Erarbeitung des Festigkeitsnachweises sowie Entwicklung eines Stabilisierungssystems einer Heliofloat Luftkissenplattform

Abstract

Die Heliofloat Luftkissenplattform dient der Gewinnung von wirtschaftlich nutzbaren Flächen auf Gewässern wie großen Seen oder Meeren. Somit lassen sich auf einer solchen Plattform beispielsweise Solarkraftwerke installieren, die durch ihre Flexibilität der Sonne nachgeführt werden können und somit optimale Wirkungsgrade erreichen. Das Konzept der Heliofloat Luftkissenplattform ermöglicht es eine nahezu schwankungslose Arbeitsumgebung auch bei rauerem Wellengang zu schaffen und bietet somit vielfältige Möglichkeiten der Nutzung. Möglich gemacht wird das durch den Aufbau der Plattform. Das als Fachwerkskonstruktion ausgeführte Deck der Plattform ruht auf den durch Planen begrenzten Luftkissen. Dies bedingt die aufwendig zu modellierende Krafteinwirkung zwischen flexiblem Luftkissen und der starren Fachwerkskonstruktion. Dieser wurde mit der Software RFEM des Herstellers Dlubal modelliert. Des Weiteren werden darin sämtliche Belastungen, die auf die Plattform einwirken, hervorgerufen durch Aufbauten, Eigengewicht und Wind, berücksichtigt und in die Berechnung der auftretenden Stabkräfte miteinbezogen. Außerdem errechnet sich der benötigte Innendruck der Luftkammern aus diesen Belastungen. Ein Überblick über die Stabkräfte führt zu einem eindeutigen Belastungsmuster und zu den am stärksten belasteten Stäben, auf welche dann besonderes Augenmerk bei der Qualitätskontrolle sowie der Wartung der Plattform gelegt werden kann. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit ist die Detailbetrachtung der Kräfte auf ein Verbindungselement welches zwei Stäbe der Fachwerksstruktur verbindet. Die zuvor errechneten Maximallasten werden auf ein Verbindungselement aufgebracht und die Bauteilbelastung mittels der Methode der finiten Elemente ermittelt. Des Weiteren wurde ein System zur Lagestabilisierung der Plattform entwickelt, welches die Diffusion oder beschädigungsbedingten Luftvolumenverluste sowie betriebsbedingte Veränderungen der Luftdruckanforderungen der Luftkissen erkennt und ausgleicht. Damit wird sichergestellt, dass auch bei wechselnden Belastungsfällen, die Plattform stets eben und ruhig im Wasser liegt.

The Heliofloat air cushion platform was invented to gain additional space that can be used for economical projects, using water expenses like the ocean or bigger sees. These kind of platforms, can for example carry solar power plants and increase their efficiency by directing them towards the sun permanently. The Platform provides a proper environment for any kind of work also during bad weather conditions. This is possible using the special construction of the Platform. The Platform floats on several air chambers. Theses chambers are not affected by the swell of the sea and so the deck is kept steady. The deck is designed as a framework structure which is connected to the air cambers. To set up a model, which reflects this kind of platform design is difficult. The program used for this part of the calculations is RFEM by Dlubal. Additionally, all kind of loads that affect the platform, like the weight of the structure and wind forces, can be considered in RFEM. Also, the pressure of the air cambers is calculated using this software. The output of RFEM are the maximum forces within the bars and at the connections between the bars. It is also very important to know where the maximum forces occur to set up special provisions during the operation time of the platform. In addition to that, the strength calculation of the connection elements between the bars of the framework is part of his paper. This calculation is done with the maximum force within the bars, which was calculated by RFEM. The stabilisation of the platform is also a subject of this paper. A program is set up which can balance air volume losses of the air chambers, caused by diffusion or damages. Furthermore the software can correct misalignments cussed by a change of the platforms loads while floating on the water.