Faglig innhold

"Forståelse og håndtering av havets krefter for sikre og robuste operasjoner—TMR4215 forbereder studenter til å mestre havlaster og forme fremtiden for maritim og havteknikk!"

Dette kurset fokuserer på oppførselen til fortrengningsskip og offshore-strukturer i det marine miljøet, med vekt på både tradisjonelle metoder og moderne verktøy for å vurdere havlaster og responser. Studentene vil utforske viktige design- og driftskriterier for å sikre trygge, effektive og effektive marine aktiviteter. Et sentralt spørsmål rammer inn kurset: Hvordan kan vi sikre trygge og vellykkede maritime operasjoner under realistiske miljøforhold?

Vi vil ta opp essensielle spørsmål som: Hvilke sjøforhold er relevante for spesifikke marine strukturer? Hvordan kan havlaster og bevegelser klassifiseres basert på fysiske fenomener og ikke-lineariteter? Hvilke forenklede prediksjonsmetoder er nyttige for praktiske anvendelser, og hva er deres pålitelighetsgrenser?

Kurset dekker flere nøkkeltemaer:

• Karakterisering av det marine miljøet: Bølger, vind og strømmer analyseres i forhold til deres innvirkning på marine strukturer.
• Belastnings- og bevegelsesanalyse: Lineære og andre ordens bølgeeffekter, viskøse krefter og stabile strømmer studeres. Spesiell oppmerksomhet rettes mot fenomener som virvelinduserte oscillasjoner og galoppering.
• Stasjonær og dynamisk posisjonering: Gjennomsnittlige og langsomt varierende bevegelser utforskes, med fokus på dynamiske posisjoneringssystemer for offshore-plattformer.
• Ikke-lineære bølge-kropp interaksjoner: Problematikk som slam, vanninntrengning/-utgang og bølgeinduserte bevegelser dekkes, ved hjelp av forenklede tilnærminger for å oppnå praktiske innsikter.

Kurset tar også for seg hvordan man kan redusere bølgeinduserte bevegelser gjennom passive og aktive verktøy som anti-krengningsanordninger og dynamisk posisjonering. Mens fokuset er på forenklede metoder for raske og praktiske beregninger, fremhever kurset eksempler fra moderne marine applikasjoner, og gir studentene muligheten til å engasjere seg med praktiske problemer.

Læringsutbytte

Generelle mål for kurset er å:

• Få en klar forståelse av kritiske spørsmål til sjøs, inkludert nøkkelresponsvariabler og sikkerhets- og driftskriterier som er relevante for maritime enheter.
• Utvikle et solid grunnlag i størrelsesordener for miljøforhold, strukturelle naturlige perioder og resonante/ustabile bevegelser.
• Tilegne seg praktisk kunnskap om væske-struktur-interaksjonsfenomener og anvende forenklede metoder for design, driftsplanlegging eller hurtig verifisering av komplekse modeller.

Ved fullføring av kurset vil studentene være i stand til å:

• Identifisere kritiske miljø- og driftsbetingelser for standard skip og offshore-strukturer.
• Estimere responsvariabler (bevegelser, akselerasjoner, relative bevegelser) ved hjelp av forenklet lineær teori og vurdere driftsgrensekriterier for maritime enheter.
• Forstå andre- og høyereordens effekter i bølge-kropp interaksjoner og estimere tilleggsmotstand i korte bølger, med kjennskap til begrensningene ved tilnærmede metoder.
• Vurdere den relative betydningen av potensialstrøm- og viskøse strømseffekter for gjennomsnittlige og tidsvarierende laster i bølger, strøm og vind, ved å bruke forenklede modeller og praktiske teknikker.
• Identifisere og vurdere virvlet-induserte vibrasjoner (VIV) og virvlet-induserte bevegelser (VIM), og skille mellom VIV og galopperende fenomener.
• Forstå prinsippene og utfordringene ved posisjonshold og dynamisk posisjonering, og karakterisere relaterte kontrollkrefter, dempemekanismer og gjenopprettende effekter.
• Grovt vurdere fenomener som slamming og vann på dekk ved hjelp av forenklede prediksjonsmetoder for å evaluere driftskriterier.

Læringsformer og aktiviteter

Nøkkelfunksjoner i kurset er:

• Praktisk læring med forenklede metoder. Kurset fremhever forenklede verktøy for raske beregninger relevante for design av skip og plattformer, samtidig som det inkluderer eksempler fra moderne marine applikasjoner.
• Praktiske eksempler. Øvelser og casestudier fokuserer på praktiske marine scenarier, slik at studentene kan anvende teoretiske konsepter på faktiske marine strukturer under forenklede forhold.
• Kontinuerlige læringskontroller. Quizer er integrert i forelesningene for å styrke studentenes forståelse og sikre samsvar med kursinnholdet.

Forelesninger: Studentene oppfordres til å delta på alle teoretiske og øvingsøkter. Deltakelse er essensiell for en dyp forståelse av materialet, og øvelsene vil tilby hint og strategier for å løse relevante marine ingeniørproblemer. To til tre studentassistenter og en PhD-administrator vil gi veiledning og støtte under øvingsøktene.

Metoder for vurdering av studentens læring: Gjennom kurset vil læring bli kontrollert ved hjelp av integrerte quizer under forelesningene, noe som sikrer kontinuerlig fremgang i tråd med det teoretiske og praktiske innholdet. I tillegg vil en sett med eksempelspørsmål bli gitt ved kursstart for å veilede læringen og legge til rette for gruppearbeid. Ukentlige øvelser gir studentene mulighet til å anvende teori på praktiske eksempler, med løsninger tilgjengelig på den digitale læringsplattformen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Det anbefales at studentene har fullført følgende kurs:

• TMR4247 - Marin teknologi - Hydrodynamikk
• TMR4182 - Marin dynamikk

Studenter uten denne bakgrunnen oppfordres til å gjennomgå relevant materiale før de tar kurset.

Forkunnskapskrav

Kjennskap til matematiske symboler og grunnleggende kunnskap om fluidmekanikk, vannbølger og hydrodynamikk.

Kursmateriell

Primærtekst: O.M. Faltinsen, Sea Loads on Ships and Offshore Structures, Cambridge University Press, 1990 (også tilgjengelig på kinesisk og koreansk).

Forelesningsnotater: M. Greco, TMR 4215: Sea Loads, NTNU. Disse kan lastes ned fra kursets nettbaserte læringsplattform. Der er også lysbildene fra forelesningene tilgjengelige.

Studiepoengreduksjon