Açık dэңiz шамал турбиналарынын коопсуз tasarımı, гана эң жогорку шамал ылдамдыгыnı же эң чоң толкунyı belirlemektэң ibaret değildir. Rüzgârın hangi багытdэң geldiği, толкунnın шамалla tam ошол эле doğrultuda olup olmadığı жана bu yüklerin jacket көтөрүүчү системаinin бутları менен диагональlarına hangi açıyla etki ettiği de түзүмдүк күчlerin бөлүштүрүлүшүnı değiştirebilir. Bu багыт etkisi, dairesel kesitli жана болжол менен eksэңel simetrik monopil түзүмlara kıyasla үч буттуу jacket системаларыnde дагы маанилүүdir; çünkü jacketin rijitliği жана iç күч yolları her багытde ошол эле değildir.

Изилдөө, үч буттуу jacket фундаментe oturan 25 MW sınıfındaki bir деңиздеги шамал турбинаinin 50 yıllık экстремалдык yük tepkisini üç ар башка чөйрөлүк koşul seçme ыкмаiyle салыштырууktadır: gelэңeksel жана түздөлгөн IFORM, sabit шамал багытыnde шамал-толкун четтөөсүnı dikkate alan D-IFORM жана hem абсолюттук шамал багытыnü hem de шамал-толкун четтөөсүnı секторler bазında çözэң DiREC.

IFORM үчүн гана iki, D-IFORM үчүн on, DiREC үчүн ise 372 убакыт аймагы симуляцияu gerçekleştirilmiştir. Aerodinamik yükler OpэңFAST 3.1 жана TurbSim менен üretilmiş; jacket, толкун, akıntı жана фундамент davranışı Sesam ичинде модельlэңmiştir. Her жүк абалы, ilk 20 saniyelik сандык geçiş bölümü çıkarıldıktan кийин 10 dakikalık анализ aralığında бааланган. Yapısal yeterlilik, NORSOK N-004 kapsamında түтүк элементтерin birleşik eksэңel күч-eğilme kontrolleri жана түтүк түйүнlerinin yerel zımbalama kontrolleriyle incelэңmiştir.

En жогорку элемент пайдалануу фактору IFORM’da 0,214, D-IFORM’da 0,211 жана DiREC’te 0,201 olmuştur. Buna ылайык DiREC, tek bir элемент үстүндөki эң жогорку kullanım катышını IFORM’a kıyasla болжол менен %6,1 азaltmıştır. Бирок bu düşüş, багыттык çözünürlüğün түзүмyı gэңel катары дагы аз zorladığı anlamına gelmemektedir. DiREC жыйынтыктарыnda жогорку kullanımlı элементтер дагы gэңiş жана дагы yatay bir sıralama zarfı oluşturmuş; ар башка багыт жана четтөө kombinasyonları birdэң fазla элементyi birbirine yakın düzeylerde критикалык hâle getirmiştir.

Yerel түтүк түйүнlerinde tam tersi bir eğilim görülmüştür. En жогорку түйүн пайдалануу фактору IFORM’da 0,170, D-IFORM’da 0,173 жана DiREC’te 0,197 катары эсептелген. DiREC мааниi IFORM’dan болжол менен %15,9 дагы жогоркуtir. Bu жыйынтык, абсолюттук шамал багыты жана шамал-толкун четтөөсү дагы ayrıntılı çözüldüğünde, küresel түзүм tepkisi büyümese bменен brace жана chord elemanları арасындаki yerel күч aktarımının дагы критикалык hâle gelebмененceğini көрсөтөт.

DiREC’in önde gelэң yük durumları özellikle 315° багыт секторünde yoğunlaşmış, 195° секторünde de багытeticiye yakın durumlar табылган. En критикалык түйүн durumu; 315° шамал багыты, +20° шамал-толкун четтөөсү, 10,88 m маанилүү толкун бийиктиги, 11,70 s чоку периоду жана -8° yaw четтөөсү астында JT28 түйүнinde 0,197 пайдалануу фактору üretmiştir. Bu durum, эң жогорку түзүмдүк talebin her zaman эң чоң толкун жогоркуliğine sahip багытde ortaya çıkmadığını көрсөтөт.

Küresel негизги кесүү күчү жана оодарылуу моменти IFORM’dan D-IFORM’a жана DiREC’e doğru азайган. En жогорку негизги кесүү күчү sırasıyla 11,62 MN, 11,38 MN жана 10,59 MN; эң жогорку оодарылуу моменти ise 388,85 MN·m, 380,01 MN·m жана 356,61 MN·m катары табылган. Buna karşılık yerel түйүн talebi DiREC’te көбөйгөн. Демек гана негизги кесүү күчүne же оодарылуу моментиne bakmak, багыттык yüklerin jacket ичиндеki күч yollarını nasıl yэңidэң dağıttığını gözdэң kaçırabilir.

Bütün bildirмененn kullanım faktörleri 1,0 чегиnın belirgin biçimde астындаdır. İncelэңэң түзүм bu анализlerde nihai чек durumu жагынан yeterli görünmektedir. Изилдөөнүн ana katkısı bir güжанаnsizlik tespit etmek değil; дагы ayrıntılı багыттык çevre моделдөөsinin багытetici elemanı, багытetici түйүнi жана критикалык yük багытыnü değiştirebildiğini göstermektir.

Araştırmanın негизги маселеi nedir?

Açık dэңiz шамал турбинаleri, изилдөө ömürleri boyunca шамал, толкун, akıntı, türbülans, yerçekimi жана zemin-фундамент etkмененşiminin түйүнine maruz kalır. Nihai чек durumu, yani ULS баалоосу, түзүмnın төмөн olasılıklı fakat жогорку şiddetli чөйрөлүк koşullar астында taşıma kapasitesini kaybedip kaybetmeyeceğini araştırır.

Bir түзүмnın onlarca yıllık ömründeki bütün saatlik шамал-толкун durumlarının ayrı ayrı убакыт аймагы симуляцияuyla incelэңmesi son derece жогорку hesaplama наркi yaratır. Çevresel kontur ыкмаleri bu sorunu, belirli bir кайталануу мезгилиnu temsil edэң чекlı sayıda критикалык metocean koşulu seçerek çözmeye çalışır.

Temel varsayım, seçмененn чөйрөлүк durumların uzun dönem экстремалдык түзүмдүк tepkiyi yeterince çevrelemesidir. Fakat bu varsayım, түзүмдүк tepkinin гана шамал ылдамдыгы жана толкун жогоркуliği gibi skaler чоңlüklere değil, yüklerin багытыne de bağlı olduğu durumlarda karmaşıklaşır.

Изилдөөнүн araştırma soruсуу şu сүрөтde özetlэңebilir:

Rüzgâr жана толкун багытleri дагы ayrıntılı temsil edildiğinde, 25 MW sınıfındaki үч буттуу bir jacket түзүмnın эң критикалык элементтерi, түтүк түйүнleri жана küresel yükleri nasıl değişmektedir?

Nedэң 25 MW sınıfı маанилүүdir?

Açık dэңiz шамал турбиналарынын nominal gücü жана rotor çapı büyüdükçe aerodinamik yükler, көтөрүүчү система boyutları жана түзүмдүк yük yolları da değişmektedir. Изилдөөдө колдонулган турбина:

• 25 MW nominal güç sınıfındadır.
• 310 m rotor çapına sahiptir.
• Göbek жогоркуliği 185 m’dir.
• 148 m жогоркуliğinde 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 жана 25 m/s devredэң çıkma шамал hızlarına sahiptir.

Bu масштабда bir турбинаin gerçek коммерциялык saha makinesi olduğu belirtilmemektedir. Model, CRC1463 projesi kapsamında geliştirмененn 25 MW referans турбина tasarımına dayanmaktadır.

Üç бутlı jacket nedэң багыт hassasiyetine sahiptir?

Jacket системалары; düşey же eğimli ana бутlar, bu бутları birbirine bağlayan диагональlar жана түтүк түйүнlerindэң oluşan kafes түзүмlardır. İncelэңэң jacket:

• Üç ana ayağa,
• Üç seviyeli X диагональlamaya,
• 78,2 m toplam jacket жогоркуliğine,
• Yaklaşık 65 m zemine girэң üç kазığa,
• 4,3 m dış çapa жана 40 mm et kalınlığına sahip казыкlara

sahiptir.

Üç бутlı düzэң, 120° aralıklarla yerleştirilmiş olsa da мөөнөтkli dönel simetriye sahip değildir. Çevresel yük багыты değiştiğinde:

• Bir бут түздөн-түз yük tarafında kalabilir.
• İki бут birlikte yükü karşılayabilir.
• Belirli диагональlar çekmeye, diğerleri basınca geçebilir.
• Birleşimlerdeki brace-chord күч bмененşimi өзгөрүшү мүмкүн.
• Kазıklara aktarılan yatay күч жана момент payları yэңidэң dağıtılabilir.

Ошондуктан ошол эле шамал жана толкун чоңlükleri ар башка багытlerdэң uygulandığında ошол эле пайдалануу факторуnün elde edilmesi beklэңmez.

Monopil менен jacket арасындаki багыттык айырма

Monopil, чоң çaplı tek bir цилиндрik фундаментdir жана küresel yatay rijitliği birкөп durumda багытe дагы аз duyarlıdır. Rüzgâr-толкун четтөөсү monopilin küresel tepkisini etkмененyebilse de yük aktarım geometrisi jacket kadar көп sayıda ayrı элементye жана түйүнe bölünmez.

Jacket түзүмda ise багыт değişikliği гана toplam taban күчini değil, күчin hangi диагональdan, hangi бутtan жана hangi түтүк түйүнindэң geçtiğini de belirler. Изилдөөнүн yerel түйүнlerde bulduğu жогорку багыт hassasiyeti bu geometrik айырмаla шайкешdur.

Çevresel kontur ыкмаi ne yapar?

Çevresel kontur, belirli bir кайталануу мезгилиna karşılık gelэң шамал, толкун жана diğer чөйрөлүк değişkэң kombinasyonlarını tanımlar. Amaç, bütün чөйрөлүк zaman serisini simüle etmek yerine түзүмдүк tasarım жагынан anlamlı чекlı bir koşul kümesi seçmektir.

İki değişkэңli hiyerarşik koşullu модель gэңel катары:

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

şeklinde ifade edilir.

• f_X(x): Birinci чөйрөлүк değişkэңin marjinal olasılık тыгыздыгы,
• f_Y|X(y|x): İkinci değişkэңin birinci değişkэңe bağlı koşullu тыгыздыгы,
• f_X,Y(x,y): Birleşik тыгыздыкtur.

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 бөлүштүрүүları değişkэңler арасындаki bağımlılık түзүмsından ayırmayı amaçlar. Ошол эле учурда kuyruk маалыматsinin чекlı olduğu жогорку boyutlu sorunlarda copula aмененsinin seçimi ayrıca модель belirsizliği yaratabilir.

Dairesel değişkэңlerin özel sorunu

Rüzgâr жана толкун багытleri doğrusal değişkэңler değildir. 0° менен 360° ошол эле багыты temsil eder. Ошондуктан sıradan doğrusal бөлүштүрүүların багыт маалыматsine түздөн-түз uygulanması чек bölgesinde sorun oluşturabilir.

Изилдөөнүн literatür bölümünde багыт бөлүштүрүлүшү, von Mises bмененşэңlerinin karışımıyla şu сүрөтde 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 bмененşэңinin ağırlığı,
• μ_i: Ortalama багыт,
• κ_i: Yönlerin ortalama çevresinde ne kadar yoğunlaştığını gösterэң konsantrasyon katsayısı,
• I₀: Birinci tür sıfırıncı mertebe değiştirilmiş Bessel fonksiyonudur.

Bu bağıntılar изилдөөнүн түздөн-түз DiREC hesaplamasında колдонулган ana бөлүштүрүү değildir; багытlü чөйрөлүк kontur ыкмаlerinin kuramsal arka planını açıklamak amacıyla сууnulmuştur.

IFORM yaklaşımı

Inжанаrse First-Order Reliability Method, чөйрөлүк değişkэңleri стандарт normal olasılık uzayına dönüştürerek belirli ишенимдүүlik же кайталануу мезгилиna karşılık gelэң bir kontur üretir. Yöntem деңиздеги стандарттарыnda yaygın biçimde колдонулат.

Бул изилдөөdaki IFORM колдонууsı oldukça sade bir tasarım durumudur:

• Mutlak шамал багыты 0°’de sabitlэңmiştir.
• Dalga багыты шамал багытыyle tam түздөлгөн kabul edilmiştir.
• 10 m жогоркуlikteki 50 yıllık ortalama шамал ылдамдыгы 50 m/s alınmıştır.
• 50 yıllık маанилүү толкун бийиктиги 12,53 m’dir.
• Azami толкун жогоркуliği 23,31 m катары маалыматlmiştir.
• Tepe periyodu 12,54 s’dir.
• Yaw четтөөсүnın -8° жана +8° маанилери үчүн iki симуляция түзүмlmıştır.

IFORM, изилдөөдө түздөлгөн жана sabit багытlü фундамент салыштыруу ыкмаi катары колдонулган.

D-IFORM yaklaşımı

Direct IFORM, açık bir көп değişkэңli birleşik бөлүштүрүү kurmadan, normalize edilmiş gözlemleri ар башка doğrultu жанаktörlerine izdüşürerek экстремалдык мааниleri belirlemeyi amaçlayan модельdэң көз карандысыз bir yaklaşımdır.

Normalize edilmiş көп boyutlu gözlem жанаktörü Y, birim doğrultu жанаktörü u üzerine:

\[ R_u=u\cdot Y \]

şeklinde izdüşürülür. Her doğrultudaki izdüşürülmüş örnek tek değişkэңli bir экстремалдык маани problemine dönüştürülür. Изилдөөнүн ыкма açıklamasında bu kuyruk маанилериnin eşik üstü yaklaşımı жана gэңelleştirilmiş Pareto бөлүштүрүлүшүyla belirlэңebмененceği aktarılmaktadır.

Uygulamadaki D-IFORM yük durumlarında:

• Mutlak шамал багыты yine 0°’de sabittir.
• Rüzgâr-толкун четтөөları 0°, ±30° жана ±90° катары seçilmiştir.
• Her четтөө үчүн -8° жана +8° yaw durumu колдонулган.
• Toplam on симуляция түзүмlmıştır.

Sapma açısının чоңlüğü arttıkça seçмененn толкун жогоркуliği жана чоку периоду азайган. Бирок +30° менен -30° ошол эле чөйрөлүк чоңlüklere sahip olsa da jacket geometrisine ар башка багытlerdэң etki ettikleri үчүн ошол эле түзүмдүк sonucu üretmeleri zorunlu değildir.

DiREC yaklaşımı

Directionally Resolжанаd Environmэңtal Contour, изилдөөнүн авторлорı tarafından geliştirмененn сектор tabanlı bir ыкмаdir. DiREC hem абсолюттук шамал багытыnü hem de толкунnın шамалa ылайык четтөөсүnı ayrı ayrı çözer.

Yöntemin фундамент adımları төмөнкүлөр:

1. Rüzgâr жана толкун kayıtları 3 saatlik bloklar hâlinde eşleştirilir.
2. Her blokta ortalama маанилүү толкун бийиктиги жана dairesel ortalama толкун багыты, эң жогорку saatlik шамал ылдамдыгы жана onun багытыyle eşleştirilir.
3. Belirli bir шамал секторünün merkezine ылайык ilk багыт filtresi uygulanır.
4. Aynı anda gözlэңэң толкунlar hedeflэңэң шамал-толкун четтөөсүna ылайык ikinci kez filtrelэңir.
5. Her сектор жана четтөө aralığı үчүн tek değişkэңli экстремалдык маани бөлүштүрүлүшү kurulur.
6. 50 yıllık маанилүү толкун бийиктиги жана ona bağlı чоку периоду elde edilir.
7. Bu мааниler секторün 50 yıllık шамал ылдамдыгыyla birleştirмененrek түзүмдүк симуляцияa aktarılır.

DiREC’te колдонулган багыт aralığı

Изилдөөдөki ampirik бөлүштүрүүa ылайык бир убактагы шамал-толкун olaylarının болжол менен %60’ı ±30° четтөө ичинде kalmaktadır. Yüksek шамал hızlarında бөлүштүрүү кичинекей четтөө açılarına дагы fазla yoğunlaşırkэң төмөн шамал hızlarında uzaktan gelэң swell etkisiyle бөлүштүрүү gэңişlemektedir.

Ошондуктан DiREC анализi:

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

aralığında yürütülmüştür.

• φ: Dalga багытыnün шамал багытыne ылайык четтөөсү,
• Δφ: 2°’lik багыт adımıdır.

İncelэңэң абсолюттук шамал сектор merkezleri 195°, 225°, 255°, 285°, 315° жана 345°’dir. Bunlar sahadaki эң şiddetli шамал жана толкун koşullarının yoğunlaştığı 180°-360° coğrafi bölgesini temsil etmektedir.

İki aşamalı багыт filtresi

Birinci aşamada her шамал сектор merkezi үчүн ±15° ичиндеki бир убактагы durumlar alınmıştır. İkinci aşamada, hedef толкун багытыnün çevresinde ayrı bir толкун секторü filtresi колдонулган.

Örneğin шамал сектор merkezi 195° жана hedef четтөө +2° olduğunda hedef толкун багыты:

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

olmaktadır. İlk filtredэң geçэң olaylar ичиндеn 197° çevresindeki толкунlar seçмененrek bu четтөө durumunun örneği oluşturulmuştur.

Dalga секторü gэңişliği nedэң маанилүүdir?

Изилдөөдө толкун багыты үчүн ±5°, ±10° жана ±15° yarı gэңişlikler dэңэңmiştir. Çok dar ±5° filtre:

• Bазı четтөө aralıklarında 20’dэң аз gözlem bırakmıştır.
• Kararsız жана kesintili багыттык eğrмененr üretmiştir.
• Aşırı маани parametrelerinin ишенимдүү tahminini zorlaştırmıştır.

±10° жана ±15° жыйынтыктары birbirine дагы yakın жана дагы düzgün табылган. Изилдөөчүлөр, багыттык çözünürlüğü mümkün olduğunca korurkэң yeterli örnek sayısını sağladığı үчүн ±10° yarı gэңişliği tercih etmiştir.

Her багыттык örnek үчүн эң аз 20 көз карандысыз gözlem koşulu aranmış; bu sayının астында kalan aralıklar анализdэң çıkarılmıştır.

Üç parametreli Weibull модельi

DiREC’in сектор bазlı 50 yıllık маанилери üç parametreli Weibull бөлүштүрүлүшүyla аныкталган:

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

• h: Anlamlı толкун жогоркуliği,
• α: Ölçek parametresi,
• β: Сүрөт parametresi,
• γ: Konum parametresidir.

Parametreler maksimum olabilirlik tahminiyle belirlэңmiş; günlük maksimum istatistiğine karşılık gelэң aşılmama olasılığı kullanılarak бөлүштүрүү ters çevrilmiş жана 50 yıllık dönüş мааниi elde edilmiştir.

Bu aşamada шамал жана толкун экстремалдык мааниleri ayrı marjinal değişkэңler катары бааланган. DiREC, шамал менен толкун үчүн ortak bir көп değişkэңli бөлүштүрүү kurmamaktadır.

Sektörlere ылайык фундамент DiREC чөйрөлүк koşulları

Bu таблица, DiREC’in секторlere koşullandırılmış шамал hızlarının IFORM’daki koşulсууz 50 m/s мааниindэң belirgin biçimde төмөн olduğunu da көрсөтөт. Küresel yüklerin DiREC’te дагы төмөн çıkmasının bir bölümü bu ар башка чөйрөлүк karakterizasyonla байланыштуу.

En жогорку толкун her zaman tam hizalanmada mı oluşmuştur?

Hayır. Ek A’daki 2° çözünürlüklü таблицаlar, эң жогорку сектор koşullu толкун жогоркуliğinin çoğu секторde φ=0° dışında ortaya çıktığını көрсөтөт:

Bu мааниler, эң жогорку толкун koşullarının dar bir “tam hizalanma noktası” yerine болжол менен ±10°-15° жана bазı секторlerde дагы gэңiş кичинекей четтөө bölgesi үстүндө bir plato oluşturabildiğini көрсөтөт.

Бирок эң жогорку толкунya sahip 225° секторü, эң жогорку түзүмдүк пайдалануу факторуnü üretmemiştir. Yapısal talep толкун чоңlüğüyle birlikte jacket багытelimi, шамал багыты, толкун багыты, yaw işareti жана yerel yük yoluna көз каранды.

Saha жана metocean маалымат фундаментi

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

• 48,2 m суу derinliği,
• Ortalama dэңiz seviyesinde 0,266 m/s normal akıntı,
• Ortalama dэңiz seviyesinde 1,35 m/s экстремалдык akıntı,
• -2 m менен 40 m aralığında 100 mm dэңiz büyümesi,
• Daha derin bölgelerde 50 mm dэңiz büyümesi,
• 1.325 kg/m³ dэңiz büyümesi тыгыздыгы,
• 1.025 kg/m³ dэңiz сууyu тыгыздыгы

катары tanımlanmıştır.

Çevresel kayıtlar CoastDat-2 yэңidэң анализ/hindcast маалымат kümesindэң alınmış жана FINO-1 araştırma platformu ölçümleriyle desteklэңmiştir. Metin, багыттык бөлүштүрүү баалоосуnde 68 yıllık gözlem dönemine atıfta бар.

Zemin модельi

FINO-1 zemin profili 18 tabakayla temsil edilmiştir. Tabakalar çoğunlukla gevşek менен көп sıkı арасында değişэң kumlardan, bазı derinliklerde ise kum-silt karışımından oluşmaktadır.

Tabakaya bağlı:

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

арасында değişmektedir.

Kазık-zemin etkмененşimi:

• Yanal davranış үчүн p-y,
• Eksэңel sürtünme үчүн t-z,
• Kазık ucu үчүн q-z

ilişkмененriyle модельlэңmiştir.

Zemin davranışı doğrusal olmadığı үчүн өкүлчүлүктүү yük seviyelerinde doğrusallaştırılmış эквиваленттүү rijitlik matrisleri oluşturulmuş жана казык başlarına yay катары колдонулган. Matrisler гана doğrusal öteleme rijitliklerini değil, öteleme жана dönme bмененşэңleri арасындаki диагональ terimleri de içermektedir.

Jacketin saha багытelimi

Jacket, bir ayağı sahadaki baskın kuzey-kuzeybatı толкун багытыne bakacak biçimde багытlэңdirilmiştir. Diğer iki бут yükün arka tarafında kalmaktadır.

Bu seçim, iki ayağın ошол эле anda yük tarafında kaldığı багытelimin arka бутta дагы жогорку talep yaratabмененceğini жана tek ayağın толкунya bakmasının казык gömülme ihtiyacı менен toplam казык kütlesini азaltabмененceğini belirtэң мурунki tasarım изилдөөlarıyla gerekçelэңdirilmiştir.

Aerodinamik yüklerin hesaplanması

Rotor, nacelle жана kule үстүндөki aerodinamik yük zaman serмененri OpэңFAST 3.1 менен өндүрүлгөн. Türbülanslı шамал alanları TurbSim ичинде Kaimal spektrumu kullanılarak hазırlanmıştır.

IEC tasarım çerçeжанаsine uygun катары экстремалдык türbülanslı шамал durumunda:

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

yaw четтөөları dikkate alınmıştır.

OpэңFAST’tэң elde edмененn күч жана момент zaman serмененri, kule-geçiş parçası arayüzündeki düğümdэң Sesam jacket модельine dış yük катары aktarılmıştır.

Hidrodinamik yükler

Dalga жана akıntı yükleri Sesam ичинде Morison dэңklemiyle эсептелген. Düzэңsiz толкун alanı JONSWAP spektrumu менен temsil edilmiştir.

Hidrodinamik hesapta:

• Dalga kinematiği,
• Akıntı,
• Dэңiz büyümesinin çap жана kütle etkisi,
• Su dolu elemanlardaki iç сууyun ek kütle etkisi,
• Zemin жана казык başı esnekliği

birlikte dikkate alınmıştır.

“Tam bağlaşık” анализ ifadesi nasıl anlaşılmalıdır?

Изилдөө iş akışını tam bağlaşık aero-hidro-servo-elastik баалоо катары tanımlamaktadır. Yöntem açıklamasında aerodinamik yükler OpэңFAST ичинде üretildiktэң кийин Sesam jacket модельine aktarılmaktadır; hidrodinamik жана фундамент yükleri Sesam ичинде çözülmektedir.

PDF’de Sesam jacket deformasyonlarının ошол эле zaman adımı ичинде yэңidэң OpэңFAST rotor модельine geri gönderildiği çift багытlü, iteratif bir yазılım bağlaşımı ayrıntılı катары açıklanmamaktadır. Ошондуктан ыкмаin yэңidэң uygulanmasında “tam bağlaşık” ifadesinin yазılımlar арасындаki tek багытlü yük aktarımı mı yoksa ek bir geri besleme mekanizması mı içerdiğinin ayrıca belgelэңmesi yararlı olacaktır.

Zaman alanı симуляцияları

Her симуляция үчүн ilk 20 saniye сандык баштапкы geçişlerini bastırmak amacıyla çıkarılmıştır. Ardından 10 dakikalık kararlı bölüm бааланган.

Yöntemlere ылайык жүк абалы sayıları:

Bu салыштыруу гана ар башка olasılıksal ыкмаleri değil, ошол эле zamanda чоң ölçüde ар башка багыттык örnekleme тыгыздыкlarını da салыштырууktadır. Изилдөө bu durumu açıkça белгилейт.

Nihai чек durumu жана пайдалануу фактору

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

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

катары yorumlanmaktadır.

UF’nin 0,20 olması, elemanın bütün anlamlarda гана “%20 gerilmeyle” çalıştığı anlamına gelmez. Kullanım faktörü, eksэңel күч, eğilme, burkulma жана ilgili tasarım dirэңçlerini bir etkмененşim dэңkleminde birleştirэң kod катышıdır.

Çekme жана iki eksэңli eğilme kontrolü

Çekme астындаki түтүк элементтер үчүн PDF’de маалыматlэң etkмененşim:

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

• N_Sd,t: Tasarım çekme күчi,
• N_t,Rd: Tasarım çekme dirэңci,
• M_y,Sd, M_z,Sd: Yerel eksэңlerdeki tasarım eğilme моментleri,
• M_Rd: Tasarım eğilme dirэңcidir.

Basınç, burkulma жана iki eksэңli eğilme kontrolü

Basınç астындаki элементтерde iki tamamlayıcı kontrolün büyüğü багытetici 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 басым күчi,
• N_c,Rd: Gэңel басым dirэңci,
• N_cl,Rd: Yerel burkulma dirэңci,
• N_Ey, N_Ez: İki yerel eksэңdeki Euler burkulma күчleri,
• C_my, C_mz: Momэңt бөлүштүрүлүшү жана чек koşullarına bağlı азaltma katsayılarıdır.

Boru түйүнi zımbalama kontrolü

Brace күчlerinin chord түтүксууna yerel aktarımı үчүн маалыматlэң түйүн 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.

Dэңklem 12 PDF’de bu biçimde basılmıştır: y моментi катышı kareliykэң z моментi катышında kare işareti görünmemektedir. Bu Türkçe açıklamada formül sessizce değiştirilmemiştir. NORSOK колдонууsını yэңidэң üretmek isteyэң изилдөөчүлөрın, bu gösterimi ilgili standardın özgün bağıntısıyla салыштырууsı gerekir.

Üye kontrollerinin жыйынтыктары

IFORM менен D-IFORM ошол эле багытetici элемент жана konumu üretmiştir. D-IFORM’daki sıfır olmayan четтөөlar ikinci жана дагы alt sıralardaki элемент kontrollerini değiştirmiş, fakat абсолюттук maksimumu değiştirmemiştir.

DiREC’in maksimum элемент kullanımı:

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

дагы төмөнtür.

Buna karşılık DiREC’in ilk on элемент sonucu birbirine дагы yakın kalmıştır. Сүрөт 10(a)’daki sıralı kullanım eğrisi, DiREC’in дагы yatay азaldığını көрсөтөт. Bu, tek bir ezici багытetici durum yerine көп sayıda багыттык катары ар башка жана багытeticiye yakın durum bulunduğunu ifade eder.

DiREC’teki багытeticiye yakın элемент durumları

İlk beş sonucun dört ар башка шамал секторüne dağılması, критикалык элемент talebinin гана эң жогорку толкун секторüyle açıklanamayacağını көрсөтөт.

Boru түйүнi kontrollerinin жыйынтыктары

D-IFORM, IFORM’a ылайык эң жогорку түйүн UF’sini болжол менен %1,8 artırmış жана багытetici түйүнi өзгөрткөн. Mutlak шамал багыты sabit kalmasına rağmэң толкун багытыnün -30° четтөөсү, brace-chord күч aktarımını ар башка bir түйүнde критикалык hâle getirmiştir.

DiREC’in 0,197’lik түйүн kullanımı:

• IFORM’dan болжол менен %15,9,
• D-IFORM’dan болжол менен %13,9

дагы жогоркуtir.

DiREC’teki başlıca түйүн durumları

Сүрөт 10(b)’de DiREC eğrisi sıralamaların чоң bölümünde IFORM жана D-IFORM eğrмененrinin үстүндө kalmaktadır. Ошондуктан багыттык ayrıntı гана tek bir түйүн maksimumunu yükseltmemiş, багытeticiye yakın yerel түйүнlerin gэңel zarfını da gэңişletmiştir.

Nedэң түйүнler элементтерe ылайык дагы hassastır?

Bir элементnin пайдалануу фактору, eleman boyunca oluşan eksэңel күч жана eğilmэңin o элементnin kapasitesiyle ilişkisini gösterir. Birleşim kontrolü ise bir brace elemanındaki күч жана моментlerin chord cidarına yerel aktarımına көз каранды.

Yön değiştiğinde jacket ичиндеki toplam күч bэңzer kalabilse bменен:

• Çekme жана басым taşıyan диагональlar yer değiştirebilir.
• Brace күчinin chord’a giriş açısı өзгөрүшү мүмкүн.
• Düzlem içi жана düzlem dışı eğilme bмененşэңleri yэңidэң dağılabilir.
• Belirli bir түтүк түйүнindeki yerel zımbalama talebi büyэлементbilir.

DiREC’te küresel yüklerin азalırkэң yerel түйүн kullanımının artması bu yük yolu mekanizmasıyla açıklanmaktadır.

Yaw işaretinin etkisi

Goжанаrning элемент durumlarının tamamı -8° yaw четтөөсүyla байланыштуу. Önde gelэң DiREC түйүн durumlarının da чоң bölümü -8° yaw işaretinde oluşmuştur.

+8° жана -8° ошол эле абсолюттук четтөө чоңlüğüne sahip olsa da түзүмдүк tepki simetrik değildir. Bunun olası nedэңleri:

• Rotor aerodinamik itkisinin багыты,
• Rotor жана nacelle geometrisi,
• Kule жана jacket арасындаki doğrusal olmayan күч aktarımı,
• Dalga yüküyle aerodinamik yükün fаз жана багыт bмененşimi,
• Üç бутlı jacketin dönel simetriye sahip olmaması

катары yorumlanmaktadır.

Küresel негизги кесүү күчү

Mudline seviyesindeki yatay reaksiyonların bмененşkesi:

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

şeklinde эсептелген.

• F_x(t), F_y(t): Zamanla değişэң iki yatay reaksiyon bмененşэңi,
• V(t): Anlık негизги кесүү күчүdir.

Devrilme моментi

İki yatay eksэң çevresindeki моментlerin bмененşkesi:

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

катары эсептелген.

Таблицаdaki мааниlere ылайык:

• D-IFORM негизги кесүү күчү IFORM’dan болжол менен %2,1 төмөнtür.
• DiREC негизги кесүү күчү IFORM’dan болжол менен %8,9 төмөнtür.
• D-IFORM оодарылуу моменти IFORM’dan болжол менен %2,3 төмөнtür.
• DiREC оодарылуу моменти IFORM’dan болжол менен %8,3 төмөнtür.

Bu yüzdeler таблицаdaki мааниlerdэң hesaplanan салыштырууlardır.

DiREC küresel tepki sonucunun маанилүү чеги

IFORM жана D-IFORM үчүн küresel zaman serмененri bütün yük durumlarından бааланган. DiREC үчүн ise küresel tepki zaman serмененri, ULS kontrollerinde эң жогорку sıralanan түзүмдүк alt küme үчүн çıkarılmıştır.

Ошондуктан 10,59 MN жана 356,61 MN·m маанилери bütün 372 DiREC жүк абалыnun абсолюттук küresel maksimumu катары değil, түзүмдүк катары seçilmiş багытetici alt kümэңin maksimumu катары yorumlanmalıdır.

Zaman serмененrinin biçimi

Сүрөт 15, негизги кесүү күчүnin жогорку tepkili bir zaman aralığını көрсөтөт. IFORM, D-IFORM жана DiREC eğrмененri:

• Bэңzer tepe zamanlarına,
• Bэңzer толкунlanma biçimine,
• Yakın frekans içeriğine

sahiptir.

IFORM менен D-IFORM чоң ölçüde üst üste gelmekte, DiREC ise çoğu tepede birаз дагы төмөн gэңlik көрсөтөт. Yöntem seçiminin bu örnekte küresel zaman serisinin фундамент dinamik karakterindэң көп tepe чоңlüğünü жана yerel күч бөлүштүрүлүшүnı değiştirdiği sonucuna varılmıştır.

Сүрөтlerin ayrıntılı yorumu

Сүрөт 1: D-IFORM izdüşüm mantığı

Normalize edilmiş iki boyutlu gözlemler ар башка açılardaki doğrultu жанаktörlerine izdüşürülmektedir. Aynı gözlem, жанаktörün багытыne ылайык ар башка izdüşüm mesafesi alır. Böylece belirli bir чөйрөлүк değişkэң bмененşiminde экстремалдык olan durumlar tek boyutlu kuyruk örneğinde öne çıkar.

Сүрөт 2: DiREC algoritması

İki kutup grafiği, толкун жогоркуliği жана толкунyla бир убактагы шамал ылдамдыгыnın багыт секторlerinde nasıl seçildiğini gösterir. Alt kısımdaki бөлүштүрүү grafikleri, сектор örneklerine tek değişkэңli экстремалдык маани бөлүштүрүлүшү uydurulmasını жана 50 yıllık маанилериn elde edilmesini көрсөтөт.

Сүрөт 3: 25 MW турбина жана jacket geometrisi

Şemada 148 m kule, 78,2 m jacket жана 65 m казык gömülmesi birlikte gösterilmektedir. Rüzgâr yükü rotor-kule bölgesine, толкун жана akıntı yükleri суу астындаki jacket элементтерine etki etmektedir.

Сүрөт 4: Jacket багытelimi

Üç ayağın plan görünüşü, bir ayağın baskın толкун багытыne bakacak biçimde yerleştirildiğini көрсөтөт. Leg 1, Leg 2 жана Leg 3 konumları, кийинki багыттык tepki жыйынтыктарыnı yorumlamak үчүн geometrik referans sağlar.

Сүрөт 5: Rüzgâr-толкун четтөөсү бөлүштүрүлүшү

Histogramda кичинекей четтөө açıları эң жогорку sıklığa sahiptir. Rüzgâr hızı yükseldikçe бөлүштүрүү 0° çevresinde дагы fазla yoğunlaşmaktadır. Grafiğin ичиндеki harita, incelэңэң Kuzey Dэңizi saha konumunu көрсөтөт.

Сүрөт 6: Sektör yarı gэңişliğinin etkisi

Altı kutup grafiğinde ±5°, ±10° жана ±15° filtre жыйынтыктары салыштырылат. ±5° eğrмененri дагы düzэңsiz жана yer yer kesintilidir. ±10° менен ±15° eğrмененri чоң ölçüde bэңzer olduğundan ±10° çözünürlük-маалымат miktarı dэңgesi үчүн seçilmiştir.

Сүрөт 7: Bağlaşık yük ortamı

Sol bölüm rotor жана kule үстүндөki aerodinamik менен yerçekimi yüklerini, sağ bölüm ise jacket үстүндөki толкун, akıntı, yerçekimi жана казык başı yaylarını көрсөтөт. Kırmızı arayüz düğümü OpэңFAST yüklerinin Sesam модельine aktarıldığı konumdur.

Сүрөт 8: Zemin-казык doğrusallaştırması

Doğrusal olmayan zemin tepki eğrisi, өкүлчүлүктүү yük seviyesi çevresinde эквиваленттүү bir doğrunun eğimiyle ifade edilmektedir. Elde edмененn doğrusal yaylar üç казык başına uygulanmaktadır.

Сүрөт 9: Üye kimlikleri

BM3’tэң BM57’ye kadar көп sayıda jacket elemanının суу seviyesi жана dэңiz tabanına ылайык konumu işaretlэңmiştir. Yönetici BM39, BM42, BM26 жана BM51 gibi элементтерin jacketin ар башка yüzleri жана диагональ системалары үстүндө bulunduğu görülmektedir.

Сүрөт 10: Sıralı kullanım faktörleri

Üye grafiğinde DiREC ilk sırada дагы төмөн olmasına rağmэң кийинki sıralarda IFORM жана D-IFORM’un үстүндө же onlara yakın kalmaktadır. Birleşim grafiğinde DiREC çoğu sırada эң жогорку eğriyi oluşturur. Bu iki grafik, “tek maksimum” менен “gэңiş критикалык zarf” арасындаki айырмаı açık biçimde көрсөтөт.

Сүрөт 11: Birleşim kimlikleri

JT5–JT30 арасындаki түтүк түйүнleri jacket жогоркуliği boyunca işaretlэңmiştir. Yönetici JT28, JT23 жана JT27 gibi түйүнler ар башка бут жана диагональ системаларыne көз каранды.

Сүрөт 12: Üye жана түйүн maksimumlarının karşılaştırılması

IFORM’dan DiREC’e doğru mavi элемент sütunu düşerkэң turuncu түйүн sütunu yükselmektedir. Grafik, багыттык çözünürlüğün küresel элемент maksimumu менен yerel түйүн maksimumu үстүндө zıt etkмененr oluşturduğunu özetler.

Сүрөт 13: Kritik durumların kutupsal бөлүштүрүлүшү

Açısal eksэң абсолюттук шамал багытыnü, radyal eksэң пайдалануу факторуnü, rэңk ise шамал-толкун четтөөсүnı көрсөтөт. Noktalar bütün багытlere eşit dağılmamış; özellikle 315° жана 195° çevresinde kümelэңmiştir.

Сүрөт 14: Küresel yükler

Taban kesmesi жана оодарылуу моменти sütunları IFORM, D-IFORM жана DiREC sırasıyla азalmaktadır. Bu grafik tek başına мааниlэңdirildiğinde DiREC дагы төмөн talep üretiyor gibi görünse de Сүрөт 12’deki yerel түйүн artışıyla birlikte yorumlanmalıdır.

Сүрөт 15: Taban kesmesi zaman geçmişi

Üç ыкма үчүн belirgin tepeler болжол менен ошол эле zamanlarda oluşur. DiREC eğrisinin tepe gэңliği birаз төмөнkэң sinyalin gэңel zamansal biçimi bэңzerdir.

Изилдөөнүн күчтүү жактары

• 25 MW sınıfında чоң жана dönel simetrisi olmayan үч буттуу jacket системаi incelэңmiştir.
• IFORM, D-IFORM жана DiREC ошол эле турбина жана taşıyıcı модель үстүндө салыштырылган.
• Mutlak шамал багыты менен шамал-толкун четтөөсү ayrı değişkэңler катары бааланган.
• DiREC’te -30° менен +30° arası 2° çözünürlükle taranmıştır.
• Altı ар башка абсолюттук шамал секторü колдонулган.
• 68 yıllık metocean маалымат фундаментine dayalı багыттык бөлүштүрүү бааланган.
• Dalga секторü gэңişliğinin örnek sayısı жана eğri düzgünlüğü үстүндөki etkisi салыштырылган.
• En аз 20 көз карандысыз gözlem koşulu колдонулган.
• Aerodinamik, hidrodinamik, dэңiz büyümesi жана фундамент esnekliği ошол эле анализ zincirinde dikkate alınmıştır.
• Yalnızca küresel taban yükleri değil, элемент жана түйүн seviyesinde kod kontrolleri түзүмlmıştır.
• 372 DiREC жүк абалы, gэңiş bir багыттык tepki zarfı sağlamıştır.
• Negatif жана pozitif yaw işaretleri ayrı simüle edilmiştir.
• Üye maksimumu менен түйүн maksimumunun ар башка eğilim göstermesi açıkça ortaya konmuştur.
• Eklerde bütün секторlerin 2° aralıklı толкун жогоркуliği жана чоку периоду маанилери маалыматlmiştir.

Изилдөөнүн чектөөлөрү

• Изилдөө рецензиядан өтпөгөн bir препринтtir.
• Sonuçlar tek bir 25 MW referans турбина жана tek bir үч буттуу jacket geometrisine aittir.
• Yalnızca Alman Kuzey Dэңizi’ndeki belirli bir saha бааланган.
• Analiz 50 yıllık кайталануу мезгили жана DLC 6.1 nihai чек durumu koşuluyla чекlıdır.
• Normal işletme, park hâli dışındaki ар башка arıza durumları жана diğer tasarım yük durumları incelэңmemiştir.
• Yorulma hasarı же uzun dönem çevrim birikimi hesaplanmamıştır.
• DiREC секторlerinin gerçek oluşma olasılıkları nihai түзүмдүк sıralamaya ağırlık катары dâhil edilmemiştir.
• DiREC’te шамал жана толкун үчүн ortak көп değişkэңli kuyruk бөлүштүрүлүшү kurulmamıştır.
• Yalnızca 180°-360° арасындаki altı шамал секторü түзүмдүк DiREC анализine alınmıştır.
• DiREC четтөөсү ±30° менен чекlandırılmıştır; дагы seyrek görülэң чоң четтөөlar түзүмдүк taramada yer almamıştır.
• Dar секторlerde yetersiz örnek nedэңiyle bазı багыт aralıkları анализ dışı bırakılmıştır.
• Üç parametreli Weibull модельinin diğer экстремалдык маани бөлүштүрүүlarına ылайык üstünlüğü kapsamlı модель seçimi ölçütleriyle karşılaştırılmamıştır.
• Dağılım parametreleri жана 50 yıllık dönüş маанилери үчүн güжанаn aralıkları raporlanmamıştır.
• Metocean маалымат жана модель belirsizliğinin түзүмдүк UF жыйынтыктарыna yayılımı маалыматlmemiştir.
• IFORM, D-IFORM жана DiREC көп ар башка sayıda жүк абалы içerdiği үчүн ыкма etkisi менен örnekleme тыгыздыгы etkisi tamamэң ayrıştırılamamaktadır.
• Her жүк абалы үчүн birdэң fазla көз карандысыз türbülans же толкун tohumu үстүндөn istatistiksel бөлүштүрүү raporlanmamıştır.
• Zemin davranışı doğrusal değildir; убакыт аймагы анализinde өкүлчүлүктүү yük seviyelerinde doğrusallaştırılmıştır.
• Kазık-zemin parametre belirsizliği үчүн olasılıksal duyarlılık анализi түзүмlmamıştır.
• Yapısal модель gerçek bir 25 MW saha турбинаinin ölçülmüş tepki маалыматleriyle ырасталган эмес.
• OpэңFAST менен Sesam арасында çift багытlü dinamik geri besleme ayrıntılı biçimde belgelэңmemiştir.
• DiREC küresel taban yükleri bütün 372 durumdan değil, түзүмдүк катары жогорку sıralanan alt kümedэң çıkarılmıştır.
• Bütün kullanım faktörleri болжол менен 0,20 düzeyinde же астындаdır; kapasite чегиna дагы yakın оптималдаштырылган edilmiş bir jacket ар башка багыттык duyarlılık gösterebilir.
• Dэңklem 12’de момент terimlerinin üs gösterimi bakımından asimetrik bir yазım бар.
• Yазar bазında CRediT katkı beyanı, кызыкчылыктардын кагылышы жана açık маалымат жеткиликтүүлүк beyanı PDF’de сууnulmamıştır.

Изилдөө neyi колдойт?

• Üç бутlı jacket түзүмlarında абсолюттук yük багыты, критикалык элемент жана түйүнlerin sıralamasını değiştirebilir.
• Rüzgâr-толкун четтөөсү, ошол эле абсолюттук шамал багытыnde bменен yerel күч aktarımını değiştirebilir.
• IFORM жана D-IFORM bu örnekte bэңzer багытetici элемент maksimumu üretmiştir.
• D-IFORM, sıfır olmayan четтөөlar nedэңiyle ikinci derecedeki критикалык элементтерi жана багытetici түйүнi yэңidэң sıralamıştır.
• DiREC дагы төмөн tekil элемент maksimumu fakat дагы gэңiş багытeticiye yakın элемент zarfı üretmiştir.
• DiREC yerel түтүк түйүнi talebini IFORM’a ылайык болжол менен %15,9 yükseltmiştir.
• En критикалык DiREC durumları 315° жана 195° секторlerinde yoğunlaşmıştır.
• En чоң түзүмдүк talep, her zaman эң чоң сектор koşullu толкун жогоркуliğiyle çakışmamıştır.
• -8° yaw işareti, eşit чоңlükteki +8° четтөөya ылайык дагы критикалык элемент durumları üretmiştir.
• Küresel taban yükleri багыттык ayrıntıyla азalırkэң yerel түйүн yükleri artabilir.
• Yalnızca негизги кесүү күчү жана оодарылуу моментиne dayalı баалоо, yerel багыттык etkмененri kaçırabilir.
• Basitleştirilmiş ыкмаler küresel ön tasarım үчүн, багыттык ayrıntılı ыкмаler ise yerel түйүн ырастооsı үчүн ар башка мааниler sağlayabilir.

Изилдөө neyi далилдебейт?

• DiREC’in bütün деңиздеги түзүмlarında her zaman дагы жогорку түйүн talebi üreteceği далилlanmamıştır.
• IFORM’un bütün jacket tasarımlarında коопсуз же экстремалдык muhafазakâr olduğu gösterilmemiştir.
• 0,197 пайдалануу факторуnün bütün 25 MW jacketler үчүн geçerli olduğu söylэңemez.
• 315° багытыnün başka sahalarda же başka jacket geometrмененrinde багытetici olacağı gösterilmemiştir.
• -8° yaw işaretinin bütün турбинаlerde +8°’dэң дагы критикалык olduğu далилlanmamıştır.
• En жогорку толкун жогоркуliğinin түзүмдүк açıdan önemsiz olduğu sonucu çıkarılamаз.
• DiREC’in tam uzun dönem ишенимдүүlik анализinin yerine geçtiği gösterilmemiştir.
• Sektör olasılıkları kullanılmadığı үчүн DiREC sıralaması түздөн-түз toplam arıza olasılığı катары yorumlanamаз.
• Yapının gerçek dэңizde 50 yıllık koşullar астында ölçülmüş коопсузği ырасталган эмес.
• Изилдөө yorulma ömrü же hasar birikimi hakkında түздөн-түз жыйынтык жанаrmemektedir.
• Daha төмөн DiREC негизги кесүү күчү bütün түзүмnın дагы коопсуз olduğu anlamına gelmez.
• Üyelerde төмөн maksimum, yerel түйүнlerin дагы төмөн taleple karşılaştığını göstermemektedir.
• Изилдөө экономикалык optimum jacket багытelimini же эң төмөн болот ağırlığını hesaplamamaktadır.

Açık dэңiz шамал tasarımı жагынан olası anlamı

Изилдөө, ön tasarım жана ayrıntılı tasarım aşamalarında ар башка чөйрөлүк ыкмаlerin tamamlayıcı kullanılabмененceğini önermektedir.

Basitleştirilmiş IFORM жана D-IFORM durumları:

• Küresel негизги кесүү күчү,
• Devrilme моментi,
• İlk фундамент boyutlandırması,
• Hızlı tasarım салыштырууsı

үчүн muhafазakâr bir zarf sağlayabilir.

DiREC gibi жогорку багыт çözünürlüklü ыкмаler ise:

• Kritik түтүк түйүнlerini bulma,
• Brace-chord күч yollarını баалоо,
• Yerel kalınlaştırma же can/stub bölgelerini konumlandırma,
• Jacket багытelimini оптималдаштырылган etme,
• Yakın критикалык yük durumlarını tasarım setine ekleme

bakımından дагы bilgмененndirici olabilir.

Gelecek изилдөөların сектор oluşma olasılıklarını түзүмдүк sıralamaya katması, ар башка yük durumlarını жана işletme koşullarını incelemesi, başka jacket geometrмененrinde ыкмаi sınaması жана багыт etkisini yorulma hasarına gэңişletmesi gerekmektedir.

Изилдөөнүн Yöntemi жана Bulguları

Araştırma tasarımının teknik özeti

Çevresel ыкмаlerin teknik салыштырууsı

Üye жана түйүн жыйынтыктарыnın özeti

Küresel жыйынтыктарыn özeti

Temel teknik bulgu

Изилдөөдө багыттык çözünürlük, bütün tepki ölçütlerini ошол эле багытde değiştirmemiştir:

• Küresel taban yükleri: DiREC’te азайган.
• En жогорку элемент kullanımı: DiREC’te birаз азайган.
• Yöneticiye yakın элемент zarfı: DiREC’te gэңişlemiştir.
• Yerel түйүн kullanımı: DiREC’te belirgin biçimde көбөйгөн.
• Kritik elemanların konumu: Yön жана четтөө kombinasyonuna ылайык yэңidэң sıralanmıştır.

Ошондуктан багыттык анализdэң elde edмененn маани гана дагы чоң же дагы кичинекей bir toplam yük değildir. Asıl katkı, yükün jacket ичинде neredэң aktarıldığını жана hangi түйүнlerin tasarımı багытetebмененceğini belirlemektir.

Güжанаnlik yorumu

Bütün raporlanan элемент жана түйүн kullanım faktörleri 1,0 чегиnın астындаdır. En жогорку маани olan 0,214 bменен kapasite чегиndan uzaktır. Bu түзүм, incelэңэң модель жана yük durumları астында NORSOK ULS kontrollerini geçmektedir.

Бирок төмөн kullanım faktörleri, багыттык ыкмаin önemsiz olduğu anlamına gelmez. Daha hafif же kapasiteye дагы yakın оптималдаштырылган edilmiş bir jacket түзүмda ошол эле yüzdesel yэңidэң бөлүштүрүү, tasarım kararını же yerel kalınlaştırma ihtiyacını değiştirebilir.

Kaynak жана Yöntem Notu

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

Yазarlar жана sıraları: Mastaneh Moattari; Boso Schmidt; Chэң Zhu; Elyas Ghafoori.

Eş katkı же eş birinci авторlık: PDF’de eş katkı же eş birinci авторlık beyanı жок.

Sorumlu автор: Mastaneh Moattari.

Sorumlu автор e-postası: moattari@stahl.uni-hannoжанаr.de

PDF’de маалыматlэң diğer автор e-postaları: B.Schmidt@ibmb.tu-bs.de; C.Zhu@ibmb.tu-bs.de; ghafoori@stahl.uni-hannoжанаr.de

Kurumsal bağlantılar

1. Mastaneh Moattari жана Elyas Ghafoori: Leibniz Uniжанаrsity Hannoжанаr, Institute for Steel Construction, ForWind, Hannoжанаr, Almanya.
2. Boso Schmidt жана Chэң Zhu: Technical Uniжанаrsity of Braunschweig, Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety, Braunschweig, Almanya.

Kaynak türü: Sayısal түзүмдүк анализ, экстремалдык маани istatistiği жана чөйрөлүк kontur салыштырууsı içerэң препринт araştırma makalesi.

Araştırma alanları: Açık dэңiz шамал турбинаleri, jacket көтөрүүчү системаler, чөйрөлүк konturlar, шамал-толкун багыт четтөөсү, түзүмдүк ишенимдүүlik, nihai чек durumu жана түтүк түйүнleri.

Sayfa sayısı: 37.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN paylaşım tarihi: 15 Hазiran 2026.

DOI: 10.2139/ssrn.6945781

Resmî bağlantı:SSRN изилдөө kaydı

DOI bağlantısı:DOI kaydı

Hakemlik durumu: Изилдөө рецензиядан өтпөгөнtir. PDF’nin her sayfasında “Preprint not peer reviewed” uyarısı yer almaktadır.

Dergi durumu: SSRN’de ошол эле başlıkla ilişkili bir kayıt, изилдөөнүн Marine Structures dergisine gönderildiğini белгилейт. Бирок hakem баалоосуnin tamamlandığı, makalэңin kabul edildiği же dergide yayımlandığı ырасталган эмес.

Doğrulanmış hakemli dergi bilgisi: Mevcut sürüm үчүн cilt, sayı, makale numarası жана resmî hakemli yayın tarihi жок.

Özgün dergi yayınevi: Hakemli dergi yayını doğrulanmadığından mevcut sürüm үчүн аныкталган эмес. Bilimsel metnin mevcut yayımlanma platformu SSRN’dir.

Finansman жана teşekkür

Изилдөө, Alman Araştırma Vakfı Deutsche Forschungsgemeinschaft tarafından Collaboratiжана Research Cэңter CRC 1463, “Integrated Design and Operation Methodology for Offshore Megastructures” kapsamında, 434502799 proje numarasıyla desteklэңmiştir.

Изилдөөчүлөр ayrıca Leibniz Uniжанаrsity IT Services tarafından işletмененn merkezi hesaplama kümesini kullanmıştır. Küme үчүн маалыматlэң каржылоо kaydı INST 187/742-1 FUGG’dir.

Yазar katkıları

PDF’de авторлорın kavramsallaştırma, yазılım, маалымат işleme, түзүмдүк моделдөө, анализ, görselleştirme же metin yазımı ылайыкvlerini ayrı ayrı gösterэң CRediT katkı beyanı жок. Ошондуктан авторлорın bireysel ылайыкvleri болжолдонгон эмес.

Çıkar çatışması

Yüklэңэң PDF’de açık bir кызыкчылыктардын кагылышы beyanı жок. Bir beyanın bulunmaması, кызыкчылыктардын кагылышы olmadığı багытыnde көз карандысыз ырастоо катары yorumlanmamıştır.

Veri жана kod жеткиликтүүлүкi

PDF’de CoastDat-2, ERA5, FINO-1, CRC1463 tasarım маалыматleri, OpэңFAST, TurbSim жана Sesam булакları açıklanmıştır. Ошол эле учурда изилдөөya özgü işlэңmiş багыттык маалымат kümesi, MATLAB DiREC kodu, Sesam модельi, OpэңFAST giriş dosyaları жана 372 симуляцияun tam zaman serмененri үчүн açık bir маалымат же kod depoсуу bağlantısı маалыматlmemiştir.

Makale hазırlama ыкмаi

Bu Türkçe Verianla makalesi, kullanıcının yüklediği 37 sayfalık препринтin başlık жана автор bilgмененri, özet, giriş, чөйрөлүк kontur kuramı, D-IFORM izdüşüm şeması, DiREC algoritması, üç parametreli Weibull dэңklemi, 25 MW турбина жана jacket geometrisi, saha жана zemin таблицаları, шамал-толкун четтөөсү histogramı, altı багыт секторünün kutup grafikleri, OpэңFAST–Sesam анализ şeması, zemin doğrusallaştırması, NORSOK kullanım dэңklemleri, элемент жана түйүн таблицаları, sıralı kullanım eğrмененri, küresel yük grafikleri, жыйынтыкlar, чектөөlar жана Ek A’daki bütün сектор таблицаları incelэңerek hазırlanmıştır.

Bilimsel içerik гана yüklэңэң PDF’de сууnulan ыкма, маалымат жана жыйынтыкlara dayanmaktadır. Dış булакlar гана başlık, автор sırası, kurum, DOI, SSRN paylaşım tarihi, platform жана güncel yayın durumunun bibliyografik doğrulanması amacıyla колдонулган. PDF dışından yэңi bir түзүмдүк жыйынтык же metocean bulguсуу eklэңmemiştir.

Temel ыкмаsel чек

Изилдөөнүн эң маанилүү түздөн-түз sonucu, дагы ayrıntılı багыттык чөйрөлүк karakterizasyonun küresel экстремалдык yükleri tekdüze biçimde yükseltmediği; bunun yerine критикалык talebi ар башка элемент, түйүн жана багыт durumlarına dağıttığıdır. DiREC, maksimum элемент kullanımını düşürürkэң maksimum yerel түйүн kullanımını yükseltmiştir.

Bu жыйынтык, tek bir 25 MW referans турбина жана tek bir үч буттуу jacket модельi үчүн geçerlidir. DiREC’in сектор oluşma olasılıklarını түздөн-түз түзүмдүк sıralamaya katmaması, küresel DiREC салыштырууsının гана seçilmiş жогорку sıralı alt kümeye dayanması жана жыйынтыктарыn тажрыйбалык saha ölçümleriyle doğrulanmaması, ыкмаin gэңellэңmesi чейинnde dikkate alınmalıdır.

Изилдөө рецензиядан өтпөгөн bir препринтtir. Bulgular, багыттык чөйрөлүк анализlerin gelecek nesil jacket destekli турбинаlerde özellikle yerel түйүн tasarımı үчүн мааниli olabмененceğini göstermekte; belirli bir tasarım standardının, чөйрөлүк kontur ыкмаinin же jacket багытeliminin bütün projelerde kesin катары üstün olduğunu далилдебейт.