Actieve Heave-compensatie
Door Tord Martinsen, CEO · Oktober 2025
Actieve heave-compensatie (AHC) is een methode om de verticale beweging van een last die tijdens offshore-operaties aan een kraan of lier hangt te verminderen. In tegenstelling tot passieve heave-compensatie, die gebaseerd is op mechanische veer-demper-systemen, maakt actieve heave-compensatie gebruik van hydraulische of elektrische actuatoren die door sensoren en algoritmen worden aangestuurd om golfgeïnduceerde beweging actief tegen te gaan.
AHC-systemen worden veel gebruikt bij onderzeese constructie, pijpleggen, ROV-inzet, diepwaterboring en zware hijsoperaties onder moeilijke zeeomstandigheden.
Hoe werkt actieve heave-compensatie?
Een actieve heave-compensator bestaat uit ten minste:
- Een actuator, die lineair (bijv. cilinder) of roterend (bijv. lier) kan zijn, met positiemeting.
- Een bewegingsreferentie-eenheid (MRU), die bij een inline AHC op de AHC of bij een geïntegreerde AHC op het schip kan worden geplaatst.
- Een vorm van manipulatie van de actuatorpositie, die snel genoeg is om de scheepsbeweging te volgen (bijv. hydraulische motor).
Wanneer de actieve heave-compensatiemodus wordt ingeschakeld, houdt het regelsysteem de last stationair gezien vanuit een stationair referentiekader, door de golfbeweging actief tegen te gaan met de actuator.
Actieve heave-compensatie kan een rendement van meer dan 90% bereiken. Actieve heave-compensatoren werken doorgaans het best bij langere golfperioden.
De belangrijkste typen AHC
Er zijn veel typen actieve heave-compensatoren, hier zijn enkele van de belangrijkste:
- Elektrische roterende AHC, meestal het meest geschikt voor lichtere lasten.
- Hydraulische roterende AHC, voor zware lasten.
- Dekgebaseerde schijf-AHC, voor retrofitting.
- Topside inline AHC, voor basis AHC-taken bovendeks.
- Onderzeese inline AHC, combineert AHC met veel eigenschappen van een adaptieve PHC.
Actieve vs Passieve Heave-compensatie
| Kenmerk | Actief (AHC) | Passief (PHC) |
|---|---|---|
| Energiebron | Vereist externe voeding (HPU) | Zelfvoorzienend (gasveer) |
| Nauwkeurigheid | Zeer hoog (>95%) | Goed (70-90%) |
| Complexiteit | Hoog | Laag |
| Kosten | Hoger | Lager |
| Best voor | Nauwkeurige positionering, pijpleggen | Splashzone, onderzeese landingen |
Voor veel offshore hijsoperaties biedt passieve heave-compensatie voldoende prestaties tegen lagere kosten en complexiteit. Norwegian Dynamics is gespecialiseerd in geavanceerde passieve heave-compensatoren die prestatieniveaus bereiken die AHC-systemen benaderen.
Hoeveel energie wordt er verbruikt?
Een eenvoudig voorbeeld: 100 t wordt in lucht gecompenseerd voor een sinusvormige beweging met amplitude 1 m en periode 10 s. Neem aan dat de AHC een inline AHC is met de volgende eigenschappen:
- 10:1 gas-olieverhouding en 4 m slag.
- Rendement van AHC-componenten 90%.
- 50% energieterugwinning.
Bij een inline AHC wordt de last op de middenpositie gehouden door passieve gasdruk. Deze wordt door de hydraulische motor uit de middenpositie gebracht. Ons energieverbruik zal dus zijn:
In het eerste rode gebied moeten we energie toevoegen om de cilinder uit te schuiven, vervolgens laten we de cilinder intrekken en energie terugwinnen tot we de middenslag bereiken waar we energie moeten toevoegen om verder in te trekken, en ten slotte winnen we energie terug door de cilinder naar de middenpositie te laten uitschuiven. Er kan worden aangetoond dat de kracht die het AHC-systeem moet leveren is:
Omdat S de sinusvormige beweging volgt, kunnen we herschrijven als:
F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right]Onze integraal kan dan worden geschreven als:
Door de symmetrie kunnen we als volgt integreren:
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}}
\left|
m g
\left[
\left(
\frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}
{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{(\omega t)}}
\right)^{\gamma}
– 1
\right]
\, \zeta \omega \sin{(\omega t)}
\right|
\, dt
En ten slotte passen we de rendementen aan en krijgen:
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}}
\left|
m g
\left[
\left(
\frac{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5)}
{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5) – \zeta \cos(\omega t)}
\right)^{\gamma}
– 1
\right]
\, \zeta \omega \sin(\omega t)
\right|
\, dt \cdot \frac{(1-\eta_{\mathrm{regen}})}{\eta_{\mathrm{AHC}}}
\
Door numerieke integratie vinden we dat dit 207 MJ of 57 kWh is.
Zoals we kunnen zien, is zelfs voor een zware last die gedurende een aanzienlijke tijd wordt gecompenseerd, de benodigde batterijcapaciteit niet bijzonder groot en vergelijkbaar met een EV-batterij.
Voor nauwkeurigere berekeningen die wrijving, hydraulische verliezen, nauwkeurigere rendementsmodellen voor pompen/motoren/batterij, nauwkeurige toestandsvergelijking, enz. omvatten, neem contact op met Norwegian Dynamics.
Wanneer AHC vs PHC kiezen
Kies actieve heave-compensatie wanneer:
- Zeer hoge compensatienauwkeurigheid vereist is (>95%)
- De operatie nauwkeurige onderzeese positionering omvat
- Continue compensatie nodig is gedurende langere perioden
- Het schip al een HPU beschikbaar heeft
Kies passieve heave-compensatie wanneer:
- De belangrijkste zorg het passeren van de splashzone is
- Kosten en eenvoud prioriteit hebben
- De compensator zelfvoorzienend moet zijn
- Schokdemping de belangrijkste vereiste is
→ Niet zeker welke geschikt is? Neem contact op met onze ingenieurs voor een gratis adviesgesprek.
Gerelateerde producten
- ANTARES Adaptive PHC — Geavanceerde passieve heave-compensator met meerdere bedrijfsmodi, elektronisch instelbare demping
- RIGEL Basic PHC — Kosteneffectieve passieve heave-compensator voor eenvoudige operaties
