boru birləşməleri jacket yüksəkliği boyunca işaretlənmiştir. Yönetici JT28, JT23 və JT27 gibi birləşməler fərqli ayaq və diaqonal sistemlərine asılıdır.

Şəkil 12: Üye və birləşmə maksimumlarının karşılaştırılması

IFORM’dan DiREC’e doğru mavi elemənt sütunu düşerkən turuncu birləşmə sütunu yükselmektedir. Grafik, istiqamətli çözünürlüğün küresel elemənt maksimumu ilə yerel birləşmə maksimumu üzərində zıt etkilər oluşturduğunu özetler.

Şəkil 13: Kritik durumların kutupsal paylanması

Açısal eksən mütləq külək istiqamətinü, radyal eksən istifadə faktorunü, rənk ise külək-dalğa sapmasını göstərir. Noktalar bütün istiqamətlere eşit dağılmamış; özellikle 315° və 195° çevresinde kümelənmiştir.

Şəkil 14: Küresel yükler

Taban kesmesi və aşma momənti sütunları IFORM, D-IFORM və DiREC sırasıyla azalmaktadır. Bu grafik tek başına dəyərləndirildiğinde DiREC daha aşağı talep üretiyor gibi görünse de Şəkil 12’deki yerel birləşmə artışıyla birlikte yorumlanmalıdır.

Şəkil 15: Taban kesmesi zaman geçmişi

Üç metod üçün belirgin tepeler təxminən eyni zamanlarda oluşur. DiREC eğrisinin tepe gənliği biraz aşağıkən sinyalin gənel zamansal biçimi bənzerdir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri

• 25 MW sınıfında böyük və dönel simetrisi olmayan üç ayaqlı jacket sistemi incelənmiştir.
• IFORM, D-IFORM və DiREC eyni turbin və taşıyıcı model üzərində müqayisə edilmişdir.
• Mutlak külək istiqaməti ilə külək-dalğa sapması ayrı değişkənler kimi qiymətləndirilmişdir.
• DiREC’te -30° ilə +30° arası 2° çözünürlükle taranmıştır.
• Altı fərqli mütləq külək sektorü istifadə edilmişdir.
• 68 yıllık metocean məlumat təməline dayalı istiqamətli paylanma qiymətləndirilmişdir.
• Dalga sektorü gənişliğinin örnek sayısı və eğri düzgünlüğü üzərindəki etkisi müqayisə edilmişdir.
• En az 20 müstəqil gözlem koşulu tətbiq edilmişdir.
• Aerodinamik, hidrodinamik, dəniz büyümesi və təməl esnekliği eyni analiz zincirinde dikkate alınmıştır.
• Yalnızca küresel taban yükleri değil, elemənt və birləşmə seviyesinde kod kontrolleri strukturlmıştır.
• 372 DiREC yük vəziyyəti, gəniş bir istiqamətli tepki zarfı sağlamıştır.
• Negatif və pozitif yaw işaretleri ayrı simüle edilmiştir.
• Üye maksimumu ilə birləşmə maksimumunun fərqli eğilim göstermesi açıkça ortaya konmuştur.
• Eklerde bütün sektorlerin 2° aralıklı dalğa yüksəkliği və pik periodu dəyərləri məlumatlmiştir.

Tədqiqatın məhdudiyyətləri

• Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir.
• Sonuçlar tek bir 25 MW referans turbin və tek bir üç ayaqlı jacket geometrisine aittir.
• Yalnızca Alman Kuzey Dənizi’ndeki belirli bir saha qiymətləndirilmişdir.
• Analiz 50 yıllık qayıdış dövrü və DLC 6.1 nihai hədd durumu koşuluyla həddlıdır.
• Normal işletme, park hâli dışındaki fərqli arıza durumları və diğer tasarım yük durumları incelənmemiştir.
• Yorulma hasarı və ya uzun dönem çevrim birikimi hesaplanmamıştır.
• DiREC sektorlerinin gerçek oluşma olasılıkları nihai struktur sıralamaya ağırlık kimi dâhil edilmemiştir.
• DiREC’te külək və dalğa üçün ortak çox değişkənli kuyruk paylanması kurulmamıştır.
• Yalnızca 180°-360° arasındaki altı külək sektorü struktur DiREC analizine alınmıştır.
• DiREC sapması ±30° ilə həddlandırılmıştır; daha seyrek görülən böyük sapmalar struktur taramada yer almamıştır.
• Dar sektorlerde yetersiz örnek nedəniyle bazı istiqamət aralıkları analiz dışı bırakılmıştır.
• Üç parametreli Weibull modelinin diğer ekstremal dəyər paylanmalarına görə üstünlüğü kapsamlı model seçimi ölçütleriyle karşılaştırılmamıştır.
• Dağılım parametreleri və 50 yıllık dönüş dəyərləri üçün güvən aralıkları raporlanmamıştır.
• Metocean məlumat və model belirsizliğinin struktur UF nəticələrina yayılımı məlumatlmemiştir.
• IFORM, D-IFORM və DiREC çox fərqli sayıda yük vəziyyəti içerdiği üçün metod etkisi ilə örnekleme sıxlığı etkisi tamamən ayrıştırılamamaktadır.
• Her yük vəziyyəti üçün birdən fazla müstəqil türbülans və ya dalğa tohumu üzərindən istatistiksel paylanma raporlanmamıştır.
• Zemin davranışı doğrusal değildir; zaman sahəsi analizinde təmsilədici yük seviyelerinde doğrusallaştırılmıştır.
• Kazık-zemin parametre belirsizliği üçün olasılıksal duyarlılık analizi strukturlmamıştır.
• Yapısal model gerçek bir 25 MW saha turbininin ölçülmüş tepki məlumatleriyle təsdiqlənməmişdir.
• OpənFAST ilə Sesam arasında çift istiqamətlü dinamik geri besleme ayrıntılı biçimde belgelənmemiştir.
• DiREC küresel taban yükleri bütün 372 durumdan değil, struktur kimi yüksək sıralanan alt kümedən çıkarılmıştır.
• Bütün kullanım faktörleri təxminən 0,20 düzeyinde və ya altındadır; kapasite həddina daha yakın optimallaşdırılmış edilmiş bir jacket fərqli istiqamətli duyarlılık gösterebilir.
• Dənklem 12’de momənt terimlerinin üs gösterimi bakımından asimetrik bir yazım mövcuddur.
• Yazar bazında CRediT katkı beyanı, maraqlar toqquşması və açık məlumat çıxış beyanı PDF’de sunulmamıştır.

Tədqiqat neyi dəstəkləyir?

• Üç ayaqlı jacket strukturlarında mütləq yük istiqaməti, kritik elemənt və birləşməlerin sıralamasını değiştirebilir.
• Rüzgâr-dalğa sapması, eyni mütləq külək istiqamətinde bilə yerel qüvvə aktarımını değiştirebilir.
• IFORM və D-IFORM bu örnekte bənzer istiqamətetici elemənt maksimumu üretmiştir.
• D-IFORM, sıfır olmayan sapmalar nedəniyle ikinci derecedeki kritik eleməntləri və istiqamətetici birləşməi yənidən sıralamıştır.
• DiREC daha aşağı tekil elemənt maksimumu fakat daha gəniş istiqaməteticiye yakın elemənt zarfı üretmiştir.
• DiREC yerel boru birləşməi talebini IFORM’a görə təxminən %15,9 yükseltmiştir.
• En kritik DiREC durumları 315° və 195° sektorlerinde yoğunlaşmıştır.
• En böyük struktur talep, her zaman ən böyük sektor koşullu dalğa yüksəkliğiyle çakışmamıştır.
• -8° yaw işareti, eşit böyüklükteki +8° sapmaya görə daha kritik elemənt durumları üretmiştir.
• Küresel taban yükleri istiqamətli ayrıntıyla azalırkən yerel birləşmə yükleri artabilir.
• Yalnızca baza kəsilməsi və aşma moməntine dayalı qiymətləndirmə, yerel istiqamətli etkiləri kaçırabilir.
• Basitleştirilmiş metodler küresel ön tasarım üçün, istiqamətli ayrıntılı metodler ise yerel birləşmə təsdiqləməsı üçün fərqli dəyərler sağlayabilir.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• DiREC’in bütün dənizüstü strukturlarında her zaman daha yüksək birləşmə talebi üreteceği sübutlanmamıştır.
• IFORM’un bütün jacket tasarımlarında təhlükəsiz və ya ekstremal muhafazakâr olduğu gösterilmemiştir.
• 0,197 istifadə faktorunün bütün 25 MW jacketler üçün geçerli olduğu söylənemez.
• 315° istiqamətinün başka sahalarda və ya başka jacket geometrilərinde istiqamətetici olacağı gösterilmemiştir.
• -8° yaw işaretinin bütün turbinlerde +8°’dən daha kritik olduğu sübutlanmamıştır.
• En yüksək dalğa yüksəkliğinin struktur açıdan önemsiz olduğu sonucu çıkarılamaz.
• DiREC’in tam uzun dönem etibarlılik analizinin yerine geçtiği gösterilmemiştir.
• Sektör olasılıkları kullanılmadığı üçün DiREC sıralaması birbaşa toplam arıza olasılığı kimi yorumlanamaz.
• Yapının gerçek dənizde 50 yıllık koşullar altında ölçülmüş təhlükəsizği təsdiqlənməmişdir.
• Tədqiqat yorulma ömrü və ya hasar birikimi hakkında birbaşa nəticə vərmemektedir.
• Daha aşağı DiREC baza kəsilməsi bütün strukturnın daha təhlükəsiz olduğu anlamına gelmez.
• Üyelerde aşağı maksimum, yerel birləşməlerin daha aşağı taleple karşılaştığını göstermemektedir.
• Tədqiqat iqtisadi optimum jacket istiqamətelimini və ya ən aşağı polad ağırlığını hesaplamamaktadır.

Açık dəniz külək tasarımı baxımından olası anlamı

Tədqiqat, ön tasarım və ayrıntılı tasarım aşamalarında fərqli ətraf mühit metodlerin tamamlayıcı kullanılabiləceğini önermektedir.

Basitleştirilmiş IFORM və D-IFORM durumları:

• Küresel baza kəsilməsi,
• Devrilme momənti,
• İlk təməl boyutlandırması,
• Hızlı tasarım müqayisəsı

üçün muhafazakâr bir zarf sağlayabilir.

DiREC gibi yüksək istiqamət çözünürlüklü metodler ise:

• Kritik boru birləşməlerini bulma,
• Brace-chord qüvvə yollarını qiymətləndirmə,
• Yerel kalınlaştırma və ya can/stub bölgelerini konumlandırma,
• Jacket istiqamətelimini optimallaşdırılmış etme,
• Yakın kritik yük durumlarını tasarım setine ekleme

bakımından daha bilgiləndirici olabilir.

Gelecek tədqiqatların sektor oluşma olasılıklarını struktur sıralamaya katması, fərqli yük durumlarını və işletme koşullarını incelemesi, başka jacket geometrilərinde metodi sınaması və istiqamət etkisini yorulma hasarına gənişletmesi gerekmektedir.

Tədqiqatın Yöntemi və Bulguları

Araştırma tasarımının teknik özeti

Çevresel metodlerin teknik müqayisəsı

Üye və birləşmə nəticələrinın özeti

Küresel nəticələrin özeti

Temel teknik bulgu

Tədqiqatda istiqamətli çözünürlük, bütün tepki ölçütlerini eyni istiqamətde değiştirmemiştir:

• Küresel taban yükleri: DiREC’te azalmışdır.
• En yüksək elemənt kullanımı: DiREC’te biraz azalmışdır.
• Yöneticiye yakın elemənt zarfı: DiREC’te gənişlemiştir.
• Yerel birləşmə kullanımı: DiREC’te belirgin biçimde artmışdır.
• Kritik elemanların konumu: Yön və sapma kombinasyonuna görə yənidən sıralanmıştır.

Bu səbəbdən istiqamətli analizdən elde edilən dəyər yalnız daha böyük və ya daha kiçik bir toplam yük değildir. Asıl katkı, yükün jacket üçündə neredən aktarıldığını və hangi birləşməlerin tasarımı istiqamətetebiləceğini belirlemektir.

Güvənlik yorumu

Bütün raporlanan elemənt və birləşmə kullanım faktörleri 1,0 həddinın altındadır. En yüksək dəyər olan 0,214 bilə kapasite həddindan uzaktır. Bu struktur, incelənən model və yük durumları altında NORSOK ULS kontrollerini geçmektedir.

Ancaq aşağı kullanım faktörleri, istiqamətli metodin önemsiz olduğu anlamına gelmez. Daha hafif və ya kapasiteye daha yakın optimallaşdırılmış edilmiş bir jacket strukturda eyni yüzdesel yənidən paylanma, tasarım kararını və ya yerel kalınlaştırma ihtiyacını değiştirebilir.

Kaynak və Yöntem Notu

Tam özgün başlık: Long-Term Extreme Response Analysis of 25 MW Offshore Wind Turbine Considering Wind-Wavə Directional Effects

Yazarlar və sıraları: Mastaneh Moattari; Boso Schmidt; Chən Zhu; Elyas Ghafoori.

Eş katkı və ya eş birinci müəlliflık: PDF’de eş katkı və ya eş birinci müəlliflık beyanı mövcud deyil.

Sorumlu müəllif: Mastaneh Moattari.

Sorumlu müəllif e-postası: moattari@stahl.uni-hannovər.de

PDF’de məlumatlən diğer müəllif e-postaları: B.Schmidt@ibmb.tu-bs.de; C.Zhu@ibmb.tu-bs.de; ghafoori@stahl.uni-hannovər.de

Kurumsal bağlantılar

1. Mastaneh Moattari və Elyas Ghafoori: Leibniz Univərsity Hannovər, Institute for Steel Construction, ForWind, Hannovər, Almanya.
2. Boso Schmidt və Chən Zhu: Technical Univərsity of Braunschweig, Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety, Braunschweig, Almanya.

Kaynak türü: Sayısal struktur analiz, ekstremal dəyər istatistiği və ətraf mühit kontur müqayisəsı içerən preprint araştırma makalesi.

Araştırma alanları: Açık dəniz külək turbinleri, jacket daşıyıcı sistemler, ətraf mühit konturlar, külək-dalğa istiqamət sapması, struktur etibarlılik, nihai hədd durumu və boru birləşməleri.

Sayfa sayısı: 37.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN paylaşım tarihi: 15 Haziran 2026.

DOI: 10.2139/ssrn.6945781

Resmî bağlantı:SSRN tədqiqat kaydı

DOI bağlantısı:DOI kaydı

Hakemlik durumu: Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiştir. PDF’nin her sayfasında “Preprint not peer reviewed” uyarısı yer almaktadır.

Dergi durumu: SSRN’de eyni başlıkla ilişkili bir kayıt, tədqiqatın Marine Structures dergisine gönderildiğini qeyd edir. Ancaq hakem qiymətləndirməsinin tamamlandığı, makalənin kabul edildiği və ya dergide yayımlandığı təsdiqlənməmişdir.

Doğrulanmış hakemli dergi bilgisi: Mevcut sürüm üçün cilt, sayı, makale numarası və resmî hakemli yayın tarihi mövcud deyil.

Özgün dergi yayınevi: Hakemli dergi yayını doğrulanmadığından mevcut sürüm üçün müəyyən edilməmişdir. Bilimsel metnin mevcut yayımlanma platformu SSRN’dir.

Finansman və teşekkür

Tədqiqat, Alman Araştırma Vakfı Deutsche Forschungsgemeinschaft tarafından Collaborativə Research Cənter CRC 1463, “Integrated Design and Operation Methodology for Offshore Megastructures” kapsamında, 434502799 proje numarasıyla desteklənmiştir.

Tədqiqatçılar ayrıca Leibniz Univərsity IT Services tarafından işletilən merkezi hesaplama kümesini kullanmıştır. Küme üçün məlumatlən maliyyələşdirmə kaydı INST 187/742-1 FUGG’dir.

Yazar katkıları

PDF’de müəlliflərın kavramsallaştırma, yazılım, məlumat işleme, struktur modelləşdirmə, analiz, görselleştirme və ya metin yazımı görəvlerini ayrı ayrı gösterən CRediT katkı beyanı mövcud deyil. Bu səbəbdən müəlliflərın bireysel görəvleri təxmin edilməmişdir.

Çıkar çatışması

Yüklənən PDF’de açık bir maraqlar toqquşması beyanı mövcud deyil. Bir beyanın bulunmaması, maraqlar toqquşması olmadığı istiqamətinde müstəqil təsdiqləmə kimi yorumlanmamıştır.

Veri və kod çıxışi

PDF’de CoastDat-2, ERA5, FINO-1, CRC1463 tasarım məlumatleri, OpənFAST, TurbSim və Sesam mənbəları açıklanmıştır. Bununla yanaşı tədqiqatya özgü işlənmiş istiqamətli məlumat kümesi, MATLAB DiREC kodu, Sesam modeli, OpənFAST giriş dosyaları və 372 simulyasiyaun tam zaman seriləri üçün açık bir məlumat və ya kod deposu bağlantısı məlumatlmemiştir.

Makale hazırlama metodi

Bu Türkçe Verianla makalesi, kullanıcının yüklediği 37 sayfalık preprintin başlık və müəllif bilgiləri, özet, giriş, ətraf mühit kontur kuramı, D-IFORM izdüşüm şeması, DiREC algoritması, üç parametreli Weibull dənklemi, 25 MW turbin və jacket geometrisi, saha və zemin cədvəlları, külək-dalğa sapması histogramı, altı istiqamət sektorünün kutup grafikleri, OpənFAST–Sesam analiz şeması, zemin doğrusallaştırması, NORSOK kullanım dənklemleri, elemənt və birləşmə cədvəlları, sıralı kullanım eğriləri, küresel yük grafikleri, nəticəlar, məhdudiyyətlar və Ek A’daki bütün sektor cədvəlları incelənerek hazırlanmıştır.

Bilimsel içerik yalnız yüklənən PDF’de sunulan metod, məlumat və nəticəlara dayanmaktadır. Dış mənbəlar yalnız başlık, müəllif sırası, kurum, DOI, SSRN paylaşım tarihi, platform və güncel yayın durumunun bibliyografik doğrulanması amacıyla istifadə edilmişdir. PDF dışından yəni bir struktur nəticə və ya metocean bulgusu eklənmemiştir.

Temel metodsel hədd

Tədqiqatın ən vacib birbaşa sonucu, daha ayrıntılı istiqamətli ətraf mühit karakterizasyonun küresel ekstremal yükleri tekdüze biçimde yükseltmediği; bunun yerine kritik talebi fərqli elemənt, birləşmə və istiqamət durumlarına dağıttığıdır. DiREC, maksimum elemənt kullanımını düşürürkən maksimum yerel birləşmə kullanımını yükseltmiştir.

Bu nəticə, tek bir 25 MW referans turbin və tek bir üç ayaqlı jacket modeli üçün geçerlidir. DiREC’in sektor oluşma olasılıklarını birbaşa struktur sıralamaya katmaması, küresel DiREC müqayisəsının yalnız seçilmiş yüksək sıralı alt kümeye dayanması və nəticələrin təcrübi saha ölçümleriyle doğrulanmaması, metodin gənellənmesi əvvəlnde dikkate alınmalıdır.

Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir. Bulgular, istiqamətli ətraf mühit analizlerin gelecek nesil jacket destekli turbinlerde özellikle yerel birləşmə tasarımı üçün dəyərli olabiləceğini göstermekte; belirli bir tasarım standardının, ətraf mühit kontur metodinin və ya jacket istiqaməteliminin bütün projelerde kesin kimi üstün olduğunu sübut etmir.