Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Estimation and Tuning of Response Amplitude Operator for a Cable Laying Vessel: An Investigation into Safe and Efficient Operations
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mathematics and Natural Sciences.
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mathematics and Natural Sciences.
2023 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The demand for renewable energy is increasing due to climate change, leading to an increase in offshore wind farm construction. To transmit power to the electrical grid, high-voltage export cables are needed, and their demand is expected to rise as wind farms expand further from shore. However, the installation of subsea cables is highly dependent on the weather and wave conditions, leading to strict operational limits to ensure cable protection.

During offshore operations, severe vessel movement induced by waves can affect the installation process's effectiveness and damage the cable. Therefore, simulations and analyses are performed to determine the operational limits and ensure safe and cost-effective operations. These simulations are based on the vessel's response amplitude operator (RAO), which describes the vessel's response to time-varying wave excitation.

This study presents a method for calibrating RAO's based on real motion measurements of a Cable laying vessel to improve the vessel motion prediction which will lead to more precise operational limits. To achieve this, onboard sensor measurements are incorporated into the RAO simulation to improve its accuracy. The research questions addressed in this study are: (1)Which metrics of offshore operational analysis impact the decision-making process of predicting safe operations, and (2) How can the accuracy of vessel response prediction be enhanced by integrating the responses obtained on board the vessel into the calculated RAO for that specific vessel?

The research objectives include selecting a method to calibrate a RAO of a vessel and a method to calibrate a RAO based on the measurements acquired onboard a vessel. The study findings aim to improve safety and minimize resource waste in offshore cable installation projects by enhancing response prediction accuracy for precise estimation of vessel movements and determination of operational limits.

This study is a case study that utilized two methods: one where the Wiener filter tuned the RAO and another where the Wiener filter estimated a new RAO. The method where a new RAO was estimated was found to be more accurate, but the tuned method also increased accuracy. It should be noted that the utilization of the Wiener filter for vessel prediction is a new approach and cannot be applied without further validation through additional case studies. The study's findings have the potential to improve safety and minimize resource waste in offshore cable installation projects by enhancing response prediction accuracy, allowing for a more precise estimation of vessel movements and determination of operational limits.

Abstract [sv]

Efterfrågan på förnybar energi ökar på grund av klimatförändringarna, vilket leder till en ökning av byggandet av havsbaserade vindkraftsparker. För att överföra ström till elnätet används högspänningsexportkablar, och efterfrågan förväntas öka när vindkraftsparker expanderar längre från kusten. Installationen av undervattenskablar är dock mycket beroende av väder- och vågförhållanden, vilket leder till strikta operationella begränsningar för att säkerställa besättningens säkerhet och kabelskydd.

Under offshore-operationer kan fartygets rörelse påverka installationens effektivitet och besättningens arbetbarhet. Därför utförs simuleringar och analyser för att bestämma de operationella begränsningarna och säkerställa säkra och kostnadseffektiva operationer. Dessa simuleringar är baserade på fartygets responsamplitudoperatör (RAO), som beskriver fartygets respons på tidvarierande vågexcitation.

Denna studie syftar till att kalibrera RAO för offshore-fartyg som lägger kablar för att förbättra noggrannheten i förutsägelse av respons och bestämma mer precisa operationella begränsningar. För att uppnå detta har sensoruppmätningar ombord på fartyget inkorporerats i RAO-simuleringen för att öka dess noggrannhet. Forskningsfrågorna som behandlas i denna studie är: (1) vilka parametrar i RAO-analysen påverkar beslutsprocessen för att förutsäga säkra operationer, och (2) hur kan noggrannheten för dessa signifikanta RAO-parametrar förbättras genom att inkorporera de uppmätta responsen ombord på fartyget i det simulerade RAO för det fartyget.

Forskningsmålen inkluderar att välja en metod för att kalibrera en fartygs RAO samt en metod för att kalibrera en RAO baserat på mätningar som samlats in ombord på fartyget. Studiens resultat syftar till att förbättra säkerheten och minimera resursförluster i projekt för installation av offshore-kablar genom att förbättra noggrannheten i förutsägelsen av responsen och möjliggöra mer exakt uppskattning av fartygsrörelser och fastställande av operativa gränser.

Denna studie är en fallstudie som använder två metoder: en där Wiener-filtret justerade RAO och en annan där Wiener-filtret beräknade en ny RAO. Metoden där en ny RAO beräknades visade sig vara mer exakt, men även den justerade metoden ökade noggrannheten. Användningen av Wiener-filtret för fartygsförutsägelse är ett nytt tillvägagångssätt och kräver ytterligare validering genom fler fallstudier. Studiens resultat har potential att förbättra säkerheten och minimera resursförluster i projekt för installation av offshore-kablar genom att förbättra noggrannheten i förutsägelsen av responsen och möjliggöra mer exakt uppskattning av fartygsrörelser och fastställande av operativa gränser.

Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 59
Keywords [en]
Cable installation, Response amplitude operator, Operational limit, Tuning, Wiener filter.
Keywords [sv]
Kabelinstallation, Respons amplitud operator, Operationsgräns, Tuning, Wiener filter.
National Category
Signal Processing Vehicle Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:bth-24929OAI: oai:DiVA.org:bth-24929DiVA, id: diva2:1773137
External cooperation
NKT
Subject / course
Degree Project in Master of Science in Engineering 30,0 hp
Educational program
MTAMR Master of Science in Engineering: Marine Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2023-06-22 Created: 2023-06-22 Last updated: 2023-06-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Department of Mathematics and Natural Sciences
Signal ProcessingVehicle Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 213 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf